Der ungepolte Kontaktstromkreis (Kontaktanschluss) ist eine wichtige Neuerung von Omron Electronic Components, die das Relais kompakter, leichter sowie einfacher verdrahtbar und montierbar macht. Das erste mit dieser Technologie ausgestattete Relais ist das Omron G9EN, eines kleines und leichtes Hochkapazitäts-DC-Leistungsrelais. Es wurde speziell für Hybrid- und Brennstoffzellenautos und andere Elektrofahrzeuge entwickelt, eignet sich aber auch für andere DC-Leistungsanwendungen in erneuerbaren Energiesystemen und Industrie. Das G9EN ist nur halb so groß (28 mm x 40mm x 50mm) und halb so schwer (140 g) wie vergleichbare Vorgänger bei Omron und nutzt eine neue proprietäre Dichtungstechnologie und ein aktuelles magnetisches Steuerungsverfahren. Sein ungepolter Kontaktstromkreis macht das Relais nicht nur kleiner und leichter, sondern erleichtert auch die Verdrahtung und Montage in Fahrzeugen und anderen Systemen.
Luftdichte Abdichtung
Ein DC-Leistungsrelais umschließt Druckgas, das durch Kühlung die Lichtbogenbildung vermindert. In der Regel hält ein Keramikgehäuse das Druckgas unter Verschluss. Omron erzielt die Größen- und Gewichtsreduktion durch den Wechsel bei der Abdichtung von einem herkömmlichen boxförmigen Keramikgehäuse zu einer Kombination aus Keramikscheibe und Metallgehäuse. Hierdurch lässt sich, im Vergleich zu existierenden vergleichbaren Produkten, das Innenvolumen des luftdichten Raums der Hauptstromkreisarchitektur (Hauptanschluss) beibehalten oder vergrößern. Abbildung 1 zeigt, wie das Gehäuse-Redesign ein Relais mit halbiertem Platzbedarf und Gewicht bei gleichbleibender Leistung ermöglicht.Das Layout, die Anschlussraster und die Form des Schaltungs- und Dauermagneten-Stromkreises wurden speziell darauf ausgelegt, den Lichtbogen zu unterdrücken, der bei der Unterbrechung von DC-Strömen bei engen Kontaktabständen entsteht (Abbildung 2). Die dadurch ermöglichte blitzschnelle Unterbrechung des Lichtbogens unabhängig von der Stromflussrichtung bedeutet, dass der Hauptkontaktstromkreis (Hauptanschluss) jetzt ungepolt ist. Nicht-Gepoltheit bedeutet, dass sich das Relais zum Einsatz in Anwendungen eignet, die einen wechselseitigen Stromfluss erfordern (Laden/Entladen). Weiterhin bedeutet es, dass eine Berücksichtigung der Montagerichtung oder die Ausrichtung des Bauteils nicht erforderlich ist, was Verdrahtung und Montage erheblich erleichtert und die Gefahr einer falschen Verdrahtung reduziert. Das G9EN eignet sich sehr gut für Anwendungen wie Haupt- und Vorlade-Relais für Hochvoltbatterie-betriebene Hybrid- und Elektrofahrzeuge (HEV) und in Batterietrennein heiten (Battery Disconnect Units, BDUs). Ein weiteres Einsatzgebiet sind zugehörige Systeme wie Ladegeräte, Einspeisungen und Zubehör für Elektrofahrzeuge und ans Stromnetz anschließbare (Plug-in)Hybridautos. Doch obgleich ursprünglich für HEV entwickelt, eignet sich das G9EN auch für eine Reihe weiterer so genannter grüner Anwendungen im Bereich der erneuerbaren Energien, die Hochvolt-DC-Relais benötigen. Beispielsweise in Feeder-Stromkreisen und Kondensatoren für Brennstoffzellen- und Solarstromsystemen sowie in DC-gespeisten Industrieausrüstungen wie Aufzüge, Industrieroboter und Testgeräte.
Für netzgekoppelte solare PV-Wechselrichter
Das G9EN gehört zu einer wachsenden Familie von Hochstrom-DC-Relais für umweltfreundliche und Cleantech-Anwendungen. Omron hat zwei weitere seiner Relais-Familien einem substantiellen Re-Engineering unterzogen, um gezielt die wichtigen Eigenschaften bereitzustellen, die von netzgekoppelten solaren PV- und Windturbinen-Wechselrichtern, Ladereglern, batteriegetriebenen Reserve-UPS-Systemen und ähnlichen Anwendungen benötigt werden: äußerst niedrige Leistungsaufnahme und langfristige Zuverlässigkeit. Netzgekoppelte solare PV-Wechselrichter verfügen über monostabile Netzschutzrelaispaare, deren Funktionieren essentiell für die System- und Bedienersicherheit ist. Die größte Herausforderung beim Design dieser Relais besteht darin, bei geringst möglicher Leistungsaufnahme im Bedarfsfall unter Hot-Start-Bedingungen blitzschnell den Schaltbetrieb aufzunehmen. Außerdem ist eine hohe Lebensdauer vonnöten, weil die Amortisationsdauer von PV-Anlagen bis zu zehn Jahre betragen kann. Für genau diese Anforderungen wurden die Omron-Serien G7L-PV DPST-NO und G8P SPST-NO überarbeitet und bieten jetzt schnelle Schaltzeiten von typisch 20 ms, eine lange Produktlebensdauer und eine geringe Leistungsaufnahme an der Spule.
Ausblick
Auf das Omrons G9EN (60 A) folgen demnächst ein 150-A-Hauptrelais und ein Druckluftschalter-Vorladerelais. Zur Entwicklung der nächsten Generation von Elektrofahrzeugen, die preisgünstiger und leichter als die derzeitig erhältlichen Modelle sein werden, tragen gerade die Relais-Hersteller enorm bei.
