•Wichtiger Baustein in der Elektrifizierungsstrategie
•Mehr Spannung und mehr Leistung für neue Technologien
•Skalierbarer Baukasten für unterschiedliche Anwendungen
Audi wird einen Teil seines Bordnetzes von zwölf auf 48 Volt umstellen. Dies ist ein weiterer Technikbaustein, um neue Technologien ins Auto zu integrieren und Leistung und Effizienz der Automobile gleichermaßen zu steigern.
„In unserer Antriebssstrategie nutzen wir alle Möglichkeiten der Elektrifizierung. Dabei spielt das 48‑Volt‑Teilbordnetz eine große Rolle“, sagt Prof. Dr. Ulrich Hackenberg, Audi-Vorstand für Technische Entwicklung. „Es ermöglicht uns, größere Energiemengen zu übertragen. Damit ist es Voraussetzung für neue Technologien, mit denen wir mehr Sportlichkeit, Effizienz und Komfort erreichen.“
Die Möglichkeiten des 48‑Volt‑Netzes hat Audi kürzlich mit den Technikträgern Audi A6 TDI concept und RS 5 TDI concept demonstriert. Beide Modelle sind mit elektrisch angetriebenem Verdichter ausgestattet. Dieser arbeitet unabhängig von der Motorlast und verbessert das Beschleunigungsverhalten somit fundamental. Mit der 48‑Volt‑Technologie lassen sich zudem Komfortsysteme im dynamischen Fahrwerks-bereich hervorragend umsetzen. Audi wird dazu in Kürze verschiedene Anwendungen vorstellen.
Mit dem heutigen Stand der Technik sind die 12‑Volt‑Bordnetze an der Grenze ihrer Möglichkeiten angelangt. In Summe lasten die so genannten statischen Verbraucher – vor allem bei niedrigen Temperaturen – die Lichtmaschine, die bis zu drei kW Leistung aufbringt, komplett aus. Für neue, dynamische Verbraucher wie zum Beispiel leistungsstarke elektrisch angetriebene Verdichter reicht die Batterieleistung nicht aus.
Die Lösung ist ein zweites Teilbordnetz mit einer Spannnung von 48 Volt, dass das 12‑Volt‑Netz ergänzt. Die höhere Spannung ermöglicht geringere Leitungsquerschnitte bei den Kabeln; das Gewicht des Kabelsatzes geht ebenso zurück wie die Verlustleistung. Das 48‑Volt‑Netz nutzt neue Speichertechnologien und stellt deutlich mehr Leistung bereit als das 12‑Volt‑Netz mit Bleispeichern. Dadurch wird es zum wichtigen Baustein der Audi-Strategie, den Antrieb in verschiedenen Stufen zu elektrifizieren. Die Entwickler im Konzern haben bereits einen skalierbaren Modulbaukasten konzipiert, darunter eine Version, die den elektrisch angetriebenen Verdichter einbindet.
In der momentan höchsten Ausbaustufe dient ein kompakter Lithium‑Ionen‑Akku mit 48 Volt Spannung als Energiequelle in Motor-aus-Phasen; ein DC‑/DC‑Wandler koppelt das 12‑Volt‑Bordnetz an. Der Lithium‑Ionen‑Akku arbeitet mit einem neuen, wirkungsgradoptimierten Generator zusammen, der den Antrieb zum Mild-Hybriden macht. In diesem Konzept ergeben sich viele Möglichkeiten, den Verbrennungsmotor je nach Bedarf zu starten, zu steuern und zu deaktivieren. Der kräftige Generator erzielt zehn Kilowatt Rekuperationsleistung, weit mehr als heute möglich. In der Summe lassen sich so bis zu zehn Gramm CO2 pro Kilometer sparen, was etwa 0,4 Liter Kraftstoff pro 100 Kilometer entspricht.
Even more powerful and efficient – the new 48-volt technology from Audi
* Important building block in electrification strategy
* More voltage and more power for new technologies
* Scalable platform concept suitable for wide-ranging uses
Audi is to upgrade part of its vehicle electrical system from twelve to 48 volts. The move represents another technical building block for facilitating the integration of new automotive technologies while increasing the power and efficiency of its cars.
“We are using the full bandwidth of electrification in our drive principles strategy. Running part of the vehicle electrical system at 48 volts plays a central role in this,” commented Prof. Dr. Ulrich Hackenberg, Member of the Board of Management for Technical Development at Audi. “It enables us to make more energy available. That paves the way for new technologies with which we can make our cars more sporty, more efficient and more convenient to use.”
Audi recently showcased the scope of the 48‑volt electrical system with the technology demonstrators Audi A6 TDI concept and RS 5 TDI concept. Both models are fitted with an electrically powered compressor. This operates independently of the engine load and therefore fundamentally improves the acceleration performance. 48‑volt technology is moreover ideal for realizing convenience systems for dynamic chassis control. Audi will shortly be unveiling a variety of applications in this field.
The current state of the art technology has taken 12‑volt electrical systems to their very limits. Especially at low temperatures, all the various static‑load consumers can account for the entire power generated by the alternator, which can deliver up to three kilowatts. The battery power is no longer capable of meeting the demands of new, dynamic‑load consumers such as high‑performance electric compressors.
The solution is a second subsidiary electrical system running at 48 volts, to complement the 12‑volt power supply. The higher voltage means smaller cable cross-sections are needed; this translates into lighter cable harnesses with lower power dissipation. The 48‑volt electrical system features new storage technologies and delivers much more power than the 12‑volt system with lead batteries. That makes it an important element of the Audi strategy of electrifying various stages of the drivetrain. The Group’s developers have already come up with a scalable platform concept, including a version that incorporates the electrically powered compressor.
In currently the highest development version, a compact lithium‑ion battery supplies 48 volts as the energy source during engine‑off phases; a DC/DC converter integrates the 12‑volt electrical system. The lithium‑ion battery operates in conjunction with a new, efficiency-optimized alternator that qualifies the drivetrain as a mild hybrid. Within this concept there are diverse ways of starting, controlling and deactivating the combustion engine as needed. The powerful alternator achieves an energy recovery output of ten kilowatts, far more than is possible at present. That adds up to a saving of up to ten grams of CO2 per kilometer (16.1 g/mi), equivalent to around 0.4 liters of fuel per 100 kilometers (62.1 miles).
Audi AG
