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Nr 21 2022 www markttechnik de 15 Wir kaufen Ihre überzähligen elektronischen Bauteile Festnetz Tel 06151 963776 Mobile 0151 54636208 ALATAS electronics – seit 1988 in Darmstadt Deutschland info@alatas de Anzeige tomobilbranche etablierte Ansatz der zukünftigen Methodik unter Zuhilfenahme von thermischen Netzwerken nach ZVEI-Leitfaden gegenübergestellt Das klassische Vorgehen zur Wahl von Steckverbindern und Meterwaren erfolgt in normierten Aufbauten mittels Derating-Kurve gemäß DIN 60512-5 und Strom-Zeit-Diagrammen sogenannte TCC-Plots Time Current Characteristics die aktuell in keiner allgemein gültigen Norm definiert sind Eine Derating-Kurve beschreibt die Strombelastbarkeit einer Komponente in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur Die resultierende Stromtragfähigkeit wird normgemäß mit 0 8 multipliziert um unter anderem Messunsicherheiten und Exemplarstreuungen abzusichern Alterungseffekte sind in dieser Norm nicht erwähnt In TCC-Plots wird für einmalige Strom-Puls-Belastungen die Zeit bis zum Erreichen der Grenztemperatur angegeben Für stromführende HV-Kontakte und Kabel beträgt diese werkstoffabhängig häufig 180 °C Auch hier wird in der Regel der Sicherheitsfaktor 0 8 auf den Strom angewendet Parameter ist dabei die Umgebungstemperatur TCC-Plots werden auch zur Bewertung von Stromprofilen verwendet Dazu wird das Stromprofil des Verbrauchers in Stromintervalle unterteilt und in äquivalente Einzelbelastungen zerlegt Die Dauer einzelner Stromimpulse in diesem Intervall wird entlang des Stromprofils kumuliert So erhält man die äquivalente Gesamtdauer der Belastung pro Stromintervall Als Strom wird die obere Intervallgrenze angesetzt Die äquivalenten Einzelbelastungen wurden als Kreuze nach Strom und äquivalenter Dauer im TCC-Plot eingetragen Die Belastbarkeitskurve der Komponenten Kurven im TCC-Plot muss über diesen Einzelbelastungen liegen Mit dieser Auslegung wird die zulässige Maximalbelastung nicht überschritten Im Beispiel liegen die kumulierten Einzelwerte des Profils zwischen den 70-und 95-mm²- Kurven der Leitungen und zwischen HVS240-und HVS420-Steckern Ergebnis Nach klassischer Vorauslegung wird im Beispiel der HVS420-Stecker mit 95 mm² Leitungsquerschnitt empfohlen Durch Belastung mit transienten Stromprofilen an Prüflingen kann der Leitungsquerschnitt in den Musterphasen der Serienentwicklung gegebenenfalls noch auf 70 mm² reduziert werden Randbedingungen der Systemumgebung wie Wärmesenken lassen sich bei diesem Vorgehen jedoch nicht bewerten Die Querschnitte der Komponenten sind deshalb nicht bis ans Limit ausgelegt Schirmströme sind ebenfalls nicht mitbetrachtet Sie können die Stromtragfähigkeit jedoch mindern Im ZVEI haben in den letzten Jahren einige OEMs und eine Vielzahl von Automobilzulieferern zusammengearbeitet um im technischen Leitfaden TLF0101 ein Standardformat zum Austausch von Parametern thermischer Netzwerke zu veröffentlichen Der im System fließende Strom verursacht ohmsche Verluste Diese Verlustwärme wird thermisch abgeführt Das Entwärmungsverhalten lässt sich durch thermische Widerstände und Wärmekapazitäten beschreiben In Analogie zur elektrischen Schaltungstechnik kann man das Entwärmungsverhalten durch thermische Netzwerke modellieren Der Leitfaden standardisiert das Vorgehen zur Erstellung der thermischen Netzwerke und definiert die zur Beschreibung der Komponente notwendigen Parameter Damit lassen sich komplette HV-Systeme bestehend aus Leitungen und Steckverbindern nachbilden Das Ziel ist es in naher Zukunft für alle Komponenten abgeleitete Ersatzschaltbilder als Bausteine für thermische Gesamtmodelle verfügbar zu machen Zum Generieren der Übergabeparameter wird das thermische Netzwerk der Komponente vereinfacht indem Teilkomponenten sinnvoll mit Methoden der Netzwerktheorie zusammengefasst und damit abstrahiert werden Details und somit das Knowhow der einzelnen Hersteller müssen nicht offengelegt werden Die Verifizierung der übermittelten Parameter kann anhand eines zusätzlich übermittelten Prüfstromprofils durchgeführt werden Die Vorhersagegenauigkeit der vereinfachten Übergabemodelle liegt im Bereich der experimentellen Messunsicherheit In der Praxis weichen die Ergebnisse bei 120 °C Temperaturhub Ersparnis durch Vorauslegung mit ZVEI-Modellen am Beispiel von HF-Steckverbindern von Rosenberger im einstelligen Prozentbereich voneinander ab Beim untersuchten Stromprofil liegt die Abweichung am Kontaktbereich des HVS420-Steckverbinders lediglich bei einem Prozent Im Vorentwicklungsprozess ermöglicht die Systemsimulation bereits bei der Lastenhefterstellung eine exaktere Dimensionierung gegenüber der klassischen Vorauslegung Unter Berücksichtigung der Einbausituation können transiente Stromprofile gerechnet und Verlustleistungen und Temperaturen ortsaufgelöst analysiert werden Durch die vorgelagerte Optimierung kann die Entwicklungszeit in der Phase der Serienentwicklung sicher eingehalten und gegebenenfalls reduziert werden HV-Steckverbinder von Rosenberger