Warum Autos auf 48-Volt-Bordnetze umsteigen - ExtremeTech

2022-10-26 12:04:19 By : Ms. Sandy Pan

Viele Autos werden bald über ein 48-Volt-Bordnetz verfügen.Sie werden Stopp-Start-Motoren, Hybridmotoren und Turbolader antreiben und kleinere Motoren mit besserem Kraftstoffverbrauch und besserer Leistung ermöglichen.Sie kümmern sich um Zubehör, das von mechanischer oder hydraulischer Leistung bis hin zu elektrischer Leistung reicht, wie z. B. Servolenkung, Servobremsen, Wasserpumpe, Kühlerkühlung und Klimaanlage.Dabei handelt es sich um kombinierte 12- und 48-Volt-Systeme mit 12 Volt für herkömmliche Beleuchtung und Infotainment, 48 Volt für leistungshungrigere Komponenten.Aber keine Panik: Das 12-Volt-System wird so schnell nicht verschwinden.Der Bentley Bentayga verfügt über einen aktiven 48-Volt-Stabilisator.Bosch, Continental, Delphi und Valeo gehören zu den wichtigsten Komponentenherstellern, die daran arbeiten, 48-Volt-Systeme für Autohersteller bereitzustellen.Die Chancen stehen gut, dass Ihr nächstes Auto ein Start-Stopp-System, wahrscheinlich 12 Volt, und eine etwas größere 12-Volt-Batterie haben wird.Wenn Sie an der Ampel anhalten, geht das Auto nach ein paar Sekunden aus.Bei einigen Autos springt es mit einem kleinen Zögern, ein paar Zehntelsekunden, wieder an.An einer Ampel fühlt sich das Auto schäbig an.Es macht Sie nervös, wenn Sie an einem Stoppschild stehen und versuchen, die Straße zu überqueren, während der querende Verkehr näher kommt.Mit 48-Volt-Stopp-Start:Tatsächlich haben Sie einen Mild-Hybrid-Antriebsstrang, der parallel zum Verbrennungsmotor arbeitet.Unterstützer sagen, dass es zwei Drittel des Nutzens eines Vollhybrids zu einem Drittel der Kosten bietet.Der Kraftstoffverbrauch steigt um 15 bis 20 Prozent.Audi Q8 Sport Concept mit elektrischem Turbolader.Ein Vierzylinder-Auto mit Turbolader hat die Leistung eines V6 ohne Turbo.Aber auch hier gibt es Verzögerungen, diese Zehntelsekunden, während der Turbo auf 100.000 bis 200.000 U / min hochdreht und immer mehr Luft in den Motor drückt.Fast jeder Test beschreibt das Turboloch als „kaum wahrnehmbar“, was wirklich „bemerkbar“ bedeutet, wenn Sie auf einer zweispurigen Straße überholen oder die Bahngleise überqueren möchten, wenn die Ampeln zu blinken beginnen.Geben Sie den elektrischen Turbolader / elektrischen Kompressor oder E-Lader ein.Anstatt darauf zu warten, dass die Abgase das Laufrad schließlich auf Touren bringen, sorgt ein Elektromotor dafür, dass es schneller passiert, sodass die Verzögerung wirklich kaum wahrnehmbar ist.Auch hierfür ist ein 48-Volt-System erforderlich.Schema des Audi SQ7 TDI (Diesel) Motors und des elektrischen Kompressors.Audi hat einen elektrischen Kompressor in seinem Q8 Sport Concept-Fahrzeug.Früher steckte er im SQ7 TDI (Diesel, Schema oben).Ein herkömmlicher Turbolader wird durch Abgas angetrieben und ein Kompressor wird durch einen vom Motor angetriebenen Riemen angetrieben;beide drücken Luft unter Druck in den Ansaugkrümmer des Autos.Manche Autohersteller nannten ihren E-Lader einen elektrischen Turbolader, andere einen elektrischen Kompressor.Delphi-Hybridsystem, das 48-V-E-Ladegerät und Motorgenerator kombiniert.Delphi Motor/Generator mit Kühlschläuchen.Delphi ist einer der Autohersteller, der über eine Mehrkomponentenlösung nachdenkt, um einen leichteren, effizienteren Antriebsstrang zu liefern.Es beginnt damit, dass der Anlasser durch einen 48-Volt-Motor-Generator ersetzt wird, der das Auto startet und neu startet, zusätzliche Leistung liefert, die über das hinausgeht, was der Verbrennungsmotor bietet, und die 48-Volt-Lithium-Ionen-Batterie im Kofferraum auflädt.Der Motor-Generator von Delphi hat die gleiche Größe wie ein normaler Anlasser (plus zwei Kühlschläuche; Fotoausschnitt), sodass er in ein vorhandenes Auto eingebaut werden kann, ohne dass andere Komponenten wie der Kühler bewegt werden müssen.Ein 48-V-E-Ladegerät wird hinzugefügt, um den vorhandenen Turbolader des Fahrzeugs zu ergänzen.Schließlich wird der Motor für die Zylinderabschaltung modifiziert, die Delphi großspurig Dynamic Skip Fire nennt.Beim Cruisen auf ebener Straße zündet ein Auto mit Dynamic Skip Fire im Durchschnitt nur eineinhalb Zylinder pro Umdrehung.Delphi 48-Volt-VW Passat auf der CES 2017.Ich bin im Januar auf der CES 2017 einen Delphi-Prototyp gefahren.Auch mit noch nicht aktiviertem E-Lader war der Test-Volkswagen Passat im Stadtverkehr flott unterwegs.Das Beste von allem, es sprang sofort ohne zu zögern von Stopps an.Mary Gustanski, Vizepräsidentin für Engineering und Programmmanagement bei Delphi, sagte, der Zweck des Prototyps sei es, den Autoherstellern zu zeigen, was zu erschwinglichen Preisen möglich ist.In den USA suchen Käufer nach mehr Pferdestärken sowie Wirtschaftlichkeit.Auf dem boomenden chinesischen Markt ist es der Kraftstoffverbrauch.In Europa ist es eine Mischung aus Kraftstoffeinsparung und reduzierten Emissionen.Bei Dieselmotoren können Autohersteller einen Teil der CO2-Einsparungen (im Wesentlichen Kraftstoffeinsparung) gegen eine NOx-Reduktion eintauschen;Eine Harnstoffeinspritzung kann immer noch erforderlich sein, um das Abgas zu reinigen, jedoch in geringeren Mengen.Gesamtkosten eines Systems inklusive E-Ladegerät?„Für 1.500 US-Dollar sehen Sie eine 20-prozentige Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs“, sagt Gustanski.Zwanzig Prozent besserer Kraftstoffverbrauch bringt viele ansonsten traditionelle Autos mit Verbrennungsmotor in das Gebiet von Vollhybriden wie dem Toyota Prius, der 1-2 Meilen allein mit Batterie fahren kann.48-Volt-Komponenten im Kofferraum des Konzeptfahrzeugs Delphi/VW.Dies ist der zweite Anlauf für 48-Volt-Systeme.Um das Jahr 2000 gab es einen Vorschlag für 42-Volt-Systeme, was effektiv 48 Volt entspricht.(Was zählt, ist, dass der Spitzenleistungsfluss niemals 60 Volt DC erreicht, was der Punkt ist, an dem stärker abgeschirmte Kabel erforderlich sind.) Es verpuffte über Bedenken hinsichtlich der Kosten von Doppelsystemen sowie über praktische Angelegenheiten wie Lichtbogenbildung bei Schaltkontakten, erfordern teurere federbelastete Schalter, um den Verschleiß zu reduzieren.Von damals bis heute gibt es mehr Bedenken hinsichtlich der Umwelt, und mehr Autokomponenten wurden elektrisch betrieben.Autos mit Spurhalteassistent und Spurzentrierungsassistent und in Kürze selbstfahrende Autos benötigen eine elektrische und keine hydraulische Servounterstützung.Am oberen Ende hat der 230.000 US-Dollar teure Bentley Bentayga SUV einen aktiven 48-Volt-Stabilisator hinzugefügt.Mechanische Stabilisatoren reduzieren die Schräglage des Autos in einer Kurve.Dieser reduziert das Wanken weiter, sodass sich die Passagiere weniger unwohl fühlen, wenn der Fahrer mit hoher Geschwindigkeit in eine Kurve fährt.Die Klimaanlage ist mit einem Elektromotor anstelle eines angetriebenen Riemens effizienter, da der AC-Kompressor mehr ausgeschaltet als eingeschaltet ist, wenn die Klimaanlage eingeschaltet ist.Außerdem kann es weiterfahren, selbst wenn sich der Verbrennungsmotor im Stopp-Start-Modus befindet.Delphi / A123 Systems 48-V-LiIon-Akku.Auch wenn Autos mehr Leistung benötigen, können 48 Volt leichtere Kabelbäume ermöglichen.Ein Kabel einer bestimmten Größe kann bei 48 Volt viermal so viel Strom führen wie ein 12-Volt-System.In einem Gleichstromsystem ist die Leistung (Watt) gleich Volt mal Ampere.Ein 12-Volt-Kabel, das durch eine 15-Ampere-Sicherung gesteuert (begrenzt) wird, könnte 180 Watt führen.Wenn Sie die Leistung auf 48 Volt erhöhen, könnte derselbe Draht 720 Watt führen.In der Ära der späten 1990er Jahre, in denen 42-Volt-Systeme versucht wurden, lag der Schwerpunkt darauf, dem Fahrzeug mehr Leistung zu liefern.Jetzt sagt Jason Schwanke, Senior Systems Engineer bei Bosch: „Das Hauptaugenmerk liegt auf der Verbesserung der Emissionen und des Kraftstoffverbrauchs des Fahrzeugs.48-Volt ist ein System zur Verbesserung des Verbrennungsmotors, zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs, zur Verringerung der [Diesel-]Partikelemissionen und zur Verbesserung des Fahrerlebnisses durch Steigerung der Reaktionsfähigkeit des Fahrzeugs.“Schwanke stellt sich eine zweite Iteration von Autos vor, die über einen kleineren Motorgenerator mit Riemenantrieb hinausgehen.Statt 2 Kilowatt könnten es 10, 15 oder 20 Kilowatt sein.„Entkoppeln Sie das Verbrennungssystem [vom Motorgenerator]“, sagt er, „Sie können einige fortschrittliche Funktionen ausführen, die Sie mit einem Riemensystem nicht ausführen können … Dinge wie das Durchfahren eines Parkplatzes [mit Elektroantrieb] oder das Fahren mit niedriger Geschwindigkeit in der Stadt Fahren."Mit anderen Worten, 48 Volt sind zwar eine Steigerung von 12 Volt, aber auch eine Kostensenkung gegenüber 300-Volt-plus-Systemen in herkömmlichen Hybriden.Jetzt lesen: Die besten Autos der Shanghai Auto Show 2017Melden Sie sich noch heute an, um die neuesten ExtremeTech-Nachrichten direkt in Ihren Posteingang zu erhalten.© 1996-2022 Ziff Davis, LLC.PCMag Digital Group ExtremeTech gehört zu den bundesweit eingetragenen Warenzeichen von Ziff Davis, LLC und darf ohne ausdrückliche Genehmigung nicht von Dritten verwendet werden.