 eaton-flexpdu-data-sheet-emob0038_en.pdf | [Eaton Bussmann FLEX power distribution unit for electric commercial vehicles] | 913 kB |
Eaton Bussmann FLEX PDU: Technische Daten, Funktionen und Einsatzbereiche
Die Eaton Bussmann FLEX PDU ist eine Hochvolt-Stromverteilungseinheit, die für die anspruchsvollen elektrischen Anforderungen moderner Elektrofahrzeuge (EVs) und anderer Hochvolt-Anwendungen entwickelt wurde. Sie kombiniert Stromverteilung, elektrische Schutzfunktionen, Strom- und Spannungsmessung sowie intelligente Kommunikation in einer integrierten Lösung.
Mit einer Eingangsspannung von bis zu 900 V DC, einem Dauer-Ausgangsstrom von bis zu 350 A und einer maximalen Strombelastbarkeit von 500 A für 10 Minuten bei 60 °C eignet sich die FLEX PDU für Anwendungen, die eine leistungsfähige Stromverteilung, umfassende Diagnosemöglichkeiten und koordinierte elektrische Schutzfunktionen erfordern.
In diesem Beitrag erfahren Sie alles über die Eaton Bussmann FLEX PDU Spezifikationen, ihre wichtigsten Funktionen, Schutzmechanismen, Kommunikationsschnittstellen und möglichen Einsatzbereiche in der Elektromobilität und in Hochvolt-Stromversorgungssystemen.
Was ist die Eaton Bussmann FLEX PDU?
Die Eaton Bussmann FLEX PDU ist eine flexible Stromverteilungseinheit zur Verwaltung und Verteilung von Hochvolt-Gleichstrom innerhalb eines elektrischen Systems. Sie integriert mehrere Funktionen, für die andernfalls verschiedene Einzelkomponenten erforderlich wären. Dazu gehören die abgesicherte Stromverteilung, Strommessung, Spannungsüberwachung, Temperaturmessung und die Kommunikation mit übergeordneten Fahrzeugsteuerungen.
Die FLEX PDU unterstützt die Integration kompatibler Eaton Bussmann EVK-Sicherungsfamilien und der Breaktor-Technologie. Dadurch können Entwickler den elektrischen Schutz an unterschiedliche Hochvolt-Schaltungsarchitekturen anpassen.
Die Kombination aus hoher Spannungsfestigkeit, integrierter Sensorik und CAN-basierter Steuerung macht die FLEX PDU zu einer interessanten Lösung für Batteriesysteme von Elektrofahrzeugen, Traktionswechselrichter, DC-Schnellladearchitekturen und die Verteilung von Hilfsenergie.
Eaton Bussmann FLEX PDU: Technische Spezifikationen
Die technischen Daten der Eaton Bussmann FLEX PDU sind eine wichtige Grundlage, um ihre Eignung für eine bestimmte Anwendung zu beurteilen.
Elektrische Spezifikationen
| Parameter | Minimum | Maximum | Einheit | Hinweise |
|---|---|---|---|---|
| Betriebseingangsspannung – HV | 0 | 900 | V DC | Bis 850 V bei Höhen bis 5.531 m; bis 900 V bei Höhen bis 2.000 m |
| Betriebseingangsspannung – LV | 10 | 32 | V DC | Niedervoltversorgung |
| Verpolungsschutz am Eingang | Ja | Ja | – | Schutz bei vertauschter Versorgungspolarität |
| Aktive und passive Entladung | Ja | Ja | – | Unterstützt Entladefunktionen |
| Aktive Vorladung (Precharge) | Ja | Ja | – | Unterstützt kontrolliertes Vorladen |
| Dauer-Ausgangsstrom an Breaktor-Kanälen | – | 350 | A | Dauerstrom gemäß Spezifikation |
| Maximaler Strom an Breaktor-Kanälen | – | 500 | A | Maximal 10 Minuten bei 60 °C |
| Hochvolt-Interlock-Schleife (HVIL) | Ja | Ja | – | Unterstützt die Hochvolt-Verriegelungsfunktion |
| Kurzschlussschutz | – | 25 kA | – | Mit kompatibler EVK-Sicherungsfamilie und Breaktor |
| Verpolungsschutz | Ja | Ja | – | Gemäß den jeweiligen Schaltungsanforderungen |
Wichtig: Bei der Auslegung müssen die vollständigen Systembedingungen berücksichtigt werden. Dazu gehören Umgebungstemperatur, Einbauhöhe, Leitungsquerschnitte, thermisches Management und die Auswahl geeigneter Schutzkomponenten.
Sicherungskonfiguration und Schutzfunktionen
Die FLEX PDU unterstützt eine konfigurierbare Absicherung von Hochvolt-Batteriesystemen mit kompatiblen Eaton Bussmann Sicherungsfamilien.
| Funktion | Kompatibilität bzw. Spezifikation |
|---|---|
| Konfiguration der Batteriesicherungen | Kompatibel mit den Eaton Bussmann EVK30-, EVK40- und EVK50-Sicherungsfamilien |
| Optionen für Hilfssicherungen | EVK10, EVK14 oder EVK22, abhängig von der Schnittstelle |
| Kurzschlussschutz | 25 kA mit der spezifizierten EVK-Sicherungsfamilie und Breaktor |
| Breaktor-Steuerung | Über CAN-Kommunikation |
Dieser modulare Ansatz ermöglicht es Entwicklern, die passenden Sicherungen entsprechend den elektrischen Anforderungen und der jeweiligen Systemarchitektur auszuwählen.
Bei der Dimensionierung sind insbesondere der Betriebsstrom, der zu erwartende Fehlerstrom, die Nennspannung, das Abschaltvermögen und die Koordination mit weiteren Schutzeinrichtungen zu berücksichtigen.
Die wichtigsten Funktionen der Eaton Bussmann FLEX PDU
1. Hochvolt-Gleichstromverteilung
Die Eaton Bussmann FLEX PDU unterstützt Eingangsspannungen von bis zu 900 V DC unter den spezifizierten Höhenbedingungen. Damit kommt sie für Hochvolt-Plattformen von Elektrofahrzeugen und andere DC-Stromversorgungssysteme mit hohen Leistungsanforderungen infrage.
Die Höhenbegrenzungen sind bei der Systemauslegung besonders wichtig: Bis zu einer Höhe von 5.531 m beträgt die spezifizierte maximale Eingangsspannung 850 V DC. Bis zu einer Höhe von 2.000 m sind es 900 V DC.
Entwickler sollten die zulässigen Betriebsgrenzen für den vorgesehenen Einsatzort prüfen, bevor sie die Systemanforderungen endgültig festlegen.
2. Integrierte Breaktor-Technologie
Die FLEX PDU unterstützt Breaktor-Kanäle mit einem Dauerstrom von 350 A und einer maximalen Strombelastbarkeit von 500 A für 10 Minuten bei 60 °C.
Die Steuerung des Breaktors über CAN ermöglicht die Integration in die Fahrzeugsteuerung und die zugehörigen Diagnosesysteme. In Kombination mit der kompatiblen EVK-Sicherungsfamilie ist ein spezifizierter Kurzschlussschutz von 25 kA vorgesehen.
Diese Kombination unterstützt die koordinierte Absicherung von Hochvolt-Stromkreisen. Die tatsächliche Schutzwirkung hängt von den ausgewählten Komponenten und den elektrischen Eigenschaften der Gesamtinstallation ab.
3. Aktive Vorladung und Entladung
Hochvolt-Systeme enthalten häufig kapazitive Lasten, deren elektrische Energie beim Einschalten und Abschalten kontrolliert werden muss.
Die FLEX PDU verfügt über eine aktive Vorladefunktion sowie aktive und passive Entladefunktionen. Die Vorladung ermöglicht das kontrollierte Zuschalten nachgelagerter Stromkreise und kann dabei helfen, Einschaltstromspitzen beim Laden kapazitiver Verbraucher zu begrenzen.
Die Entladefunktionen unterstützen den Abbau gespeicherter elektrischer Energie unter den jeweils vorgesehenen Betriebsbedingungen.
Diese Funktionen können die Systemintegration vereinfachen. Die erforderliche Einschaltsequenz, die Entladezeit und die Sicherheitsprüfung müssen jedoch für die jeweilige Anwendung festgelegt und validiert werden.
4. Verpolungsschutz
Für die FLEX PDU ist ein Verpolungsschutz spezifiziert. Dieser unterstützt den Schutz des Systems vor Schäden, die durch eine falsch angeschlossene Versorgungspolarität entstehen können, sofern die Bedingungen der Produktspezifikation eingehalten werden.
Eine fachgerechte Installation, geeignete Steckverbindungen, die Prüfung der Verdrahtung und die Einhaltung der Herstellervorgaben bleiben unerlässlich.
5. Hochvolt-Interlock-Schleife (HVIL)
Die FLEX PDU unterstützt eine Hochvolt-Interlock-Schleife (HVIL). Diese Funktion wird häufig in Elektrofahrzeugen eingesetzt, um den Zustand bestimmter Hochvolt-Verbindungen zu überwachen.
Die Integration in die Fahrzeugarchitektur kann dazu beitragen, sicherheitsrelevante Zustände zu erkennen und entsprechende Reaktionen der Fahrzeugsteuerung zu ermöglichen.
Die konkrete Überwachungslogik und die daraus resultierenden Systemreaktionen hängen von der jeweiligen Fahrzeugkonstruktion und Steuerungsstrategie ab.
Integrierte Mess- und Überwachungsfunktionen
Ein wesentlicher Vorteil der Eaton Bussmann FLEX PDU ist die Unterstützung integrierter Messfunktionen für elektrische Größen und Temperaturen. Die Messwerte können für das Energiemanagement, die Stromverteilung, die Diagnose und die Fehleranalyse genutzt werden.
Strommessung
Die spezifizierten Strommessbereiche sind:
| Messgröße | Minimum | Maximum | Genauigkeit |
|---|---|---|---|
| Traktionswechselrichter und DC-Schnellladen | -1.500 A | +1.500 A | ±3 % |
| Hilfsstromkreise | -500 A | +500 A | ±3 % |
Die bidirektionale Strommessung ermöglicht die Erfassung von Stromflüssen in beide Richtungen innerhalb des jeweiligen Messbereichs.
Für Traktionswechselrichter und DC-Schnellladeanwendungen bietet der Messbereich von ±1.500 A eine Grundlage zur Überwachung hoher Ströme. Die Messung von Hilfsstromkreisen deckt niedrigere Strombereiche ab.
Bei der Berechnung von Leistung, Energieverbrauch oder stromabhängigen Diagnosegrenzwerten muss die angegebene Genauigkeit von ±3 % berücksichtigt werden.
Spannungsmessung
| Parameter | Spezifikation |
|---|---|
| Messbereich | 200–900 V |
| Genauigkeit | ±1 % |
Die Spannungsmessung ermöglicht die Überwachung von Hochvolt-Betriebszuständen und liefert wichtige Informationen für die Fahrzeugsteuerung und Diagnose.
Zu beachten ist, dass der spezifizierte Messbereich erst bei 200 V beginnt. Dies sollte bei der Auslegung von Überwachungsfunktionen für Systeme berücksichtigt werden, die auch unterhalb dieser Spannung betrieben werden.
Temperaturmessung
| Parameter | Spezifikation |
|---|---|
| Messbereich | -30 °C bis +150 °C |
| Genauigkeit | ±5 K |
Die Temperaturmessung unterstützt die thermische Überwachung und kann zur Diagnose beitragen. Das ist besonders bei leistungsstarken elektrischen Systemen wichtig, da die Betriebstemperatur die Leistungsfähigkeit von Komponenten und die Anforderungen an den Schutz beeinflusst.
Der Temperaturmessbereich ist nicht mit dem zulässigen Umgebungstemperaturbereich der FLEX PDU gleichzusetzen.
Umgebungsbedingungen und sicherheitsrelevante Eigenschaften
Die Eaton Bussmann FLEX PDU ist für einen breiten externen Umgebungstemperaturbereich spezifiziert.
| Parameter | Spezifikation |
|---|---|
| Externe Umgebungstemperatur | -40 °C bis +85 °C |
| Crash-Signal | Unterstützt |
| Isolationsüberwachung | Vor- und nachgelagert |
| Vibrationsanforderungen | ISO 16750-3 |
Großer Umgebungstemperaturbereich
Der spezifizierte Umgebungstemperaturbereich von -40 °C bis +85 °C ermöglicht den Einsatz in Anwendungen, die kalten Startbedingungen, erhöhten Umgebungstemperaturen und wechselnden klimatischen Bedingungen ausgesetzt sind.
Eine geeignete thermische Auslegung des Gesamtsystems ist weiterhin erforderlich, damit die Strom- und Spannungsgrenzen unter allen vorgesehenen Betriebsbedingungen eingehalten werden.
Isolationsüberwachung vor- und nachgelagert
Die FLEX PDU unterstützt die Isolationsüberwachung sowohl auf der Eingangsseite als auch auf der nachgelagerten Seite.
Diese Funktion kann zur Überwachung der Isolationsbedingungen in Hochvolt-Architekturen beitragen. Die Isolationsüberwachung ist ein wichtiger Aspekt der elektrischen Sicherheit in Elektrofahrzeugen, da Hochvoltsysteme entsprechende Sicherheitsanforderungen erfüllen müssen.
Die genaue Überwachungsmethode, die Schwellenwerte und das Diagnoseverhalten sollten anhand der technischen Dokumentation des Herstellers geprüft werden.
Unterstützung eines Crash-Signals
Die Unterstützung eines Crash-Signals ermöglicht die Einbindung der FLEX PDU in Fahrzeugarchitekturen, die sicherheitsrelevante Funktionen für den Crashfall vorsehen.
Die erforderliche Reaktion auf ein Crash-Ereignis, einschließlich einer möglichen Abschaltsequenz, muss vom Fahrzeughersteller definiert und als Teil des gesamten Sicherheitssystems validiert werden.
Vibrationsbeständigkeit
Für die FLEX PDU ist die Einhaltung der Anforderungen gemäß ISO 16750-3 für vibrationsbezogene Belastungen angegeben.
Die Norm ISO 16750-3 behandelt mechanische Belastungen für elektrische und elektronische Komponenten in Straßenfahrzeugen. Die Erfüllung der einschlägigen Anforderungen unterstützt die Bewertung für automobile Anwendungen. Die konkreten Prüfbedingungen und Qualifizierungsnachweise sollten anhand der Produktdokumentation bestätigt werden.
CAN-Kommunikation und Diagnose
Die Eaton Bussmann FLEX PDU unterstützt CAN-Kommunikation auf Basis von J1939. Diese Schnittstelle dient der Statusmeldung, Steuerung und Diagnose.
Dadurch kann die PDU in die elektronische Fahrzeugarchitektur integriert werden. Kompatible Steuergeräte können unterstützte Systeminformationen auswerten und vorgesehene Funktionen koordinieren.
Zu den wesentlichen Kommunikationsfunktionen gehören:
-
Statusmeldungen: Bereitstellung unterstützter Betriebs- und Statusinformationen.
-
Diagnose: Übermittlung verfügbarer Diagnoseinformationen an verbundene Steuergeräte.
-
Steuerung: CAN-basierte Ansteuerung des Breaktors.
-
Systemintegration: Kommunikation mit kompatiblen Fahrzeugsteuerungen.
Für die konkrete Integration sollten Entwickler die produktspezifische CAN-Dokumentation heranziehen. Diese sollte Informationen zu Nachrichtenkennungen, Signaldefinitionen, Skalierungen, Zeitverhalten, Diagnosecodes und unterstützten Steuerbefehlen enthalten.
Einsatzbereiche der Eaton Bussmann FLEX PDU
Die Kombination aus Hochvolt-Stromverteilung, konfigurierbarem Schutz, integrierter Sensorik und Kommunikation macht die FLEX PDU für verschiedene Anwendungsbereiche interessant.
Elektrofahrzeuge und elektrische Nutzfahrzeuge
Hochvolt-Batteriesysteme, Traktionswechselrichter und elektrische Nebenverbraucher benötigen eine geeignete Stromverteilung und zuverlässige Schutzfunktionen.
Mit einer maximalen Eingangsspannung von 900 V DC und integrierten Messfunktionen ist die FLEX PDU ein möglicher Kandidat für die Bewertung in geeigneten Elektrofahrzeugarchitekturen.
Stromversorgung von Traktionswechselrichtern
Traktionswechselrichter benötigen eine zuverlässige Hochvolt-Gleichstromversorgung und eine präzise Überwachung der Betriebsströme.
Der Strommessbereich von -1.500 A bis +1.500 A ermöglicht die Erfassung bidirektionaler Stromflüsse innerhalb der spezifizierten Grenzen.
DC-Schnellladeanwendungen
Die spezifizierten Messbereiche für DC-Schnellladen und die Hochvolt-Fähigkeit können für fahrzeugseitige Ladearchitekturen und andere kompatible DC-Stromversorgungssysteme relevant sein.
Die tatsächliche Eignung hängt von der Systemtopologie, den Ladeanforderungen und den freigegebenen Betriebsbedingungen des Produkts ab.
Verteilung von Hilfsenergie
Die konfigurierbaren Optionen für Hilfssicherungen, darunter EVK10, EVK14 und EVK22 je nach Schnittstelle, ermöglichen eine flexible Absicherung von Hilfsstromkreisen.
Das kann die Integration elektrischer Nebenverbraucher in eine Hochvolt-Fahrzeugplattform erleichtern.
Welche Vorteile bietet die Eaton Bussmann FLEX PDU?
Bei der Auswahl einer Hochvolt-Stromverteilungseinheit sollten Entwickler die elektrischen Leistungsdaten, Schutzfunktionen, Messmöglichkeiten, Kommunikationsschnittstellen und Umgebungsbedingungen gemeinsam betrachten.
Die Eaton Bussmann FLEX PDU bietet folgende Eigenschaften:
-
Hohe Spannungsfestigkeit: Eingangsspannung bis 900 V DC unter den spezifizierten Höhenbedingungen.
-
Hohe Strombelastbarkeit: 350 A Dauerstrom an Breaktor-Kanälen und bis zu 500 A für 10 Minuten bei 60 °C.
-
Flexible Absicherung: Kompatibilität mit den EVK30-, EVK40- und EVK50-Sicherungsfamilien.
-
Integrierte Sensorik: Messung von Strom, Spannung und Temperatur.
-
Vorlade- und Entladefunktionen: Unterstützung einer kontrollierten Energiezufuhr und des Abbaus gespeicherter elektrischer Energie.
-
Kommunikation und Steuerung: CAN J1939 für Statusmeldungen, Berichte, Steuerung und Diagnose.
-
Sicherheitsrelevante Funktionen: HVIL, Crash-Signal-Unterstützung sowie Isolationsüberwachung auf der Eingangs- und Ausgangsseite.
-
Automotive-Umgebungsanforderungen: Externer Umgebungstemperaturbereich von -40 °C bis +85 °C und spezifizierte Vibrationsanforderungen gemäß ISO 16750-3.
Durch die Integration mehrerer Stromverteilungs- und Überwachungsfunktionen in einer Lösung kann die FLEX PDU die Systemintegration vereinfachen. Die konkrete Eignung muss anhand der jeweiligen Anwendungsanforderungen geprüft werden.
Häufig gestellte Fragen zur Eaton Bussmann FLEX PDU
Wie hoch ist die maximale Eingangsspannung der Eaton Bussmann FLEX PDU?
Die spezifizierte maximale Eingangsspannung beträgt 900 V DC bei Höhen bis 2.000 m. Bei Höhen bis 5.531 m liegt der angegebene Maximalwert bei 850 V DC.
Wie hoch ist der maximale Ausgangsstrom?
Der spezifizierte Dauer-Ausgangsstrom an den Breaktor-Kanälen beträgt 350 A. Maximal sind 500 A für 10 Minuten bei 60 °C vorgesehen.
Welche Eaton Bussmann Sicherungsfamilien sind kompatibel?
Für die Batteriesicherung werden die EVK30-, EVK40- und EVK50-Sicherungsfamilien unterstützt. Für Hilfsstromkreise kommen abhängig von der Schnittstelle EVK10, EVK14 oder EVK22 infrage.
Unterstützt die FLEX PDU CAN-Kommunikation?
Ja. Die FLEX PDU unterstützt CAN-Kommunikation auf Basis von J1939 für Statusmeldungen, Steuerung und Diagnose. Auch die Breaktor-Steuerung erfolgt über CAN.
Kann die FLEX PDU Strom und Spannung messen?
Ja. Der spezifizierte Strommessbereich beträgt -1.500 A bis +1.500 A für Traktionswechselrichter und DC-Schnellladen sowie -500 A bis +500 A für Hilfsstromkreise. Die Genauigkeit beträgt jeweils ±3 %. Der Spannungsmessbereich liegt bei 200–900 V mit einer Genauigkeit von ±1 %.
Welchen Umgebungstemperaturbereich unterstützt die FLEX PDU?
Der spezifizierte externe Umgebungstemperaturbereich liegt zwischen -40 °C und +85 °C. Die Temperaturmessung deckt einen Bereich von -30 °C bis +150 °C bei einer Genauigkeit von ±5 K ab.
Unterstützt die FLEX PDU eine Isolationsüberwachung?
Ja. Eine Isolationsüberwachung ist sowohl für die Eingangsseite als auch für die nachgelagerte Seite spezifiziert.
Fazit
Die Eaton Bussmann FLEX PDU ist eine Hochvolt-Stromverteilungseinheit, die wichtige Anforderungen moderner Elektrofahrzeuge und anderer leistungsstarker DC-Systeme adressiert.
Mit einer Eingangsspannung von bis zu 900 V DC, einem Dauerstrom von 350 A an den Breaktor-Kanälen, konfigurierbaren Eaton Bussmann Sicherungsoptionen, integrierter elektrischer Sensorik, CAN-J1939-Kommunikation und sicherheitsrelevanten Überwachungsfunktionen bietet sie eine interessante Grundlage für die Entwicklung und Bewertung von Hochvolt-Stromverteilungssystemen.
Vor der Auswahl sollten Entwickler die vollständigen elektrischen Kennwerte, die Sicherungskoordination, Höhenbeschränkungen, thermischen Bedingungen, Kommunikationsschnittstellen und Sicherheitsanforderungen mit der aktuellen technischen Dokumentation des Herstellers abgleichen.
Für eine konkrete Integrationsplanung empfiehlt es sich, Produktverfügbarkeit, Konfigurationsoptionen und anwendungsspezifische Anforderungen direkt mit Eaton oder einem autorisierten Eaton Bussmann Vertriebspartner abzustimmen.
