Automotive Electronics

Batteriemanagementsystem für das neue 48-V-Automobil-Bordnetz

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Die 48-V- und die 12-V-Domänen bleiben separat

Die Separation zwischen den beiden Spannungsdomänen 12 und 48 V erfolgt mithilfe von hochohmigen Spannungsteilern. Im Falle eines Fehlers wird eine etwaige Überspannung durch eine 3,9-V-Zenerdiode mit vorgeschaltetem Serienwiderstand begrenzt, bevor sie Bauteile beschädigen oder auf den CAN-Bus gelangen kann. Auf diese Weise werden die beiden Spannungsdomänen separat gehalten, ohne dass hierfür teure Isolationsbauteile wie Optokoppler oder Übertrager notwendig wären.

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Das neue 48-Volt-Bordnetz

Die fünf deutschen Autobauer Audi, BMW, Daimler, Porsche und Volkswagen haben gemeinsam eine erste Spezifikation einer zusätzlichen Spannungsebene von 48 V im automobilen Bordnetz erarbeitet: die LV148. Darin werden die Anforderung an die entsprechenden Komponenten, Leitungssatz sowie deren Prüfbedingungen festgelegt.

Laut LV148 soll das 48-V-Bordnetz durch einen DC/DC-Wandler elektrisch vom bestehenden 12-V-Bordnetz getrennt sein. Die Anforderungen an die Spannungsversorgung in Sachen Stabilität sowie die Bewertung gegen Kurzschluss oder Load Dump sind ebenfalls in LV148 definiert. Vier Varianten von Mehrspannungsbordnetzen sind umsetzbar: 12 V, 12 V/HV, 12 V/48 V, 12 V/48 V/HV.

Ziel der OEMs ist ein definiertes Baukasten-System für Mehrspannungs-Bordnetze und eine Skalierung über Baureihen und Derivate hinweg. Im Bereich der Industrialisierung ist die weltweite Prozesssicherheit und die Automatisierung sowie die Prüftechnikentwicklung das erklärte Ziel.

(Quelle: Bayern Innovativ)

Bei einem Unfall oder wenn die Akkus die Grenze ihrer Belastbarkeit erreicht, ist es ratsam, die Akkus komplett von der 48-V-Schiene zu trennen. Dies sollte auch dann geschehen, wenn das Fahrzeug längere Zeit nicht benutzt wird. Diese Trennung übernimmt ein Hochlastrelais im positiven Spannungspfad.

Der System Basis Chip (SBC) AS8601 versorgt das gesamte Batteriemanagementsystem mit einer geregelten Betriebsspannung und enthält außerdem einen CAN-Transceiver.

Das 48-V-Bordnetz steht kurz vor dem Durchbruch

Das neue 48-V-Stromversorgungssystem ist eine der letzten noch verbliebenen Möglichkeiten, den Kraftstoffverbrauch von Verbrennungsmotor-Fahrzeugen deutlich zu reduzieren. Es versetzt Automobilhersteller außerdem in die Lage, ihren Neuwagenkunden länger haltbare Akkus anzubieten.

Bis jetzt haben die Kosten der Implementierung und des notwendigen Redesigns der Bordnetz-Topologie die Automobilhersteller noch von der Umstellung auf 48 V abgehalten. Doch angesichts schnell sinkender Preise für Lithium-Ionen-Akkus und des starken Drucks auf die Automobilhersteller, die CO2-Emissionen ihrer Flotten zu reduzieren, steht das 48-V-Bordnetz kurz vor dem Durchbruch. ams stellt eine bewährte Architektur bereit, die unter Verwendung kommerzieller ICs implementiert werden kann und es Automobilherstellern ermöglicht, neue Produkte schnellstmöglich auf den Markt zu bringen und eine hochgenaue Batterieladezustandsüberwachung mit effizientem Zell-Balancing zu realisieren.

* Gernot Hehn ist Applikationsingenieur bei der ams AG.

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