Ein stetig wachsender Funktionsumfang und die größer werdende Komplexität im Fahrzeug führen zu einer andauernden Evolution des Bordnetz-Systems. In den 1970er Jahren stieg die Bordnetzspannung von 6 auf 12 V an. Dann schon in den späten 90er Jahren führten neue technologische Möglichkeiten und die kontinuierliche Zunahme der Verbraucher zur Realisierung unterschiedlicher Komfortfunktionen – wie Fensterheber und Klimaanlage, aber auch erste Informations-,  Assistenz- und Entertainmentanwendungen – zur Diskussion über eine höhere Bordnetzspannung. Diese wird jetzt im Zuge von Elektromobilität und 48 V erneut geführt.

War das Mercedes-Modell 170V aus dem Jahr 1949 mit einem Kabelsatz von etwa 40 Leitungen und zirka 60 Kontakten voll ausgestattet, so bestehen heutige Bordnetz-Systeme im Wesentlichen durch die Weiterentwicklung elektrischer Funktionen wie Sitzklimatisierung, Fahrerassistenzsysteme, adaptives Fahrwerk oder Rückfahrkamera aus 1000 bis 4000 Leitungen mit einer Länge von bis zu 6000 Meter und  einem Gesamtgewicht von bis zu 60 kg. Das Thema Leichtbau begleitet die Branche deshalb seit Jahren. Insbesondere der Ersatz von Kupfer durch Aluminium oder Legierungen sowie die Optimierung von Kabelquerschnitten stehen im Fokus.

Doch das Bordnetz kann weit mehr, als in passiver Weise Verbraucher miteinander zu verbinden. Als zentrales Nervensystem für das Management von Energie und Signalen kommt ihm eine zunehmend tragende Rolle bei der Weiterentwicklung der Fahrzeuge zu.

Mehr Leistung durch 48 V

Bereits mit dem heutigen Funktionsumfang gerät das 12-V-Bordnetz unter bestimmten Bedingungen an die Grenzen seiner Leistungsfähigkeit. Durch zukünftig weiter zu erwartende Innovationen, vor allem in den Bereichen elektrische Nebenaggregate und Fahrerassistenzsysteme, wird der Leistungsbedarf aber kontinuierlich ansteigen. Die Lösung für diese Problemstellung liegt im 48-V-Netz als sogenannte „Enabler-Technologie“. Hierbei gilt es zu beachten, dass sich bei einer Spannung von 48 V – beispielsweise bei Trennung unter Last – ein stehender, nicht selbstverlöschender Lichtbogen ausbilden kann. Dieser muss durch geeignete (aktive und/oder passive) Schutzmaßnahmen beherrscht werden. Premiumfahrzeuge werden bereits mit 48-V-Technologie ausgestattet, und eine weitere Durchdringung wird folgen. Aber nicht nur die Integration von zusätzlichen, in einem 12-V-Bordnetz nicht realisierbaren Funktionen, gelingt mit 48 V. Vielmehr  werden auch Möglichkeiten zur Zwischenspeicherung der beim Bremsen frei werdenden kinetischen Energie in elektrische Energie geschaffen, die dann – beispielsweise in späteren Beschleunigungsphasen – wieder abgerufen werden kann. Damit leistet das 48-V-Bordnetz einen positiven Beitrag zur Fahrdynamik und zur Verbesserung des CO2-Verhaltens.

Dezentrale Energiezufuhr

Auch das Management der vorhandenen und abgerufenen Energie spielt eine zunehmend bedeutendere Rolle. Zukünftig sind mehrere dezentrale Energiespeicher im Fahrzeug verteilt denkbar, die den jeweiligen Verbrauchern bedarfsgerecht Energie zuführen. In Zuständen von höchster Beanspruchung könnte dann kombiniert Energie aus dem dezentralen und dem zentralen Energiespeicher bereitgestellt werden, sodass die zentrale Energieversorgung nicht spitzen-lastfähig sein muss.

Im Rahmen zunehmender Elektromobilität kommt dem Energiemanagement aber noch eine weitere Rolle zu: Jedes eingesparte Watt lässt sich in Reichweite umsetzen – in der gegenwärtigen Diskussion für die OEMs ein wichtiger Faktor. Das Energiebordnetz kann hier die Basis für eine Optimierung darstellen und über ein ausgeklügeltes Energiemanagement einen wichtigen Beitrag leisten.

Höhere Sicherheitsanforderungen

Auch wenn die automatisierte Kabel- und Steckerkonfektionierung nach heutigem Stand wirtschaftlich noch nicht vollständig darstellbar ist, so werden doch unter anderem eine fortschreitende Miniaturisierung und ein anhaltend hoher Kostendruck in Zukunft die Automatisierung der Kabelsatzproduktion weiter vorantreiben. Daneben treiben ebenfalls die fortschreitende Vernetzung zwischen einzelnen Fahrzeugen sowie die Verbindung zwischen Autos und deren Umgebung durch sich ändernde Anforderungen an das Produkt Bordnetz die automatisierte Fertigung voran.

Schon heute finden sich Parkassistenzsysteme oder Abstandswarner in vielen Mittelklasse-Modellen. Autonom fahrende Autos werden die Durchdringung von Sicherheits- und Assistenz-Systemen weiter beschleunigen. Die daraus resultierende, steigende Datenrate bei der Datenübertragung in künftigen Fahrzeugen stellt jedoch auch höhere Anforderungen an die Konfektionierung der Leitungen: Datenprotokolle und Sonderleitungen lassen sich nur sehr aufwendig manuell produzieren. Leoni fertigt und konfektioniert solche Leitungen daher teilweise bereits vollautomatisch.

Auch die Sicherheitsanforderungen an einzelne Produkte steigen: Neben niedrigen Ausfallraten fordern Automobilhersteller vermehrt eine Prozessüberwachung, die neben heute standardmäßig überwachten Größen auch weitere Prozessparameter beinhaltet. Zuverlässig möglich ist das nach heutigem Stand der Technik nur durch eine automatisierte Fertigung. Für die Elektromobilität gewinnt das Thema ebenfalls an Bedeutung: Es ist ein Umdenken der Komponentenhersteller zu beobachten, und Leoni entwickelt bereits Lösungen, die sowohl für die Bauteile als auch die Fertigung optimiert sind.

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