Die Spannung steigt: Das 48-Volt-Bordnetz für Autos kommt
Zwickau (dpa/tmn) - Seit über 40 Jahren ist im Bordnetz von Autos zwölf Volt die Spannung der Wahl. Doch bei immer mehr stromhungrigen Systemen gerät ein solches Netz an seine Grenzen. Erste Systeme setzen bald auf 48 Volt.
Mit einem Tastendruck summt der Motor, und der Sitz schiebt sich nach hinten, ein zweiter stellt die Lehne steil, und mit einem dritten wird die Sitzfläche schön warm. Kaum ein Auto kommt heute ohne Stellmotoren und Steuerungssysteme aus. Das 12-Volt-Bordnetz moderner Fahrzeuge hat wohl bald ausgedient - 48 Volt heißt die Zukunft.
Schon einmal wurde die Bordspannung bei Fahrzeugen geändert. 1967 erhielt der VW Export-Käfer 12 statt 6 Volt Bordspannung - sie wurden zum neuen Standard. Ende der 1990er Jahre stieß die höhere Spannung aber bei manchen Luxusfahrzeugen mit hohen Verbrauchern Ende der 1990er Jahre wieder an ihre Grenzen. Der Versuch des Verbands der Automobilindustrie (VDA), 2001 eine höhere Bordspannung von 42 Volt einzuführen, scheiterte.
Dabei bietet eine höhere Bordspannung Vorteile. Viele einst mechanische Funktionen werden heute elektrisch ausgeführt. Dadurch sind laut VDA die 12-Volt-Bordnetze ausgereizt. Matthias Richter, Professor für Elektromagnetische Verträglichkeit an der Westsächsischen Hochschule Zwickau sieht den Zwölf-Volt-Standard am Ende: „Die Fahrzeugelektrik und -elektroniksysteme nehmen zu. Dadurch kommt es zu einem immer höheren Energiebedarf. Um starke Verbraucher wie Klimaanlagen und elektrische Lenkungen zu versorgen, ist ein Bordnetz mit höheren Bordspannungen sinnvoll.“
„Eine 48-Volt-Bordspannung ist ideal für Verbraucher, die kurzzeitig für eine hohe Leistung bisher im 12-Volt-Bordnetz viel Strom benötigen“, sagt Hanno Jelden, Leiter Antriebselektronik der technischen Entwicklung bei Volkswagen. „Ein Vorteil bei 48-Volt-Leistungsbauteilen ist die Größe: Die elektrischen Motoren können mehr Leistung bei geringerem Strom aufnehmen und fallen kompakter aus, da die verbauten Transistoren und Leistungsschalter kleiner sind“, sagt Jelden. Ein weiterer Vorteil ist die Leistung. Durch die Erhöhung auf 48 Volt kann bei gleichem Stromfluss die Leistung vervierfacht werden.
Die 48 Volt kommen also - zumindest am Anfang aber erst einmal zusätzlich. Ideal ist die zweifache Spannung von 12 und 48 Volt laut Jelden bei Fahrzeugen mit vielen Verbrauchern, aber auch bei kleineren Autos mit einem sogenannten Mild-Hybrid-System. Hier unterstützt ein mit dem Verbrennungsmotor verbundener Elektromotor das Fahrzeug und spart Kraftstoff. Würde man die Spannung in allen elektrischen Systemen des Fahrzeugs auf 48 Volt erhöhen wäre das wesentlich komplexer. Jedes kleine Motörchen, jede Sicherung müsste neu konzipiert werden. „Ideal wäre eine vollständige Umrüstung auf 48 Volt, technisch wird das aber aufwendig“, sagt VW-Entwickler Jelden.
Neben den Autoherstellern beschäftigen sich auch die Zulieferer mit dem Thema, wie die Automobilzulieferer Bosch und Continental. Die Einführung eines zweiten Spannungsniveaus unter 60 Volt sei derzeit eines der Hauptthemen der Automobilindustrie, sagt Carsten Götte, Leiter der Entwicklung Bordnetzsysteme bei der Division Powertrain von Continental. Ab nächstem Jahr werden die Systeme in Autos Einzug finden - vorerst nur in Oberklasseautos mit hohem Stromverbrauch. Aber auch der Einsatz in Kleinwagen ist in den nächsten Jahren denkbar, vor allem bei Fahrzeugen mit dem Mild-Hybrid-System.
Einen kompletten Wechsel von 12 auf 48 Volt für das gesamte Bordnetz sieht auch Hochschullehrer Matthias Richter derzeit nicht. „Dafür müsste man alle Elektromotoren und alle Elektroniksysteme wie Airbagsteuerung oder Motorsteuerung ändern. Das ist derzeit nicht machbar, und das Risiko ist auch zu hoch“, sagt er. Aber vielleicht finde der Wechsel zu einer höheren Bordspannung ja sukzessive in zwanzig Jahren statt.
