Bordnetze

Im Sommer 2011 verkündeten die E/E-Leiter der 5 großen deutschen OEMs, dass das etablierte 12-V-Bordnetz für zukünftige Fahrzeuge um ein zweites Bordnetz in der Spannungsebene 48 V erweitert werden soll. Damit sollen in Zukunft auch Hochstromverbraucher besser in die Fahrzeuge integriert werden können.
Minimierung von Gewicht und Bauraum von Aktuatoren sowie Optimierung von Rekuperation und Klimatisierung sind das erklärte Ziel. Alle Zulieferer sind aufgerufen, sich an der Standardisierung und Serienentwicklung mit einzubringen.

Das Mehrspannungsbordnetz als Erweiterung für zukünftige E/E-Bordnetz-Architekturen.
(Bildnachweis: Delphi)

Gesamtbetrachtung des Kabelsatzes unter dem Aspekt der Gewichtsreduktion
(Bildnachweis: Dräxlmaier Group)

Gewichtsreduzierungen im Bordnetz können um so einfacher realisiert und wahrgenommen werden, je früher im Rahmen der Bordnetz-Architektur-Entwicklung an den entsprechenden Stellgrößen Anpassungen vorgenommen werden. Optimierung der Leitungslängen und Leitungsdimensionierung sowie der Einsatz von Aluminium im Kabelsatz sind solche Stellgrößen. Auch hier sind die Rahmenbedingungen Kosten, CO2-Reduktion, technisch sinnhafte Realisierbarkeit und Prozess-Sicherheit.
Neben dem Thema Leichtbau im Kontext von neuen Materialien bzw. dem Kabel ist dieser Aspekt auch relevant für die Verbindungstechnik sowie deren Spezifikationen.

Aber auch durch neue Technologien zur Datenübertragung bzw. Alternativen zur drahtgebundenen Kommunikation sowie Kommunikationstechniken im und um das Fahrzeug können einfachere Leitungssysteme zum Einsatz gebracht werden.

Die gravierendsten Herausforderungen sind neben der Gewichtsreduzierung am Kabelsatz insbesondere die Automatisierung der Bordnetz-Fertigung.
Neben der Neuaufteilung von automatisiert zu fertigenden Kabelsatz-Teilmodulen sowie der Abstimmung der involvierten Zulieferer (Steuergeräte-, Stecker- und Komponentenlieferanten, Kabelsatz-Konfektionäre, Umhüllung, Taping, Anlagenbauer) ist auch die Komplexitätsbeherrschung eine bedeutende Stellschraube. Durch sie kann auf kurzfristige Änderungen im Kabelsatz flexibel und schnell reagiert werden.
Zur automatisierten Konfektion von Kabelsätzen gehören auch die Konzeption von automotive tauglichen Steckverbinder-Systemen sowie deren prozesstechnisch vollautomatische Verarbeitung - und dies ist nur durch das Zusammenspiel der verschiedenen Entwicklungspartner möglich.

High Speed Daten Kabel zur Realisierung von zukünftigen Infotainment-Funktionen
(Bildnachweis: Tyco)

Komplexitätsbeherrschung in komplexen Bordnetzen (Bildnachweis: S-Y Systems Technologies GmbH)

Die Konfektionierung von Hochvolt-Kabelsätzen bringt neue Herausforderungen mit sich.
(Bildnachweis: LEONI AG)

Design und Testing für Aluminium und Legierungen im Hochvolt-Kabelsatz
(Bildnachweis: Nexans autoelectric GmbH)

Der Hochvolt-Bereich für Hybrid- und Elektroantrieb stellt in Zukunft erhöhte Anforderungen an das automobile Bordnetz und dessen E/E-Architektur.
Nachdem man Leitungssätze für den Hochvoltbereich auf den Markt gebracht hat, die alle sicherheitsrelevanten Aspekte erfüllen, erfolgt im zweiten Schritt nun die Kostenoptimierung. Jetzt kennt man die entscheidenden parametrischen Stellschrauben, an denen man ohne Qualitätsverlust am Design der Kabel arbeiten kann. So werden über Simulation die Design Parameter variiert und die Auswirkung auf mechanische Flexibilität und die Kosten quantifiziert. Hierdurch kann eine wesentliche Optimierung zwischen Kundenanforderung und Kosten erreicht werden.

In der Kabelsatz-Konfektion für den Hochvolt-Bereich ergeben sich auch neue Anforderungen sowohl im Prozeß-Bereich selbst als auch - als Teil des Konfektionierungs-Prozesses - hinsichtlich der Prüfanforderungen.

Die Hochvolttechnologie für elektrische Antriebe ist nicht nur im Bereich des Kabelsatzes Grundlagenforschung - auch der Einsatz von neuen Komponenten und der Verbindungstechnik bringt neue Herausforderungen mit sich: so will man frühzeitig einen verbindlichen Standard definieren, andererseits ist eine schnelle Lösung für den Einsatz in aktuelle Projekte unbedingt erforderlich. Neue Konzepte sind hier gefragt.

Hochstrom-Steckverbinder für Ströme bis 1.000 A und Spannungen bis 1.000 V
(Bildnachweis: ODU Automotive GmbH)