Bordnetz
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Als Bordnetz wird die Gesamtheit aller elektrischen Komponenten in Fahrzeugen, wie Automobilen, Flugzeugen, Schiffen und bei der Eisenbahn bezeichnet. Der Begriff Bordnetz wird allgemein bei fast allen Fahrzeugen genutzt. Das Bordnetz ist für die Stromversorgung (Energiebordnetz) und den Informationsfluss zwischen Komponenten und Steuergeräten (Kommunikationsbordnetz) zuständig.
Der Begriff Bordnetzspannung wird synonym für die elektrische Spannung bzw. die Nennspannung an Bord von Fahrzeugen verwendet.
Zu den elektrischen Komponenten eines Bordnetzes zählen u. a.:
- Verkabelung und Bordspannungssteckdosen
- Steuergeräte
- Sensoren
- Anzeigeelemente, z. B. Warn- und Kontrollleuchten, Displays
- Aktoren, z. B. Elektromotoren, Leuchten und Beleuchtungssysteme
- Bussysteme
- Energiespeicher wie z. B. Batterien und Akkumulatoren.
- Generatoren
- Komfort-Einstellungen wie z. B. Elektrische Sitzverstellung
Übliche Spannungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
In der nachfolgenden Tabelle sind Nennspannungen von unterschiedlichen Bordnetzen angegeben. Wird eine Batterie über das Bordnetz geladen, liegt die tatsächliche Spannung über der Nennspannung, z. B. bis zu 14,4 V beim Pkw-Bordnetz mit 12-V-Batterie. Die Einspeisungen erfolgen typischerweise mittels Akkumulatoren und Generatoren, welche von den jeweiligen Anwendung abhängen:
| Anwendung | Nennspannung [V] | Gleich- (DC) oder Wechselspannung (AC) |
|---|---|---|
| USB-Lade-/Versorgungsspannung auf E-Bike, im Kfz, in Bahn und Fernbus | 5 | DC |
| USB-Lade-/Versorgungsspannung Typ USB-PD (Power Delivery) | 5, 9, 12, 15, 20 (zwischen den Geräten verhandelt)[1] | DC |
| USB-Lade-/Versorgungsspannung Typ PPS (Programmable Power Supply (USB-PD Version 3.0)) | 5–20 (zwischen den Geräten verhandelt)[2] | DC |
| Fahrrad mit Speisung der Beleuchtung aus einem Dynamo | 6 | AC |
| Elektrofahrrad, Antriebsakku | 24 (alt), 36, 48 V Nennspannung[3] | DC |
| Hover-, Balanceboards | 36[4], 53,4[5], 73,6[6] | DC |
| Historische Pkw (Baujahr bis 1970) und Motorräder | 6 | DC |
| Personenkraftwagen (Pkw), kleine Boote, moderne Motorräder | 12 | DC |
| Lastkraftwagen (Lkw) und Busse | 24 (USA oft 12) | DC |
| Flugzeuge | 28 | DC |
| Gabelstapler | 12[7], 24, 48, 80 | DC |
| In den 1990ern konzipiert für Pkw, Lkw und Busse | 42 | DC |
| Als zweites Bordnetz für Pkw, insbes. Hybridkraftfahrzeuge[8][9][10] | 48 | DC |
| TWIKE, Leicht-E-Fahrzeug | 336[11] | DC |
| Als zweites Bordnetz für Elektrofahrzeuge | 380–420 | DC |
| Schienenfahrzeuge (Akkuspannung) | 110 | DC |
| Internationale Raumstation (ISS) | 124, 28 | DC |
| Größere Flugzeuge | 115/200 | AC (Dreiphasen), 400 Hz |
| Sportboote (Motorboote, Segelschiffe) | 12 oder 24 | DC |
| Schiffe | 400, 440 oder 690 | AC (Dreiphasen), 50 oder 60 Hz |
| Raumfahrt – Apollo-13-Versorgungsmodul (1970) | 28 | DC |
| Raumfahrt – Apollo-13-Startrampe | 65 | DC |
Größere Schiffe mit Bordnetzleistungen von über rund 5 MVA weisen eine zusätzliche Mittelspannungsebene von 6,6 kV bis 11 kV auf.
48-Volt-Bordnetz im Automobil[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
Mit dem 12-V-Bordnetz kann der Stromverbrauch, den moderne Kraftfahrzeuge für ihre Komfortsysteme benötigen, kaum mehr gedeckt werden. Die „statischen“ Verbraucher lasten die Lichtmaschine, die bis zu 3 kW Leistung aufbringt, insbesondere bei niedrigen Temperaturen komplett aus.[12] Für zusätzliche dynamische Verbraucher, wie zum Beispiel leistungsstarke elektrisch angetriebene Verdichter, reicht die Batterieleistung nicht aus.[13]
Daher wurde Ende der 1990er-Jahre der Vorschlag gemacht, ein 14-V/42-V-Bordnetz in Kraftfahrzeuge einzubauen.[14] Ab 2001 wurden von japanischen Herstellern und von General Motors Hybrid-Fahrzeuge mit diesem Bordnetz auf den Markt gebracht.[15] Obwohl Daimler-Chrysler zu den Mitinitiatoren dieses Konzeptes zählte, wurde es in Deutschland nicht eingesetzt. Als ein Grund gilt, dass es nicht möglich erschien, für den notwendigen Mehrpreis gegenüber den Kunden einen dementsprechenden Nutzwert darzulegen.[14]
Stattdessen wird von deutschen Automobilherstellern seit 2010 die Lösung favorisiert, ein zweites Teilbordnetz mit einer Spannung von 48 V vorzusehen, welches das 12-V-Netz ergänzt.[9] Erste Serienanwendungen von 48V-Bordnetzkomponenten sind seit 2016 der Betrieb des elektrischen Verdichters und die elektromechanische Wankstabilisierung im Audi SQ7 4.0 TDI sowie Bentley Bentayga. Beide basieren auf der gleichen Plattform.
Tesla hat für den Cybertruck (2023) ein 48V-Bordnetz entwickelt, unter anderem um die Stellmotoren des Drive-by-Wire-Systems effektiv zu betreiben und veröffentlichte die Spezifikation.[16]
Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
- Konrad Reif (Hrsg.): Bosch-Autoelektrik und -Autoelektronik: Bordnetze, Sensoren und elektronische Systeme. 6. vollständig überarbeitete und erweiterte Auflage. Vieweg-Teubner, Wiesbaden 2011, ISBN 978-3-8348-1274-2.
- Klaus Heuck, Klaus-Dieter Dettmann und Detlef Schulz: Elektrische Energieversorgung: Erzeugung, Übertragung und Verteilung elektrischer Energie für Studium und Praxis. 8. Auflage. Vieweg-Teubner, Wiesbaden 2007, ISBN 978-3-8348-0736-6, Kapitel Aufbau und Funktion von Bordnetzen.
Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
- ZVEI-Task Force Spannungsklassen: Spannungsklassen in der Elektromobilität. (PDF; 7,4 MB) ZVEI – Kompetenzzentrum Elektromobilität, Dezember 2013, abgerufen am 23. September 2020.
Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
- ↑ USB-PD - USB Power Delivery elektronik-kompendium.de, abgerufen 22. Dezember 2019.
- ↑ USB-PD - USB Power Delivery elektronik-kompendium.de, abgerufen 22. Dezember 2019.
- ↑ Spannung von Akku pedelecforum.de, Beiträge 13.–14. Juli 2013, abgerufen 22. Dezember 2019.
- ↑ Akku passend für Hoverboard 36 Volt Gyropode Hoverboards, Viron, Razor, Caterpillar, 4400mAh, 10S2P/22P-SL088 ...
- ↑ Zubehör und Ersatzteile für Ninebot Mini Pro 320 und 260 / Street ninebot-shop.at, abgerufen 22. Dezember 2019.
- ↑ Segway PT Akku ptpro.de, abgerufen 22. Dezember 2019.
- ↑ Still: Datenblatt Stapler. (pdf) In: Stihl Webseite. Ehemals im (nicht mehr online verfügbar); abgerufen am 7. Mai 2018. (Seite nicht mehr abrufbar. Suche in Webarchiven)
- ↑ Deutsche Autohersteller setzen mit „Ludwigsburger Erklärung“ Standards (Memento vom 24. April 2012 im Internet Archive) Hüthig GmbH-Internetportal, 15. Juli 2011.
- ↑ a b Alfred Vollmer: Deutsche OEMs setzen Standards. 48-V-Bordnetz, Teilnetzbetrieb und Ladeschnittstelle. In: All-Electronics.de. Hüthig GmbH Fachportal, 14. Juni 2011, abgerufen am 21. Dezember 2015.
- ↑ Autos unter Hochspannung: Hersteller bereiten das dritte Bordnetz vor Handelsblatt online, Rubrik "Auto", 13. September 2012.
- ↑ Der Akku twike-center-ruhrgebiet.de, abgerufen 22. Dezember 2019.
- ↑ Noch mehr Kraft und Effizienz – die neue 48-Volt-Technologie von Audi Audi Media Center, 25. August 2014.
- ↑ Elektrischer Biturbo
- ↑ a b Henning M. Hauenstein: Evolution der Bordnetzarchitektur durch 48-V-Versorgungsbus. In: elektroniknet.de. WEKA Fachmedien GmbH, 9. Juli 2013, abgerufen am 21. Dezember 2015.
- ↑ Tatsuo Teratani, Toyota Motor Corporation: Future Vehicles and Trend with Automotive Power Electronics and Hybrid Technology. (PDF; 3,81 MB) In: vde.com. VDE-Kongress 2006, 24. Oktober 2006, archiviert vom am 27. Dezember 2015; abgerufen am 7. Oktober 2022 (Auf Folie 22 von 30 finden sich Fahrzeuge mit 42 V Bordnetz, die zwischen 2001 und 2004 in Produktion gingen.).
- ↑ Daniel Zlatev: Tesla open-sources the Cybertruck's 48V architecture for all carmakers to speed up adoption. Notebookcheck, 7. Dezember 2023.