Hochspannungs-DC-Relais: Der Sicherheitswächter für New-Energy-Fahrzeuge und Ladestationen

Da sich Fahrzeuge mit neuer Energie hin zu Plattformen mit 800 V oder noch höherer Spannung entwickeln, macht die Ladeeffizienz einen qualitativen Sprung. Durch schnelles Laden können 80 % der Batteriekapazität innerhalb von 10 bis 20 Minuten wieder aufgeladen werden, was dem Tankerlebnis von Benzinfahrzeugen nahe kommt. Hinter dieser Spannungsverdoppelung verbergen sich jedoch mehrere schwerwiegende Herausforderungen für elektrische Systeme: Lichtbogentemperaturen von über 3000 °C beim Trennen, exponentiell erhöhte Risiken von Isolationsfehlern und erheblich erhöhte Schweißgefahren durch hohe Ströme. Herkömmliche 400-V-Systemrelais können die Sicherheitsredundanzanforderungen nicht mehr erfüllen. Als „letzte Sicherheitstür“ in Hochspannungskreisen definiert die technische Raffinesse von Hochspannungs-Gleichstromrelais direkt die Sicherheitsgrenzen für Fahrzeuge und Ladestationen und macht sie zu einem zentralen Engpass und strategischen Schlachtfeld für die Weiterentwicklung der neuen Energiebranche.

1. Kerntechnologie: Dreifache Schutzmaßnahmen lösen Herausforderungen bei Hochspannung und Hochstrom.
Der zuverlässige Betrieb von Hochspannungs-Gleichstromrelais beruht auf der synergetischen Innovation von Lichtbogenlöschtechnologie, Kontaktmaterialien und Dichtungsprozessen. Zusammen bilden diese drei Elemente die Grundlage für einen stabilen Betrieb unter Hochspannungs- und Hochstrombedingungen.

A. Lichtbogenlöschtechnologie: Die Kernmethode zur Zähmung von 3000 °C heißen Lichtbögen. Die bei der Unterbrechung von Hochspannungs-Gleichstromkreisen erzeugten Lichtbögen stellen die größte Sicherheitsgefahr dar, da ihre Dauer sich direkt auf die Lebensdauer der Kontakte und die Systemsicherheit auswirkt. Aktuelle Mainstream-Ansätze bieten zwei Hauptlösungen. Am weitesten verbreitet ist die magnetische Lichtbogenblastechnologie, bei der eine interne Magnetspule zur Erzeugung einer transversalen Lorentzkraft eingesetzt wird, die den Lichtbogen zur Segmentierung und Kühlung in ein keramisches Lichtbogenblasgitter zieht und so eine schnelle Löschung erreicht. Die zweite Technologie ist die Vakuum-Lichtbogenlöschtechnologie, die die hohe Isolationsstärke einer Vakuumumgebung nutzt, um die Lichtbogenleitung zu blockieren, was für höhere Spannungsniveaus geeignet ist. Durch die Unterdrückung der Lichtbogenerzeugung durch Vakuummedien im Kontaktspalt und die Förderung der Lichtbogendiffusion über Magnetfelder erreicht dieses Verfahren keine Gasemissionen und eine außergewöhnlich lange Lebensdauer, wodurch es sich besonders für den Hochfrequenzbetrieb in extremen Umgebungen eignet.

B. Kontaktmaterialien: Präzisionsformulierung, die Leitfähigkeit und Lichtbogenbeständigkeit in Einklang bringt. Kontakte dienen als „Herzstück“ von Relais und erfordern eine Materialauswahl, die ein perfektes Gleichgewicht zwischen elektrischer Leitfähigkeit, Schweißbeständigkeit und Lichtbogenerosionstoleranz gewährleistet.

C. Versiegelungsprozess: Eine Schutzbarriere gegen Umwelteinflüsse. Hochspannungsanwendungen erfordern außergewöhnlich strenge Dichtungsanforderungen, die sich direkt auf die Isolationsleistung und Lebensdauer des Relais auswirken. Deshalb setzen wir auf die keramische Versiegelungstechnik. Durch diese Technik wird eine vollständige Isolierung zwischen der Kontaktkammer und der Außenumgebung erreicht und eine Schutzart von IP67 oder höher erreicht. Es widersteht extremen Temperaturen von -40 °C bis +85 °C sowie rauen Bedingungen wie Feuchtigkeit und Staub. Wir bieten auch Epoxidharz-Versiegelungstechnik an. Vakuumverguss füllt Kontaktlücken in Kombination mit einer wasserstoffgemischten Gasatmosphäre und sorgt so für eine zuverlässige Spannungsunterbrechung von 1000 VDC in kompakten Strukturen, reduziert gleichzeitig Betriebsgeräusche und passt sich an beengte Einbauräume in Fahrzeugen an.

2. Sicherheit und Zuverlässigkeit: Vom passiven Schutz zur aktiven Frühwarnung

Das Sicherheitsdesign von Hochspannungs-DC-Relais umfasst den gesamten Prozess „Prävention, Überwachung, Schutz“. Durch die Implementierung von Nulllichtbogenblitzen, Antihaftmechanismen und Zustandsüberwachungssystemen wird ein mehrschichtiges Sicherheitsschutzsystem eingerichtet.

A. Zero Arc Flash-Implementierung: Blockierung der Ausbreitungswege von Lichtbögen. Der Nulllichtbogenschutz ist das zentrale Sicherheitsmerkmal von Hochspannungsrelais. Das abgedichtete Design der Lichtbogenlöschkammer begrenzt Lichtbögen innerhalb von Keramik- oder Metallgehäusen und verhindert so externe Spritzer, die umliegende brennbare Stoffe entzünden könnten.

B. Antihaft-Design: Doppelter Schutz vor schwerwiegenden Ausfällen. Das Festkleben von Kontakten stellt die gefährlichste Fehlerart für Hochspannungsrelais dar, da sie möglicherweise die Unterbrechung des Stromkreises verhindert und Brände oder Stromschläge auslöst. Die Industrie setzt duale Erkennungslösungen ein, um solche Ausfälle wirksam zu verhindern.

C. Zustandsüberwachung: Sicherheitswarnungen für den gesamten Lebenszyklus. Moderne Hochspannungs-Gleichstromrelais haben sich von einfachen Aktoren zu intelligenten Sensoreinheiten entwickelt. Durch die Integration von Spannungs- und Stromsensoren ermöglichen sie eine umfassende Zustandsüberwachung, um plötzliche Ausfälle zu verhindern.

Technologiegestützte Lösungen: Präzise Lösung der Schwachstellen bei High-End-Anwendungen

Angesichts der technischen Herausforderungen von 800-V-Hochspannungsplattformen und der Sicherheitsanforderungen der neuen Energiebranche bieten unsere Hochspannungs-Gleichstromrelais zahlreiche Vorteile. Darüber hinaus integrieren unsere Produkte intelligente Überwachungschips der dritten Generation. Mit ihren technischen Eigenschaften „höchste Sicherheit, längere Lebensdauer und intelligente Steuerbarkeit“ dienen unsere HGÜ-Relais als „Sicherheitswächter“ für Fahrzeuge und Ladestationen mit neuer Energie. Sie sichern die Modernisierung von Hochspannungsplattformen und treiben die Branche zu mehr Effizienz sowie mehr Sicherheit und Zuverlässigkeit an.