TDK stellt fortschrittliche DC-Schütze für Elektrofahrzeuge und Infrastruktur vor

Gleichstrom-Energieverteilungsarchitekturen (DC), die bei erhöhten Spannungen arbeiten, sind bei der Stromkreisunterbrechung erheblichen Risiken ausgesetzt, da Gleichstrom im Gegensatz zu Wechselstrom keinen natürlichen Nulldurchgang besitzt. Beim Öffnen der Kontakte unter Volllast oder im Fehlerfall entsteht ein Lichtbogen, der sich selbst aufrechterhalten kann. Dies führt zum Verschleiß des Kontaktmaterials, birgt Brandgefahren oder kann zu fatalen Kontaktverschweißungen führen. Um die elektrische Sicherheit zu gewährleisten und Systemausfälle zu verhindern, benötigen Entwickler von elektrifizierten Antriebssträngen, stationären Energiespeichersystemen und Schnellladenetzen Schaltgeräte, die energiereiche Lichtbögen schnell löschen und gleichzeitig hohe Dauerlasten sowie bidirektionale Stromflüsse unterstützen können.

Keramischer Lichtbogenlöschmechanismus und Kontaktdesign
TDK begegnet diesen Herausforderungen bei der Lichtbogenlöschung und Leistungsverteilung durch den Einsatz einer hermetisch versiegelten, gasgefüllten Keramik-Schaltkammer in den Serien HVC28 und HVC29. Wenn sich die Kontakte trennen, kühlt die spezielle Gasatmosphäre den Plasmakanal rasch ab und destabilisiert ihn. Dadurch wird der DC-Lichtbogen innerhalb von Millisekunden unterdrückt und Kontaktoxidation bzw. -abbrand verhindert.

Beide Serien verfügen über ein polaritätsfreies Hauptkontaktdesign. In bidirektionalen Energiesystemen – wie etwa Batteriesystemen, die sowohl im Lade- als auch im regenerativen Entlademodus betrieben werden, oder netzgekoppelten Batteriespeichern (BESS) – schließen unpolarisierte Anschlüsse das Risiko von Verpolungsfehlern aus und heben Ausrichtungsbeschränkungen bei der Kabelbaumkonfektionierung auf. Ein integrierter Steckverbinder ermöglicht den direkten Anschluss des Niederspannungskabelbaums, was den Installationsaufwand reduziert und Fehlerquellen in kompakten Leistungsbaugruppen minimiert.

Leistungsdaten für E-Mobilität und Hochvolt-Infrastruktur
Jede Schützserie deckt spezifische Einsatzbereiche moderner Hochvolt-DC-Netze ab, mit Modellen für Dauerströme von 300 A, 400 A, 500 A und 600 A.

Serie HVC28: Konzipiert für Fahrzeugantriebe und fahrzeugnahe Ladeinfrastruktur. Sie unterstützt maximale DC-Betriebsspannungen von bis zu 1000 V. Bei schweren Systemfehlern hält das Schütz einem Kurzschlussstrom von 16 kA für 5 ms stand, ohne dass es zu Kontaktbeschädigungen kommt, die die galvanische Trennung des Systems beeinträchtigen würden. In kritischen Fehlerabschaltszenarien unter ohmscher Last führt das Bauteil eine maximale Abschaltung bei 1600 A und 1000 V aus. Typische Einsatzbereiche sind Batterie-Trenneinheiten (BDUs), Hochvolt-Verteilerboxen, Nutzfahrzeug-Antriebsstränge sowie DC-Hochleistungs-Schnellladesäulen.

Serie HVC29: Ausgelegt für industrielle Stromrichteranwendungen, die eine Spannungsisolation von bis zu 1500 V DC erfordern. Mit einer Kurzschlussstromfestigkeit von 6 kA für 5 ms eignet sich diese Serie für großformatige Batteriespeicher, Festkörpertransformatoren (Solid-State Transformers), USV-Topologien sowie 800-VDC-Verteilungsarchitekturen in Rechenzentren für High-Density-Computing und künstliche Intelligenz.

Diagnoseintegration und elektrische Spezifikationen
Zur Erfüllung funktionaler Sicherheitsarchitekturen in Fahrzeug- und Stationäranwendungen bieten beide Baureihen einen optionalen, mechanisch gekoppelten Spiegel-Hilfskontakt. Dieser nach IEC 60947-4-1 ausgeführte Öffnerkontakt liefert eine zuverlässige Rückmeldung über die tatsächliche Schaltstellung der Hauptkontakte. Dies ermöglicht es Batteriemanagementsystemen (BMS) und Steuergeräten, die Kontaktöffnung vor Wartungsarbeiten oder nach einer Notabschaltung sicher zu verifizieren.

Die Betätigung erfolgt über eine Einzelspule, die wahlweise für 12 V oder 24 V ausgelegt ist und bei Nennspannung 6 W aufnimmt. Das Gehäuse misst 95,5 × 96 × 49 mm, wobei das HVC28 ca. 640 g und das HVC29 ca. 630 g wiegt. Der Betriebstemperaturbereich reicht von -40 °C bis +85 °C. Die Schütze erfüllen die Norm UL 60947-4-1 sowie die CE- und UKCA-Richtlinien; die CCC-Zertifizierung ist in Vorbereitung.

Zusätzlicher Kontext: Technische Spezifikationen und Wettbewerbsvergleich
Der industrielle Übergang von 400-V- zu 800-V-Traktionsarchitekturen und 1500-V-Energiespeichern auf Versorgerebene hat gasgefüllte DC-Schaltgeräte zum Industriestandard gemacht. Gasgefüllte Keramikschütze – historisch vor allem in der Luft- und Raumfahrt sowie in Schwerlastanwendungen im Energiesektor etabliert – haben herkömmliche Freiluftschütze weitgehend abgelöst, da die gekapselte Gasmischung (überwiegend auf Wasserstoffbasis) im Vergleich zu Umgebungsluft eine deutlich höhere Wärmeleitfähigkeit und Durchschlagsfestigkeit bietet.

Zu den relevanten Vergleichsprodukten im Segment 600 A bis 1000 V / 1500 V zählen gekapselte Schütze von Herstellern wie Sensata GIGAVAC (z. B. GX-Serie) und TE Connectivity (KILOVAC-Serie). Während klassische Industrieschütze häufig aktive magnetische Blasspulen erfordern, die eine strikte Stromrichtung vorgeben, erreichen moderne gekapselte Konstruktionen ihre bidirektionale Leistungsfähigkeit durch die Kombination von Gaslöschung mit optimierten Kontaktgeometrien. Die Kurzschlussfestigkeit des HVC28 von 16 kA für 5 ms entspricht den strengen automobilen Vorgaben nach ISO 6469-3, nach denen Schütze während des Auslösens vorgeschalteter Schmelzsicherungen oder Pyrofuses geschlossen bleiben müssen, um einen internen Störlichtbogen im abgedichteten Batteriepack zu verhindern.

Bearbeitet von Evgeny Churilov, Induportals Media – Angepasst durch KI.

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