Wachsendes Umweltbewusstsein führt zu erhöhtem Leistungsbedarf in den Bereichen Elektro- und Hybridfahrzeuge. Die neue Generation von umweltfreundlichen Elektroautos muss Leistungskriterien, die für Kraftstofffahrzeuge gelten, erst noch erreichen. Eine riesige Herausforderung für die Hersteller dieser Antriebssysteme ist jedoch der enorme Kostendruck.
Bei Elektro- und Hybridfahrzeugen bedeutet mehr Leistung ganz konkret mehr Strom. Dies spielt sowohl bei der Leistungssteigerung, als auch bei erhöhter Effizienz eine Rolle. Will man den Ansprüchen gerecht werden, müssen beispielsweise Drehstromgeneratoren, AC/DC Wandler, Bremswiderstände, Motoren, Akkus, Sensoren, Mikrokontroller und sogar ganze Bordcomputersysteme berücksichtigt werden. Herkömmliche Steckverbinder erreichen hier oft ihre Leistungsgrenze. Hinzu kommt die Tatsache, dass in diesen Fahrzeugen zunehmend komplexe elektrische Systeme installiert werden welche hohe Anforderungen an Kabel und Steckverbinder stellen.
Mehr Strom durch die Verkabelungen und Steckverbindungen zu leiten, ohne gleichzeitig das Gewicht und die Einbaukosten zu erhöhen, ist die eigentliche Herausforderung für den Konstrukteur. Zukünftig wird die benötigte Stromstärke 300A wenn nicht sogar bis 1000A sein, jedoch gibt es derzeit nur sehr wenige Steckverbinder auf dem Markt welche dieser Leistungsklasse entsprechen.
Standardsteckverbindungen zur Signal- und Datenübertragung wie. z. B. metrische 2mm oder DIN 41612 Leiterplattensteckverbinder sind in der Regel auf 5A oder weniger ausgelegt. Elektro- und Hybridfahrzeuge benötigen allerdings Stromstärken von 8A bis 15A pro Kontakt.
Platz und Gewicht sind ebenfalls wichtige Faktoren. Somit sollten die eingesetzten Komponenten besonders leicht sein, um die verfügbare Kapazität der Akkus optimal nutzen zu können. Durch die eingeschränkten Platzverhältnisse erlauben die meisten Fahrzeugmodelle nur restriktive Maße für die Komponenten.
Hyperboloide Kontaktechnologie
Die Steckverbinder von Hypertac mit ihrer hyperboloiden Kontakttechnologie bieten hierfür die Lösung.
Hypertac Steckverbinder enthalten Leistungskontakte von 100A bis 750A sowie Signalkontakte in nur einem Steckverbindergehäuse. Grundsätzlich sind diese mit der hyperboloiden Kontakttechnologie bestückt, welche ursprünglich für die Luft- und Raumfahrtindustrie entwickelt wurde. Hier spielen Gewicht und Leistung bereits seit langem eine entscheidende Rolle. Konstrukteure von Hybrid- und Elektrofahrzeugen können jetzt auch die Vorteile dieser Technologie nutzen und damit ihren Fahrzeugen noch den letzten Schliff im Bereich Leistung und Kostenverringerung verpassen.
Hypertac Steckverbinder basieren auf der überlegenen Hypertac Hyperboloid-Kontakttechnologie, die sich hervorragend im Einsatz unter extrem rauen Umgebungsbedingungen bewährt. Die Performance dieser Kontakttechnologie deckt Anwendungsbereiche ab, wo herkömmliche Kontakte meist nicht mehr geeignet sind. Hyperbolisch angeordnete Kontaktdrähte in den Buchsen legen sich linienartig am Stift an. Daraus resultiert eine garantierte 360° Kontaktierung mit einer großen selbstreinigenden Kontaktfläche bei extrem niedrigen Übergangswiderständen. Aus dieser Geometrie resultieren höchste Schock- und Vibrationsfestigkeit, extrem niedrige Steck- und Ziehkräfte und eine besonders lange Lebensdauer.
Zusätzlich zu den bereits genannten Vorteilen bietet diese Kontakttechnologie eine große Anzahl von Kontaktierungspunkten, die auf Grund ihrer hyperboloiden Anordnung die gefürchteten Ausfälle durch Reibkorrosion verhindern. Weiterhin bietet diese Technologie eine sehr hohe Stromtragfähigkeit und erfüllt somit die Kernanforderungen elektrischer Automobilsysteme.
Der sehr geringe Kontaktwiderstand von <4 mΩ bewirkt, dass die Wärmeentwicklung stark reduziert wird, selbst wenn der Kontakt kurzzeitig über die maximale Stromfrequenz belastet wird. Somit hat dieser Kontakt eine wesentliche längere Lebensdauer. Für die räumlichen Einschränkungen, die bei dem Design eines Fahrzeugs berücksichtigt werden müssen, bietet Hypertac individuelle Lösungen an. So können zum Beispiel alle Übertragungen (Signal und Leistung) durch einen einzigen individuellen Gerätesteckverbinder geleitet werden. Das spart nicht nur Zeit beim Einbau, sondern auch Gewicht und Platz, da ein leichterer und zuverlässigerer Kabelbaum entsteht.
Hypertac bietet ebenfalls Standardsteckverbinder mit der hyperboloiden Kontakttechnologie. Diese höchst zuverlässigen, kommerziellen, serienmäßigen Lösungen bieten dem Konstrukteur von Elektro- und Hybridfahrzeugen weitere Vorteile. Anstatt maßangefertigte Steckverbinder zu verwenden, kann der Entwickler auf kostengünstige, hochqualitative, in Großserien gefertigte Steckverbinder zugreifen. Dies bedeutet eine Verkürzung der Entwicklungszeit durch den Wegfall von speziellen Prüfaufbauten für Zuverlässigkeitsprüfungen bei Einsatz kundenspezifischer Steckverbindungen.
Die neue Generation Hypertac Leistungssteckverbinder, die Serien HBN und HBB sind einpolig oder zweipolig erhältlich, ausgelegt für 300/500/750A und in Kunststoff- oder robuster Metallausführung erhältlich. Sie bieten weiterhin ein Schnellverriegelungssystem, gerade und 90°gewinkelte Gehäusebauformen und passende Dichtungsschläuche. Diese Eigenschaften bieten den Designern zahlreiche Möglichkeiten zur optimierten Konstruktion bzgl. Gewicht, Platz, Montage und Instandhaltung.
Zusammenfassung
Elektrische Übertragungen stellen im Automobildesign zunehmend ein Problem dar. Für Elektro- und Hybridautos sind sie der entscheidende Aspekt. Marktübliche Steckverbinder können den gesteigerten Leistungsanforderungen nur schwer gerecht werden und müssen der zunehmenden Komplexität, den verringerten Platz- und Gewichtsanforderungen, erhöhter Wirtschaftlichkeit und auch eventuellen unvorhersehbaren Problemen im Entwicklungsprozess Rechnung tragen.
Automobildesigner für Elektro- und Hybridfahrzeuge können durch die Verwendung von hochqualitativen Hochstrom-Steckverbindungen die Effizienz ihrer Systeme steigern.
Die für die militärische und zivile Luftfahrtindustrie entwickelten Hyperboloid-Steckverbinder können höheren Stromfluss und damit eine Leistungssteigerung erzielen. Zusätzlich kann durch die Verwendung von Hypertac Steckverbindungen auch die Komplexität und das Gewicht der Kabelbäume verringert werden, das zur Reduzierung von Montage- und Reparaturkosten führt.
All diese Faktoren lassen die Hypertac Kontakttechnologie zu einem entscheidenden Aspekt in der Entwicklung von Hybrid- und Elektroautos werden.