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26.04.2017 | Bordnetze | Im Fokus | Onlineartikel

Das 48-Volt-Bordnetz setzt sich durch

Autor:
Christiane Köllner

Das 48-Volt-Bordnetz kommt. Es soll Fahrzeuge leistungsfähiger und sparsamer machen. Strenge Emissionsnormen, aber auch das autonome Fahren sind Treiber der neuen Spannungsebene.

Autonomes Fahren und strenge Emissionsnormen fördern die Umstellung auf ein 48-Volt-Netz, prognostiziert eine aktuelle Studie des Beratungsunternehmens Frost & Sullivan, die sich mit den Auswirkungen des 48-Volt-Bordnetzes auf die automobile Wertschöpfungskette beschäftigt. Die Einführung autonomer Fahrzeuge mit einer Vielzahl an elektronischen Komponenten würden die 12-Volt-Bordspannung so gut wie unbrauchbar für den Automobilbetrieb machen, so die Studie. Zum Beispiel ist ein redundantes Energiesystem eine Grundvoraussetzung für das autonome Fahren. "Damit muss das Fahrzeug immer ausfallsicher zum Stillstand gebracht werden können", erklärt Alexander Kruse, Funktionsverantwortlicher für Mildhybrid-Systeme bei Audi im Gastkommentar aus dem ATZextra 48 Volt. Mit einem 48-Volt-System sei das möglich. 

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Dazu kommt: Um den strengen weltweiten Emissionsregeln nachzukommen und ein grundlegendes halb-autonomes System anbieten zu können, müssten OEMs Komponenten elektrifizieren und gleichzeitig eine größere Stromquelle bereitstellen, so die Frost & Sullivan-Studie. OEMs seien daher dabei, zu einem 48-Volt-Bordnetz überzugehen, also zwei Spannungen einzusetzen. Neben Europa sind wesentliche Märkte für ein 48-V-System die großen Automobilmärkte in Asien und die USA. Wie sich 48 Volt dort entwickelt und welche länderspezifischen Besonderheiten zu beachten sind, erklärt der Artikel 48 V in Asien und den USA aus dem ATZextra 48 Volt.

48-Volt-Hybride eröffnen neue Möglichkeiten

"Die 48-Volt-Hybride eröffnen den Fahrzeugherstellern neue Möglichkeiten", macht Rudolf Stark, Leiter des Geschäftsbereichs Hybrid Electric Vehicle bei Continental, im Interview "Das 48-Volt-Bordnetz ist nicht mehr aufzuhalten" aus dem ATZextra 48 Volt die Bedeutung von 48 Volt deutlich. Das 12-Volt-Bordnetz komme aufgrund immer neuer Verbraucher an seine Grenzen. Eine Umstellung werde deshalb immer als Erstes bei den großen Verbrauchern wie zum Beispiel Klimakompressoren erfolgen. Aber auch neue Anwendungen – etwa beheizte Katalysatoren – seien möglich. 

Continental sieht zwei Trends: "Der generelle Vorteil in Bezug auf den Komfortgewinn und die Verbrauchsreduzierung ist für alle Fahrzeugklassen sehr interessant", erklärt Stark. So rüstet der Zulieferer die Dieselvarianten der Renault-Modelle Scénic und Grand Scénic ab Ende 2016 mit einem 48-Volt-Hybrid-Antrieb aus. Renault strebt mit dem Mildhybrid-System einen kombinierten Kraftstoffkonsum von 3,5 Liter Diesel pro 100 Kilometer an. "Zusätzlich hilft das 48-Volt-System vor allem in den höheren Fahrzeugklassen, die in der Regel gut ausgestattet sind, die Stabilität des Bordnetzes zu verbessern", so Stark weiter. 

Bis 2025 könnten OEMs komplett umgestellt haben

Auch die Frost & Sullivan-Studie differenziert zwischen Entwicklungen im Premiumsektor und im Pkw-Massensegment. "OEMs, wie Mercedes Benz, Audi, Volkswagen werden bis 2025 komplett auf das 48-Volt-Hybridsystem umgestellt haben und Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge (PHEVs) und Elektrofahrzeuge über ihre gesamte Produktpalette anbieten", lautet die Einschätzung von Frost & Sullivan Mobility Research Analyst Manish Menon. "Audi und Volkswagen versuchen, die Fahrzeugleistung hinsichtlich Fahrwerk und Lenkung zu verbessern und werden voraussichtlich Fahrwerkteile wie Roll-Stabilisatoren und elektrische Stoßdämpfer als 48-Volt-Anwendungen anbieten. OEMs im Massenmarkt wie Ford and General Motors nehmen eine abwartende Haltung ein und werden 48 Volt wahrscheinlich über ihre Modellpalette hinweg und weniger als Ausstattungsvariante anbieten."

Aktuelle 48-V-Systeme beruhen auf der Integration der elektrischen Maschine in Form eines Riemenstartergenerators. Dies führt jedoch zu funktionalen Einschränkungen und Nachteilen bei Verbrauch, Performance und Fahrbarkeit. AVL zeigt daher Vor- und Nachteile verschiedener Integrationsmöglichkeiten und bewertet deren Umsetzbarkeit. In Kombination mit den Komponenteneigenschaften werden zusätzlich Potenziale und Grenzen von 48-V-Systemen dargestellt.

Antriebskräfte für 48 Volt

Weitere Antriebskräfte für den Übergang und die Einführung von 48-Volt umfassen laut Frost & Sullivan-Studie:

  • 48 Volt sei die ideale Plattform, um weitere elektrische Komponenten in den Markt zu bringen, denn sie biete Verbrauchern im Vergleich zu PHEVs unmittelbare Leistung zu einem deutlich niedrigeren Preis. 
  • Ein Bordnetz mit erhöhter Spannung wie 48 Volt werde voraussichtlich den Grenzwert für die Ausgangsleistung im Vergleich zum aktuellen 12-Volt-Bordnetz um das Vierfache erhöhen, da es einen erhöhten Energiebedarf besser bedienen und den Stromfluss verringern kann. 
  • 48 Volt soll den Wechsel von hydraulischen und mechanischen, riemen-getriebenen hin zu elektrischen Systemen erleichtern, so die Masse und das Volumen auf Fahrzeugniveau verringern und mehr Einbauflexibilität und weniger Einbaubeschränkungen ermöglichen. 



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