Berst- und Berührschutz für Leistungselektronik-Komponenten in Elektrofahrzeugen
Individuelle Schutzhüllen für sicherheitskritische Bauteile im Hochvolt-System
Leistungselektronik- und HV-Systeme stellen besondere Anforderungen an die Fahrzeugsicherheit in der Elektromobilität. Spannungsführende Komponenten müssen nicht nur im normalen Fahrzeugbetrieb zuverlässig funktionieren. Auch bei mechanischer Belastung oder im Crashfall gilt es, das Risiko eines Kontakts mit spannungsführenden Bauteilen zu minimieren.
Frenzelit entwickelt dafür individuelle Schutzlösungen für Leistungselektronik- und HV-Komponenten. Textile Schutzhüllen aus hochfestem, beschichteten Aramid verbinden Berst- und Berührschutz mit hoher mechanischer Belastbarkeit und elektrischer Isolation – abgestimmt auf Bauteil, Bauraum und die sicherheitsrelevanten und gesetzlichen Anforderungen der jeweiligen Fahrzeuganwendung.
Sie haben Leistungselektronik-Komponente mit besonderen Schutzanforderungen?
Gemeinsam entwickeln wir die passende Material- und Bauteillösung – von der ersten Aufgabenstellung bis zur serienreifen Komponente.
Berst- und Berührschutz als Teil der HV-Sicherheit
Bei einem Unfall können Komponenten der Leistungselektronik als Teil des Hochvolt-Systems mechanisch beschädigt werden. Auch wenn die Sicherheitssysteme des Fahrzeugs reagieren, können einzelne Leistungsbauteile zunächst weiterhin unter Spannung stehen.
Genau hier setzt ein zusätzlicher Berst- und Berührschutz für Leistungselektronik-Komponenten an: Eine geeignete Schutzummantelung bildet eine zusätzliche Barriere zwischen dem spannungsführenden Bauteil und seiner Umgebung.
Je nach Anwendung kann die Schutzlösung unterschiedliche Aufgaben übernehmen:
- Berührschutz gegenüber spannungsführenden Bauteilen
- mechanischer Berst- und Durchschlagschutz
- elektrische Isolation
- zusätzlicher Schutz von Insassen und Einsatzkräften im Crashfall
- Beständigkeit gegenüber Temperatur, Feuchtigkeit und weiteren Umgebungseinflüssen
- Integration in komplexe Bauteilgeometrien und begrenzte Bauräume
Dabei wird nicht einfach eine standardisierte Hülle um ein bestehendes Bauteil gelegt. Material, Konstruktion und Fertigung werden auf die konkrete HV-Anwendung abgestimmt.
thermoREFLEX® Schutzhülle: Schutz nach höchstem Standard
Mit thermoREFLEX® bietet Frenzelit eine textile Materiallösung für den Berst- und Berührschutz von Hochvolt-Komponenten.
Wie eine solche Lösung in der Praxis aussehen kann, zeigt die für einen DC/DC-Wandler entwickelte thermoREFLEX® Schutzhülle: Ein passgenau konfektioniertes Aramidgewebe umschließt die Komponente und schafft eine zusätzliche Barriere gegenüber spannungsführenden Teilen.
Die hohe Reißfestigkeit des Aramidgewebes sorgt gleichzeitig für mechanischen Schutz. So kann die textile Barriere beispielsweise einem Durchschlagen durch Trümmerteile entgegenwirken.
Eine Schutzhülle – mehrere Schutzfunktionen
 | Berührschutz Die textile Ummantelung schafft eine zusätzliche Barriere zwischen der Hochvolt-Komponente und ihrer Umgebung. |
 | Berstschutz Die hohe mechanische Belastbarkeit des Aramidgewebes unterstützt die Schutzwirkung auch bei starker mechanischer Beanspruchung. |
 | Elektrische Isolation Eine spezielle Beschichtung des Aramidgewebes ermöglicht eine hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit. |
 | Beständigkeit Material und Beschichtung können auf anspruchsvolle Umgebungsbedingungen im Automotive-Einsatz ausgelegt werden. |
Aus der Praxis: Schutzhülle im Audi e-tron
Für den DC-/DC-Wandler im Elektro-SUV e-tron von Audi entwickelte Frenzelit die textile Aramid-Schutzummantelung thermoREFLEX®.
Technical Facts
Technische Eigenschaften der realisierten thermoREFLEX® Schutzhülle
Die Anforderungen an den Berst- und Berührschutz einer HV-Komponente gehen weit über die reine mechanische Ummantelung hinaus. Für die bereits realisierte Anwendung am DC/DC-Wandler wurde deshalb ein hochfestes Aramidgewebe mit einer speziellen Beschichtung kombiniert.
Material
Hochfestes Aramidgewebe
Mechanischer Schutz
Hohe Reiß- und Schnittfestigkeit; ausgelegt, um beispielsweise einem Durchschlagen der Gewebehülle durch Trümmerteile entgegenzuwirken
Elektrische Isolation
Hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit durch speziell beschichtetes Aramidgewebe
Isolationswiderstand
10 MΩ – auch nach verschiedenen Alterungsprozessen
Witterungsbeständigkeit
UV- und feuchtigkeitsresistente Beschichtung
Medienbeständigkeit
Für die realisierte Automotive-Anwendung gehörte die Beständigkeit gegenüber Medien, beispielsweise Ölen, zu den definierten Materialanforderungen.
Konstruktive Anpassung
Passgenaue Ausführung mit integrierten Aussparungen beispielsweise für Stromkabel, Kühlleitungen und Befestigungspunkte
Unter Automotive-Bedingungen geprüft
Im Rahmen der Entwicklung der realisierten Schutzhülle wurden unter anderem folgende Prüfungen durchgeführt:
- Klimawechseltest
- Klimabeständigkeitstest
- Salznebelsprühtest
- Prüfung der chemischen Beständigkeit
- Hoch-/Tief-Temperaturlagerung
- Thermoschockprüfung
- Feuchteprüfung
Wichtig: Die konkreten technischen Eigenschaften einer kundenspezifischen Schutzlösung richten sich nach Bauteil, Einbausituation und Anforderungsprofil. Frenzelit stimmt Material, Beschichtung und konstruktive Ausführung auf den jeweiligen Anwendungsfall ab.
Schon gewusst?
Bei Frenzelit entwickeln wir nicht nur technisches Gewebe, sondern auch Dichtungslösungen für die Elektromobilität. Hier geht es zu weiteren Produkten und Anwendungen.
Leistungselektronik-System haben unterschiedliche Anforderungen
Bauraum, Geometrie und Belastungen unterscheiden sich von Anwendung zu Anwendung. Hinzu kommen unterschiedliche Anforderungen an elektrische Isolation, mechanische Festigkeit, Temperatur- und Medienbeständigkeit oder die Integration in das Gesamtsystem.
Deshalb liegt die Stärke von Frenzelit nicht allein in einem einzelnen Material oder einer bestehenden Schutzhülle.
Entscheidend ist die Verbindung aus Werkstoff-, Konstruktions- und Fertigungskompetenz.
So kann aus einer konkreten technischen Aufgabenstellung eine individuelle Schutzlösung entstehen.
Andere Geometrie?
Die Schutzhülle kann an die Kontur und den verfügbaren Bauraum der Komponente angepasst werden.
Andere mechanische Anforderungen?
Materialaufbau und Konstruktion werden entsprechend der Aufgabenstellung ausgelegt.
Andere elektrische Anforderungen?
Werkstoff und Beschichtung können auf die benötigte Isolationswirkung abgestimmt werden.
Besondere Umgebungsbedingungen?
Temperatur, Feuchtigkeit, Medien und weitere Belastungen können bei Materialauswahl und Konstruktion berücksichtigt werden.
Neue HV-Anwendung?
Frenzelit analysiert gemeinsam mit Ihnen, welche Material- und Konstruktionslösung für die geforderten Schutzfunktionen geeignet ist.
Materialkompetenz für mehr als eine Anwendung
Der realisierte Schutz eines DC/DC-Wandlers zeigt exemplarisch, was mit thermoREFLEX® möglich ist. Das Material-Know-how von Frenzelit ist jedoch nicht auf diese eine Komponente beschränkt.
Überall dort, wo HV-Komponenten geschützt, elektrisch isoliert oder mechanisch abgeschirmt werden müssen, können technische Textilien und Isolationswerkstoffe einen Ansatz für eine individuelle Schutzlösung bieten.
Deshalb lautet die entscheidende Frage nicht:
„Gibt es eine vorhandene Schutzhülle, die auf meine Komponente passt?“
Sondern:
„Welche Material- und Schutzlösung benötigt meine Komponente?“
Diese Frage beantwortet Frenzelit gemeinsam mit Entwicklungsingenieuren, Konstrukteuren und Projektverantwortlichen in der Automobilindustrie.
Weitere individuelle Lösungen im Bereich Dichtungs- und Korrosionsschutz finden Sie hier:
Sie haben eine Leistungselektronik-Komponente mit besonderen Schutzanforderungen?
Ob Berstschutz, Berührschutz, elektrische Isolation oder eine Kombination verschiedener Schutzfunktionen: Sprechen Sie mit Frenzelit über Ihre konkrete Aufgabenstellung.
Gemeinsam entwickeln wir eine Lösung, die Material, Konstruktion und Fertigung auf Ihre Komponente und deren Einsatzbedingungen abstimmt – von der ersten Idee bis zur serienreifen Lösung.
Ihre Komponente. Ihre Anforderungen. Unsere Materialkompetenz.