eehe – Elektrik & Elektronik in Hybrid- und Elektrofahrzeugen und elektrisches Energiemanagement

Fragen zum Thema „Bordnetz im Elektro- und Hybridfahrzeug“

Was ist das Bordnetz in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug und wie unterscheidet es sich von einem herkömmlichen Bordnetz in einem Verbrennungsfahrzeug?

Das Bordnetz in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug ist ein komplexes Netzwerk elektrischer Verbindungen, Wandler, Leistungselektronik und Bordcomputer, das die verschiedenen elektrischen und elektronischen Komponenten des Fahrzeugs miteinander verbindet. Es liefert Energie für alle elektrischen Verbraucher, einschließlich der Antriebsenergie für den Elektromotor, der Klimaanlage, der Beleuchtungssysteme, des Infotainment-Systems usw.

Der wesentliche Unterschied zum Bordnetz in einem Verbrennungsfahrzeug besteht darin, dass es in Elektro- und Hybridfahrzeugen zusätzlich zur herkömmlichen 12-Volt-Bordnetzspannung auch Hochvoltkomponenten (HV) gibt. Diese Hochvolt-Komponenten arbeiten typischerweise mit Spannungen von 48V bzw. 400 Volt, um die leistungsstarken elektrischen Antriebe zu versorgen. Das erfordert spezielle Sicherheitsvorkehrungen und entsprechende Leitungsführung. Kommen die Bordnetze in Fahrzeug zum Einsatz, die zunehmend autonom fahren, steigen die Anforderungen an die Zuverlässigkeit des Bordnetzes.

Welche Herausforderungen ergeben sich beim Design und der Integration des Bordnetzes in Elektro- und Hybridfahrzeugen?

Die Integration des Bordnetzes in Elektro- und Hybridfahrzeugen stellt einige Herausforderungen dar. Dazu gehören:

• Spannungsmanagement: Aufgrund der Koexistenz von 12-Volt- und Hochvolt-Systemen muss das Fahrzeug über ein ausgeklügeltes Spannungsmanagement E/E verfügen, um die verschiedenen Komponenten sicher und effizient mit Strom zu versorgen.
• Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV): Elektro- und Hybridfahrzeuge haben eine Vielzahl von elektrischen und elektronischen Komponenten in relativ enger Nähe. Die EMV ist entscheidend, um mögliche Störungen zwischen den Systemen zu verhindern und eine störungsfreie Fahrzeugfunktion zu gewährleisten.
• Gewichts- und Platzoptimierung: Da Elektrofahrzeuge auf eine möglichst hohe Reichweite ausgelegt sind, ist die Gewichts- und Platzoptimierung im Bordnetz von großer Bedeutung, um die Effizienz zu steigern.
• Thermomanagement: Alle elektrischen Systeme nicht zuletzt die Hochvoltsysteme erzeugen Wärme, die effektiv abgeführt werden muss, um eine Überhitzung zu verhindern und die Lebensdauer der Komponenten zu erhöhen.

Wie beeinflusst die fortschreitende Elektrifizierung von Fahrzeugen die Komplexität des Bordnetzes?

Die fortschreitende Elektrifizierung von Fahrzeugen führt zu einer deutlichen Erhöhung der Komplexität des Bordnetzes. Der steigende Bedarf an elektrischen Komponenten, wie leistungsfähigere Batterien, Elektromotoren, Ladegeräte und elektronische Steuergeräte, erfordert ein komplexeres Netzwerk zur Verbindung und Steuerung dieser Komponenten. Es kommen zunehmend Komponenten aus dem Bereich der Leistungselektronik zum Einsatz.

Zusätzlich müssen die neuen Hochvolt-Systeme sicher in das Bordnetz integriert werden, was spezielle Sicherheitsmaßnahmen erfordert. Die Kombination von Hoch- und Niedervolt-Komponenten stellt Ingenieure vor neue Herausforderungen beim Spannungsmanagement (E/E), der EMV und der Wärmeableitung.

Wie wirkt sich die Komplexität des Bordnetzes auf die Wartung und Reparatur von Elektro- und Hybridfahrzeugen aus?

Die gestiegene Komplexität des Bordnetzes hat Auswirkungen auf die Wartung und Reparatur von Elektro- und Hybridfahrzeugen. Während herkömmliche Verbrennungsfahrzeuge bereits eine komplexe Elektronik haben, ist die Integration von Hochvolt-Komponenten und die zunehmende Digitalisierung der Systeme eine zusätzliche Herausforderung.

Die Wartung und Reparatur erfordert spezialisierte Kenntnisse und Schulungen für Mechaniker und Techniker, um sicherzustellen, dass sie die Besonderheiten der Hochvolt-Systeme verstehen und angemessene Sicherheitsvorkehrungen treffen können. Diagnosewerkzeuge und Software spielen eine wichtige Rolle bei der Fehlererkennung und -behebung.

Welche Zukunftstrends sehen Sie im Bereich des Bordnetzes von Elektro- und Hybridfahrzeugen?

Für die Zukunft des Bordnetzes in Elektro- und Hybridfahrzeugen sind einige Trends zu erwarten:

• Integrierte Architektur: Die weitere Integration von Komponenten und die Implementierung von intelligenten, vernetzten Bordnetzen wird die Effizienz und Leistungsfähigkeit der Fahrzeuge erhöhen.
• Leichtbau und Platzoptimierung: Die Entwicklung leichterer Materialien und kompakterer Komponenten wird dazu beitragen, die Fahrzeugeffizienz zu steigern und den Platzbedarf des Bordnetzes zu reduzieren.
• Bidirektionales Laden: Mit der Möglichkeit des bidirektionalen Ladens können Elektro- und Hybridfahrzeuge als mobile Energiespeicher dienen und überschüssige Energie ins Stromnetz zurückspeisen. Dies erfordert intelligente Ladesysteme und eine effiziente Energieverteilung im Bordnetz.
• Fortschritte in der Batterietechnologie: Mit der Entwicklung von leistungsfähigeren Batterien und Energiespeichern wird sich die Fahrzeugleistung verbessern, was wiederum das Bordnetz vor neue Herausforderungen stellen wird.

Diese Trends zeigen, dass das Bordnetz eine entscheidende Rolle in der Weiterentwicklung von Elektro- und Hybridfahrzeugen spielt und stetig an die sich verändernden Anforderungen angepasst werden muss.

Auf der EEHE Tagung werden alle wesentlichen Aspekte moderner Bordnetze behandelt.