15. Kooperationsforum Bordnetze Last auf der Leitung

Autor / Redakteur: Axel de Schmidt / Michael Ziegler

Die Anforderungen an das automobile Bordnetz nehmen durch immer neue elektrische Aggregate permanent zu. Über aktuelle technische Ansätze und mögliche Lösungsstrategien diskutierten Automobilexperten in Ingolstadt.

Anbieter zum Thema

„Meine Vision heißt Automatisierung.“ (Reinhard Prechler, Leiter Entwicklung Bordnetze, EMV und Antennen, Audi AG, Ingolstadt)
„Meine Vision heißt Automatisierung.“ (Reinhard Prechler, Leiter Entwicklung Bordnetze, EMV und Antennen, Audi AG, Ingolstadt)
(Foto: Bayern Innovativ)

Im Blick zurück ist für Reinhard Prechler, Leiter Entwicklung Bordnetze, EMV und Antennen bei Audi, der Trend der letzten 20 Jahre eindeutig: „Wir haben eine deutliche Verlagerung von den Lohnkosten zu den Materialkosten“. Während im Jahr 1990 noch Lohn- und Material mit Kostenanteilen von jeweils 50 Prozent zu Buche geschlagen hätten, habe der Materialanteil heute mit rund 70 Prozent die Nase klar vorn. Allein der Leitungssatz erreicht nach seinen Angaben mit rund 4.000 Bauteilen einen Anteil zwischen etwa 400 und 1.000 Euro in handelsüblichen Fahrzeugen.

Bildergalerie

Die permanente Zunahme der kostenträchtigen Materialien, Funktionalitäten und Varianten habe nur durch eine Dämpfung auf der Lohnkostenseite aufgefangen werden können. Für die Produktion der Kabelbäume hieß das, Aufbruch in Low-Cost-Standorte, zunächst in den europäischen Osten, heute in einem Radius von 6.000 Kilometern in Regionen am Persischen Golf oder in die nordafrikanischen Länder.

Doch ein Ende dieser Produktionsverlagerungen in Wanderkarawanen zeichnet sich nach Prechlers Auffassung ab: „Ich persönlich glaube nicht, dass wir so in den nächsten zehn Jahren noch erfolgreich sein können“, erklärte der Audi-Experte Ende November im Rahmen des Kooperationsforums Bordnetze, das die Bayern Innovativ GmbH in diesem Jahr turnusgemäß am Audi-Stammsitz Ingolstadt veranstaltete. Seine Vision heiße „Automatisierung“.

Als eine der wichtigsten Herausforderungen auf der technischen Ebene nannte Prechler die Integration einer dritten Spannungsebene mit 48 Volt. Inzwischen seien beispielsweise Fahrerassistenzsysteme auf der 12 V-Spannungsebene „nicht mehr vernünftig“ abzubilden. Somit werde die Industrie „um die 48 Volt nicht herum kommen“. Das Bekenntnis der E/E-Leiter aller deutschen OEMs sei daher eindeutig und ernst zu nehmen.

Leichtbau hat Potential

Weiteres Potential sieht Audi im Bereich Bordnetz-Leichtbau. Hier gebe es viele Stellhebel angefangen bei der Miniaturisierung. So sollen Leitungen mit kleinen Querschnitten von 0,35 mm2 noch weiter auf bis zu 0,13 mm2 schrumpfen. Ein weiterer Ansatzpunkt sind alternative Werkstoffe. Hier habe Aluminium als Ersatz für Kupfer-Leitungen vor allem aus zwei Gründen eine gute Perspektive: Geringes Gewicht und niedrigere Kosten. Beim Gewicht liegt der Vorteil bei etwa 50 Prozent, bei den Kosten zwischen 20 und 50 Prozent. Allerdings bleibt die Eignung von Alu-Leitungen angesichts der bestehenden Probleme mit dem Bauraum eingeschränkt. So verzichtet Audi bei beweglichen Teilen wie Klappen oder Türen auf ihre Verwendung.

Ein bisher vernachlässigtes Thema sieht Prechler in der Dimensionierung der Querschnitte. „Erstaunlicherweise“, so der Leiter Bordnetz-Entwicklung, haben „Leitungen mit einem geringen Querschnitt einen hohen Anteil am Gesamtgewicht des Fahrzeugs“. Ziel müsse es sein, „jetzt noch mehr darauf schauen, welche Last auf der Leitung und wie lang die Leitung ist.“ Dabei seien aus den Erfahrungen der Vergangenheit die Leitungen „noch spezifischer an die Belastungsgrenzen zu führen“. Klar sei aber auch, dass „für unterschiedliche Anwendungen unterschiedliche technische Lösungen erforderlich“ sind.

Topologie für kurze Leitungen

Ein weiterer Aspekt: Die optimale Topologie, also die richtige Positionierung der Steuergeräte. Hier müsse die „Intelligenz wie die Spinne im Netz“ in das Zentrum gestellt werden, um möglichst kurze Leitungen zu bekommen. Auch in der Funktionsverteilung sieht Prechler wichtige Ansatzpunkte. Damit seien aber nicht nur die Anzahl und die Lage der Steuergeräte gemeint, vielmehr nannte er die „Funktionsintegration“ als wichtigstes Schlagwort. Und last not least die Leistungsversorgung mit möglichst kurzen Leitungswegen für die Hochstromverbraucher und mit dem Einbauort der Batterie als Dreh- und Angelpunkt.

Elektrische Übertragung

In seinem Ausblick auf technologische Trends zeigte sich der Audi-Experte überzeugt, dass künftig der Fokus weniger auf den mechanischen Parametern der Leitungen liegen wird. Vielmehr werde „das Thema elektrische Übertragungsfunktionalitäten immer wichtiger“. Im Bereich der Verbindungstechnik sieht Prechler die Unternehmen vor der Herausforderung, einen Alu-Crimp für dünne Querschnitte zu entwickeln. Das Problem liege darin, dass herstellerspezifische und nicht frei verfügbare Lösungen die Komplexität noch weiter steigern. Daher sei das Ziel, einen Alu-Crimp zu entwickeln, der herstellerübergreifend verwendet werden kann. Audi selbst, so Prechler, befindet sich „in der Endphase der Qualifizierung“ und hat die Alu-Crimp-Technologie noch nicht im Einsatz. Dies sei aber ein Thema für „die nächste Fahrzeuggeneration“. Ob die zahlreichen technologischen Herausforderungen an das künftige Bordnetz einer revolutionären oder evolutionären Entwicklung entsprechen, wie das Kongressmotto suggerierte, wollte Prechler abschließend nicht bewerten.

Komplexe Verbindungstechnologie

Im Rahmen des zweiten Themenschwerpunktes der Veranstaltung, Entwicklungen in der Verbindungstechnologie und Übertragungssicherheit, nannte mit Dr. Hans Bauer, Entwicklung Leitungssatzkomponenten, ein weiterer Audi-Vertreter Möglichkeiten von komplexen Produktionsprozessen in Niedriglohnländern. So habe es im Bereich der stofflichen Verbindungstechnologien ein Pilotprojekt u.a. mit dem Bordnetz-Hersteller Leoni gegeben, ob in Tunesien großtechnisches Widerstandsschweißen möglich ist. Dabei standen aber weniger Kostenaspekte im Vordergrund, sondern die Frage des Handlings und der Prozessbeherrschung. Inzwischen sei Audi „aus dem Grundlagenstatus heraus“ – das Verfahren habe sich als „absolut tauglich für Niedriglohnländer“ erwiesen. Als Vision für das Crimpschweißen von Kupfer-Magnesium-Leitungen nannte Bauer eine weitere Miniaturisierung mit Leitungsquerschnitten unter 0,13 mm2.

Herausforderung 48 Volt

Als eine „Herausforderung für alle Beteiligten“ bezeichnete Dr. Ole Mende in Ingolstadt die Einführung eines 48-V-Bordnetzes. Der Global Innovation Director bei Delphi Deutschland formulierte im dritten Themenblock die Anforderungen an das Verdrahtungssystem eines 48-V-Mehrspannungs-Bordnetzes aus der Sicht eines Systemlieferanten. Wenn, so Mende, „gewisse Randbedingungen erfüllt sind, ist das 48-Volt definitiv technisch machbar.“ Dazu zählen u.a. ein Trennschalter, der das 48-V-Bordnetz bei Bedarf wegschalten kann, eine getrennte Masseanbindung, der Einsatz geeigneter Steck- und Leitungssysteme unter der Berücksichtigung des Gesamtsystems und nicht zuletzt eine sorgfältige Systeminstallation und Materialauswahl, um eine Lichtbögen-Ausbildung zu vermeiden. Über Materialentwicklungen für Applikationen im Fahrzeug hielt sich Mende in Ingolstadt noch bedeckt

Unstrittig ist, dass der Aufwand für die Lieferanten von den Anforderungen der OEM abhängt. Wünschenswert ist aus Mendes Sicht eine „Erweiterung der LV 148 mit Fokus auf das Bordnetz“. Grundsätzlich müsse es darum gehen, die Anforderungen an das 48-V-Bordnetz und seine Komponenten „auf einem realistischen Niveau“ zu halten.

(ID:36999910)