
Eine Busbar anstelle eines Rundleiters zwischen Ladedose und Batterie-Elektronik eröffnet neue Möglichkeiten, die nächste Generation Elektroautos noch schneller zu laden. (Bild: Leoni)
Im Prinzip ist die Sache einfach: Je höher die beim Laden der Batterie eines Elektroautos erreichte elektrische Leistung, desto kürzer der Ladezyklus, desto schneller können die Besitzer ihre Fahrt fortsetzen. Jedoch, der klassische Weg dorthin über immer höhere Spannungen ist endlich. In der nächsten Generation der Elektrofahrzeuge mit Produktionsstart ab 2025 wird es verstärkt Bordnetze geben, die mit 800 V oder sogar 1000 V arbeiten – und damit langsam im Grenzbereich dessen sind, was die gewöhnliche Leistungselektronik eines Fahrzeugs aushält.
Der alternative Weg zu höheren elektrischen Leistungen führt, getreu dem ohmschen Gesetz, über höhere Stromstärken. In der Praxis schien das nicht zuletzt deshalb unattraktiv, weil bei Rundleitern größere Leitungsquerschnitte und stärkere Abschirmungen gegen Magnetfelder die zwangsläufige Folge sind. Der Kfz-Zulieferer Leoni aber stellt sich den gestiegenen Anforderungen am Markt und bietet an dieser Stelle nun – dank aktueller Entwicklungsergebnisse – eine elegante Lösung an: die Busbar.
Busbar: Geschickt angeordnet und leichter zu montieren
Werden solche starren Stromschienen bisher vor allem für die Leistungsübertragung innerhalb der Hochvoltbatterie genutzt, bieten sie sich demnach künftig auch für die Verbindung zwischen Ladedose und Batterie-Elektronik an. Im Vergleich zu biegeschlaffen Kabeln lassen sich Busbars durch höhere Automatisierungsgrade perspektivisch zudem leichter montieren. Die geschickte, gestapelte Anordnung zweier Stromschienen begrenzt gleichzeitig auf effiziente Art entstehende Magnetfelder (EMV). Zudem hat sich die flache Geometrie in der Leoni-Entwicklung auch aufgrund der effektiven Bauraumausnutzung als ideal erwiesen.
Keine Frage, um die elektrische Verlustleistung zu begrenzen, können die benötigten Querschnitte in der Folge mitunter 200 mm² und mehr erreichen. Insbesondere, wenn statt Kupfer Aluminium als Leitermaterial dient; welches zwar Gewicht und Kosten spart, aber den Querschnitt der Busbars erhöht. Das bedeutet, dass Busbars mit Querschnitten gebogen werden müssen, die bisher noch nie verarbeitet wurden. Gleichzeitig muss absolut sichergestellt sein, dass die Isolation nicht beschädigt wird, speziell an den Stellen der größten Biegung oder Torsion, an denen eine Streckung bzw. Stauchung des Isolationsmaterials unvermeidlich ist.
Eine Herausforderung, bei der Leoni von ihrer großen Expertise profitiert. So verarbeitet das Unternehmen seit rund zehn Jahren starre Stromschienen im Niedervolt-Umfeld und entwickelt mit Partnern bereits Lösungen, Busbars in das Hochvolt-Bordnetz zu integrieren.

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Verständnis für Gesamtsystem als Voraussetzung
Eine weitere Aufgabe ist der Toleranzausgleich. Während dies in der Vergangenheit durch die biegeschlaffe Eigenschaft des Rundleiters gelöst werden konnte, muss bei starren Stromschienen aus einer Palette an Möglichkeiten die kundenspezifisch beste Lösung gefunden werden. Beispielsweise durch die Integration flexibler Komponenten, wie Geflechte, in den Ladepfad.
Ergänzend zum klassischen Kabel wird die Busbar als Komponente im Bordnetz an Bedeutung gewinnen. Zu eindeutig sind die Vorteile. Am Ende wird es darauf ankommen, für die Kunden die richtige Mischung zu finden. Bordnetz-Entwickler, die das Gesamtsystem verstehen – sowohl in Konzeption als auch Produktion – werden hier im Vorteil sein. Es ist der Anspruch von Leoni, mit Innovationen, Technologien und Produkten relevante Beiträge zur Mobilität der Zukunft zu leisten. Wenn die nächste Generation Elektroautos statt nach 30 Minuten schon nach zehn Minuten geladen zur Weiterfahrt ist, dann gut möglich auch dank einer starren Stromschiene im Ladepfad. (neu)
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Autoren
Jens Endrich, Leoni WSD, Head of Sales Management High Voltage
Jonas Gramlich, Leoni WSD, Expert E/E System Architecture