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Delphi: Integration des E-Antriebsstrangs ins Bordnetz

Die effiziente und sichere Energieverteilung steht bei der Delphi Deutschland GmbH, als Nicht-Batteriehersteller im Mittelpunkt. Die Entwicklung setzt im Grundsatz bei der Architektur der Elektronik und Elektrik an und umfasst zwei Schwerpunkte: die Elektrifizierung des Antriebsstranges und die Integration des E-Antriebsstranges ins gesamte Bordnetz. Das umfasst im Bordnetze, Verbindungssysteme, Steuerelektronik, Leistungselektronik, Datenkommunikationssysteme und Software sowie Systeme zur Sicherung und Identifizierung von Fahrer und Fahrzeug. Das beinhaltet zudem Fragen zur Abschirmung, Verlustleistung, Stromschlagabsicherung, Gewichtsreduzierung, alternative Materialien, Miniaturisierung, Design und Serientauglichkeit sowie schließlich die Montierbarkeit am Band.

Hybrid- und Elektroantriebe erfordern wegen der Betriebsspannung ein Sicherheitskonzept. In der Diskussion sind Fahrzeugkonzepte mit bis zu 750 Volt Betriebsspannung. Welche Sicherheitsanforderungen sich daraus für den Alltagsbetrieb von E-Fahrzeugen ergeben sei noch nicht im Fokus der Entwicklungsanstrengungen. Doch auch diese Frage müsse gelöst werden, betont der Zulieferer. Ein Muss werde zum Beispiel der manuell betriebene Batterie-Trennschalter. Als Berührschutz für den Not- oder Wartungsfall öffnet er den Batteriestromkreis, so dass die Batterie nach außen keinen Strom führt. Ein weiteres Sicherheitsfeature des Zulieferer sind Steckverbindungen, die das Öffnen des Hochvolt-Stromkreises absichern. Dafür sorgt ein parallel dazu in den Stecker integrierter Niedervolt-Schaltkreis, der beim Abziehen des Steckers voreilend öffnet und bis zum eigentlichen Öffnen des Hochvolt-Stromkreises diesen schon abgeschaltet hat.

Durch die hohe Spannung müssen die Leitungen auch speziell abgeschirmt werden, um ihre elektromagnetische Verträglichkeit zu gewährleisten. Auch lassen sich die Geometrien von Zwölfvolt-Steckkontakten nicht - einfach um den Faktor X vergrößert - auf Hochspannungs-Steckverbindungen übertragen lassen. Denn der Stromfluss an den Kontaktflächen der Steckverbinder sei sehr individuell und kaum berechenbar, so die deutsche Tochter im Delphi Konzern (Troy, USA). Im ungünstigsten Fall könne der tatsächliche Stromfluss sogar die Kontaktelemente durchschmoren. Für Wartungsarbeitenden oder Reparaturen, aber auch für den Fall einer Panne müssen insbesondere die Steckverbindungssysteme so konzipiert, dass Hochspannungs-Bordnetze kein Gefährdungspotenzial darstellen.

Die Zentralelektronik muss den zusätzlichen beziehungsweise geänderten Anforderungen an Elektrofahrzeugen gerecht wird. Dazu zählt insbesondere ein Lastmanagement, um in Abhängigkeit des Ladezustandes und des benötigten Antriebstromes elektrische Verbraucher, die nicht zwingend zum Fahren benötigt werden, zeitweilig abzuschalten. Ebenso wirkt sich die Reduzierung der elektrischen Verlustleistung im elektrischen/elektronischen Bordnetz unmittelbar auf die Erhöhung der Reichweite von Elektrofahrzeugen aus. Die Reichweite sei heute einer der Hauptkritikpunkte bei E-Fahrzeugen. Durch neue Technologien in den Steuergeräten könne die Verlustleistung minimiert werden, erläutert das Unternehmen. Durch Einsatz von LED-Technologie zum Beispiel könne die Verlustleistung bei der Außenbeleuchtung reduziert werden. Das Unternehmen arbeitet an Konzepten, die auch im E-Fahrzeug erprobt und zur Erhöhung der Reichweite beitragen können.

Der Ladevorgang ist ebenso Teil der Betrachtung. Elektrofahrzeuge müssen sich an den Ladesäulen zwecks Abrechnung des Ladestromes eindeutig identifizieren. Dazu gibt es noch kein standardisiertes Verfahren, aber mittels eines Steuergerätes kann eine vollautomatische Identifikation beim Stecken des Ladesteckers erfolgen. Im Hinblick auf die neue Lade-Infrastruktur zwischen Energieversorgern auf der einen Seite und den E-Fahrzeugen auf der anderen Seite ist daran zu denken, eine bidirektionale Kommunikation zwischen beiden "Partnern" einzurichten, um den Ladevorgang in Abhängigkeit von Kapazität, Ladezustand und gewünschtem Zeitpunkt des abgeschlossenen Ladevorgangs so zu steuern. Auch in dieser Hinsicht gilt es Technologien zu entwickeln, damit diese Netze neu geknüpft werden.
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