Energiebordnetze
Ziele
Die Anzahl elektronischer Komponenten im Kraftfahrzeug ist in den letzten Jahrzehnten stark angestiegen. Komplexität, Kosten und Sicherheit bzw. Zuverlässigkeit lassen sich mit solchen Architekturen aber kaum mehr beherrschen. Neuere Entwicklungen streben eine deutliche Reduktion der Komponenten an. Man spricht von Zonen- bzw. Zentralarchitekturen, wo die Fahrzeugfunktionen auf wenige Elektroniksysteme konzentriert werden. Eine optimale Elektronikarchitektur verspricht minimale Kosten bei gleichzeitig maximaler Sicherheit und Zuverlässigkeit.
Das Finden einer optimalen Architektur ist aber eine große Herausforderung, die durch den zunehmenden Funktionsumfang und neuere Spannungsebenen wie 48 V weiter erschwert wird. Um die hohe Komplexität und die verschiedenen Anforderungen bereits im frühen Entwicklungsstadium beherrschen und erfüllen zu können, führt an einer virtuellen und simulationsbasierten Bordnetzauslegung kein Weg mehr vorbei.
Innerhalb dieses Forschungsschwerpunkts werden Methoden und Prozesse entwickelt, mit denen Energieversorgungsbordnetze mit mehreren Spannungsebenen (12 V, 48 V und HV) unter den Aspekten Spannungsqualität, Kosten, Bauraum und Gewicht optimiert werden können.
Methoden
Modellierung und Simulation
Für die Bordnetzsimulation wird an Modellierungs- und Simulationsverfahren für viele relevante Fragestellungen gearbeitet. Unter anderem werden die folgenden Aspekte betrachtet:
- Thermische Belastbarkeit von Leitungsisolationen
- Thermische Belastbarkeit von Steckersystemen
- Signalübertragung/Signalintegrität in Leitungssystemen
- Störpulse in Bordnetzen, Ursachen und Auswirkungen
- Intelligente elektronische Sicherungen
Messtechnische Analysen
In komplexen Versuchsaufbauten können Bordnetzkonfigurationen untersucht werden. Hierfür stehen die folgenden Komponenten zur Verfügung:
- Quellen bis 500 A und 80 V bzw. 500 V und 30 A
- Elektronische Lasten bis 10,5 kW, 510 A und 80 V
- Lichtbogenprüfstand für 48 V-Aufbauten
- Umfangreiche Strom- und Spannungsmesstechnik
- Umfangreiche Temperaturmesstechnik
- Konfigurierbare elektronische und intelligente Sicherungen
Entwicklung von Optimierungsverfahren
Eine optimale Auslegung eines Energieversorgungsbordnetzes ist nur bei gleichzeitiger Betrachtung der Spannungsstabilität und der thermischen Belastbarkeit möglich. Moderne Modellierungssprachen, welche die Berücksichtigung verschiedener physikalischer Domänen ermöglichen, kommen zum Einsatz.