Die Entwicklungsziele der Automobilhersteller verlangen immer kürzere Ladezeiten für Elektrofahrzeuge. Dafür entwickeln sich die Ladespannungen von klassischen 400 V-Systemen in Richtung 800 V und darüber. Gleichzeitig steigen die Temperaturanforderungen an die Isolierschicht der Busbars. Bei vielen Kunststoffen nimmt der spezifische Durchgangswiderstand mit steigender Temperatur ab – die elektrische Isolation wird damit zum sicherheitsentscheidenden Faktor. EMS-GRIVORY hat Hochleistungspolyamide entwickelt, die auch bei hohen Temperaturen zuverlässige Isolationseigenschaften bieten und gleichzeitig Gewicht und Kosten reduzieren.
Patentierte EMS-Lösung für Busbars bei Spannungen bis 1'000 V.
Die Entwicklungsziele der Automobilhersteller verlangen immer kürzere Ladezeiten für Elektrofahrzeuge. Dafür entwickeln sich die Ladespannungen von klassischen 400 V-Systemen in Richtung 800 V und darüber. Gleichzeitig steigen die Temperaturanforderungen an die Isolierschicht der Busbars. Bei vielen Kunststoffen nimmt der spezifische Durchgangswiderstand mit steigender Temperatur ab – die elektrische Isolation wird damit zum sicherheitsentscheidenden Faktor. EMS-GRIVORY hat Hochleistungspolyamide entwickelt, die auch bei hohen Temperaturen zuverlässige Isolationseigenschaften bieten und gleichzeitig Gewicht und Kosten reduzieren.
Im elektrischen Bordnetz von Elektrofahrzeugen übernehmen sogenannte Busbars eine zentrale Aufgabe. Dabei handelt es sich um massive Stromschienen aus Kupfer oder Aluminium. Sie transportieren hohe elektrische Leistungen auf engem Raum und verbinden beispielsweise Batterie, Inverter, DC-Link-Systeme und Power Distribution Units. Im Vergleich zu herkömmlichen Hochvoltkabeln ermöglichen sie kompakte und platzsparende Stromführungen.
Kürzere Ladezeiten werden insbesondere durch höhere elektrische Ladeleistungen ermöglicht. Damit steigt jedoch auch die thermische Belastung der stromführenden Komponenten. Busbars können sich kurzzeitig auf rund 130 °C, in extremen Fällen sogar bis zu 150 °C erwärmen.
Bei vielen Kunststoffen nimmt die elektrische Isolationswirkung mit steigender Temperatur ab. Gerade in 800 V-Bordnetzen wird dies zu einer kritischen Herausforderung. Mit zunehmender Spannung und Leistung wird die Kunststoffummantelung deshalb zu einem Bauteil, das wesentlich zur Sicherheit und Lebensdauer des Hochvoltsystems beiträgt. EMS-GRIVORY begegnet dieser Herausforderung mit speziell entwickelten Hochleistungspolyamiden. Sie weisen selbst im Temperaturbereich von 100 bis 150 °C eine deutlich geringere Abnahme des spezifischen Durchgangswiderstands auf und gewährleisten damit eine zuverlässige elektrische Isolation auch unter anspruchsvollen Bedingungen.
Für moderne Hochvoltarchitekturen sind Leiterquerschnitte von meist 35 mm² bis 120 mm² üblich. Die Busbars werden im Extrusionsverfahren mit einer Kunststoffisolierschicht ummantelt und anschliessend auf die erforderliche Länge zugeschnitten. Doch ein Busbar verläuft im Fahrzeug selten einfach gerade von einem Anschlusspunkt zum nächsten. Im Batteriepaket und im Hochvoltsystem steht nur begrenzter Bauraum zur Verfügung. Die Busbars müssen deshalb auf engem Raum zwischen den elektrischen Komponenten geführt und beispielsweise um Batteriemodule oder Bauteile der Leistungselektronik herumgeführt werden. Je kleiner der mögliche Biegeradius, desto kompakter kann das Hochvoltsystem ausgelegt und der vorhandene Bauraum genutzt werden.
Dafür werden die Busbars nach der Ummantelung in ihre endgültige Form gebracht. Die Biegeradien entsprechen dabei häufig nur dem Ein- bis Zweifachen der Leiterdicke. Das stellt hohe Anforderungen an die Isolierschicht: An der Aussenseite der Biegung darf sie weder reissen noch unzulässig dünn werden, während an der Innenseite eine Faltenbildung verhindert werden muss.
EMS-GRIVORY hat dafür spezielle Hochleistungspolyamide mit besonders hoher Haftung auf Kupfer und Aluminium entwickelt. Die hohe Duktilität und die starke Haftung ermöglichen es, die bereits isolierten Busbars eng zu biegen, ohne die Schutzfunktion der Ummantelung zu beeinträchtigen.
Die Kombination aus hoher Duktilität und zuverlässiger Haftung sowie hervorragenden elektrischen Isolationseigenschaften bei hohen Temperaturen ermöglicht dünne Isolierschichten und kleine Biegeradien. So kann der begrenzte Bauraum in Elektrofahrzeugen besser genutzt werden. Gleichzeitig lassen sich Materialeinsatz und Bauteilgewicht reduzieren, was auch wirtschaftliche Vorteile schafft.
Die Spezialtypen von EMS-GRIVORY werden kontinuierlich weiterentwickelt und befinden sich bereits bei renommierten europäischen und chinesischen Automobilherstellern im Serieneinsatz. Damit leisten die Hochleistungspolyamide einen wichtigen Beitrag zu kompakten und zuverlässigen Hochvoltsystemen für die nächste Generation von Elektrofahrzeugen.
