Energie-Backbone

Bedingt durch die steigende Vernetzungskomplexität heutiger Bordnetze und die stetig zunehmende Elektrifizierung mit wachsenden Leistungsanforderungen bieten evolutionäre Einzelfunktions-Optimierungen im Energiebordnetz keinen Ansatz für ein gewichts- und kostenoptimales Gesamtkonzept. Technisch wie wirtschaftlich gilt es daher, durch Neustrukturierung der Energieverteilung und Absicherung neue Lösungsansätze für zukünftige Fahrzeuggenerationen zu erschließen. Ziel des Projekts war eine systematische Untersuchung eines neuartigen Backbone-Ansatzes auf Basis einer Mehrfachschiene zur Energieverteilung in Kombination mit intelligenten Stromverteilern. Dabei wurden insbesondere die bekannten Engpässe der Bordnetz-Architektur sowie zukünftige Anforderungen bezüglich eines Mehrspannungsbordnetzes und moderner Leichtbau-Karosseriestrukturen betrachtet.

Voraussetzungen waren die thermo- und elektrodynamische Modellierung von Leitern bzw. Schienenaufbauten, die Charakterisierung von Verbrauchern sowie die Entwicklung von geeigneten Optimierungsansätzen zur Energiebordnetz-Auslegung. Durch Grundlagenuntersuchungen zur Aufbau- und Verbindungstechnik konnten geeignete Verfahren und Materialien gefunden werden, die sowohl die Anforderungen an Isolationseigenschaften als auch eine korrosionsgeschützte Materialpaarung von Aluminium- und Kupferleitern erfüllen.

Für die Analyse und den Funktionsnachweis im Gesamtkontext wurde ein Fahrzeugmodell mit dem beschriebenen Konzept aufgebaut. Über Fahrzeugmessungen konnten die theoretisch hergeleiteten Eigenschaften bezüglich Leitungserwärmung, EMV und Bordnetz-Stabilisierung bestätigt werden. Im Rahmen des Forschungsvorhabens ist es gelungen, das Gesamtsystem Energiebordnetz unter thermodynamischen, energetischen und gewichtstechnischen Aspekten optimal zu konzipieren und Absicherungsalgorithmen für dynamische Lasten zu entwickeln.