Kfz-Steckverbinder – Hyperbeln verbinden #####

Der »Vater aller Dinge« schlägt im Auto zu: Steckverbinder, die ursprünglich für die militärische und zivile Luftfahrtindustrie entwickelt wurden, bieten Konstrukteuren von Elektro- und Hybridfahrzeugen bedeutende Vorteile gegenüber Standardsteckern für Kfz-Anwendungen.

Der »Vater aller Dinge« schlägt im Auto zu: Steckverbinder, die ursprünglich für die militärische und zivile Luftfahrtindustrie entwickelt wurden, bieten Konstrukteuren von Elektro- und Hybridfahrzeugen bedeutende Vorteile gegenüber Standardsteckern für Kfz-Anwendungen.

Wachsendes Umweltbewusstsein erhöht den Leistungsbedarf im Bereich Elektro- und Hybridfahrzeuge. Die neue Generation umweltfreundlicher Elektroautos muss Leistungsdaten, 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 vor allem eines: mehr Strom. Dies spielt sowohl bei der Leistungssteigerung als auch bei erhöhter Effizienz eine Rolle. Wollen die Hersteller den Ansprüchen gerecht werden, müssen sie beispielsweise Drehstromgeneratoren, AC/DC-Wandler, Bremswiderstände, Motoren, Akkus, Sensoren, Mikrocontroller und sogar ganze Bordcomputersysteme berücksichtigen. 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 bei 300 A, wenn nicht sogar bei bis zu 1000 A liegen, jedoch gibt es derzeit nur sehr wenige Steckverbinder auf dem Markt, welche dieser Leistungsklasse entsprechen.

Standardsteckverbindungen zur Signal- und Datenübertragung wie beispielsweise metrische 2-mm- oder DIN- 41612-Leiterplattensteckverbinder sind in der Regel auf 5 A oder weniger ausgelegt. Elektro- und Hybridfahrzeuge benötigen allerdings Stromstärken von 8 A bis 15 A 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 Kontakte

Die Steckverbinder von Hypertac mit ihrer hyperboloiden Kontakttechnik können hierfür eine Lösung bieten. Diese Steckverbinder enthalten Leistungskontakte für 100 A bis 750 A sowie Signalkontakte in nur einem Gehäuse. Grundsätzlich sind diese mit dem hyperboloiden Kontaktverfahren bestückt, welches ursprünglich für die Luft- und Raumfahrtindustrie entwickelt wurde. Hier spielen Gewicht und Leistung bereits seit langem eine entscheidende Rolle. Konstrukteure von Hybridund Elektrofahrzeugen können nun die Vorteile dieser Architektur nutzen und damit ihren Fahrzeugen noch den letzten Schliff im Bereich Leistung und Kostenverringerung verpassen.

Die Hyperboloid-Kontakttechnik hat sich im Einsatz unter extrem rauen Umgebungsbedingungen bewährt. Sie deckt Anwendungsbereiche ab, für die herkömmliche Kontakte oft nicht mehr geeignet sind. Hyperbolisch angeordnete Kontaktdrähte in den Buchsen legen sich linienartig am Stift an (Bild 1). Daraus resultiert eine garantierte 360°-Kontaktierung mit einer großen, selbst reinigenden Kontaktfläche bei extrem niedrigen Übergangswiderständen. Diese Geometrie führt außerdem zu einer hohen Schock- und Vibrationsfestigkeit, zu niedrigen Steck- und Ziehkräften und zu einer langen Lebensdauer.

Zusätzlich zu den bereits genannten Vorteilen bietet dieses Verfahren eine große Anzahl von Kontaktierungspunkten, die auf Grund ihrer hyperboloiden Anordnung die gefürchteten Ausfälle durch Reibkorrosion verhindern. Weiterhin gewährleistet es eine hohe Stromtragfähigkeit und erfüllt somit die Kernanforderungen elektrischer Automobilsysteme. Der Kontaktwiderstand von unter 4 mO bewirkt, dass sich die Wärmeentwicklung stark reduziert, selbst wenn der Kontakt kurzzeitig mehr als den maximal spezifizierten Strom tragen muss. Somit verlängert sich die Lebensdauer. Für die räumlichen Einschränkungen, die bei dem Design eines Fahrzeugs zu berücksichtigen sind, bietet Hypertac individuelle Lösungen an. So lassen sich zum Beispiel alle Übertragungen (Signal und Leistung) durch einen einzigen individuellen Gerätesteckverbinder leiten. Das spart nicht nur Zeit beim Einbau, sondern auch Gewicht und Platz, da ein leichterer und zuverlässigerer Kabelbaum entsteht.