In den letzten siebzig Jahren waren in der Automobilbranche 12-Volt-Batterien der Standard. Aber nun, da Fahrzeuge immer mehr elektrische Komponenten besitzen und in vielen Fällen mit Hybridsystemen ausgestattet sind, scheinen immer mehr Hersteller dieser Norm den Rücken zu kehren.
Der Weg zu neuen 48-Volt-Batteriesystemen war lang. 12-Volt-Systeme gibt es bereits seit den 50ern und kurzzeitig wurden auch 42-Volt-Systeme in Betracht gezogen. Ein solches System lässt sich leichter verbauen als der Antrieb eines Vollhybriden (z.B. eines Prius) und ist günstiger als das Antriebssystem eines komplett elektrischen Fahrzeugs wie beispielsweise eines Teslas. 48-Volt-Systeme sind in der Lage, mit der stromhungrigen Technik moderner Autos mitzuhalten und ermöglichen gleichzeitig den Betrieb eines kostengünstigen Hybridsystems.
Es ist wahrscheinlich, dass 48-Volt-Systeme in Zukunft in sogenannten „Mild Hybrid“-Systemen zum Einsatz kommen werden. Diese Art von Hybridfahrzeugen sollen 70 Prozent der Vorteile eines Vollhybriden für gerade einmal 30 Prozent der Kosten ermöglichen. Einige Experten, dass bis zum Jahr 2025 ganze 14 Prozent aller verkauften Neuwagen solche „Mild Hybrid“-Fahrzeuge mit 48-Volt-Systemen sein werden. Benzin- und Diesel-Autos sollen dann nur noch 65 Prozent Marktanteil besitzen.
Es gibt verschiedene „Mild Hybrid“-Setups mit unterschiedlichen Funktionsweisen. In Suzukis SHVS (Smart Hybrid Vehicle by Suzuki) kommt ein „Startergenerator“ in Kombination mit einer kleinen 0,37kWh-Batterie zum Einsatz. Der Motor im Innern des Generators kann den Verbrennungsmotor bei starker Beschleunigung unterstützen und ist dank eines Keilriemensystems in der Lage, den Motor für die Start-Stopp-Automatik wieder zum Laufen zu bringen.
Auch alle neuen Audi A8- und A7 Sportback-Modelle nutzen ein „Mild Hybrid“-System, das jedoch wesentlich umfangreicher ist als jenes von Suzuki. Audi nennt dieses System „MHEV“ (Mild Hybrid Electric Vehicle). Ein leistungsstarkes 48-Volt-System ermöglicht es dem Verbrennungsmotor, während der Fahrt bis zu 40 Sekunden am Stück abzuschalten. Der Motor wird erst dann wieder aktiv, wenn das Auto wieder beschleunigen soll. Das soll noch mehr Kraftstoff sparen als die herkömmliche Start-Stopp-Automatik in den Vorgängermodellen.
Aber nicht jedes „Mild Hybrid“-System konzentriert sich auf Kraftstoffeffizienz. Ferraris Flaggschiff-Hypercar, der LaFerrari, nutzt ein solches System, um den gewaltigen Verbrennungsmotor zu unterstützen, indem es eine ganze Reihe von Zusatzsystemen betreibt.
Das 48-Volt-System sorgt dank eines sogenannten E-Chargers für eine schnellere Beschleunigung des Wagens.
Ein Vierzylinder-Fahrzeug mit Turbolader hat die Leistung eines V6-Fahrzeugs ohne Turbo. Herkömmliche Turbolader sorgen aber für eine gewisse Verzögerung beim Beschleunigen. Es dauert nämlich einige Zehntelsekunden, bis der Turbolader 100.000 bis 200.000 Umdrehungen pro Sekunde erreicht hat und anschließend mehr Luft in den Motor befördert. In so ziemlich jedem Test wird diese Turboverzögerung als „kaum spürbar“ beschrieben. Das soll heißen: Wenn man auf einer zweispurigen Straße jemanden überholen möchte, oder den Bahnübergang überqueren möchte, wenn die Ampel bereits angefangen hat zu blinken, macht sich diese Verzögerung durchaus bemerkbar.
Hier kommt der elektrische Turbolader oder „E-Charger“ ins Spiel. Anstatt darauf zu warten, dass die Abgase den Impeller auf die nötige Geschwindigkeit bringen, erledigt ein Elektromotor diese Aufgabe. Das Ganze passiert so schnell, dass die Verzögerung tatsächlich kaum feststellbar ist. Auch dieses Feature wäre ohne ein 48-Volt-System nicht möglich.
Warum 48 Volt?
Man entschied sich für diesen Wert, um unter der Sicherheitsgrenze von 60 Volt zu bleiben. Ab dort wird der Strom nämlich als Hochspannungsstrom bezeichnet und laut Robert Buchmeier von ZF, einem führenden Zulieferer der Automobilbranche, müssen dann orangefarbene Kabel mit speziellen Verbindungssteckern verwendet werden, die zehnmal teurer sind als herkömmliche Kabel. ZF hat ebenfalls einen Startergenerator für Mild-Hybrid-Systeme entwickelt, den iSG48. Das ist auch der Grund dafür, weshalb das Unternehmen nun tiefer in diese neue Technologie eingetaucht ist.
48-Volt-Systeme haben das Potential, auch viele andere neuartige Technologien unterstützen zu können. Hierzu zählen nicht nur Antriebskomponente, sondern auch Karosserieteile und Komponente in anderen Bereichen des Fahrzeugs. Laut Buchmeier zählen hierzu auch „aktive Karosseriesysteme wie Servolenkung, aktive Hinterachsenlenkung, aktive Dämpfungssysteme, die elektromechanische Rollsteuerung sowie leistungsstärkere Starter, elektrische Turbolader, Einstellungen an der Ventilsteuerung des Verbrennungsmotors und – noch fortschrittlicher – elektromechanisch betriebene Inlet- und Outlet-Ventile für den Motor.“
Werden 48-Volt-Batterien der neue Standard für die Automobilbranche sein?
In den 90ern verschwanden die 42-Volt-Systeme fast völlig vom Markt, weil man Sorgen bezüglich der Kosten von Hybridsystemen hatte. Auch in anderer Hinsicht hatte die Autobranche einige Bedenken, so mussten beispielsweise teurere federbelastete Schalter verbaut werden, um die Langlebigkeit des Systems zu gewährleisten.
Heutzutage steht vor allem der Umweltschutz im Vordergrund und viele Fahrzeugkomponenten sind mittlerweile elektrisch. Autos mit Spurassistenten und vor allem selbstfahrende Autos benötigen deshalb eine elektrische und keine hydraulische Servounterstützung.
Die intelligenten Fahrzeuge von heute benötigen immer mehr Strom und die Flexibilität der 48-Volt-Systeme wird der Grund sein, dass wir sie in Zukunft immer häufiger sehen werden.
