Die in enger Zusammenarbeit mit weltweit führenden Automobilherstellern entwickelte Power.S3-Produktreihe garantiert Sicherheit, Langlebigkeit, Zuverlässigkeit, geringes Gewicht und Kompaktheit – allesamt wesentliche Kriterien für Elektro- und Hybridfahrzeuge. Die neuen FCI-Produkte bieten zudem eine Kostenwettbewerbsfähigkeit, die für emissionsarme oder emissionsfreie Fahrzeuge von entscheidender Bedeutung ist. Die Power.S3-Produktreihe umfasst 16/32-A-Ladebuchsen und 400/600-Volt-Hochspannungsanschlüsse für Ströme bis zu 230 Ampere, die speziell für die neue Generation von Hybrid- und Elektrofahrzeugen mit wiederaufladbaren Batterien entwickelt wurden.
Der Markt für Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge nimmt Gestalt an.
Angesichts steigender Ölpreise, zunehmender Umweltbedenken und einer Reihe staatlicher Regulierungen und Förderprogramme wächst der Markt für Elektro- und Hybridfahrzeuge weiter. Führende Automobilzulieferer vermarkten bereits emissionsarme Modelle oder planen dies in naher Zukunft. Darüber hinaus werden mehrere große Unternehmen innerhalb der nächsten zwei Jahre mit der Serienproduktion von Elektrofahrzeugen beginnen.
Obwohl die Entwicklung emissionsarmer oder emissionsfreier Fahrzeuge von großer Bedeutung ist, bleibt unklar, wie schnell Verbraucher diese neue Technologie annehmen werden. Prognosen zufolge werden diese Fahrzeuge bis 2015/20 zwischen 1 % und 10 % des globalen Automobilmarktes ausmachen. Selbst bei der niedrigeren Schätzung stellen diese Fahrzeuge jedoch ein bedeutendes neues Marktsegment dar, das einzigartige Herausforderungen und Chancen für alle an ihrer Entwicklung und Herstellung Beteiligten mit sich bringt.
Trotz des Engagements führender Fahrzeughersteller für emissionsarme oder emissionsfreie Fahrzeuge dauern die Diskussionen über die spezifischen Technologien, die Elektro- und Hybridfahrzeuge (EVs und HVs) einsetzen sollen, an. Hersteller weltweit verfolgen unterschiedliche Entwicklungswege. Daher wird Verbrauchern in den nächsten zwei bis drei Jahren eine noch größere Auswahl an EV- und HV-Varianten zur Verfügung stehen. Dazu gehört ein breites Spektrum an Hybridfahrzeugen, darunter Mildhybride (bei denen sich der Verbrennungsmotor beim Anhalten automatisch abschaltet und beim Anfahren wieder startet), emissionsarme Hybride (wie der Toyota Prius), Vollhybride (bei denen sowohl ein Elektromotor als auch ein Verbrennungsmotor das Fahrzeug antreiben können) und Plug-in-Hybride (d. h. Vollhybride, bei denen die Batterie auch unabhängig an einer Ladestation aufgeladen werden kann). Das in Kürze erscheinende Chevrolet Volt-Modell bietet eine etwas andere Perspektive: Es verfügt über eine Batterie mit einer Reichweite von 65 km, die durch einen klassischen Verbrennungsmotor mit größerer Reichweite ergänzt wird.
Die Pläne für die Serienproduktion von Elektrofahrzeugen (ausschließlich mit Akku betrieben) sind weit fortgeschritten. Zu den geplanten Modellen gehört ein neuer Renault/Nissan, der voraussichtlich 2011 auf den Markt kommt und eine Reichweite von 160 km bietet.
Neben der Leistung der Fahrzeuge selbst hängt die Entwicklung des Marktes für Elektro- und Hybridfahrzeuge auch von technologischen Verbesserungen der Batterien hinsichtlich Gewicht, Kosten und Energieeffizienz sowie vom Ausbau der Ladeinfrastruktur ab. Elektrofahrzeuge werden zwar voraussichtlich als Zweitwagen für relativ kurze Strecken genutzt, doch die Reichweitenangst bleibt ein limitierender Faktor. Dieses Problem wird sich erst dann vollständig lösen, wenn Verbraucher einfachen Zugang zu Schnellladestationen haben. Stellen Sie sich die Angst eines Fahrers vor, der in einem herkömmlichen Auto nur noch 8 Liter Kraftstoff im Tank hat – das entspricht der Reichweite eines Elektrofahrzeugs…
Angesichts der neuen Anforderungen an Vernetzung und Ladepunkte…
Ein gemeinsamer Faktor der verschiedenen Konzepte von Elektrofahrzeugen und Hybridfahrzeugen ist der Einsatz großer Lithium-Ionen-Batterien mit Betriebsspannungen von 400 V bis 600 V, die zwanzigmal höher sind als die der standardmäßigen 12/14-V-Bleiakkumulatoren herkömmlicher Pkw. Diese Steigerung erforderte die Entwicklung einer Vielzahl spezieller Verbindungs- und Ladelösungen.
Diese neuen Verbindungen und Ladepunkte müssen eine Reihe kritischer Herausforderungen bewältigen. Sicherheit hat oberste Priorität angesichts der Betriebsspannungen von 400 V bis 600 V und Strömen von 50 A bis 300 A und mehr. Nutzer müssen zwangsläufig häufig auf das Fahrzeug zugreifen, um die Batterie aufzuladen oder auszutauschen. Daher sind robuste Sicherheitsmaßnahmen unerlässlich, um Stromschläge zu verhindern. Diese hohen Leistungspegel bergen zudem ein erhebliches Problem: elektromagnetische Störungen sowie die Gefahr von Lichtbögen beim Verbinden und Trennen der Stecker. Dies kann nicht nur Nutzer, sondern auch die Anschlüsse, elektrische Geräte oder sonstige Verbindungskomponenten beschädigen.
Der Einsatz einer großen Lithium-Ionen-Batterie erhöht die Brandgefahr, während Gewicht und Energieeffizienz weiterhin höchste Priorität haben. Die Verbesserung der Reichweite und der Batterieautonomie eines Elektrofahrzeugs muss mit einer Gewichtsreduzierung aller Komponenten einhergehen. Auch die Kosteneinsparung ist entscheidend, da die neue Generation von Elektrofahrzeugen primär für den Massenmarkt konzipiert ist. Allein die Batterie kann mehrere Tausend Euro kosten, was den Druck und Anreiz erhöht, die Herstellungskosten in allen anderen Fahrzeugteilen zu senken.
Gemeinsamer Ansatz für die Entwicklung von Verbindungs- und Ladebuchsen:
FCI ist bestens aufgestellt, um neue Verbindungs- und Ladebuchsenprodukte für den Markt für Elektrofahrzeuge und Hochspannungsfahrzeuge zu entwickeln. Das Unternehmen verfügt über umfassendes Know-how in der Verbindungstechnik und kennt die spezifischen Anforderungen des Automobilmarktes. Darüber hinaus blickt FCI auf langjährige Erfahrung in der Entwicklung und Fertigung neuer Lösungen in Zusammenarbeit mit führenden Automobilzulieferern zurück. Dies ist besonders wichtig für den Markt für Elektrofahrzeuge und Hochspannungsfahrzeuge, wo die Anwendung etablierter Regeln nicht zielführend ist. Erfolg basiert daher auf einem echten partnerschaftlichen Ansatz. Nach jahrelanger enger Zusammenarbeit mit großen Automobilherstellern bietet das Unternehmen nun in Serie die bewährte Lösungsreihe Power.S3 an, bestehend aus Ladebuchsen und Hochspannungssteckverbindern: Hochleistungsklemmen und innovative, flache Gehäuse.
Power.S3 16/32 A Ladebuchsen.
Während Mikro- und emissionsarme Hybridfahrzeuge bereits auf dem Markt sind, steht die Einführung von Elektrofahrzeugen und Plug-in-Hybriden als nächster Schritt im Markt für emissionsarme und emissionsfreie Fahrzeuge an. Um den Bedarf an neuen Ladelösungen für diese Fahrzeuge zu decken, hat FCI eine Kooperation mit REMA, einem auf Steckdosen und Stecker für Elektrogabelstapler spezialisierten Hersteller, geschlossen. Das erste Produkt dieser Zusammenarbeit ist eine einphasige 16/32-A-Ladebuchse mit Stecker, die vollständig den internationalen Standards SAE J1772 und IEC62192-1 für das langsame Laden von Elektro- und Hybridfahrzeugen entspricht. Mit diesen Produkten lässt sich die Lithium-Ionen-Batterie eines Fahrzeugs innerhalb von vier bis acht Stunden an einer öffentlichen Ladestation oder zu Hause aufladen.
Dank REMAs Expertise im Bereich Hochvolt-Batterieladung und FCIs Kenntnissen im Markt für automobile Vernetzung zeichnen sich die Produkte durch mehrere einzigartige und innovative Merkmale aus. Zu diesen Produkten gehören insbesondere Mehrstrahl-Buchsenklemmen mit kalibrierter Feder für eine präzisere Steuerung der Kupplungs- und Entkupplungskräfte, die tausende Kupplungs-/Entkupplungszyklen ermöglichen. Die Produkte bieten Schutzart IP67 gegen Staub und Wasser und erfüllen somit hohe Sicherheits- und Isolationsanforderungen. Sie verfügen außerdem über einen neuen Frostschutz und spezielle Kanäle zur Ableitung von Flüssigkeiten und Staub. Besonderes Augenmerk wurde auf Ergonomie gelegt, um Komfort und Benutzerfreundlichkeit zu gewährleisten.
Um die Akzeptanz von vollelektrischen Fahrzeugen und Plug-in-Hybriden bei den Verbrauchern zu erhöhen, ist eine Schnellladefunktion erforderlich, die eine vollständige Akkuladung innerhalb weniger Minuten an speziellen Ladestationen ermöglicht. FCI und REMA finalisieren derzeit die Entwicklung einer 16/63-A-Schnellladesteckdose. Diese Steckdose wurde gemäß IEC 62196-2-2 entwickelt (die finale Version befindet sich jedoch noch in der Entwicklung). Sie ist für den ein-, zwei- oder dreiphasigen Betrieb geeignet und bietet integrierten Schutz sowie die gleiche Zyklenfestigkeit wie das 16/32-A-Gerät.
Power.S3 – Ein umfassendes Sortiment an Klemmen.
Das Klemmensortiment von FCI deckt die vielfältigen Anwendungsbereiche von Elektrofahrzeugen und Hybridfahrzeugen ab. Die Klemme Apex-280 wurde speziell für die 35-A-Anforderungen von Subsystemen wie Klimaanlage, Heizung und Ladebuchsen entwickelt, während die Klemme RCS-800 Hochstrom- und Hochspannungs-DC/DC-Anschlüsse für beispielsweise Batterie, Verteilerkasten und Wechselrichter übernimmt. Der Apex-950 positioniert sich zwischen den beiden oben genannten Produkten und bietet einen maximal zulässigen Strom von bis zu 150 A.
Apex-280: Rechteckiger Stecker 2,8 mm, 35 A bei 70 °C (4 mm² Kabelquerschnitt).
Apex-950: Rechteckiger Stecker 9,5 mm, 150 A bei 70 °C (35 mm² Kabelquerschnitt).
RCS-800: Runder Stecker 8 mm, 230 A bei 70 °C (50 mm² Kabelquerschnitt).
Diese Produktreihe zeichnet sich durch bemerkenswerte Innovationen aus, wie beispielsweise die RCS-800-Klemmen. Diese bieten ein neues Konzept für runde 8-mm-Stecker, das eine effizientere Raumnutzung als vergleichbare quadratische Klemmen ermöglicht. Die Klemmen verfügen zudem über eine große Anzahl von Kontaktpunkten und können je nach Kundenspezifikation mit bis zu 230 A und mehr betrieben werden. Spezielle Oberflächenveredelungen schützen das Produkt vor Schäden durch Lichtbögen, während die Kunststoffkappe Schutzart IP2-x bietet und somit das Risiko eines Stromschlags verhindert.
Power.S3 – Innovative Gehäuselösungen:
Für die APEX-280- und RCS-800-Verbindungen hat FCI innovative Gehäuselösungen entwickelt. Zu den revolutionärsten Merkmalen zählen eine patentierte Einstellvorrichtung, die die Stromzufuhr unterbricht, sobald der Stecker getrennt wird, und ein einzigartiger zweistufiger Trennvorgang, der der Einstellvorrichtung ausreichend Zeit zur Aktivierung gibt. Daher kann die Verbindung nicht im eingeschalteten Zustand getrennt werden: Der Benutzer muss zwei unabhängige Bewegungen ausführen und hat fünf Sekunden Zeit, um zwischen dem Abschalten der Stromzufuhr und dem Entfernen des Steckers zu warten. Diese innovativen Sicherheitsvorrichtungen ergänzen viele weitere Merkmale. Die Anschlüsse sind in einem schützenden Kunststoffgitter eingeschlossen, das physischen Kontakt verhindert. Das axiale Kupplungssystem ErgoMate von FCI ermöglicht eine flachere Bauweise und reduziert die Steckkräfte deutlich. Nach dem Verbinden muss eine Positionssicherung aktiviert werden, um eine sichere Verbindung zu gewährleisten. Darüber hinaus bieten die Gehäuse eine hohe Schirmung (80 dB) und Wasserdichtigkeit bei gleichzeitig kompakter und besonders flacher Bauweise.
Kundenspezifische Entwicklungen sind weiterhin Standard.
Der Markt für Elektro- und Hybridfahrzeuge ist dynamisch und entwickelt sich rasant. Alle an der Entwicklung und Herstellung dieser neuen Fahrzeuge Beteiligten befinden sich an einem entscheidenden Wendepunkt und müssen noch viel über das Verhalten ihrer Produkte im realen Fahrbetrieb lernen. FCI engagiert sich weiterhin aktiv in der Entwicklung neuer Produkte. Neben den bereits erwähnten Schnellladebuchsen umfassen die neuen Produkte:
– einen 2-Wege-/90°-Stecker. Aufgrund der Dicke der in Elektro- und Hybridfahrzeugen üblicherweise verwendeten Kabel ist dieser Steckertyp oft dem Biegen der Kabel vorzuziehen;
– einen 2-Wege-Teststecker mit integriertem Trennschalter, der es ermöglicht, das Ladegerät für Wartungsarbeiten, Reparaturen oder Notfälle manuell von der Batterie zu trennen.
Mit der Einführung der Power.S3-Produktreihe hat sich FCI als globaler Marktführer positioniert und bietet ein umfassendes Portfolio an serienreifen und kosteneffizienten Lösungen für den Markt für Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge. In naher Zukunft wird der Markt jedoch auch durch den Bedarf an kundenspezifischen Entwicklungen geprägt sein. Da jeder Automobilhersteller seine eigene Strategie verfolgt, ist die Bereitschaft von FCI zur Zusammenarbeit mit Kunden, um wirtschaftlich tragfähige, maßgeschneiderte Lösungen zu entwickeln, ein weiterer entscheidender Wettbewerbsvorteil in diesem dynamisch wachsenden Technologiesektor. Die entscheidenden Erfolgsfaktoren in diesem Bereich sind Kundenorientierung, Projektmanagementkompetenz und natürlich technisches Know-how in Verbindung mit prädiktiven Designwerkzeugen. Diese Werkzeuge und die Methodik ermöglichen es FCI und seinen Partnern, Hochleistungssteckverbinder zu entwickeln und bereits in der Designphase deren Leistungsfähigkeit vorherzusagen. In diesen hochinnovativen Technologiebereichen ist diese Leistungsprognose für Entwickler von Elektrofahrzeugen und Hybridfahrzeugen von größter Bedeutung.
Autor
FCI
