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48 Volt-Bordnetz  Technik: 48 Volt-Bordnetz

Evolution im Bordnetz



Im Automobil stößt der Strombedarf an seine Grenzen. Das herkömmliche Zwölf-Volt-Bordnetz soll in naher Zukunft starke Unterstützung bekommen. Das 48-Volt-Bordnetz steht in den Startlöchern.

 
 48 Volt-Bordnetz
  
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Elektrische Sitze mit Klimatisierung und Massagefunktion, Wankstabilisatoren, Lenkradheizung, Servounterstützungen, Start-Stopp-Automatik, Bildschirmnavigation und endlose USB-Anschlüsse - mit der Zunahme von elektrischen Verbrauchern im Fahrzeug stößt das herkömmliche Zwölf-Volt-Bordnetz an seine Grenzen. Hinzu kommen im gehobenen Fahrzeugsegment ein immer größeres Infotainment-System, Stellmotoren und Steuerungssysteme für dies und das. Den Elektroingenieuren qualmen seit Jahren die Köpfe. Die einzige Lösung: Ein stärkeres Bordnetz muss her - dringend. Die Lösung selbst ist nicht neu.

"Die Verwendung einer 48-V-Lösung ermöglicht heute Leistungen bis 12 kW", verrät Schaefflers Entwicklungsvorstand Peter Gutzmer. "Damit bietet diese Form der Hybridisierung schon die wesentlichen Vorteile eines Hybrid-Fahrzeugs - und das zu wirtschaftlich überaus interessanten Konditionen."

Bereits 2001 versuchte der Verband der Automobilindustrie ein 42-Volt-Netz zu etablieren - und scheiterte. Die Kosten waren zu hoch, der Kundenvorteil zu gering und die investitionsgetriebenen Zulieferer schauten in die Röhre. Hunderte Millionen Euro an Forschungs- und Entwicklungskosten schienen verbrannt. Zum Glück für die noch vor knapp einem Jahrzehnt stark getroffenen Zulieferer lässt sich zumindest ein Teil der Forschungsergebnisse auf die kommende Technik übertragen.

Warum sich innerhalb der zurückliegenden 13 Jahre die Sichtweise so sehr verändert hat, dass eine Einführung des 48-Volt-Bordnetztes schon für die nächste Fahrzeuggeneration ansteht, ist schnell erklärt. Denn nun sind nicht die Kunden das ausschlaggebende Argument für oder gegen die neue Technik, sondern der Gesetzgeber. Bis zum Jahr 2020 müssen 95 Prozent der Neuwagen eines Herstellers den Emissions-Grenzwert von 95 Gramm CO2 pro Kilometer einhalten - ab 2021 die gesamte Flotte.

48 Volt-Bordnetz, Technik
Die bisherigen Zwölf-Volt-Ebenen sollen nach wie vor die meisten Fahrzeug- und Komfortfunktionen versorgen
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Um dieses Ziel zu realisieren, müssten zumindest Nebenaggregate mit mehr als drei kW-Leistung wie Klimakompressoren, Kühlmittelpumpe oder Servolenkung elektrisch und nicht mehr vom Motor spritverbrauchend betrieben werden. Die bisherigen Zwölf-Volt-Ebenen sollen nach wie vor die meisten Fahrzeug- und Komfortfunktionen versorgen.

Neben dem Vorteil, dass leistungsstarke Aggregate auf diese Weise so nur im Bedarfsfall mit Energie versorgt werden müssten, lässt sich mit dem stärkeren Bordnetz auch der Antriebsstrang unterstützen. Soll heißen, dass sich Techniken wie Bremsenergie-Rückgewinnung, Drehmomentunterstützung beim Anfahren, Segelbetrieb oder auch eine komfortablere Start-Stopp-Automatik in Zukunft in nahezu jedem 48 Volt-Mildhybrid- beziehungsweise Parallelhybrid-Fahrzeug befinden werden. "Die höhere Spannung steigert die Effizienz leistungsstarker elektrischer Verbraucher und Maschinen, etwa von Generatoren und Elektromotoren", erklärt Richard Schöttle, der beim Zulieferer Bosch für das Thema Bordnetz zuständig ist.

Hinzu kommt die Möglichkeit eines Boost-Effekts, der mit dem Vorurteil, dass die Elektrifizierung des Automobils immer zu Lasten seiner Dynamik geht, schon nach dem ersten Kick-Down aufräumt. Durch den zusätzlichen Schub beim Anfahren und Beschleunigen, der aus dem Antriebssystem eines solchen Mildhybriden resultiert, "lassen sich bis zu 25 Prozent Kraftstoff sparen", verspricht Schöttle.

48 Volt-Bordnetz, Technik
Dass nicht gleich das ganze Bordnetz auf den neuen 48-Volt-Stand gebracht wird, scheitert einmal mehr an den Kosten
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Das Mehrgewicht von 25 Kilogramm ist somit durchaus zu verschmerzen. Es resultiert unter anderem durch eine separate 48-Volt-Hybridbatterie und einen DC /DC Wandler, der an das Zwölf Volt Bordnetz ankoppelt. Allerdings wird durch das neue Strompaket auch Gewicht eingespart. Höhere Spannungen führen zu niedrigen Strömen, was wiederum geringere Kabelquerschnitte ermöglicht. Genauer gesagt wird er um 75 Prozent reduziert, während gleichzeitig die Leistungsgrenze von drei auf zwölf Kilowatt ansteigt.

Durch das Unterschreiten der in der Elektrotechnik magischen 60 Volt-Grenze, sind auch keinerlei aufwendige Personenschutzmaßnahmen notwendig. Isolationsüberwachung, Potentialausgleich oder ein nach der ECE-R 100 für elektrische Fahrzeuge im Straßenverkehr geforderter Berührungsschutz entfällt. Dass nicht gleich das ganze Bordnetz auf den neuen 48-Volt-Stand gebracht wird, scheitert einmal mehr an den Kosten.

Bleibt abzuwarten, wer den ersten Schritt in die 48-Volt-Ära macht. Zur Markenseite AudiAudi will das System für seinen elektrischen Turbolader nutzen, der im neuen Q7 Premiere feiert.

Das Turboloch wäre dann nur noch in den Geschichtsbüchern der Automobilhistorie zu finden. Denn die Zeit, die bei einem spontanen Gasgeben die zum Antrieb der Turbine genutzten Abgase vom Zylinder bis zum Lader benötigt, entfällt. Erste Testfahrten im mit dieser Technik ausgestatteten Audi RS5 TDI concept zeigen sofort auf, dass zumindest die Ingolstädter Ingenieure nicht zu viel versprochen haben.

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Fotos: Hersteller 48 Volt-Bordnetz http://goo.gl/2NjQWd

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