Bordnetz

Gesamtheit aller elektrischen Komponenten in Fahrzeugen

Als Bordnetz wird die Gesamtheit aller elektrischen Komponenten in Fahrzeugen, wie Automobilen, Flugzeugen, Schiffen und bei der Eisenbahn bezeichnet. Der Begriff Bordnetz wird allgemein bei fast allen Fahrzeugen genutzt. Das Bordnetz ist für die Stromversorgung (Energiebordnetz) und den Informationsfluss zwischen Komponenten und Steuergeräten (Kommunikationsbordnetz) zuständig.

Der Begriff Bordnetzspannung wird synonym für die elektrische Spannung bzw. die Nennspannung an Bord von Fahrzeugen verwendet.

Zu den elektrischen Komponenten eines Bordnetzes zählen u. a.:

Übliche SpannungenBearbeiten

In nachfolgender Tabelle sind Nennspannungen von unterschiedlichen Bordnetzen angegeben. Wird eine Batterie über das Bordnetz geladen, liegt die tatsächliche Spannung über der Nennspannung, z. B. bis zu 14,4 V beim Pkw-Bordnetz mit 12-V-Batterie. Die Einspeisungen erfolgen typischerweise mittels Akkumulatoren und Generatoren, welche von den jeweiligen Anwendung abhängen:

Anwendung Nennspannung [V] Gleich- (DC) oder
Wechselspannung (AC)
USB-Lade-/Versorgungsspannung auf E-Bike, im Kfz, in Bahn und Fernbus 5 DC
USB-Lade-/Versorgungsspannung Typ USB-PD (Power Delivery) 5, 12, 20 (zwischen den Geräten verhandelt)[1] DC
USB-Lade-/Versorgungsspannung Typ PPS (Programmable Power Supply (USB-PD Version 3.0)) 5–20 (zwischen den Geräten verhandelt)[2] DC
Fahrrad mit Speisung der Beleuchtung aus einem Dynamo 6 AC
Elektrofahrrad, Antriebsakku 24 (alt), 36, 48 V Nennspannung[3] DC
Hover-, Balanceboards 36[4], 53,4[5], 73,6[6] DC
Historische Pkw (Baujahr bis 1970) und Motorräder 6 DC
Personenkraftwagen (Pkw), kleine Boote, moderne Motorräder 12 DC
Lastkraftwagen (Lkw) und Busse 24 (USA oft 12V) DC
Flugzeuge 28 DC
Gabelstapler 12[7], 24, 48, 80 DC
In den 1990ern konzipiert für Pkw, Lkw und Busse 42 DC
Als zweites Bordnetz für Pkw, insbes. Hybridkraftfahrzeuge[8][9][10] 48 DC
TWIKE, Leicht-E-Fahrzeug 336[11] DC
Als zweites Bordnetz für Elektrofahrzeuge 380–420 DC
Schienenfahrzeuge
(Akkuspannung)
110 DC
Internationale Raumstation (ISS) 124, 28 DC
Größere Flugzeuge 115/200 AC (Dreiphasen),
400 Hz
Sportboote (Motorboote, Segelschiffe) 12 oder 24 DC
Schiffe 400, 440 oder 690 AC (Dreiphasen),
50 oder 60 Hz
RaumfahrtApollo-13-Versorgungsmodul (1970) 28 DC
Raumfahrt – Apollo-13-Startrampe 65 DC

Größere Schiffe mit Bordnetzleistungen von über rund 5 MVA weisen eine zusätzliche Mittelspannungsebene von 6,6 kV bis 11 kV auf.

48-Volt-Bordnetz im AutomobilBearbeiten

Mit dem 12-Volt-Bordnetz kann der Stromverbrauch, den moderne Kraftfahrzeuge für ihre Komfortsysteme benötigen, kaum mehr gedeckt werden. Die „statischen“ Verbraucher lasten die Lichtmaschine, die bis zu 3 kW Leistung aufbringt, insbesondere bei niedrigen Temperaturen komplett aus.[12] Für zusätzliche dynamische Verbraucher, wie zum Beispiel leistungsstarke elektrisch angetriebene Verdichter, reicht die Batterieleistung nicht aus.[13]

Daher wurde Ende der 1990er-Jahre der Vorschlag gemacht, ein 14V/42V-Bordnetz in Kraftfahrzeuge einzubauen.[14] Ab 2001 wurden von japanischen Herstellen und von General Motors Hybrid-Fahrzeuge mit diesem Bordnetz auf den Markt gebracht.[15] Obwohl Daimler-Chrysler zu den Mitinitiatoren dieses Konzeptes zählte, wurde es in Deutschland nicht eingesetzt. Als ein Grund gilt, dass es nicht möglich erschien, für den notwendigen Mehrpreis gegenüber den Kunden einen dementsprechenden Nutzwert darzulegen.[14]

Stattdessen wird von deutschen Automobilherstellern seit 2010 die Lösung favorisiert, ein zweites Teilbordnetz mit einer Spannung von 48 Volt vorzusehen, welches das 12-Volt-Netz ergänzt.[9] Erste Serienanwendungen von 48V-Bordnetzkomponenten sind 2016 der Betrieb des elektrischen Verdichters im 4.0 TDI des Audi SQ7 und die elektromechanische Wankstabilisierung im Audi SQ7 und Bentley Bentayga. Beide basieren auf der gleichen Plattform.

PassagierschiffeBearbeiten

Zu Zeiten der großen Dampf-Linienschiffe wurden für bis zu 20.000 Tonnen Verdrängung rund 700 kW Leistung für Beleuchtung plus rund 600 kW für Elektroantriebe benötigt. Moderne Kreuzfahrtschiffe haben bis zu 250.000 t Verdrängung und 140.000 kW elektrischen Leistungsbedarf. (Stand 2012)[16]

LiteraturBearbeiten

  • Konrad Reif (Hrsg.): Bosch-Autoelektrik und -Autoelektronik: Bordnetze, Sensoren und elektronische Systeme. 6. vollständig überarbeitete und erweiterte Auflage. Vieweg-Teubner, Wiesbaden 2011, ISBN 978-3-8348-1274-2.
  • Klaus Heuck, Klaus-Dieter Dettmann und Detlef Schulz: Elektrische Energieversorgung: Erzeugung, Übertragung und Verteilung elektrischer Energie für Studium und Praxis. 8. Auflage. Vieweg-Teubner, Wiesbaden 2007, ISBN 978-3-8348-0736-6, Kapitel Aufbau und Funktion von Bordnetzen.

WeblinksBearbeiten

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. USB-PD - USB Power Delivery elektronik-kompendium.de, abgerufen 22. Dezember 2019.
  2. USB-PD - USB Power Delivery elektronik-kompendium.de, abgerufen 22. Dezember 2019.
  3. Spannung von Akku pedelecforum.de, Beiträge 13.–14. Juli 2013, abgerufen 22. Dezember 2019.
  4. Akku passend für Hoverboard 36 Volt Gyropode Hoverboards, Viron, Razor, Caterpillar, 4400mAh, 10S2P/22P-SL088 ...
  5. Zubehör und Ersatzteile für Ninebot Mini Pro 320 und 260 / Street ninebot-shop.at, abgerufen 22. Dezember 2019.
  6. Segway PT Akku ptpro.de, abgerufen 22. Dezember 2019.
  7. Still: Datenblatt Stapler. (pdf) In: Stihl Webseite. Abgerufen am 7. Mai 2018.
  8. Deutsche Autohersteller setzen mit „Ludwigsburger Erklärung“ Standards (Memento vom 24. April 2012 im Internet Archive) Hüthig GmbH-Internetportal, 15. Juli 2011.
  9. a b Alfred Vollmer: Deutsche OEMs setzen Standards. 48-V-Bordnetz, Teilnetzbetrieb und Ladeschnittstelle. In: All-Electronics.de. Hüthig GmbH Fachportal, 14. Juni 2011, abgerufen am 21. Dezember 2015.
  10. Autos unter Hochspannung: Hersteller bereiten das dritte Bordnetz vor Handelsblatt online, Rubrik "Auto", 13. September 2012.
  11. Der Akku twike-center-ruhrgebiet.de, abgerufen 22. Dezember 2019.
  12. Noch mehr Kraft und Effizienz – die neue 48-Volt-Technologie von Audi Audi Media Center, 25. August 2014.
  13. Elektrischer Biturbo
  14. a b Henning M. Hauenstein: Evolution der Bordnetzarchitektur durch 48-V-Versorgungsbus. In: elektroniknet.de. WEKA Fachmedien GmbH, 9. Juli 2013, abgerufen am 21. Dezember 2015.
  15. Tatsuo Teratani, Toyota Motor Corporation: Future Vehicles and Trend with Automotive Power Electronics and Hybrid Technology. (PDF; 3,8 MB) (Nicht mehr online verfügbar.) In: FT3-1.2. VDE-Kongress 2006, 24. Oktober 2006, archiviert vom Original am 27. Dezember 2015; abgerufen am 5. Januar 2016 (Auf Folie 22 von 30 finden sich Fahrzeuge mit 42 V Bordnetz, die zwischen 2001 und 2004 in Produktion gingen.).  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.vde.com
  16. G. Ackermann und K.-H. Hochhaus: Elektrische Anlagen auf Fähr- und Kreuzfahrtschiffen hochhaus-schiffsbetrieb.jimdo.com, Zeitschrift Hansa Nr. 3/2012, Kurzfassung auf der Unternehmenswebsite, 2012, abgerufen 22. Dezember 2019.