Grundlegende Eigenschaften von Hochspannungs-Gleichstromrelais

Die Betriebsspannung von Elektrofahrzeugen ist generell hoch. Die Betriebsspannung von Pkw liegt üblicherweise über 370 V, die von Bussen sogar über 576 V – deutlich höher als die 12 V/24 V herkömmlicher Fahrzeuge. Daher ist die Hochspannung Gleichstromrelais Die in Verbindung mit ihnen verwendeten Bauteile müssen der hohen Betriebsspannung standhalten und ein zuverlässiges Schließen und Öffnen unter Hochspannungslastbedingungen gewährleisten.

Die Nennleistung der Elektromotoren in Pkw und Bussen mit alternativen Antrieben liegt in der Regel über 30 kW bzw. 80 kW, mit Spitzenwerten von 60 kW bzw. 160 kW. Entsprechend den oben genannten Spannungsplattformen beträgt der Strom etwa 200 A bzw. 300 A. Unter dem Druck von Produktleistung und Kosten muss das Produkt bei gleichem Volumen eine hohe Belastbarkeit aufweisen und gleichzeitig eine kurzzeitige Überlastfähigkeit besitzen, die ein Vielfaches des Nennstroms beträgt; alternativ kann bei gleicher Belastbarkeit ein kleineres Volumen erreicht werden.

Die in Elektrofahrzeugen eingesetzten Hochspannungs-Gleichstromrelais müssen nicht nur die grundlegenden Funktionen der Hochspannungsfestigkeit und Strombelastbarkeit erfüllen, sondern auch dem Einschaltstromstoß der kapazitiven Last standhalten. Dieser Strom ist üblicherweise um ein Vielfaches höher als der Nennstrom der Last. Herkömmliche Relais können diesem kurzzeitigen Stromstoß nicht widerstehen. Die Gefahr dieses Stoßstroms besteht darin, dass er mit hoher Wahrscheinlichkeit zum Verkleben oder Nicht-Trennen der Kontakte und zu einem unkontrollierten Stromausfall führen kann. Im schlimmsten Fall kann dies Unfälle wie Fahrzeugzerstörung und Personenschäden verursachen, was äußerst gefährlich ist. Daher müssen Gleichstromrelais für Elektrofahrzeuge eine hohe Stoßfestigkeit aufweisen.

Lichtbögen sind beim Schließen und Öffnen von Relaiskontakten unvermeidbar und verkürzen deren Lebensdauer erheblich. Um die Lichtbogenenergie zu reduzieren und die Beschädigung der Relaiskontakte zu minimieren, werden spezielle Schnelllöschverfahren eingesetzt, die die Lebensdauer des Produkts verlängern. Daher ist eine hohe Lichtbogenlöschfähigkeit eine grundlegende Anforderung an Relais.

Die Betriebsbedingungen von Fahrzeugen sind komplex. In Notfallsituationen, beispielsweise bei einem Kurzschluss im elektrischen System, steigt der Strom im Stromkreis sprunghaft an. In solchen Fällen muss das Relais den Stromkreis auch bei extrem hohen Strömen ruckfrei unterbrechen können, ohne dass es zu Fehlfunktionen wie Verkleben der Kontakte oder einer Relaisexplosion kommt. Dies verhindert Sicherheitsrisiken wie Tiefentladung der Batterie, Kurzschluss und Explosion. Daher müssen die Kontakte des Relais eine hohe Stoßfestigkeit und Antihaftwirkung aufweisen.