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Kompakter Eberspächer-Halbleiterschalter

Sichere Handhabung hoher Ströme im Niedervoltnetz

2. Oktober 2024, 10:36 Uhr | Irina Hübner

Der modulare Aufbau des PowerSentinel besticht durch seine geringen Abmaßen bei hohen Strömen.

Mit der leistungsstarken PowerSentinel Advanced Switching Solution (PASS) präsentiert Eberspächer einen kompakten Halbleiterschalter für alle Fahrzeugtypen. Dieser trägt und sichert hohe Ströme in unterschiedlichen Umgebungen im Niedervoltnetz bis Sicherheitsintegritätslevel ASIL D.

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Ob beim autonomen Fahren in redundanten Bordnetzen, bei sicherheitskritischen Lasten wie elektrischen Bremsen und Lenkungen (X by wire) oder einer elektronischen Sicherung auf Halbleiterbasis (E-Fuse) – der PowerSentinel sichert Teilnetze und trennt diese im Notfall vom Bordnetz. Erforderlich ist dies beispielsweise bei Kurzschlüssen, Kabelbrüchen oder Überspannungsereignissen. Dabei trägt der Halbleiterschalter kurzzeitig Ströme von bis zu 2000 A und kontinuierlich 200 A. Der niedrige Ruhestrom von weniger als 100 µA bei aktivem Trennschalter verhindert das Entladen der Batterie. Der Halbleiterschalter ist zunächst auf 12 V ausgelegt, zukünftig soll es aber optional eine 24-V- bzw. 48 V-Variante geben.

Optimierte Geometrie und bedarfsgerechte Konfiguration

Die zunehmende Zahl elektrischer Funktionen erhöht in modernen Verkehrsmitteln den Bedarf an Steuergeräten – der Platz wird knapper. Zusätzlich trägt bei elektrischen Antrieben jedes Gramm Gewichtsreduktion zur Verlängerung der Reichweite bei. Mit Abmessungen von 14,76 cm x 10,8 cm x 2,19 cm erleichtert der PowerSentinel die Integration in das Fahrzeug erheblich.

Darüber hinaus sorgt das modulare Konzept in der Konfiguration des Schalters, sowohl hinsichtlich der Hardware als auch der Software, für große Flexibilität beim Kunden. Es besteht beispielsweise die Wahl zwischen verschiedenen Sicherheitsleveln bis ASIL D nach ISO 26262 oder unterschiedlichen Diagnoseanforderungen. Standardmäßig verfügt der PowerSentinel über eine Anbindung an das Bordnetz mit LIN-Bus. Alternativ ist CAN gleichermaßen möglich.

Der PowerSentinel ist eine Eigenentwicklung von Eberspächer, dessen Spezifikationen durch intensive Kundengespräche und Marktanalysen entstanden sind. Er ist ab Ende 2024 verfügbar.

Patente für geringere Verlustleistung und niedrigeren Platzbedarf

Im PowerSentinel vereint Eberspächer seine Kompetenzen und Erfahrungen aus mehr als 20 Jahren Entwicklung von Fahrzeugelektronik. Die patentierte Strommessung ohne Shunt-Widerstand reduziert die Verlustleistung und folglich die Abwärme. Dadurch entfällt die Notwendigkeit eines Kühlkörpers auch bei kontinuierlich hohen Strömen, was wiederum den benötigten Bauraum verkleinert.

Das optimierte Stromschienenkonzept ist ein ebenfalls patentiertes Verfahren, das den Transport des Stroms durch die Leiterplatte möglichst effizient und mit weniger Abwärme ermöglicht. Das tiefe Verständnis von halbleiterbasierten Schaltern in modernen Bordnetzen zeigt sich in der ebenfalls innovativen Diagnosefähigkeit. Diese erlaubt die kontinuierliche Prüfung des Schalters in geschlossenem und leitendem Zustand, ohne ihn zu öffnen – auch während der Fahrt. Der PowerSentinel ist eine in verschiedenen Schaltungstopologien flexibel einsatzbare Komponente zur Absicherung des Niedervoltbordnetzes in modernen Fahrzeugen.