36 Verbindungstechnik Zukunftsweisende Verbindungs- lösungen für die Elektromobilität Von Andreas Blecher, Teamleiter Marketing, EJOT SE & Co. KG EJOT konzentriert sich im Zukunftsfeld Elektromobilität auf die Entwicklung und Herstellung von hochspezialisierten Funktions- und Verbindungselementen, die insbesondere den speziellen Anforderungen in den Bereichen Hochvoltbatterie und Leistungselektronik gerecht werden. Bei diesen anspruchsvollen Projekten kann EJOT auf innovative Fertigungstechnologien und einen starken Support in der Anwendungstechnik zurückgreifen, um den Kunden maßgeschneiderte Lösungen anbieten zu können. Hochvoltbatterie Die Antriebsbatterie ist die Energiequelle eines Elektrofahrzeuges und setzt sich, je nach Design, aus mehreren Batteriemodulen zusammen. Diese werden über massive Stromschienen aus Kupfer miteinander verbunden. Ziel ist es hier, eine dauerhafte elektrische Verbindung mit möglichst geringem Übergangswiderstand zwischen den Leitern zu realisieren. Die Verbindung ist hierbei besonders widrigen Bedingungen, wie Vibrationen im Fahrbetrieb oder Temperaturschwankungen durch das Laden und Entladen der Batterie, ausgesetzt. Um die Auslegung der Schraubverbindung und die Vibrationssicherheit sicherzustellen, kann der Kunde neben einer Simulationssoftware auf einen starken Support durch das hauseigene Schraublabor APPLITEC zurückgreifen. Hier werden die Vorspannkräfte der Verbindung unter Temperaturverhalten geprüft, es können zudem Tests auf einem Vibrationsprüfstand durchgeführt werden, um die Belastung im Fahrbetrieb zu simulieren. Eine weitere Anforderung, die sich aus der hohen elektrischen Belastung der Verbindung ergibt, ist der geforderte Berührschutz der Schraube. Diese fungiert zwar nicht als elektrischer Leiter, kann aber dennoch bei Berührung Strom leiten, was potenziell tödliche Folgen haben würde. Um diese Anforderung zu erfüllen, verfügt EJOT neben der Möglichkeit, Metall umzuformen auch über die Fertigungsexpertise des Kunststoffspritzgusses. So entstehen Schrauben, die am Schraubenkopf und an der Spitze mit Kunststoff umspritzt sind (Abb. 1). Diese Kunststoffumspritzung ist so ausgelegt, dass ein Höchstmaß an Sicherheit im Betrieb sowie im Wartungs- und Reparaturfall gegeben ist. Um die erforderliche elektrische Entkopplung zu erreichen, kann EJOT auch die Auslegung der benötigten Luft- und Kriechstrecken übernehmen. Darüber hinaus werden die umspritzten Schrauben im Fertigungsprozess einer 100-Prozent-Prüfung auf Durchschlagfestigkeit bei 4.000 Volt unterzogen, um maximale Sicherheit zu gewährleisten. Zum Verschließen des Batteriegehäuses eines Elektrofahrzeuges wird der Batteriedeckel auf das Aluminiumhohlprofil des Batterierahmens geschraubt. Eine etablierte Technik für diese anspruchsvolle Fügeaufgabe ist die so genannte „Flow Drill Screw“ (FDS®), die ihren Ursprung im Karosseriemischbau hat (Abb. 2). Eine spezielle Herausforderung ist die zuverlässige Abdichtung der Fügestelle, um das empfindliche Innenleben der Batterie vor Umwelteinflüssen zu schützen. Um diese Dichtfunktion langlebig und sicher zu gewährleisten, hat VOLTtec Insulated Screw für Hochvolt-Anwendungen ● Sicherstellen der elektrischen Verbindung ● Elektrische Isolation ● Vibrationssicherheit FDS mit Aluminium-Dichtscheibe ● Kopfseitige Dichtfunktion ● Fügeprozess mit einseitiger Zugänglichkeit ● Demontage- und recyclingfreundlich Abb. 1 Abb. 2
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