Bordnetze im Fahrzeug für eine sicherheitsrelevante und zuverlässige Energieversorgung - Seminar / Kurs von Haus der Technik e.V.

Das klassische 12V-Bordnetz hat lange Jahre nur wenig Beachtung gefunden. Spätestens mit der Einführung automatisierter und hochautomatisierter Fahrfunktionen ist jetzt auch die Energieversorgung für z.B. Hochleistungsrechner aber auch wichtige Fahrfunktionen wie die elektrische Lenkung in den Fokus gerückt. Niemand möchte sich vorstellen was passiert, wenn plötzlich die Lichter ausgehen und die Energieversorgung versagt bei einem autonom fahrenden Fahrzeug welches auf eine Kurve zusteuert. Das klassische Energiebordnetz, bestehend aus einer Lichtmaschine und Bleibatterie, ist daher nur noch selten anzutreffen. Eine Vielzahl unterschiedlicher Varianten sind zwischenzeitlich im Einsatz die auch sicherheitsrelvante Bordnetze darstellen können. Bei der Einführung höherer Spannungslagen lag bisher das Augenmerk auf der CO2 Reduktion der Fahrzeuge. Mildhybride bzw. 48V Systeme können allerdings auch dazu verwendet werden redundante Bordnetze aufzubauen und dadurch sicherheitskritische Anwendungen zu versorgen.

Das Seminar gibt einen Überblick über die im Einsatz befindlichen Bordnetzsysteme und deren verschiedenen Spannungslagen. Wir beginnen mit einfachen Maßnahmen im Niederspannungsbordnetz, welche bereits seit Jahren teils unbemerkt im Einsatz sind, bis hin zur kompletten Elektrifizierung des Antriebsstrangs. Ein besonderes Augenmerk wird auf die Funktionsweise der benötigten Steuergeräte gelegt, so dass die Teilnehmer in der Lage sind die Funktionsweise aller Bordnetztypen zu erklären und die Aufgaben der Komponenten kennen. Im Workshop erörtern und diskutieren wir gemeinsam anhand eins Beispiels die Lösungsfindung zur Versorgung sicherheitskritischer Komponenten, welche zur Darstellung autonomer Fahrfunktionen benötigt werden.

Elektrisch betriebene Fahrzeuge sind ohne die Methoden der modernen Leistungselektronik nicht denkbar. Alle zentralen Komponenten wie Umrichter, Ladesysteme, Spannungswandler fallen in das Spezialgebiet der Leistungselektronik. Daher behandeln wir gegen Ende des Seminars die Grundlagen leistungselektronischer Systeme. Dadurch sind wir in der Lage, die Funktionsweise von Traktionsumrichtern zu beschreiben oder Begriffe wie die PFC (Power-Factor Correction) zu verstehen.

Zum Thema

Kaum ein Fahrzeughersteller kann es sich aktuell mehr erlauben, seine Verbrennungsmotoren ohne elektrische Unterstützung auszurüsten. Der Trend geht deutlich Richtung Elektrofahrzeuge mit Batterie. Elektromobilität heißt das Gebot der Stunde. Dadurch sind eine Vielzahl an Lösungsmöglichkeiten in allen Spannungslagen (Nieder-, Mittel- und Hochvoltebene) entstanden, mit denen sich die gewünschte CO2 Einsparung erreichen lässt. Die dadurch notwendige zusätzliche Elektrifizierung im Fahrzeug hat allerdings weitreichende Auswirkung auf die eingesetzten Fahrzeugbordnetze oder erzwingt sogar den Einsatz zusätzlicher Spannungslagen (z. B. Hochvolt). Einfache Maßnahmen, wie Start-Stopp Systeme, erfordern vergleichsweise einfache Änderungen im Bordnetz, ergeben jedoch nur eine überschaubare CO2 Einsparungen. Je größer die gewünschte CO2-Einsparung, desto größer ergeben sich starke Auswirkungen auf die Elektrik im Fahrzeug, bis hin zum kompletten Wegfall des Verbrennungsmotors. Reine Elektrofahrzeuge mit Batterien als Energiespeicher erfordern andere Anforderungen als Verbrenner an Bordnetz und Verkabelung. Hybridfahrzeuge sind meist komplexer und beinhalten oft mehrere Spannungsebenen.

Zielsetzung

Die Teilnehmenden

• kennenden Aufbau und die verschiedenen Topologien der 12V, 48V undHochvoltbordnetze
• kennendie möglichen CO2 Einsparpotenziale der einzelnen Maßnahmen
• kennenMöglichkeiten zum Aufbau redundanter Bordnetze
• kennenMaßnahmen zur Versorgung sicherheitskritischer Steuergeräte
• könnendie Aufgaben und Funktionsweise elektrischer Steuergeräte im Mittel- undHochvoltbordnetz beschreiben (z.B. DC/DC Wandler, Umrichter, Ladesysteme,...)
• kennendie Grundfunktion leistungselektronischer Systeme und derenHalbleiterelemente

Teilnehmerkreis Das Seminar richtet sich vor allem an Einsteiger in die Elektromobilität, welche sich einen Überblick über die verfügbaren Systeme machen möchten: Konstrukteure oder Techniker die zukünftig elektrischen Systeme betreuen oder entwickelnWirtschaftsingenieure aus dem Einkauf zur Bewertung elektrifizierter SystemeProjektleiter im Bereich Bordnetz und elektrifizierter AntriebsstrangSystementwickler, Systemarchitekten elektrischer Systeme