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

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Dieser Lösungsansatz war zwar flexibel, er setzte jedoch eine tiefgreifende Kenntnis der Steuerungstheorie voraus und war mit einer eingehenden Langzeit-Unterstützung der Firmware verbunden. Eine andere Herangehensweise war die Kombination von zwei unidirektionalen Controllern mit Multiplexern und einem Mikrocontroller zur Aktivierung der entsprechenden Pfade. Diese Methode benötigte redundante Bauelemente, was zu einer großen und komplexen Lösung führte.

Beim ISL78226 handelt es sich um einen einzigen Analog-Controller, der die bidirektionale DC/DC-Leistungsumwandlung durchführt und die Nachteile alternativer Methoden vermeidet. Er kann bis zu sechs Phasen steuern und die Anzahl aktiver Phasen automatisch ändern, um die vom Ausgang geforderte Last anzupassen, wodurch die Effizienz der DC/DC-Wandlung auf ein Höchstmaß gesteigert wird. Eine einzige integrierte Schaltung unterstützt normalerweise eine Leistungsumwandlung bis zu 3,75 kW, doch lassen sich mehrere ISL78226.ICs kombinieren, um in Systemen mit höherer Leistung mehr Phasen zu managen.

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Beim parallelen Einsatz zur Durchführung von Umwandlungen höherer Leistung koordinieren die ICs den Stromabgleich und die Reaktionszeit auf Fehler von Phase zu Phase. Der Controller regelt die Ausgangsspannung (entweder 12 V im Abwärtsregel- oder 48 V im Verstärker-Betrieb), und er enthält eine einfache Track-Schnittstelle, mit deren Hilfe die Ausgangsspannung über ein digitales PWM-Signal oder eine analoge Referenz eingestellt werden kann. Und während diese die Ausgangsspannung regelt, gleicht der Baustein aktiv den in jeder Phase der Leistungsstufe fließenden durchschnittlichen Strom ab.

Das trägt zum Ausgleich von Verlusten bei und verhindert die Entwicklung von Hot-Spots in einer der Phasen, die sonst auftreten könnten, wenn Komponenten wie zum Beispiel Induktoren nicht richtig abgeglichen sind.

Darüber hinaus regelt der ISL78226 den maximalen Durchschnittsstrom zur Begrenzung der in beide Richtungen übertragenen Leistung. Das schützt sowohl den DC/DC-Wandler als auch das gesamte Stromversorgungsnetz des Fahrzeugs. Zudem ermöglicht es eine konstante Stromladung in Anwendungen, in denen entweder die 12-V- oder die 48-V-Batterie direkt mit dem Ausgang verbunden ist.

Der Controller enthält eine digitale PMBus-Schnittstelle, die für die Systemsteuerung und Diagnose sorgt. Sie macht es möglich, dass funktionale Sicherheitsziele mit ausreichender Fehlerabdeckung erreicht werden. Und sie versetzt außerdem das System in die Lage, vorbeugende Maßnahmen zu treffen, wenn die Bedingungen Warnschwellen überschreiten, und beim Auftreten eines ernsthaften Fehlers oder Ausfalls kann der Controller so konfiguriert werden, dass das Fahrzeug im Notbetrieb weiterfahren kann.

Schlussbetrachtung

Automotive-OEMs nehmen das 48-V-Versorgungs-Subsystem in vollem Umfang an und haben ihre Absicht bekundet, sie bei neuen, derzeit entstehenden Modellentwicklungen einzusetzen. Zahlreiche Autobauer haben bereits öffentlich 48-V-Mild-Hybrid-Fahrzeuge angekündigt.

Der Anstoß, einen weiteren Energieversorgungs-Bus hinzuzufügen, liegt in der Verbesserung der Kraftstoffeffizienz sowie einer Senkung der CO2-Emissionen durch milde Hybridisierung, während gleichzeitig das Fahrverhalten des Fahrzeugs verbessert wird. Das 48-V-Bordnetz erreicht sämtliche Ziele der Automobilhersteller zu Kosten, die mehr Potenzial besitzen, eine breiten Einsatz zu erreichen als bei einer Voll-Hybridisierung.

* Edward Kohle ist Strategic Marketing Manager für Automotive Power Management-Produkte der Intersil Corporation.

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