Höchste Spannung, höchste Sicherheit

Die bidirektionale Schnittstelle flexPi erlaubt den Zugriff auf das Hochvoltsystem in Fahrzeugen

Mit ihren leistungsfähigen Hochvoltbatterien könnten Hybrid- und Elektrofahrzeuge auch externe Verbraucher versorgen. Allerdings ist der Umgang mit 400 Volt etwas aufwendiger als der Anschluss an das 12-Volt-Bordnetz über den Zigarettenanzünder. Darum hat IAV flexPi entwickelt: Die universelle Hochvoltschnittstelle fürs Fahrzeug ist nicht nur sicher, sondern auch bidirektional – und eignet sich unter anderem für den Anschluss von Range-Extendern.

Bei Bedarf den Stecker einstecken, später einfach wieder herausziehen: Was zu Hause an der 230-Volt-Steckdose oder am Zigarettenanzünder im Fahrzeug so einfach vonstattengeht, ist bei 400-Volt-Gleichstrom nicht mehr möglich. Noch bevor der erste Strom fließt, muss die Schnittstelle beispielsweise überprüfen, ob die Isolierung des angeschlossenen Verbrauchers in Ordnung ist. Und wer am Ende einfach die Verbindung trennt, riskiert einen stehenden Funken – darum muss die Elektronik zuerst für einen sicheren Zustand sorgen, bevor sie die Verriegelung des Steckers löst.

All das übernimmt flexPi, das flexible Power-Interface, das IAV als universelle Hochvoltschnittstelle fürs Fahrzeug entwickelt hat. Schon beim Anschluss eines Verbrauchers läuft ein umfangreiches Testprogramm ab – beginnend mit der Messung des Isolationswiderstands über die Kontrolle von Spannung, Strom und Temperatur sowie die Überprüfung der Steckerverriegelung bis hin zum Test der digitalen Kommunikation zwischen Hochvoltquelle und -verbraucher. Nach Betätigung der „On“-Taste erfolgt die Vorladung mit Strom- und Spannungsmessung und schließlich der Betrieb mit ständiger Überwachung. Für diese und die Powerline-Kommunikation mit dem Verbraucher ist ein IAV-eigenes Universalsteuergerät zuständig. Es sorgt auch dafür, dass nach dem Ausschalten alle Kondensatoren des Verbrauchers kontrolliert entladen werden – das verhindert Funkenbildung beim Abstecken und gefährliche Spannung am Stecker.

Extrareichweite für den Trip am Wochenende

Eingeführt in die Serie, kann flexPi viele neue Anwendungen ermöglichen. „Handwerker könnten Arbeitsmaschinen oder die Feuerwehr Pumpen mit 400 Volt an ihren Hybridoder Elektrofahrzeugen betreiben“, sagt Markus Steinhauser, Abteilungsleiter Hochvolt und Komponenten bei IAV. „Man könnte auch Wohnwagen oder leistungsfähige Akkuladegeräte damit versorgen. Selbst die Stromversorgung für ein Haus ließe sich einige Zeit aus der Hochvoltbatterie eines Fahrzeugs bestreiten.“ flexPi ist aber nicht nur ein zuverlässiger Stromlieferant: Da die Schnittstelle bidirektional ausgelegt ist, kann sie auch Energie ins Fahrzeug leiten. Besitzer eines E-Autos könnten über sie zum Beispiel einen zusätzlichen Akkupack an ihr Fahrzeug anschließen, um für einen Wochenendausflug mehr Reichweite zu haben.

Seit 2013 arbeitet IAV am flexPi-Konzept. Inzwischen steht ein Demonstrator mit Steuergerät und CAN-Bus-Interface zur Verfügung. IAV hat die Box bereits in einem Renault Twizy getestet und baut als nächsten Schritt ein Hilfsaggregat als Demonstrator auf. „Vor allem im Nutzfahrzeugbereich sehen wir große Chancen“, sagt Steinhauser. „Schon seit 2010 gibt es Lkw mit elektrifizierten Antriebssträngen und bis 2020 werden die meisten Hersteller solche Modelle auf den Markt bringen. Auch die Landwirtschaft ist hier bereits sehr weit und hat entsprechende Schnittstellen definiert.“ Teilweise verfügen japanische Pkw bereits über 400-Volt-Anschlussmöglichkeiten für Verbraucher. Das Interesse an der Hochspannung aus dem Fahrzeug ist also groß – was auch erste Kundengespräche bestätigen, die IAV wegen flexPi bereits geführt hat.