In den elektronischen Steuerungssystemen von New-Energy-Fahrzeugen spielen Hochspannungs-Gleichstromrelais eine unersetzliche Rolle als Sicherheitsbarriere. Da sich die Fahrzeugspannungsplattformen in Richtung 800 V und sogar höher weiterentwickeln, ist die technologische Modernisierung der Relais selbst zu einem Schwerpunkt der Branche geworden. Als wichtiges Funktionsmaterial des elektromagnetischen Mechanismus des Relais bestimmt die Leistung des EV-Relaiskerns direkt die Einschalteffizienz, Betriebsstabilität und langfristige Zuverlässigkeit des Relais.
Herkömmliche Kfz-Relais werden hauptsächlich in Niederspannungskreisen wie Scheibenwischern, Fenstern und Lichtern mit einem Spannungsbereich von nur 12-48 V verwendet. Im Gegensatz dazu liegt die Hauptstromkreisspannung von New-Energy-Fahrzeugen im Allgemeinen über 200 V, bei Personenkraftwagen typischerweise bei über 370 V und bei Bussen bei über 500 V. Dieser Spannungssprung stellt drastisch andere technische Anforderungen an den Flachkern für EV-Relais: Hohe Spannungsfestigkeit, Belastbarkeit, Schockfestigkeit, starke Lichtbogenunterdrückung und hohes Schaltvermögen sind zu den fünf Kernindikatoren geworden. Dabei ist die Fähigkeit zur Lichtbogenunterdrückung besonders wichtig. -Der Hochspannungslichtbogen, der beim Öffnen und Schließen der Relaiskontakte erzeugt wird, ist der Hauptfaktor, der sich auf die Lebensdauer des Relais auswirkt. Aktuelle Mainstream-Lösungen nutzen gas-gefüllte Lichtbogen-Löschtechnologien wie Wasserstoff und Stickstoff in Kombination mit elektromagnetischen Lichtbogenblasstrukturen. Dies stellt extrem hohe Anforderungen an die Intensität der magnetischen Sättigungsinduktion, die Koerzitivfeldstärke und die Stabilität der magnetischen Permeabilität des Kernmaterials im Magnetkreissystem.
Auf struktureller Ebene besteht der elektromagnetische Antriebsabschnitt eines Hochspannungs-Gleichstromrelais typischerweise aus einer Spule, einem Eisenkern und einem Anker. Unter diesen wird der Flachkern für EV-Relais aufgrund seiner kompakten Struktur und der hohen Effizienz des Magnetkreises immer häufiger im modularen und leichten Design von Relais der nächsten Generation eingesetzt. Das flache Design trägt nicht nur dazu bei, den Platzbedarf im Fahrzeuglayout zu reduzieren, sondern verbessert auch die Nutzung des Magnetflusses und sorgt so für eine ausreichende elektromagnetische Anziehungskraft, ohne den Stromverbrauch der Spule zu erhöhen. Dies ist von großer Bedeutung, um dem langfristigen technologischen Trend zu „leichten und energiesparenden“ Relais in New-Energy-Fahrzeugen gerecht zu werden.
Die erhöhte Komplexität der Eisenkernform spiegelt sich direkt im Herstellungsprozess wider. Derzeit verwendet die Industrie im Allgemeinen Präzisionsstanzen, um den Relais-Eisenkern und die zugehörigen Biegekomponenten zu verarbeiten. Die Produktionsherausforderung des Stanzeisenkern-Biegeteils für EV-Relais besteht darin, Maßgenauigkeit und Querschnittsqualität sicherzustellen und gleichzeitig sicherzustellen, dass die magnetischen Eigenschaften des Materials nicht durch Verarbeitungsbelastungen beeinträchtigt werden. Reines Eisen ist aufgrund seiner hohen magnetischen Permeabilität, der hohen Intensität der magnetischen Sättigungsinduktion und der relativ kontrollierbaren Kosten zum Hauptmaterial für Eisenkerne von Hochspannungs-DC-Relais geworden. Allerdings ist reines Eisen empfindlich gegenüber Verarbeitungsstress. Eine unsachgemäße Kontrolle der Biege- und Scherprozesse während des Stanzens kann zu einer Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften führen und somit die Zuverlässigkeit des Ein- und Auskuppelns des Relais beeinträchtigen.
Darüber hinaus gibt es die Kernkomponenten eines kompletten Magnetkreissystems oft in mehreren Formen. Vom Anker bis zum festen Kern, von der Magnetplatte bis zum Polstück müssen mehrere Komponenten zusammenarbeiten, um den Magnetfluss zu leiten und umzuwandeln. Der Stanzkern für New Energy Relay umfasst verschiedene Typen, darunter Stanzkerne, laminierte Kerne und unregelmäßig geformte Kerne. Da sich neue Energierelais in Richtung höherer Spannung, höherem Strom und längerer Lebensdauer entwickeln, sind die Maßhaltigkeit der gestanzten Kerne, die Kantengratkontrolle und die Stabilität der magnetischen Eigenschaften nach der Wärmebehandlung wichtige technologische Faktoren, die die endgültige Qualität des Relais bestimmen.
Letztlich liegt der Fokus auf Materialebene auf Reinheit und magnetischen Eigenschaften. Der reine Eisenkern für EV-Relais ist die grundlegende Garantie für die Erzielung einer hohen Zuverlässigkeit bei Hochspannungs-Gleichstromrelais. Industrielles reines Eisen verfügt über eine hohe magnetische Sättigungsinduktion (ca. 2,15 T) und eine niedrige Koerzitivfeldstärke, wodurch es bei relativ kleinem Erregerstrom eine ausreichend große elektromagnetische Anziehung erzeugen und nach einem Stromausfall schnell entmagnetisieren kann, wodurch eine zuverlässige Trennung der Relaiskontakte gewährleistet wird. Insbesondere bei Fehlfunktionen von Einsatzfahrzeugen, die eine extreme Unterbrechung großer Ströme erfordern, wirken sich die überlegenen magnetischen Eigenschaften des reinen Eisenkerns direkt darauf aus, ob das Relais seine Schutzwirkung erfolgreich abschließen kann, wodurch schwere Sicherheitsunfälle wie Batteriekurzschlüsse und Brände verhindert werden.
Insgesamt entwickeln sich Hochspannungs-DC-Relais in Richtung geringerem Gewicht, Energieeffizienz, Intelligenz und geringeren Kosten. Das effiziente Design des Magnetkreissystems, die kontinuierliche Optimierung der Leistung des Reineisenkerns für EV-Relaismaterialien und die verfeinerte Steuerung der Stanz- und Wärmebehandlungsprozesse bilden die drei Hauptfortschritte in der Relaistechnologie. Als grundlegendster physikalischer Träger und magnetisches Flussmedium sind Qualität und Leistung des reinen Eisenkernmaterials von hinter den Kulissen in den Vordergrund gerückt und zu einem wichtigen Maßstab für die Messung der Gesamtqualität von Relais geworden.
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