Attachments:

eaton-bcs-whitepaper-emob0052-en-us.pdf	[Eaton Battery Configuration Switch (BCS) White Paper]	0 kB
eaton-voltage-reconfiguration-switch-data-sheet-emob0044en-us.pdf	[Eaton Battery configuration switch (BCS)]	0 kB

Eaton Battery Configuration Switch (BCS): 400V- en 800V-laden voor elektrische voertuigen vereenvoudigd

Eaton Battery Configuration Switch (BCS): een nieuwe benadering van spanningsbeheer voor EV-batterijen

De markt voor elektrische voertuigen (EV's) ontwikkelt zich snel. Autofabrikanten kiezen steeds vaker voor 800V-batterijarchitecturen om sneller te kunnen laden, de efficiëntie te verbeteren en betere voertuigprestaties te realiseren. Deze ontwikkeling brengt echter een belangrijke uitdaging met zich mee: een groot deel van de bestaande openbare DC-snelladers is oorspronkelijk ontworpen voor elektrische voertuigen met een 400V-batterijsysteem.

De Eaton Battery Configuration Switch (BCS) biedt een oplossing voor dit compatibiliteitsprobleem. Dit innovatieve, in de batterij geïntegreerde systeem maakt het mogelijk om elektrische voertuigen te schakelen tussen 400V- en 800V-batterijconfiguraties. De BCS is ontwikkeld in samenwerking met Munich Electrification en helpt hoogspanningsbatterijsystemen te vereenvoudigen, terwijl voertuigen efficiënt kunnen laden via verschillende DC-laadinfrastructuren.

De Eaton BCS is ontworpen voor personenauto's, lichte bedrijfsvoertuigen en Utility Terrain Vehicles (UTV's). Het compacte apparaat combineert intelligente spanningsomschakeling, betrouwbare schakeltechnologie en energiezuinige werking.

Waarom is spanningscompatibiliteit een uitdaging voor elektrische voertuigen?

Hoogspanningsbatterijsystemen worden steeds belangrijker bij de ontwikkeling van elektrische voertuigen. De overstap van een 400V- naar een 800V-architectuur kan de stroomsterkte bij hetzelfde vermogensniveau verlagen. Hierdoor kunnen elektrische verliezen worden beperkt en kunnen bepaalde hoogspanningscomponenten kleiner en lichter worden uitgevoerd.

Niet elk laadstation ondersteunt echter het volledige spanningsbereik dat een 800V-batterijsysteem vereist.

Veel openbare DC-snelladers zijn hoofdzakelijk ontworpen voor voertuigen met een 400V-systeem. Afhankelijk van het spanningsbereik van de laadpaal kan een elektrisch voertuig met een 800V-batterij mogelijk niet met het beoogde vermogen laden zonder aanvullende vermogenselektronica, zoals een buck-boostconverter, of een andere oplossing voor spanningsaanpassing.

Deze extra componenten verhogen de systeemkosten en stellen aanvullende eisen aan de beschikbare installatieruimte en de technische complexiteit.

Voor autofabrikanten is de uitdaging duidelijk: hoe kunnen zij de voordelen van een 800V-batterijarchitectuur benutten zonder de laadcompatibiliteit te beperken of onnodige hardware toe te voegen?

De Eaton Battery Configuration Switch biedt hiervoor een praktische oplossing door het batterijpakket elektrisch te kunnen omschakelen tussen 400V- en 800V-configuraties.

Wat is de Eaton Battery Configuration Switch (BCS)?

De Eaton Battery Configuration Switch (BCS) is een bistabiel schakelapparaat dat in het batterijpakket van een elektrisch voertuig wordt geïntegreerd. Het maakt omschakeling tussen serie- en parallelschakeling van batterijsecties mogelijk. Hierdoor kan het voertuig werken met een 800V-batterijconfiguratie en tegelijkertijd laden met een geschikte lagere spanning, bijvoorbeeld 400V.

Bij een typische toepassing worden batterijsecties in serie geschakeld om een hogere spanning te verkrijgen. Bij parallelschakeling ontstaat een lagere spanningsconfiguratie.

Dankzij deze flexibiliteit kan het batterijsysteem de spanning aanpassen aan de beschikbare laadinfrastructuur, zonder dat in iedere toepassing een afzonderlijke spanningsomvormer nodig is.

De BCS is ontwikkeld in samenwerking met Munich Electrification en helpt autofabrikanten bij het vereenvoudigen van Battery Disconnect Units (BDU's), het optimaliseren van de beschikbare ruimte en het verbeteren van de algehele systeemefficiëntie.

Het bistabiele werkingsprincipe zorgt ervoor dat het apparaat zijn gekozen positie behoudt zonder dat de spoel continu elektrisch wordt bekrachtigd. Dit vermindert het parasitaire energieverbruik en helpt de geselecteerde configuratie te behouden wanneer de laagspanningsvoeding uitvalt.

Belangrijkste voordelen van de Eaton Battery Configuration Switch

1. Vereenvoudigd batterijontwerp

Moderne EV-batterijpakketten bevatten verschillende hoogspanningscomponenten, waaronder contactoren, schakelapparaten en Battery Disconnect Units (BDU's). Naarmate batterijarchitecturen complexer worden, neemt ook de technische inspanning voor het ontwerp, de productie en de integratie toe.

Afhankelijk van het systeemontwerp kan de Eaton BCS het aantal benodigde componenten in een BDU met maximaal 12 verminderen.

Door de spanningsomschakeling in één apparaat te integreren, kunnen autofabrikanten de batterijarchitectuur vereenvoudigen, de assemblage optimaliseren en het aantal afzonderlijke schakelcomponenten verminderen.

Het apparaat kan bovendien drie enkelpolige contactoren vervangen die anders voor spanningsomschakeling zouden worden gebruikt.

Belangrijk voordeel: minder componenten kunnen leiden tot een compacter ontwerp en een eenvoudigere assemblage en systeemintegratie.

2. Betere compatibiliteit met 400V- en 800V-DC-snelladers

Laadcompatibiliteit is een belangrijke factor bij elektrische voertuigen met een 800V-batterijarchitectuur.

Hoewel 800V-laadsystemen een hoog laadvermogen bij een lagere stroomsterkte mogelijk maken, werken veel bestaande DC-snelladers binnen spanningsbereiken die zijn bedoeld voor 400V-voertuigen.

Met de Eaton BCS kan het EV-batterijpakket indien nodig worden omgeschakeld naar een lagere spanningsconfiguratie. Hierdoor kan het voertuig gebruikmaken van compatibele 400V-DC-snelladers.

Bij geschikte voertuigarchitecturen kan hierdoor een afzonderlijke buck-boostconverter overbodig worden. Dit kan het aantal componenten, de omzettingsverliezen en de benodigde installatieruimte verminderen.

Het resultaat is meer flexibiliteit bij het laden zonder onnodige complexiteit in het hoogspanningssysteem van het voertuig.

3. Geoptimaliseerde laadprestaties

Door de batterijspanning opnieuw te configureren, kan een elektrisch voertuig de beschikbare laadinfrastructuur efficiënter benutten.

Wanneer een geschikte 400V-DC-snellader wordt gebruikt, kan de BCS een batterijconfiguratie activeren die past bij het spanningsbereik van de laadpaal. Hierdoor kan de batterij een hoge laadstroom opnemen zonder dat noodzakelijkerwijs een afzonderlijke spanningsverhogende converter nodig is.

Eaton specificeert een continue stroomcapaciteit tot 500 A zonder aanvullende koeling.

Deze eigenschap biedt autofabrikanten meer vrijheid bij het ontwikkelen van batterijsystemen voor uiteenlopende laadomgevingen.

De daadwerkelijke laadsnelheid blijft afhankelijk van factoren zoals de laadtoestand, temperatuur, het uitgangsvermogen van de laadpaal, de batterijbeheerlimieten en de elektrische architectuur van het voertuig.

4. Verbeterde veiligheid dankzij mechanische vergrendeling

Veiligheid is essentieel bij het ontwerp van hoogspanningsbatterijen. Bij het omschakelen tussen verschillende batterijconfiguraties moet worden voorkomen dat onbedoelde elektrische verbindingen ontstaan die kortsluiting kunnen veroorzaken.

De Eaton BCS maakt gebruik van een roterende schakelbeweging met een mechanische vergrendeling. Dit mechanisme helpt ongewenste kortsluitingen tijdens het omschakelen van de batterijspanning te voorkomen.

Daarnaast beschikt het apparaat over een ontkoppelstand die tijdens het uitschakelen van het voertuig kan worden gebruikt om een veilige systeemtoestand te ondersteunen.

Het volledige veiligheidsconcept moet worden geïntegreerd met het batterijmanagementsysteem, de besturingslogica, de elektrische beveiliging en de geldende veiligheidsvoorschriften voor voertuigen.

5. Hogere efficiëntie dankzij bistabiele werking

Traditionele schakeloplossingen kunnen, afhankelijk van het ontwerp, continu elektrisch vermogen nodig hebben om een bepaalde schakelpositie vast te houden.

De Eaton BCS werkt bistabiel. Dit betekent dat het apparaat zijn stabiele positie behoudt zonder dat er continu stroom door de spoel hoeft te lopen.

Dit biedt twee belangrijke voordelen.

Ten eerste verbruikt de spoel geen vermogen tijdens stabiele werking. Hierdoor worden parasitaire energieverliezen verminderd.

Ten tweede blijft de gekozen schakelpositie behouden, zelfs wanneer de laagspanningsvoeding KL30C wegvalt.

Het verminderen van onnodig energieverbruik ondersteunt de bredere doelstelling om elektrische voertuigen efficiënter te maken.

6. Snellere opstart en flexibele configuratiebesturing

De vereiste batterijconfiguratie bij het opstarten kan afhankelijk zijn van de bedrijfsstatus van het voertuig en de laadomstandigheden.

Dankzij de bistabiele werking kan de gewenste configuratie tijdens het opstarten vooraf worden geselecteerd of behouden blijven vanuit de vorige uitschakeling, afhankelijk van de besturingsstrategie van het voertuig.

Dit kan onnodige schakelhandelingen verminderen en bijdragen aan een snellere gereedheid van het systeem.

De beschikbare ontkoppelstand biedt bovendien een extra schakelpositie voor het uitschakelen van het voertuig en het veiligheidsbeheer.

Eaton specificeert een omschakeltijd van serie- naar parallelschakeling van minder dan 500 milliseconden.

Eaton BCS: technische kenmerken in één overzicht

De uiteindelijke prestaties en integratievereisten zijn afhankelijk van de specifieke voertuigarchitectuur en toepassing.

Hoe werkt de Eaton Battery Configuration Switch?

De BCS maakt spanningsomschakeling mogelijk door de elektrische verbinding tussen verschillende batterijsecties te veranderen.

800V-configuratie voor het rijden

Bij serieschakeling worden de batterijsecties zo verbonden dat hun spanningen bij elkaar worden opgeteld. Hierdoor ontstaat de hogere spanningsconfiguratie die wordt gebruikt in een 800V-voertuigarchitectuur.

Werken op een hogere spanning kan bij hetzelfde gevraagde vermogen de stroomsterkte verminderen. In geschikte systeemontwerpen kan dit de elektrische efficiëntie verbeteren en weerstandsverliezen beperken.

400V-configuratie voor compatibele laadinfrastructuur

Wanneer een geschikte 400V-DC-snellader wordt gebruikt, kan de BCS de batterijsecties naar een parallelschakeling omschakelen.

In deze configuratie delen de batterijsecties de belasting bij een lagere gecombineerde spanning. Hierdoor kan het batterijsysteem worden aangepast aan het spanningsbereik van de laadpaal zonder noodzakelijkerwijs een afzonderlijke buck-boostconverter te gebruiken.

Het batterijmanagementsysteem en de voertuigsoftware bepalen wanneer een configuratiewijziging geschikt is en zorgen ervoor dat de schakelvolgorde voldoet aan alle elektrische en veiligheidseisen.

Bistabiele schakeling voor energiezuinige werking

De BCS behoudt zijn geselecteerde positie zonder continu spoelvermogen te verbruiken. Dit helpt het parasitaire energieverbruik te verminderen en stelt het voertuigbesturingssysteem in staat de batterijconfiguratie aan te passen aan de bedrijfsomstandigheden.

Samen helpen deze eigenschappen de kloof te overbruggen tussen moderne hoogspanningsbatterijen en de gemengde spanningsniveaus van de huidige laadinfrastructuur.

Waarom autofabrikanten de Eaton BCS voor elektrische voertuigen van de volgende generatie moeten overwegen

Voor Original Equipment Manufacturers (OEM's) is het aanpassen van de batterijspanning meer dan alleen een laadfunctie. Het kan invloed hebben op het ontwerp van het volledige hoogspanningssysteem.

De Eaton BCS biedt verschillende potentiële voordelen:

• Minder componenten: minder schakelcomponenten kunnen de stuklijst en systeemcomplexiteit verminderen.

• Efficiëntere ruimtebenutting: integratie van componenten kan ruimte in het batterijpakket vrijmaken.

• Vereenvoudigde productie: minder afzonderlijke componenten kunnen de assemblage en integratie vereenvoudigen.

• Flexibele laadarchitectuur: de batterij kan zich aanpassen aan compatibele 400V- en 800V-laadomstandigheden.

• Lager parasitair energieverbruik: bistabiele werking elimineert continu spoelvermogen wanneer het apparaat in een stabiele positie staat.

• Geïntegreerde veiligheidsfuncties: mechanische vergrendeling en een ontkoppelstand ondersteunen de veiligheidsstrategie van het batterijsysteem.

• Breed toepassingsgebied: ontworpen voor personenauto's, lichte bedrijfsvoertuigen en UTV's.

Deze voordelen maken de BCS interessant voor fabrikanten die laadprestaties, voertuigefficiëntie, systeemkosten en beschikbare installatieruimte met elkaar in balans willen brengen.

Toepassingen van de Eaton Battery Configuration Switch

De BCS is ontworpen voor verschillende categorieën elektrische voertuigen waarbij flexibele batterijspanningen en efficiënte hoogspanningsintegratie belangrijk zijn.

Elektrische personenauto's: ondersteunt batterijarchitecturen die verschillende laadspanningen moeten kunnen verwerken, met behoud van de voordelen van hoogspanningswerking.

Elektrische lichte bedrijfsvoertuigen: biedt potentiële voordelen voor elektrische bestelwagens en andere lichte bedrijfsvoertuigen waarbij flexibele laadmogelijkheden en efficiënt ruimtegebruik belangrijk zijn.

Utility Terrain Vehicles (UTV's): biedt een oplossing voor spanningsomschakeling in gespecialiseerde elektrische voertuigplatforms die behoefte hebben aan geïntegreerde en efficiënte hoogspanningsschakeling.

De geschiktheid voor iedere toepassing is afhankelijk van de batterijarchitectuur, stroomvereisten, laadstrategie, beschikbare ruimte en veiligheidsvereisten op voertuigniveau.

Eaton en Munich Electrification: samen werken aan de elektrische aandrijving van de toekomst

De Eaton Battery Configuration Switch is ontwikkeld in samenwerking met Munich Electrification. Hierbij worden expertise op het gebied van elektrisch vermogensbeheer en kennis van batterijsystemen voor elektrische voertuigen gecombineerd.

Deze samenwerking richt zich op een belangrijke uitdaging binnen de EV-industrie: fabrikanten in staat stellen hoogspanningsbatterijarchitecturen toe te passen zonder de toegang tot laadinfrastructuur voor voertuigen met een lagere batterijspanning te beperken.

Door serie-parallelschakeling in het batterijpakket te integreren, biedt de BCS een alternatief voor complexere oplossingen met meerdere contactoren en aanvullende vermogenselektronica.

De focus op componentreductie, veilige schakeling en een laag parasitair energieverbruik sluit aan bij de ontwikkeling van compactere, efficiëntere en flexibelere elektrische aandrijflijnen.

Veelgestelde vragen over de Eaton Battery Configuration Switch (BCS)

Wat is de Eaton Battery Configuration Switch?

De Eaton Battery Configuration Switch (BCS) is een bistabiel schakelapparaat dat in het batterijpakket van een elektrisch voertuig wordt geïntegreerd. Het maakt omschakeling tussen 400V- en 800V-batterijconfiguraties mogelijk om de laadcompatibiliteit te verbeteren en het ontwerp van hoogspanningssystemen te vereenvoudigen.

Hoe helpt de BCS elektrische voertuigen met 800V-batterijen te laden bij 400V-laadstations?

De BCS kan batterijsecties omschakelen van serie- naar parallelschakeling. Hierdoor ontstaat een lagere spanningsconfiguratie die geschikt kan zijn voor compatibele 400V-DC-snelladers. Bij geschikte voertuigarchitecturen kan hierdoor een afzonderlijke buck-boostconverter overbodig worden.

Verbetert de Eaton BCS de laadsnelheid van elektrische voertuigen?

De BCS kan de laadflexibiliteit verbeteren en ervoor zorgen dat de batterij een hoge stroomsterkte kan opnemen via een compatibele 400V-laadpaal. De daadwerkelijke laadsnelheid is echter afhankelijk van het laadvermogen, de batterijtemperatuur, de laadtoestand, de batterijbeheerlimieten en de elektrische voertuigarchitectuur.

Wat is de maximale continue stroom van de Eaton BCS?

Volgens de beschikbare productinformatie ondersteunt de BCS een continue stroom tot 500 A zonder aanvullende koeling.

Hoe snel schakelt de Eaton BCS tussen batterijconfiguraties?

Eaton specificeert een omschakeltijd van serie- naar parallelschakeling van minder dan 500 milliseconden.

Verbruikt de Eaton BCS energie tijdens gebruik?

De BCS verbruikt geen spoelvermogen wanneer hij een stabiele schakelpositie behoudt. Dankzij het bistabiele ontwerp blijft de positie bovendien behouden wanneer de laagspanningsvoeding KL30C wegvalt.

Voor welke voertuigen is de Eaton Battery Configuration Switch geschikt?

De BCS is ontworpen voor personenauto's, lichte bedrijfsvoertuigen en Utility Terrain Vehicles (UTV's). De uiteindelijke geschiktheid is afhankelijk van het specifieke batterijontwerp en de integratievereisten van het voertuig.

Conclusie: een slimme oplossing voor 400V- en 800V-laden van elektrische voertuigen

Nu autofabrikanten steeds vaker kiezen voor 800V-batterijarchitecturen, blijven laadcompatibiliteit, ruimtegebruik en de complexiteit van hoogspanningssystemen belangrijke technische uitdagingen.

De Eaton Battery Configuration Switch biedt hiervoor een geïntegreerde oplossing door de batterijspanning binnen één apparaat te kunnen aanpassen.

Met een schakeltijd van minder dan 500 milliseconden, een continue stroomcapaciteit tot 500 A zonder koeling, bistabiele werking en de mogelijkheid om afhankelijk van het ontwerp tot 12 BDU-componenten te besparen, biedt de BCS een interessante oplossing voor de vereenvoudiging van batterijtechnologie voor elektrische voertuigen van de volgende generatie.

Door compatibiliteit met geschikte 400V-DC-snelladers te ondersteunen naast 800V-voertuigarchitecturen, helpt de BCS autofabrikanten de laadflexibiliteit te vergroten zonder automatisch een afzonderlijke spanningsomvormer te hoeven toevoegen.

Voor automotive engineers en fabrikanten van elektrische voertuigen vormt de Eaton Battery Configuration Switch een praktische stap naar efficiëntere, compactere en flexibelere hoogspanningsbatterijsystemen.

Vraag een offerte aan voor de Eaton Battery Configuration Switch

Bent u op zoek naar Eaton Bussmann-componenten voor hoogspanningsbatterijen en elektrische voertuigen?

Neem contact op met Casadaa Distribution voor meer informatie over de Eaton Battery Configuration Switch (BCS), technische productinformatie, beschikbaarheid en een offerte op maat.

Casadaa Distribution – uw partner voor Eaton Bussmann elektrische componenten.