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Die Elektromobilität benötigt intelligente Konzepte und dazu eine Vielzahl an darauf abgestimmte Steckverbinder.
Die MX150-Steckverbinder widerstehen Hochtemperaturen und erfüllen die Standards der Automobilindustrie.
Der HS-Autolink eignet sich zum  Optimieren der Leistungsversorgung und Konnektivität beispielsweise bei Hochgeschwindigkeits-Audiosystemen.

Wer heute von Elektro- und Hybridfahrzeugen spricht, meint eine breite Palette an Fahrzeugvarianten vom reinen E-Mobil über Elektrofahrzeuge mit kraftstoffbetriebenem Generator (Range-Extender) über benzin- oder dieselbetriebene Hybridfahrzeuge bis hin zu konventionellen Dieselfahrzeugen mit Start-Stopp-Technologie und rekuperierenden Bremsen. Aber eines haben alle gemeinsam: Sie stellen neue Herausforderungen an die Verbindungstechnik.

Für die klassischen Anforderungen hat Molex ein breites Programm, zum Beispiel das Verbindungssystem MX123 mit CMC- und kundenspezifischen Hybrid-Steckverbindern. Es findet bereits in Motor- und Getriebesteuergeräten in Fahrzeugen Einsatz. In der Fahrzeugunterhaltungselektronik haben sich Customer Convenience Port (CCP), HS-Autolink-, MOST-, Fakra-Steckverbinder, flexible Kupferschaltungen und FFC/FPC-Steckverbinder weitgehend durchgesetzt. CCP und HS-Autolink setzt man zum Optimieren der Leistungsversorgung und Konnektivität von Hochgeschwindigkeits-Audiosystemen, Video-Displays, CD- und DVD-Spielern und Navigationsgeräten ein. Für Brems- und Getriebemodule sowie Lenkungssteuerungen eignen sich die Steckverbinder MX150, Stac64, Mini-Fit H2O und MOX. Der MX150 kommt etwa bei Hochtemperaturanwendungen unter der Haube und im Bereich des Fahrgestells zum Einsatz; er erfüllt die Standards der Automobilindustrie.

Stromspitzen aushalten

Auch bei voll elektrischen oder Hybridfahrzeugplattformen bleiben die Anforderungen an die Leistungsfähigkeit künftiger Verbindungssysteme im Wesentlichen die gleichen, unabhängig von der Plattform. Kfz-Hersteller und Zulieferer diskutieren zum Beispiel, wie Verbindungsprodukte einen Einschaltstrom oder Spitzenstrom verarbeiten sollen. Für typische batteriebetriebene Antriebsstränge entstanden Verbindungen, die Stromspitzen über mehrere Millisekunden aushalten; heute benötigen Kfz-Hersteller jedoch ein Produkt für Ströme von 200 A, das unter Umständen Stromspitzen von 250 bis 300 A widerstehen muss, und zwar nicht nur über Millisekunden sondern über Minuten.

Die Anforderungen liegen minimal bei 250 A, wahrscheinlich aber bei einer Dauerstrombelastbarkeit von 300 A. Die Steckverbinderhersteller benötigen dafür Prüfprogramme für diese Kontaktsysteme für Ströme von mehr als 200 A. Sie müssen auch andere Einsatzbedingungen dabei berücksichtigen. Die entscheidende Frage lautet aber: Wie können Steckverbinderhersteller ein Prüfprofil entwickeln, das die künftige Leistungsfähigkeit im Hinblick auf solche Anforderungen akkurat vorhersagen kann?

Bisher gibt noch kein Konzept für die Auslegung dieser geplanten Kabelstrangprodukte hinsichtlich Temperatur und Temperaturanstieg. Bei längeren Zeiträume mit hohen Spannungen und Strömen sind extreme Temperaturen ein Problem, da diese zu einer Degradation des Verbindungssystems und des dieses umgebenden Kunststoff führen können. Der Temperaturanstieg ist von der Anwendung abhängig. Davon ob der Steckverbinder frei belüftet wird oder ob er in einem Gehäuse eingebaut ist. Gerade darum ist es schwierig, Kriterien für die Auslegung zu definieren. Branchenorganisationen wie die USCAR haben Ausschüsse beauftragt, Kriterien für den Temperaturanstieg zu entwickeln, aber es gibt bisher keinen zeitlichen Rahmen für die Verabschiedung einer endgültigen Spezifikation. Molex erwartet die Spezifikation eines Betriebstemperaturbereichs, der von -40 bis +125 ºC bei einem Temperaturanstieg von 45 ºC bei Umgebungstemperatur reicht. Neben den hohen Nennströmen fordern Kunden auch Verbindungen, die sich für unterschiedliche Spannungen eignen. Da die Auslegung von Kabelsträngen in hohem Maße von der Anwendung und der Nennspannung des Kabels beeinflusst wird, herrscht hier noch eine Unsicherheit; ein Stecker mit einer Belastbarkeit im Bereich von 1000 V und mehr erscheint Molex aber wahrscheinlich.

Fragen, die bei solchen Hochstrom-Hochspannungs-Steckverbindern eine Rolle spielen, sind die Abdichtung und die Schirmung. Abdichtung ist wichtig, da bei hohen Strömen der Schutz vor eindringendem Wasser lebenswichtig ist. Es steht zu erwarten, dass künftige Steckverbinder eine berührungsgeschützte Ausführung in Schutzart IP20 entsprechend IEC60529 haben müssen. Als zusätzliche Sicherheitsvorkehrung wird wahrscheinlich in diesen Produkten eine Technik mit voreilendem Kontakt zum Einsatz kommen, mit speziellen Eigenschaften, die die typische Trennzeit in den Millisekundenbereich verlängert.

Anforderungen und Entwicklungen

Das Auto ist mit elektromagnetischen Störungen (EMI) und hochfrequenten Störungen (RFI) eine extrem feindliche Umgebung. Die Abschirmung gegenüber der restlichen Elektronik ist wichtig. Molex arbeitet in der Schirmungstechnologie, die die Anforderungen der CisPR 12 und 25 noch übertreffen.

Für die Hersteller elektrischer Antriebsstränge wird sich die Landschaft im Zuge von Kooperation bei der Entwicklung von Batterien und Ladesystemen ändern, wie sich in der Zusammenarbeit zwischen PSA Peugeot Citröen und BMW unter dem Namen BMW Peugeot Citröen Electrification zeigt. Gleichzeitig verstärken die Kfz-Hersteller ihre Bemühungen, durch Wiederverwendung der gleichen Plattform über mehrere Modelle hinweg Skaleneffekte zu erzielen und bestimmte Teile des elektrischen Antriebsstrangs in großen Serien zu fertigen. Die Tätigkeit auf diesem Markt ist spannend und die Frage der langfristigen Leistungsfähigkeit trennbarer Schnittstellen in hochstromigen Anwendungen bedarf sicher noch gründlicherer Untersuchungen.