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(Bild: Shutterstock)

Ein Hybridfahrzeug mit Elektroantrieb und Verbrennungsmotor stellt die größte Herausforderung für Konstrukteure dar: Sie müssen eine Schaltung entwickeln, die sowohl Transienten des Verbrennungsmotors als auch der Hochleistungselektromotoren standhalten kann. Abb. 1 zeigt die wichtigsten Schaltungsblöcke eines Hybridfahrzeugs.

Weitere Informationen und nützliche Hinweise zum Thema im Littelfuse-Handbuch „Stromkreisschutz für moderne Automobilelektronik“.

Hybridfahrzeug mit elektrischem Antriebsstrang und Verbrennungsmotor.
Abbildung 1. Hybridfahrzeug mit elektrischem Antriebsstrang und Verbrennungsmotor. (Bild: Littelfuse)

Neben dem Schutz des Stromkreises vor Transienten, die in der Umgebung des Elektrofahrzeugs auftreten, muss das On-Board-Ladegerät auch mit der Wechselstromleitung und ihrem Risiko für Überlastungen und Transienten umgehen können. Die Konstrukteure sollten das On-Board-Ladegerät genauso schützen wie jedes andere netzgespeiste Produkt. Zudem müssen die Entwickler die Kommunikationsschaltungen absichern, um eine Beeinträchtigung der Datenübertragung zu vermeiden. Darüber hinaus sollten Entwickler diese Schaltung so gestalten, dass der interne Stromverbrauch minimiert wird, damit die Ladezeit der Batterie möglichst kurz ist.

Das On-Board-Ladegerät wandelt die Netzwechselspannung in Gleichspannung um, die zum Laden des Hauptakkus erforderlich ist. Dieser kann komplett aufgeladen eine Spannung im Bereich von 300 bis 500 Volt erreichen. Die Verbraucher wünschen sich eine schnelle Ladung des Akkus. Daher besteht eine Nachfrage nach Ladeschaltungen mit höherer Leistung, die 3-Phasen-Strom umfassen können.

Abbildung 2 zeigt das Blockdiagramm eines On-Board-Ladegeräts. In diesem Beispiel ist eine einphasige Schaltung dargestellt. Jeder Schaltungsblock erfordert Schutzkomponenten und zwei Blöcke benötigen Steuerungskomponenten, um das Ladegerät auf Effizienz zu optimieren.

Blockdiagramm des On-Board-Ladegeräts sowie empfohlene Schutz- und Steuerkomponenten
Abbildung 2. Blockdiagramm des On-Board-Ladegeräts sowie empfohlene Schutz- und Steuerkomponenten (Bild: Littelfuse)

Entwickler, die diese Empfehlungen für Schutz und Steuerung befolgen, können robuste, zuverlässige und sichere Schaltungen für Elektrofahrzeuge anbieten. Wann immer möglich, sollten Konstrukteure AEC-Q-qualifizierte Komponenten verwenden, die für den Einsatz in der Automobilumgebung zertifiziert sind. Zum Beispiel deckt AEC-Q101 diskrete Halbleiter und AEC-Q200 passive Komponenten wie Varistoren ab. Darüber hinaus sollten Konstrukteure auch die Experten auf Herstellerseite einbeziehen, wenn es um die Auswahl geeigneter Schutzkomponenten geht.

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