Warum stellt sich die aktuelle Technologie als problemhaft dar?

Die Anzahl der Verbraucher hat in den letzten Jahren stets zugenommen, welche für die Energieverteilung und die Bordnetzkapazität eine große Herausforderung darstellt.

Durch den zunehmenden Einsatz von Fahrerassistenzsystemen in Automobilanwendungen steigt die Anzahl der elektrischen Verbraucher in 12V-Bordnetzen weiter an, was zu steigenden Kosten und Kabelbaumgrößen führt. Darüber hinaus haben Fahrzeuge mit konventionellem Bordnetz keine Möglichkeit, rekuperierte Energie zum aktiven Antrieb des Fahrzeugs zu nutzen, wodurch Kraftstoffeinsparungen und Emissionsminderungen nur bedingt möglich sind.

Wie sieht die mögliche Lösung aus und was sind die Vorteile?

In jüngster Zeit ermöglicht die Entwicklung von 48V-Systemen jedoch Kraftstoffeinsparungen und eine Reduzierung der Emissionen. Die Spannungerhöhung ermöglicht eine Absenkung des stroms. Somit können Kabelquescnitte reduziert werden. Dadurch sinkt nicht nur die Verlustleitung P=R*I², sondern auch das Gewicht des Fahrzeugs. Außerdem können die teuren Sicherheitsmaßnahmen, die für Hochspannungssysteme erforderlich sind, vermieden werden. Selbst aus Sicht des Fahrers gibt es erhebliche Vorteile, bespielsweise lässt sich das Wiederanlassen des motors durch den 48V Starter-Generator deutlich schneller und angenhmer durchführen.

Wer interssiert sich bislang für 48V?

Das ist der Grund, weshalb die Marken des Volkswagenkonzerns, Mercedes Benz, Renault, Volvo, Hyundai, Ford, Chrysler mittlerweile auf diese Technologie setzten.

Das Mild-Hybrid-Konzept kombiniert den Verbrennungsmotor mit einem Elektromotor/Generator, einer 48-Volt-Batterie und einem DC/DC-Wandler. Die einfachste Konfiguration ist die P0 (Volkswagen 48V-Technologie (volkswagenag.com)) gefolgt von P2 (Elektrifizierung der neuen Mercedes-Benz C-Klasse | Daimler). Diese zwei sind die häufigsten Systeme, die wir in den meisten Fahrzeugen heute vorfinden.

Was ist der Hacken bei dieser Technologie?

Kommt es durch Korrosion, Alterung, Reibung oder Unfälle, zur schlechter Verbindung, ist die Entstunhung des sogennten Lichtbogen sehr wahrscheinlich. Dabei wird zwischen serielle und parallele Lichtbögen unterschieden. Diese Lichtbögen können zu größere Schäden am Fahrzeug, sogar auch zu gefährlichen Bränden führen. Viele Fahrzeughersteller setzten auf Schutzsystem, um die Wahrscheinlichenkeiten gering zu halten, jedoch ist das aus Sicht der Bornetzspezialisten nicht ausreichend. Es wird geraten auch Detektionssysteme zu setzten.

Was in den letzten Jahren geschah?

In den letzten Jahren waren wir Zeuge eines großen Wandels in der Automobilindustrie, von Elektrifizierung bishin zu autonomes Fahren, user experience, prädiktive Wartung etc.

Dies alles stellt eine große Herausforderung an das Fahrzeug, speziell aus perseptive von Bauraum, Gewicht, Rechenleistung, Energieverteilung/Management und Vernetzung.

Wo geht die Entwicklung hin?

Zonencontroller helfen bei der Bewältigung dieser Herausfoderung. Sie dienen als Hubs für die Energieverteilung und Datenverbindung zu lokalen Sensoren und Aktoren bzw. anderen Geräten. Somit können Funktionen in der Zone Domänenunabhängig realisiert werden. Dadurch verringert sich die Komplexität und die Kosten für die Verkabelung. Die Daten könnten innerhalb der Zone vorverarbeitet, diagnostiziert und validiert werden, welches auch die Busauslastung reduziert.

Welche Vorteile bietet die Evolution der Halbleiter?

Die Halbleiter werden performanter, kleiner und kostengünstiger. Eine Engergieverteilung auf Halbleiterbasis im Zonen-controller ermöglicht die optimale zentrale Verwaltung. Zusätzlich kann man durch den Einsatz von Halbleiter (Substitution von Konventionelle Technologien wie Schmelzicherung oder RelaisàReduktion von Kabelquerschnitten, insbesondere bei Spitzenlast), das Ein- und Ausschalten von Funktionen preciser und anpassungsfähiger gestalten und viel Energie sparen. Das Gesamtsystem ermöglicht das frühzeitige Erkennen von Komponentenschäden und bringt wesentliche Vorteile aus Sicht der Funktionallen Sicherheit.

Wie sieht Effizienz und Skalierbarkeit aus?

In Wesentlichen lassen sich Synergien effizienter Nutzen, womit die integration neuer Funktionen einfacher aufgenommen werden können. Durch die dynamische Architektur, Normierung von Aktoren und Sensoren wird das Fahrzeug funktional update- und upgradefähiger als zuvor.

Die Erweiterung der Funktionalität nach Start of Production SOP ist genauso möglich, wie beim Smartphone kann man Apps, Services oder Funktionen. Als Beispiel kann man für den Urlaub Adaptive Cruise Control zubuchen oder auch für einen bestimmten Zeitraum mieten. Das neue Fahrzeug ist eine des Internet of things IOT.

Die Wiederverwendbarkeit von Funktionen über Modelreihen und Generationen hinweg mit dem selben Code und Schnittstellen, der Serieneinsatz und damit verbundener Reife, ermöglicht Kostenersparnis.

Welche Nachteile kann solch ein System darstellen?

Für die Realisierung der Funktionen steigt der Bedarf an hoher Konnektivität, Cloud Computing und Cyber Security. Damit erhöht sich die Komplexität eines ausgeklügelten Systems. Die Entwicklungsschritte müssten während des Produktlebenszyklus lückelos und sauber dokumentiert werden.

Gibt es Standardisierungen?

Die Standardisierung wie Adaptive AUTOSAR bietet die Möglichkeit Services OEM-übergreifend zu verwenden. Die Apps laufen auf eine einheitliche Plattform, können somit Hardware und Software separat betrachtet werden.