Automobilhersteller bereiten das dritte Bordnetz vor

Neue Assistenz- und Komfortsysteme verlangen künftig zusätzliche Energie in Fahrzeugen. Für Kleinwagen stehen leistungshungrige Start-Stopp-Systeme im Vordergrund, in der Oberklasse sind es Hochleistungsverbraucher wie elektrische Lenksysteme. Beide stellen bisher nicht gekannte Forderungen an das Bordnetz. Schließlich fordert die anhaltende CO2-Diskussion eine noch höhere Elektrifizierung.

Das heutige 12-Volt-Bordnetz stößt an seine Grenzen, denn mit dieser Versorgungsspannung sind maximal 3 Kilowatt (kW) darstellbar. Je nach Fahrzeugklasse sind derzeit aber schon 800 bis 1500 Watt Dauerleistung für die Verbraucher nötig, in der Spitze das Doppelte. Hochstromverbraucher in der Oberklasse liegen gar bei bis zu 14 Kilowatt. Eine mögliche Lösung ist ein neues Bordnetz. Für die meisten Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor rückt jetzt das 48-Volt-Bordnetz mit bis zu 12 kW Anschlussleistung in den Vordergrund. Bei 60 Volt liegt die Obergrenze: der Berührungsschutz fordert dann eine Kapselung von Modulen und definierte Abschaltprozesse. Aus der missglückten Einführung des 42-Volt-Bordnetzes vor zehn Jahren haben Entwickler gelernt.

Für die Rückgewinnung von Energie in Brems- und Schubphasen haben Hybridautos schon ein Hochvolt-Bordnetz mit bis zu 400 Volt. „Im Vergleich zu einer 48V-Lösung ist dies aber mit erheblichen Mehrkosten für die größere E-Maschine, größere Energiespeicher oder Hochvolt-Sicherheit verbunden“, sagt Stephan Kraus, Bordnetzexperte beim Zulieferer Bosch. Für eine verbesserte CO2-Bilanz in Hybridautos mit ihren Start/Stopp-Systemen gilt es, möglichst oft den Motor abzuschalten, ebenso beim sogenannten Segeln, dem gleiten ohne Motorkraft. Dann fehlt den Verbrauchern zusätzlich der Generator als Stromlieferant. Der ist schon im Normalbetrieb in Nennleistung und Größe begrenzt. Stephan Kraus: „Die begrenzte Generatorleistung führt bereits heute zu einem überlasteten Bordnetz und in der Folge zu Funktionseinschränkungen von Komfortverbrauchern, die dann gegebenenfalls vom Bordnetz genommen werden.“

Während in einem Kompaktwagen die Elektronik vollständig mit Niedervoltkomponenten bestückt ist, sind in entsprechenden Elektroautos fast die Hälfte Hochvoltverbraucher. Sie lassen sich in absehbarer Zeit in die neue Spannungsebene legen und führen nach Berechnungen von BMW zu insgesamt mindestens fünf Prozent Kraftstoff- und damit auch CO2-Ersparnis.

Daimler, VW, Porsche, Audi und BMW entwickeln die neue Spannungsebene. Ottmar Sirch, Projektleiter bei BMW für die Entwicklung von Bordnetzen: „Wir werden künftig in Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor parallel zu 12 Volt auch 48 Volt haben“. Das dürfte in etwa drei Jahren der Fall sein, wenn die neue 7er-Generation ansteht.