09 10 201534 STORY It s been four years since Audi BMW Daimler Porsche and Volkswagen announced their intention to build a second power network for electrical and electronic components in their cars Today a proliferation of electrical components and systems has made a higher voltage network almost a must have in new cars The new arrays of control units sensors and other devices don t necessarily need higher voltage But if they want to rely on the existing 12 volt infrastructure bigger cables are needed to channel all that power The drawback thicker copper cables add weight at a time when carmakers are doing everything in their power to build lighter vehicles The discussion about more power in the car dates back to the 1990s But because of the unavailability of appropriate semiconductors and other components at the time nothing happened for a long time Today however the technology is available And even more important there is a new urgency to introduce a higher voltage network That is because carmakers have electrified a broad range of functions in the car to lower weight and meet tighter fuel consumption and CO2 emission rules Power steering and cooling fluid pump systems are just two examples Hybrid powertrains also make big demands on in car power With 12 volt systems automotive cable harness es would be characterized by very thick cables If we had 48 volts we could transfer four times as much power said Har ald Kroeger head of electrical and electronic development at Mercedes Benz Cars The initiative launched by the five car brands in June 2011 has resulted in a technical specification called LV148 It calls for the introduction of a 48 volt network but leaves the tried and tested 12 volt network in place for particularly power hungry applications The two systems are connected with bi direc tional transformers that allow power to flow in both direc tions That is necessary because many components have been developed to work on either 12 volt or 48 volt Said Kroeger A full switch to 48 volt for the entire network would mean developing a completely new concept or at the minimum a conversion of all electronics systems Though the 48 volt network introduces new development problems such as the need to filter out electromagnetic inter ference experts say it is worth the trouble Forty eight volt is the key to entry level hybrids said a spokesman for Robert Bosch The automotive supplier markets a Boost Recuperation System BRS which combines four functions recuperation boost start stop and a coasting option that lets a car cruise without using power whenever possible The 48 volt network also gives developers the option to continue with a strategy to decouple auxiliary systems from the engine This provides opportunities for further boosts in powertrain efficiency An example is provided by French supplier Valeo which has developed an electrically driven and controlled turbocharg er Contrary to traditional turbochargers which depend on engine rotation speed and exhaust pressure the new system can be made to do exactly what the carmaker wants Audi re cently introduced an electrical biturbo concept that demon strated how the technology could generate maximum rota tional speed in a mere 250 milliseconds The boost drew a full 7kW from the car s battery which translates into a current of 145 amperes in a 48 volt network That s a lot but in a 12 volt network the charger would have drawn 580 amps likely too much to handle for a traditional wiring system By Christoph Hammerschmidt 48 Volt Mission 31 02 2015 Im Juni 2011 überraschten fünf Automanager die Fachwelt mit einem gemeinsamen Auftritt Auf einem Branchenkon gress kündigten die Elektrik Entwicklungsleiter von Audi BMW Daimler Porsche und Volkswagen ihre Absicht an ein zweites Versorgungsnetz für die elektrischen und elektro nischen Komponenten in ihre Autos einzuziehen Das so die Vision des Quintetts würde die Türen für die Nutzung zusätz licher elektrischer und elektronischer Komponenten weit auf stoßen und den Spielraum der Entwickler drastisch ausweiten Heute knapp vier Jahre später hat sich diese Ankündigung zu Produkten und konkreten Techniken verdichtet Was steckt dahinter Die Zahl der elektrischen Verbraucher im Fahrzeug nimmt kontinuierlich zu Hingen früher nur der Anlasser ei nige Glühlampen und Relais sowie vielleicht das Radio am Bordnetz so hat der Siegeszug der Mikroelektronik die Anzahl elektronischer Steuergeräte und anderer Verbraucher in den letzten zwei Dekaden förmlich explodieren lassen entspre chend steil stieg der Leistungsbedarf Um mehr Leistung zu den zahlreichen Verbrauchern zu transportieren ist zwar nicht zwangsläufig eine höhere Spannung erforderlich Will man allerdings bei der traditionellen Bordspannung von zwölf Volt bleiben und trotzdem mehr Power durch die Drähte pumpen so sind dazu dickere Leitungen vonnöten Dicke Kupferdrähte aber das bedeutet schwere unflexible und dazu auch noch teure Kabelbäume Diese aber sind schon heute ein Sorgenkind der Fahrzeugentwickler nicht zuletzt wegen ihres Gewichtes Die Tendenz zu mehr Elektronik ist indes schon lange abzu sehen Daher gab es schon in den neunziger Jahren Überle gungen zur Einführung einer erhöhten Bordspannung damals hatten die Vordenker eine Spannung von 42 Volt im Sinn Die Aktivitäten verliefen aber zunächst im Sand Passende Halb leiter und sonstige Bauteile waren damals nicht verfügbar je denfalls nicht zum gewünschten Preis Der erneute Vorstoß des deutschen Herstellerquintetts jedoch findet in einem gänzlich gewandelten Umfeld statt Heute sind die entsprechenden Bau teile leichter und viel preiswerter verfügbar Vor allem aber ist die Dringlichkeit zur Einführung einer höheren Bordspannung gestiegen Der Grund Unter dem Druck den CO 2 Ausstoß zu reduzieren hat die Autoindustrie im Lauf der vergangenen Dekade die Nebenaggregate immer stärker elektrifiziert Bei spielsweise lösten elektrisch betriebene Servolenkungen und Kühlmittelpumpen frühere Konzepte ab bei denen diese Funk tionen ihre Energie direkt aus dem Motor des Fahrzeugs bezo gen Hinzu kommen wichtige Funktionen hybrider Antriebs stränge wie Rekuperieren Boosten oder elektrisches Anfahren und Rangieren All diese Funktionen haben eines gemeinsam Sie benötigen relativ hohe elektrische Leistungen Würde die Industrie ihre althergebrachte Bordnetzspannung von zwölf Volt beibehalten müssten in den Fahrzeugen wohl armdicke Leitungsstränge verlegt werden Mit 48 Volt können wir bei gleichen Strömen im Vergleich zu zwölf Volt die vierfache Leis tung übertragen erklärt Harald Kröger Leiter Entwicklung Elektrik Elektronik bei Mercedes Benz Cars die Perspektive Die Ankündigung der fünf Initiatoren hat sich mittlerweile zur Spezifikation LV148 verdichtet die als technische Richt schnur für die Einführung des neuen Spannungspegels gilt Neben dem neuen 48 Volt Netz für die besonders energiehung Elektrisch angetriebener Verdichter 48 Volt Bordnetz DC DC Wandler 12 Volt Batterie 48 Volt Speicher 12 Volt Bordnetz 12 Volt Generator 3 Fo to s A ud i B o sc h S ch ae ffl er Ill us tr at io ne n S ab in a Vo g el Ph ot o A ud i B os ch S ch ae ff le r Ill us tr at io ns S ab in a Vo ge l High voltage 48 Volt gains traction

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