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Autobauer gehen auf 48-V- Mild-Hybrid-Systeme über

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Die Kernelemente eines 48-V-Systems

Das 48-V-System besteht in Allgemeinen aus mehreren Kernelementen, wie in Bild 3 gezeigt. Da gibt es eine 48-V-Batterie, einen 48-V-Startergenerator sowie einen 12-48-V-DC/DC-Wandler. Normalerweise sorgt eine 48-V-Lithium-Ionen-Batterie für die Energiespeicherung in diesem Bordnetz.

Li-Ion ist wegen ihres hohen Verhältnisses von gespeicherter Energie zu Gewicht (Energiedichte) und wegen ihrer Fähigkeit, Energie rasch aufzunehmen und dadurch effiziente regenerative Bremssysteme zu ermöglichen, die Batterietechnologie der Wahl. Der 48-V-Startergenerator ersetzt sowohl die 12-V-Lichtmaschine als auch den 12-V-Anlasser. Er startet den Motor und wirkt dann als Dynamo, der die Drehenergie des Verbrennungsmotors in elektrische Energie übersetzt.

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Während Bremsvorgängen bringt die kinetische Energie den Dynamo zum Rotieren und erzeugt typischerweise eine Leistung von 12 bis 15 kW, wenn das Fahrzeug langsamer wird. Je nachdem, wie der Startergenerator in den Antriebsstrang integriert ist, kann er während Beschleunigungsphasen die Verstärkung oder das Drehmoment unterstützen. Und schließlich wird ein bidirektionaler 12-V/48-V-DC/DC-Wandler dazu verwendet, das vorhandene 12-V-Bordnetz mit dem neuen 48-V-Bordnetz zu verbinden.

Der 12-V/48-V-DC/DC-Wandler liefert im Allgemeinen eine Leistung von bis 3,5 kW vom 48-V-System an das 12-V-Netz zur Versorgung vorhandener Fahrzeugelektronik. In manchen Situationen muss auch das 12-V-Bordnetz die 48-V-Elektronik über den 12-V/48-V-DC/DC-Wandler versorgen und benötigt aus diesem Grund eine bidirektionale Leistungsübertragung. Über diese drei Elemente hinaus, welche die 48-V-Subsysteme gemeinsam haben, zählen zu anderen Komponenten, die hinzugefügt werden können, ein elektrischer Kompressor, eine elektromechanische Roll-Stabilisierung sowie unterschiedliche Motoren, die Funktionen wie Wasserpumpen oder Kühlventilatoren unterstützen.

Weniger Emissionen, höhere Kraftstoffeffizienz

Wie oben erwähnt, liegt einer der Hauptvorteile, welche die Kfz-Hersteller durch das zusätzliche 48-V-Bordnetz erreichen können, in der Reduzierung des CO2-Ausstoßes sowie in der verbesserten Kraftstoffeffizienz. Zu weiteren Faktoren zählen der 48-V-Startergenerator, der das Start-/Stopp-System gegenüber der standardmäßigen 12-V-Implementierung wesentlich verbessert. Der 48-V-Anlasser senkt die Startzeit des Motors auf nur noch einige hundert Millisekunden im Vergleich zu den 1 bis 2 Sekunden im bisherigen 12-V-System.

Damit kann der Motor bereits in solchen Fällen stoppen, in denen dieser bei einem 12-V-Start-Stopp-System wegen der Notwendigkeit einer schnellen Beschleunigung oder eines sofortigen Neustarts hätte weiterlaufen müssen. Infolge der zusätzlichen Kapazität der 48-V-Batterie kann der Motor über einen längeren Zeitraum ausgeschaltet bleiben und dennoch Funktionen wie die Klimaregelung und Infotainment weiterlaufen.

Außerdem kann der 48-V-Anlasser die Verstärkung oder das Drehmoment unterstützen, wodurch die Belastung des Verbrennungsmotors reduziert und so die Effizienz bei einer Beschleunigung verbessert werden. Die 12 bis 15 kW Leistung des Startergenerators können mehr kinetische Energie des Fahrzeugs während des Bremsvorgangs aufnehmen, als dies bei einem typischen 2-kW-Anlasser möglich ist, und die Li-Ion-Batterie eignet sich besser dazu, die wiedergewonnene Energie schnell zu speichern und so die Effektivität des regenerativen Bremsens wesentlich zu verbessern.

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