Einleitend werden die Gründe für die Einführung des 42V-Bordnetzes beschrieben. Um Leistungshalbleiter im heutigen 12V-Bordnetz einsetzen zu können, benötigen diese eine deutlich höhere Spannungsfestigkeit. Geschützte Leistungshalbleiter weisen hierzu üblicherweise einen aktiven Zener-Schutz im Bereich von 45V bis 60 V auf. Bei Halbleiter für das 42V-Bordnetz muß dieser aktive Zener-Schutz zwischen 60V und 70 V liegen. Unter gleichen Bedingungen wie 14V erlaubt das 42V PowerNet eine drastische -Reduktion der Chipfläche von Leistungstransistoren. Kleinere Chips lassen sich in kleineren Gehäuse verpacken, dadurch reduzieren sich die Gesamtkosten von Leistungshalbleitern. Andererseits kann die Chipfläche und annähernd deren Kosten unverändert bleiben. Dadurch erhöht sich der Durchlasswiderstand nur um den Faktor 1.4, die Verlustleistung wird aber auf 16 % reduziert. Ein Kostenvorteil ergibt sich hier durch die drastisch reduzierten Kühlanforderungen. Im Gegensatz zu 12V-Systemen wird jedoch in den kommenden 42V-Systemen das Ruhestromproblem verschärft. Leistungshalbleiter müssen diesbezüglich optimiert werden. Gleiches gilt auch für die Spannungsregler. Der Einsatz einer getakteten Spannungsversorgung ist hier unumgänglich. Notwendige Änderungen ergeben sich auch für die Bus-Kommunikation. Werden 12V-Bausteine verwendet, muß ein Zweispannungs-Bordnetz eingesetzt werden, woraus sich eine große Kurzschlußproblematik zwischen 42V und 14V ergibt. Halbleiterbrücken und Systeme mit Freilaufdiode müssen besonders vor Verpolung der Betriebsspannung geschützt werden. Weiter behandelt werden die Spannungschwankungen bei Mild- oder Soft-Hybrid Fahrzeugen mit integrierten Startergenerator, der neben der Startfunktion auch einen bidirektionalen Leistungsfluß zwischen Getriebe und Batterie ermöglicht. Glühlampen und Kleinmotoren sind in erster Linie diejenigen Lasten, die bei 42V weniger optimal betrieben werden können. Hier soll der Versuch gemacht werden, heute bestehende 12V Komponenten mittels Puls-Weiten-Modulation direkt an 42V zu betreiben. Der Betrieb über einen DC/DC-Wandler wäre auch möglich, ist jedoch wegen der Zusatzkosten eher unwahrscheinlich. Ein weiteres Problem stellen die möglichen Lichtbögen im zukünftigen 42V-Bordnetz dar. Hierzu wird ein Lösungsvorschlag aufgezeigt.
Halbleiter im 42V-Bordnetz
2001
12 Seiten, 26 Bilder, 10 Quellen
Conference paper
German
Halbleiter für das neue 14/42-V-Bordnetz. Neue Spannungen fürs Auto
Tema Archive | 1999
European Patent Office | 2024
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