Kürzere Ladezeiten führen zu einer Nachfrage nach höheren Ladespannungen und Systemen mit höheren Strömen. Die Umstellung von 400 auf 800 V bringt große Herausforderungen für den Stromkreisschutz der Batterie mit sich. Die Hersteller müssen den erhöhten Fehlerstrom bei den Anforderungen an die Schutzkomponenten berücksichtigen.
Je höher die Motorleistung und der Strom sind, desto höher sind auch die Anforderungen an die Schalt- und Schutzgeräte. Sie müssen den höheren Betriebsströmen und Zyklusanforderungen standhalten.
Der geringere Bedarf an Ladezeit führt zu höheren Systemspannungen, während eine größere Reichweite zu höheren Fehlerströmen führt. Die Vielfalt der geplanten EVs führt zu einem höheren Betriebsstrombedarf.
Dies treibt die Anforderungen an den Stromkreisschutz in mehrere Richtungen. Dank der Einführung von SiC-MOSFET-Transistorschaltern können Subsysteme mit hohen Spannungen und niedrigen Strömen zunehmend mit rücksetzbaren Transistorschaltern in Halbleitertechnik betrieben werden.
Die andere Richtung ist der Hochspannungs- und Hochstromschutz, bei dem die herkömmliche Systemarchitektur eine koordinierte Sicherungs- und Schützlösung im Stromverteilerkasten vorsieht. Beide müssen koordiniert werden, um das gesamte Spektrum möglicher Fehlerszenarien abzudecken, die durch unterschiedliche Ladezustände der Batterien und eine Reihe von Ursachen verursacht werden können.
Die dritte Möglichkeit ist die Verwendung eines pyrotechnischen Ansatzes, um die Sammelschiene im Falle eines katastrophalen Ereignisses, wie z. B. einem Unfall, physisch zu unterbrechen. Ausgelöst durch die gleichen Schaltkreise wie der Airbag, kann dies die Batterie schnell vom Rest des Fahrzeugs isolieren, um Fahrer, Passagiere und Ersthelfer vor Kurzschlüssen in der Fahrzeugkarosserie zu schützen.
Daraus ergibt sich die Notwendigkeit einer neuen Art von Schutz mit vollständig koordiniertem Stromkreisschutz und Schaltung, dem so genannten Unterbrecher. Er kann aktiv unterbrechen, aber auch passiv im Falle eines Stromausfalls ausgelöst werden, und er kann die funktionale Sicherheit kritischer Schutzsysteme durch die Fähigkeit zur Selbstrückstellung verbessern.
Der Unterbrecher ist ein Stromsensor. Sobald der Strom den Schwellenwert überschreitet (in der Regel 1600-2500 A), erkennt er dies und deaktiviert eine 12-V-Spule, die den Kontakt geschlossen hält, so dass sich der Schalter öffnet. Ein zweiter Mechanismus nutzt die Schwebekraft der Kontakte, um sie offen zu halten.
Trotz der Entwicklung von Halbleiterschaltern und integrierten Unterbrechersystemen können Sicherungen immer noch als brauchbare Lösungen für den EV-Schutz angesehen werden. Das Konstruktions- und Anwendungs-Know-how wird dazu beitragen, Anwendungen zu identifizieren, bei denen ein Sicherungs- und Schützsystem vollständig koordiniert werden kann oder ob ein Stromkreisschutzsystem wie ein Unterbrecher in Betracht gezogen werden sollte.
Die alternative Pyrotechnik löst das Koordinationsproblem, stellt aber neue Anforderungen an die Anwendung und die Systemauslegung, da sie eine aktive Auslösung erfordert.