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Das 42-Volt-Bordnetz kommt

Durch die starke Zunahme elektrischer Verbraucher in neuen Pkw-Modellen hat der elektrische Leistungsbedarf hier bereits jetzt Werte erreicht, die die heutigen 14-Volt-Bordnetze an ihre Leistungsgrenzen stoßen lassen. Daher fordern die Automobilhersteller ein neues Bordnetz mit verbessertem Wirkungsgrad. Neben der Einführung einer höheren Spannung bedeutet dieser Schritt gleichzeitig auch die Notwendigkeit neuer Komponente zur Leistungsverteilung, neuer Generator- und Batteriekonzepte und einer übergeordneten Steuerungsstrategie. Aus aktuellem Anlass veranstaltete das ika, Institut für Kraftfahrwesen Aachen an der RWTH Aachen, das vor kurzem sein 100-jähriges Bestehen feierte, das "1. Aachener Elektronik-Symposium", auf dem all diese Aspekte im Fokus standen. Im Rahmen des Workshops "Fusing Strategies for Futur Vehicle PowerNets" diskutierten rund 20 Referenten aus der Industrie und dem Hochschulbereich mit mehr als 100 Teilnehmern aus 12 Nationen über den Stand der Entwicklung des 42-Volt-Bordnetzes sowie seine Gefahren und erlaubten in ihren Vorträgen einen Ausblick in die Zukunft.

Zu den erwarteten neuen elektrischen Verbrauchern gehören heute vor allem die Katalysator- und Frontscheibenheizung, die aktive Wankstabilisierung und elektromechanische Bremse, die elektrohydraulische Servolenkung und elektromotorische Ventilsteuerung mit einem Spitzenleistungsbedarf zwischen 1.000 und 3.400 Watt. Vor diesem Hintergrund waren sich die Experten in der Frage über die Notwendigkeit des 42-Volt-Bordnetzes einig. Seine Einführung sei lediglich eine Frage der Zeit und vor allem des "Wie?". Die Zeit muss zunächst genutzt werden, um die größten Hindernisse aus dem Weg zu räumen. Über die Installation von 42 Volt im Pkw wird schon seit langem diskutiert. Doch erst in jüngster Vergangenheit - das hat die Veranstaltung des ika gezeigt - wird das tatsächliche Ausmaß der Hauptaufgaben klar, die vor einer Einführung des 42-Volt-Bordnetzes noch unbedingt zu lösen sind: 42 V im Pkw erhöhen das Risiko von Lichtbögen etwa bei der Betätigung von Schaltern oder beim Trennen von Steckverbindungen. Durch die höhere Spannung sind Komponenten wie elektrische Leitungen und Verbindungselemente sowie Sicherungen größeren Belastungen ausgesetzt. Eine große Gefahr wird derzeit noch in möglichen Kabelbränden und Kurzschlüssen im Versorgungskabel und im Erdungskabel gesehen. Daher benötigen sämtliche Kabel besondere Isolierungen, bei denen der Kostenfaktor natürlich zu keinem Zeitpunkt aus den Augen verloren werden darf. Zudem ist eine Redundanz für die Risiken von Lichtbögen und Kurzschlüssen unumgänglich. Nicht zu vernachlässigen ist - und das war für viele Teilnehmer in Aachen neu - das größere Korrosionsrisiko in der Kfz-Elektronik durch die erhöhte Spannung.

Auf die Frage des "Wie?" kristallisierte sich in Aachen in erster Linie eine Strategie heraus: der "sanfte Übergang" zum 42-Volt-Bordnetzes. Die Fachleute aus den verschiedenen Disziplinen schlossen nahezu einhellig aus, dass die Einführung der 42 V im Pkw "von heute auf morgen" vonstatten gehen wird. Dazu gebe es noch zu viele ungelöste Probleme. Die Bordnetzarchitektur der nahen Zukunft sieht ihrer Ansicht nach zunächst ein duales Bordnetz vor, das Zweispannungsbordnetz, in dem 42 und 14 V getrennt anliegen werden. Und auch hier gilt es, jeglichen physischen Kontakt zwischen beiden Spannungskreisen technisch zu unterbinden, um die Sicherheit im Pkw jederzeit zu gewährleisten. Bis zum Serienfahrzeug mit einem reinen 42-Volt-Bordnetz müssen also noch schlüssige Antworten auf einige Fragen gefunden werden. Um auf dieser Suche nicht unnötig viel Zeit zu verlieren, fordert die Industrie unbedingt eine Kooperation zwischen Automobilherstellern, den Zulieferern und verschiedenen Entwicklungsabteilungen. Dabei wird es sicherlich nicht einfach, zwei so verschiedene Felder wie die Autoindustrie und IT-Branche, die in der Vergangenheit ihre Produkte eher isoliert voneinander entwickelt haben, unter einen Hut zu bringen. Da die Elektronik in Pkw trotz anfänglicher Rückschläge, die bei allen technischen Revolutionen auftauchen, nicht mehr aufzuhalten ist, haben die beiden Branchen keine Alternative zur Zusammenarbeit.

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