Standex-Meder Sicher getrennt durch Reed-Relais

Kennwerte eines Reed-Relais

Ein Beispiel für solch ein Bauteil ist die KT-Serie von Standex-Meder (Bild 3). Es kann bis zu 1 kV Gleichspannung schalten, die Spannungsfestigkeit liegt bei 4,5 kV für den Schaltkontakt sowie zwischen Spule und Kontakt bei 7 kV. Das Pinning des 30 mm × 11 mm × 9 mm großen Bauteils bietet eine Kriechstrecke von über 17 mm und eine Luftstrecke von 12 mm. Diese Anordnung ist besonders in Bereichen wie der Automobil-, Solar- oder Medizintechnik-Industrie hilfreich, da dort hohe internationale Sicherheitsstandards zu einzuhalten sind. Beispiele hierfür wären die IEC 60664-1, IEC 60255-27, IEC 62109-1/2 oder IEC 60601-1.

Reed-Relais sind im allgemeinen bekannt für ihre lange Lebensdauer und schnellen Schaltzeiten im Bereich von Mikrosekunden, was die Schaltzeit von elektromechanischen Relais weit unterbietet. Die Lebensdauer wird, wie bei jedem mechanischen Schalter von der Schaltlast beeinflusst. Daher muss bei der Gestaltung eines Schaltkreises mit einem Reed-Relais auf die Schaltspannung und den Schaltstrom geachtet werden um schädliche Lichtbögen zu vermeiden.

Als Beispiel hierfür wird ein Reed-Relais betrachtet, das »kalt« geschaltet wird, also entweder ohne oder mit einer minimalen Last bis zu 5 V und 1 mA angesteuert wird. Das Relais ist für bis zu 109 Schaltspiele spezifiziert. Beim Arbeiten mit einer höheren Spannungsebene (800 V bis 1000 V) liegt die Lebenserwartung immer noch bei mehreren Millionen Schaltspielen. Die Zahl der Schaltspiele wird durch die Kombination von Spannung und Strom sowie Zusatzfaktoren wie Temperatur oder Vorhandensein einer Schutzdiode bestimmt. Das KT-Relais kann in Umgebungstemperaturen von –40 °C bis +105 °C arbeiten, während seine Innentemperatur gefahrlos bis zu +125 °C erreichen kann.

Um die hohen Standards zu erfüllen, wurde das Bauteil unter der international anerkannten Brennbarkeitsprüfung UL 94 verzeichnet. Ferner wurde die Beständigkeit des Relais nach den AEC-Q200-Standards auf Vibration, Schock, Feuchtigkeit, und Temperatur festgestellt. Diese Normen wurden vom Automotive Electronics Council, das sich aus Schlüsselproduzenten der Branche zusammensetzt, definiert und ist international von der Automobilindustrie als Qualitätsstandards anerkannt. Dies vereinfacht die Produktzulassung und die Implementierung.

Anwendung im Batteriemanagement-System

Der Einsatz von Relais in Batteriemanagement-Systemen kann die unterschiedlichsten Formen annehmen und ist immer den speziellen Anforderungen des Entwicklers angepasst. Normalerweise befinden sich die Relais jedoch zwischen der Batterie und dem Untergrund. Hier dienen sie als Trennung zwischen der Hochspannungsschaltung der Batterie und dem Niederspannungsschaltkreis der Messeinheit des Mikrocontrollers (Bild 4). Bei geöffnetem Kontakt liefert die hohe Durchbruchspannung eine hervorragende Isolation zwischen diesen zwei Schaltkreisen und verhindert, dass sie sich gegenseitig stören.

Wird das Relais aktiviert, nutzt das System die geschlossenen Kontakte, um den Strom an einem oder beiden Batteriepole zu messen. Der Mikrocontroller (MCU) vergleicht dann diese mit einer Referenzspannung. Je nach Ergebnis kann das System den Status der Batterie evaluieren und notfalls eingreifen. Da der Kontaktwiederstand des Relais im Bereich von zehntel Milliohm liegt, beeinflusst es die Messergebnisse nicht. Diese Vergleichsmessung kann je nach Anforderung einige tausend bis hin zu mehreren Millionen mal stattfinden.

Ob E-Car, Fotovoltaik, Medizintechnik oder Testumgebungen – alle Anwendungen stellen im Hinblick auf Verlässlichkeit, Sicherheit und Erfüllung von Normen hohe Anforderungen an Relais. Reed-Relais sind präzise Schaltkomponenten die Beständigkeit, kurze Schaltzeiten, eine lange Lebensdauer sowie die hervorragenden elektrischen und mechanischen Isolationseigenschaften miteinander verknüpfen.