Die ständig steigenden Anforderungen an die elektrische Energieversorgung in konventionellen Kraftfahrzeugen haben die Einführung von 48 Volt als zusätzliche Versorgungsspannung im Kraftfahrzeug in absehbare zeitliche Nähe rücken lassen. Bei Audi, BMW, Daimler, Porsche und Volkswagen wurde die Thematik frühzeitig aufgeriffen und eine erste Spezifikation für eine zweite Spannungsebene mit 48 Volt in Form der Liefervorschrift LV148 erarbeitet. Auch andere Automobilhersteller beschäftigen sich derzeit intensiv mit neuen Systemkonzepten auf Basis von Zwei-Spannungs-Bordnetzen mit 12 Volt und 48 Volt. Die Gestaltung und Ausprägung solcher Systeme und deren Architekturen hängen in erster Linie mit den CO2-Zielsetzungen zusammen und erfordern von den Lösungskonzepten für das Zwei-Spannungs-Bordnetz ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Effizienz, Gewicht, Bauraum und Kosten. Zusätzlich soll Freiraum für funktionale Mehrungen und Innovationen geschaffen werden, die den Kundennutzen des Systems und damit des Fahrzeugs deutlich steigern. Neben neuen funktionalen Anforderungen und den daraus resultierenden Architektur- und Dimensionierungsaufgaben ergibt sich eine Vielzahl an technischen Fragestellungen in der Elektrik/Elektronik, die frühzeitig im Rahmen der Vorentwicklungsphase zu beantworten sind: Elektromagnetische Verträglichkeit, Lichtbögen, Kurzschlüsse zwischen den Spannungsebenen und die Darstellung der Vernetzung in gemischt versorgten Systemen seien an dieser Stelle als Beispiele genannt. Die Herausforderung an das Management von elektrischer Energie und Leistung besteht einerseits im Management der Teilbordnetze mit 12 Volt und 48 Volt und andererseits in der Koordination der Teilbordnetze unter prädiktiven Aspekten mittels einer Umweltkopplung. In diesem Beitrag werden die Anforderungen an das 2-Spannungs-Bordnetz, die neuen Herausforderungen und der korrespondierende Lösungsraum vorgestellt. Anhand von Fallbeispielen werden die technischen Details erläutert.

    The continously increasing requirements for vehicle power supply systems in conventional vehicles with combustion engines have allowed the introduction of 48 Volt as an additional vehicle power supply in the near future. The issue was taken up by Audi, BMW, Daimler, Porsche and Volkswagen at an very early stage and a first specification for the second voltage level with 48 Volt was developed as a common draft LV148. Other car manufacturers deal currently focusing on new system concepts based on dual-voltage vehicle power supply systems with 12 Volt and 48 Volt. The design and characteristics of such systems and their architectures depend primarily on the CO2 targets and require for the concepts of the dual-voltage vehicle power supply systems a balance between efficiency, weight, package and costs. In addition, clearance for functional increase and innovations should be created that increase customer benefits of the system and thus the vehicle significantly. Beside the new functional requirements and the resulting architecture and dimensioning tasks there is a variety of technical questions in electrics/electronics, which have to be answered very early in the predevelopment phase: electromagnetic compatibility, arcing, short circuits between the voltage levels and the appearance of cross-linking in mixed-powered systems may be mentioned here as examples. The challenge to the management of electrical energy and power consists on the one hand in the management of the sub-system networks with 12 Volt and 48 Volt, and on the other hand in the coordination of the sub-system networks with predictive aspects of using environmental coupling. In this paper, the requirements for the dual voltage vehicle power supply system, the new challenges and the corresponding solution space are presented. Technical details will be explicated by means of case studies.


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    Title :

    Requirements to Electrics/Electronics Architectures due to Dual Voltage Power Supplies with 48 Volt in Vehicles


    Contributors:


    Publication date :

    2014


    Size :

    13 Seiten, Bilder, Tabellen, 12 Quellen



    Type of media :

    Conference paper


    Type of material :

    Print


    Language :

    English




    The challenges for electrics/electronics in the automotive industry introducing a 48-Volt power supply

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