Hohe Nachfrage, viele Neuentwicklungen
Kein Ladevorgang ohne Relais
Das Laden von Elektroautos stellt hohe Anforderungen an die Relais. Für den boomenden Markt haben die Relais-Hersteller neue Produkte entwickelt, die klein und leistungsfähig sind sowie hohe Sicherheits- und Zuverlässigkeitsstandards erfüllen.
Einer der ersten Relais-Hersteller am Markt, die sich stark auf die Elektromobilität fokussiert haben, war Zettler Electronics. Das Unternehmen bedient diesen Markt schon seit Jahren, sodass die Elektromobilität heute neben der Photovoltaik zu den Kernmärkten des Unternehmens gehört. Zu den wichtigsten Produkten aus dem Zettler-Relais-Programm gehört aktuell das Relais AZEV200, ein zweipoliges 40-A-Relais mit Überwachungskontakt und großem Kontaktabstand von ≥ 3,42 mm, welches mit seiner speziellen Kontaktsatzanordnung darauf ausgelegt ist, extremen Kurzschlussströmen ohne Verschweißen der Kontakte standzuhalten. Das Relais erfüllt laut Angaben von Zettler alle Normen hinsichtlich Kurzschlussfestigkeit, die es derzeit im Bereich EV-Charging gibt.
Antje Jakesch, Geschäftsführerin von Zettler Electronics, unterstreicht: »Dieses Relais ist eine auf die aktuellen Anforderungen abgestimmte, kostengünstige Alternative für alle Kunden, die sich mit EV-Charging beschäftigen. Wir sehen ein sehr hohes Marktpotenzial für diese Serie.« Dass der Marktbedarf groß ist, zeige sich bereits an einer Vielzahl an Projekten, in denen das neue Relais bei Kunden in der Musterphase ist, sowie am aktuellen Auftragsbestand. »Dieser ist schon beachtlich, bedenkt man, dass das Relais erst im Dezember 2022 in Serienproduktion gegangenen ist«, führt Antje Jakesch weiter aus.
Leistungsrelais von Finder
Neu im Portfolio von Finder sind die Universal-Relais der Serie 68, die das Unternehmen ebenfalls Ende letzten Jahres auf den Markt gebracht hat. Mit einer Baugröße von 52,2 mm × 52,5 mm × 57,5 mm können die Print-Relais bis zu 4 × 40 A schalten. Eine Besonderheit innerhalb der Serie ist eine spezielle Ausführung mit 4 × 32 A, die auf die Anforderungen des Mobility-Marktes zugeschnitten ist und alle Anforderungen der IEC-Norm 62955:2018 erfüllt. »Der Bedarf nach Hochleistungsrelais ist groß, weil diese essenziell für die Elektromobilität sind«, erklärt Philipp Lazic, Leitung Marketing und Kommunikation.
Finder fertigt seine Relais zu 100 Prozent in Europa und ist dadurch in der Lage, die Lieferzeiten weitestgehend gering zu halten. »In Zeiten hoher Nachfrage kommt uns diese europäische Strategie zugute«, erklärt Lazic. Dank Ausbau der Fertigungskapazitäten und einer hohen Lagerhaltung ist es dem Unternehmen gelungen, auf die steigenden Bedarfe am Relais-Markt, auch im Hinblick auf die Elektromobilität, schnell zu reagieren.
Hongfa baut Automotive-Portfolio auf
»Eine Herausforderung im Bereich der Elektromobilität ist es, dass sich nicht nur der Markt hochdynamisch entwickelt, sondern auch die technischen Anforderungen an die Relais stetig steigen«, erklärt Ingo Kluge, Product Manager Relays von Hongfa Europe. Speziell für Ladevorgänge hat Hongfa das Relais »HF187F (955)« entwickelt, welches die Norm-Anforderungen von IEC 62955 erfüllt und den Auftakt eines neuen Relais-Programms für die Elektromobilität macht. Die jüngste Erweiterung ist eine zweipolige Variante, das Relais HF198F (955), das ebenfalls auf die normativen Anforderungen in diesem Bereich zugeschnitten ist.
Die Anforderungen beim dreiphasigen AC-Laden sehen wie folgt aus: »Die möglichst kompakt gebauten Relais mit geringer Leistungsaufnahme müssen mit vier mechanisch gekoppelten Kontakten einen Nennstrom von 32 A sicher schalten können«, so Kluge. Daher ist ein erhöhter Kontaktabstand der Relais von mindestens 3,9 mm (für den Einsatz auch in Lagen bis zu 4000 m über Meereshöhe) einzuhalten, um den Kurzschlussanforderungen gemäß IEC 62955 in vollem Umfang gerecht zu werden.
Zur Reduktion der Dauer-Lastaufnahme haben die Relais eine Ansprechleistung von 4 W, welche sich im Dauerbetrieb um ca. 75 Prozent reduzieren lässt. Zusätzlich verfügen die Relais über einen Überwachungskontakt, welcher gemäß IEC 61810-3 zwangsgeführt sein muss, um im Ernstfall auch die Steuerung über einen Fehler zu informieren.
Isolierte Halbleiterrelais von TI
Im Bereich der Halbleiterrelais hat Texas Instruments ein komplett neues Produktportfolio angekündigt, das in Elektroautos dazu beitragen soll, die Sicherheit weiter zu erhöhen, gleichzeitig aber auch die Systemkosten zu reduzieren. Troy Coleman, Vice President und General Manager of Power Switches, Interface and Lighting bei TI, erklärt: »Wir konzentrieren uns insbesondere darauf, Systemdesignern neue Wege zur Bewältigung komplexer Isolations-Herausforderungen zu ebnen.« Unter anderem gehe es darum, im Zuge des Umstieges der Industrie auf 800-V-Batterien einerseits die Voraussetzungen für einen zuverlässigen und sicheren Betrieb der Fahrzeuge zu schaffen, andererseits aber auch den Platzbedarf und die Kosten zu senken.
Der isolierte Schaltertreiber »TPSI3050-Q1« mit integrierter 10-V-Gate-Strom-Versorgung und der für 1400 V und 50 mA ausgelegte isolierte Schalter »TPSI2140-Q1« dienen zur Stromversorgungs- und Signalisolation über eine einzige Isolationsbarriere. Sie stützen sich dabei auf ein spezielles Konzept von Texas Instruments, das gegenüber bestehenden elektromechanischen Relais und Halbleiter-Fotorelais mehrere Vorteile hat: Der isolierte Schalter und der Treiber zeichnen sich im Vergleich zu EMRs durch eine höhere Zuverlässigkeit und Langlebigkeit aus, da sie im Laufe der Zeit keine mechanische Beeinträchtigung erfahren.
Hinzu kommt, dass die SSRs von TI im Mikrosekundenbereich schalten können – also um ganze Größenordnungen schneller als EMRs. Da der TPSI3050-Q1 und der TPSI2140-Q1 die Leistungs- und Signalübertragung über eine einzige Isolationsbarriere integrieren, ist keine sekundäre Vorspannungsversorgung erforderlich, wodurch sich der Platzbedarf reduziert.
Der Baustein TPSI3050-Q1, der eine verstärkte Isolierung bis 5 kV RMS bietet, bringt es nach Angaben von TI auf eine zehnmal längere Lebensdauer als elektromechanische Relais. Der Baustein TPSI2140-Q1 wiederum wartet mit Basisisolierung bis 3,75 kV RMS auf und kann laut TI damit eine mehr als viermal so hohe zeitabhängige elektrische Durchschlagsfestigkeit erreichen wie Halbleiter-Fotorelais.
Weil die Halbleiterrelais die Stromversorgungs- und Signalübertragung in einem Chip zusammenfassen, kann auf mindestens drei Bauelemente verzichtet werden. Der TPSI3050-Q1 etwa senkt den Platzbedarf gegenüber Schaltungen mit elektromechanischen Relais um bis zu 90 Prozent, indem er eine isolierte Stromversorgung, einen Digitalisolator und einen Gate-Treiber in einem Baustein vereint. Im Fall des TPSI2140-Q1 verringern sich die Systemabmessungen im Vergleich zu traditionellen Fotorelais, da neben einem Signal-Feldeffekttransistor auch Widerstände integriert sind und zudem auf ein Reed-Relais verzichtet werden kann.
- Kein Ladevorgang ohne Relais
- Relais für Mode-4-Ladegeräte von Omron
