Was Reed-Relais für die Elektromobilität prädestiniert

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Spritzgegossene Relais überzeugen durch ein robustes und kompaktes Gehäuse, das sich in extremen Umgebungen oder in Produktionsprozessen wie dem Reflow-Löten bewährt.

Fertigung von Relais braucht Erfahrung

Der anhaltende Trend zu immer kleineren Bauteilen steht im Kontrast zur Größe und langen Luftstrecken, die für eine gute Isolation und Hochspannung bis zu einigen 1000 V benötigt werden.

Das Knowhow für die Fertigung guter Relais liegt in der Balance zwischen den erwähnten, teils sehr widersprüchlichen Anforderungen wie geringe Größe, geringes Gewicht, Schockresistenz, hohe Isolations- und Schaltspannung, geringe Leistung, die für Anwendungen wie Battery-Management-Systemen (BMS) oder medizinischen Applikationen benötigt werden.

Ein gutes Beispiel für ein ausgewogenes Bauteil ist die KT-Serie. Sie schaltet bis zu 1 kV DC, während die Spannungsfestigkeit von 4,5 kV DC für den Schaltkontakt und zwischen Spule und Kontakt von 7 kV DC beträgt. Die Relais kommen in einem robusten Gehäuse mit den Abmessungen 30 mm x 11 mm x 9 mm.

Die Konstruktion garantiert eine Kriechstrecke von 17mm und eine Luftstrecke von 12 mm. Diese Anordnung ist besonders in der Automobil-, Solar-Industrie oder der Medizintechnik hilfreich, da hier hohe internationale Sicherheitsstandards befolgt werden müssen. Beispiele sind die IEC 60664-1, IEC 60255-27, IEC 62109-1/2 oder IEC 60601-1.

Reed-Relais sind für ihre lange Lebensdauer und schnelle Schaltzeiten im Bereich von Mikrosekunden bekannt. Die Lebensdauer wird von der Schaltlast beeinflusst. Daher muss bei der Gestaltung eines Schaltkreises mit einem Reed-Relais auf die Schaltspannung und den Schaltstrom geachtet werden, um Lichtbögen zu vermeiden.

Als Beispiel hierfür soll ein Reed-Relais betrachtet werden, das „kalt“ geschalten, also entweder ohne oder mit einer minimalen Last bis zu 5 V und 1 mA angesteuert wird. Das Relais hat eine Lebensdauer bis zu 10⁹ Schaltspielen. Beim Arbeiten auf einem höheren Spannungsniveau (800 bis1000 VDC) wird eine Lebensdauer von mehreren Millionen Schaltzyklen erreicht. Die Zahl der Schaltspiele wird durch die Kombination von Spannung und Strom sowie Zusatzfaktoren wie Temperatur oder dem Vorhandensein einer Schutzdiode bestimmt.

Das KT-Relais ist für Umgebungstemperaturen von –40 bis 105°C ausgelegt, wobei die Innentemperatur gefahrlos bis zu 125°C erreichen kann.

Das Bauteil entspricht der Brennbarkeitsklasse UL 94. Ferner wurde das Relais erfolgreich nach den AEC-Q200 Standards auf Vibration, Schock, Feuchtigkeit, und Temperatur getestet. Diese Normen wurde vom Automotive Electronics Council definiert und wird international von der Automobilindustrie als Qualitätsstandard die die Produktzulassung und Implementierung vereinfacht anerkannt

Relais-Applikationen in Battery-Management-Systemen

Relais werden in Battery-Management-Systemen meist zwischen der Batterie und dem Untergrund platziert. Hier trennen sie die Hochspannungsschaltung der Batterie vom Niederspannungsschaltkreis der Messeinheit des Mikrocontrollers. Bei geöffnetem Kontakt liefert die hohe Durchbruchspannung eine perfekte Isolation zwischen diesen beiden Schaltkreisen und verhindert Störung zwischen ihnen.

Wird das Relais aktiviert, führt das System über die geschlossenen Kontakte eine Strommessung an einem oder beiden Batteriepolen durch. Dieser Messwert wird dann von der MCU mit einer Spannungsreferenz verglichen. Je nach Ergebnis kann das System den Status der Batterie evaluieren und notfalls eingreifen.

Da der Kontaktwiderstand des Relais im Bereich von 1/10 Milli-Ohm liegt, beeinflusst er die Messergebnisse nicht. Diese Vergleichsmessung kann je nach Anforderung einige tausend bis hin zu mehreren millionen Mal stattfinden.

MEMS-Relais

Ersatz für Halbleiter-Relais

Relaistechnik

Wie sieht das elektromechanische Relais in Zukunft aus?

* David Stastny arbeitet als Product Manager Reed Relays & Optocouplers EMEA bei Standex Meder in Singen.

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