Fallstudie | CETOL 6σ

Phoenix Contact E-Mobility GmbH -
3D-Toleranzsimulation mit CETOL 6σ bei der Entwicklung eines Ladekabels

Der Kunde

Die Phoenix Contact E-Mobility GmbH wurde 2013 aus dem Mutterkonzern Phoenix Contact – einem globalen Marktführer der industriellen Automation und Elektrotechnik, mit 17.600 Mitarbeitern weltweit – ausgegründet und hat seitdem ihren Sitz im nordrhein-westfälischen Schieder-Schwalenberg, nahe dem Hauptsitz des Mutterkonzerns in Blomberg. Heute beschäftigt das IATF-zertifizierte Unternehmen mehr als 900 Mitarbeiter.

Mit CHARX bietet Phoenix Contact E-Mobility für den stark wachsenden Markt der Elektromobilität ein vollständiges Portfolio leistungsstarker Ladetechnik-Komponenten, sowohl für die Elektrifizierung von Fahrzeugen als auch zum Aufbau moderner Ladeinfrastruktur – von der privaten AC-Wallbox bis zur öffentlichen CCS-Schnellladestation (Combined Charging System). Alle CHARX-Produkte wurden speziell für den Einsatz in E-Mobility-Anwendungen entwickelt und decken den gesamten Ladevorgang ab.

Die Herausforderung

Mit zunehmender Ausbreitung von Elektroautos wird auch der Ausbau der Ladeinfrastruktur vorangetrieben. Dabei ist der Einsatz von hoch qualitativen Komponenten unabdingbar. Die Qualität eines Ladekabels hat direkten Einfluss auf die Sicherheit des Ladevorgangs und damit auch auf die Sicherheit des Anwenders. Wenn es darum geht, dass Endanwender ein Elektroauto mit Ladeströmen von 500 A bei einer Spannung von 1000 V aufladen, sind Sicherheit und Zuverlässigkeit die wichtigsten Themen. Bei der Entwicklung der CHARX connect AC- und DC-Ladekabel muss daher bereits im frühen Entwicklungsstadium der Einfluss von Abweichungen auf das Gesamtsystem betrachtet werden.



Die Lösung


Im Folgenden sollen der Nutzen einer Toleranzanalyse des Verriegelungsmechanismus an einem CCS-Typ-1-Ladekabel und die daraus resultierenden Vorteile für die Sicherheit eines Ladevorgangs aufgezeigt werden.




Wenn ein Fahrzeug an einer Ladesäule hält und der Anwender das Ladekabel in die Ladedose seines Fahrzeugs steckt, wird der Stecker mittels einer Verriegelungseinrichtung am Fahrzeug fixiert. Bei Ladekabeln des Typ-1-Standards unterstützt dabei der sogenannte Latch, ein Verriegelungshebel, diesen Vorgang. Dabei handelt es sich um ein zusätzliches Bauteil, welches während des Ladevorgangs dafür sorgt, dass der Ladestecker in Position bleibt, sodass das Fahrzeug sicher aufgeladen werden kann.
Die Position des Latches wird während des gesamten Ladevorganges durch einen Mikroschalter an die Ladesteuerung gemeldet, die dafür sorgt, dass der Ladevorgang nur bei einer sicher ausgeführten Verriegelung begonnen werden kann und der Stromfluss unterbrochen wird, sobald der Endanwender den Latch betätigt und entriegelt. Ein Versagen dieses Mechanismus könnte ggf. zu einem Lichtbogen führen. Die Maßhaltigkeit eines Bauteils hat somit direkte Auswirkungen auf die Sicherheit des Ladevorgangs.






Bei dem CCS-Typ-1-Ladekabel wird der Latch mittels einer mehrteiligen Umlenkung betätigt, sodass die Maßhaltigkeit und Genauigkeit mehrerer Komponenten dessen Kinematik beeinflussen. Das bedeutet, dass sowohl die Form aber auch die Lage einzelner Bauteile bei der Verriegelung des Ladekabels relevant sind. Die Toleranzanalyse mit CETOL 6σ bewertet diese Verkettungen und ermittelt die Maße mit den größten Auswirkungen auf die Funktionalität des Gesamtsystems. Durch die Reduzierung der erforderten Informationen auf die wesentlichen Maße und Toleranzen wird die Analyse schlank und effektiv gehalten.

Das Ergebnis

CETOL 6σ ist ein nützliches Werkzeug für die Qualitätsbewertung bei der Entwicklung zum Serienanlauf eines Ladekabels. Das Ergebnis hilft den Entwicklern bei der Überprüfung einer Messkette und bei der Identifizierung der Maße mit dem größten Einfluss auf die Produktsicherheit und -zuverlässigkeit. Dadurch können die Herstellungskosten gesenkt und der Wert und die Qualität des Produktes erhöht werden.