Das 48-Volt-Bordnetz

Um es vorweg zu nehmen, bei einem 48-V-­Bordnetz handelt es sich laut Definition nicht um eine Hochvoltanwendung. Erst ab 60 V spricht man von einem Hochvolt-­System.

Mit dem 48-V-Bordnetz lassen sich unterschiedliche Hybrid-Varianten realisieren, ohne jedoch die Sicherheitsmaßnahmen, die bei einem Hochvolt-System notwendig sind, berücksichtigen zu müssen. Hersteller, wie zum Beispiel die Daimler AG, gehen davon aus, dass sich mit 48-V-Systemen bis zu 70 Prozent der Energie- und Emissionsvorteile eines Hochvolt-Systems realisieren lassen. Die Kosten liegen dabei anteilig bei lediglich rund 30 Prozent im Vergleich zur Hochvolt-Variante.

Hybridkonzepte

Viele der klassischen Hybrid-Konzepte lassen sich auch mit einer 48-V-Technologie umsetzen. Die folgende Tabelle zeigt eine Übersicht der verschiedenen Hybridvarianten.

Mit dem *Hybridisierungsgrad ist das Verhältnis von elektrischer Antriebsenergie (P_elektrisch) zur gesamten Antriebsenergie (P_elektrisch + P_mechanisch) des Fahrzeugs gemeint:

Die Tabelle zeigt, dass sowohl Micro-, als auch Mild- und Full-Hybride mit einem 48-V-Bordnetz realisiert werden können. Entgegen dem 42-V-Bordnetz, das vor einigen Jahren diskutiert wurde, wird das 12-V-Bordnetz bei 48 V nicht ersetzt.

Höhere Leistung im 48-V-Bordnetz

Ein 48-V-Hybridantrieb arbeitet also mit zwei unterschiedlichen Bordspannungen (12 V und 48 V). Warum setzen die Hersteller nicht auf ein Hochvolt-System (> 60 V) oder belassen es bei einem 12-V-Bordnetz?

Grundsätzlich gilt, dass sich jede elektrische Leistung auch aus einem 12-V-Bordnetz beziehen lässt. Sie ist durch  P=U∙I  (Leistung = Spannung × Strom­stärke) definiert.

Renault bietet zum Beispiel den Scénic Hybrid Assist mit einem riemengetriebenen Starter-Generator an. Dieser Generator leistet 6 kW und wird über ein 48-V-­Bordnetz versorgt. Bei dieser Spannung fließt im Betrieb ein Strom von 125 A.

Sollte derselbe Generator mit 12 V versorgt werden, würde ein Strom von 500 A fließen.

Die Batterie müsste über eine entsprechend hohe Kapazität verfügen und der Starter-Generator müsste dann für entsprechend hohe Ströme ausgelegt werden. Das wiederum würde bedeuten, dass die Ausmaße und damit das Gewicht des
Starter-Generators durch die wesentlich dickeren Spulendrähte erheblich größer wären.

Der Starter-Generator könnte noch deutlich kompakter ausgelegt werden, wenn man ihn durch ein Hochvolt-Netz versorgt. Bei einer Bordnetzspannung von beispielsweise 200 V fließt durch die Maschine nur noch ein Strom von 30 A. Trotzdem verzichtet Renault aus genannten Gründen bei diesem Modell auf ein Hochvolt-System.

Ein 48-V-Bordnetz arbeitet unterhalb der gefährlichen Berührungsspannung. Somit entfallen sämtliche Sicherheitsmaßnahmen die bei einem Hochvoltsystem beachtet werden müssen. Ein 48-V-Netz stellt also immer einen Kompromiss dar.