6, 12, 48 Volt

In den späten 70er-Jahren kaufte sich mein älterer Bruder einen 1966er Volkswagen Karmann-Ghia. Hierbei handelte es sich um den sportlichen Zweisitzer, der zwischen 1955 und 1974 gebaut wurde. Für dieses Auto wurde der gleiche luftgekühlte Motor verwendet wie für den VW Käfer. Mein Bruder verbrachte viel Zeit damit, an seinem Wagen herumzuschrauben, wie das bei älteren Autos eben so ist. Er tat das nicht nur, um es zum Laufen zu bringen, sondern auch, um es am Laufen zu halten. Ich kann mich noch gut daran erinnern, wie sehr ihn die Elektrik frustriert hat, da es sich um ein 6-Volt-System handelte und entsprechende Ersatzteile wie Lämpchen für sein Auto nur schwer aufzutreiben waren, was seine Frustration nur noch weiter verstärkte. Er dachte sogar darüber nach, das Auto auf 12 Volt umzurüsten, um seine Frustration zu verringern.

Ab den 1950er-Jahren begann die Automobilindustrie mit der Migration von 6 Volt auf 12 Volt. Der Hauptgrund hierfür war die Zunahme der Motorgröße, die leistungsstärkere Batterien mit höherer Spannung erforderlich machte. Heute durchläuft die Automobilindustrie eine weitere Spannungsmigration von 12-Volt- auf zwei 12-Volt- oder 48-Volt-Systeme. „Der vorgeschlagene Automobilstandard LV148 kombiniert einen sekundären 48-Volt-Bus mit dem bestehenden 12-Volt-System“.¹ Dieser Standard würde die aktuellen 12-Volt-Systeme ergänzen.  „Die 12-Volt-Batterie, die sämtliche Leuchten, das Motorzubehör und die Infotainment-Systeme mit Strom versorgt, wird definitiv nicht schon bald von der Bildfläche verschwinden.“² Bei diesen Systemen handelt es sich nicht um Hybridsysteme oder reine Elektrofahrzeuge, die es bereits seit einiger Zeit gibt, sondern um etwas Neues.

Diese 48-Volt-Systeme sollen die steigende Leistungsnachfrage in Fahrzeugen befriedigen, den Schadstoffausstoß senken und die Leistungsfähigkeit in herkömmlichen Automobilen erhöhen. Damit diese Systeme funktionieren, ist ein robusteres System erforderlich, das sowohl mit 12-Volt- als auch mit 48-Volt-Schienen kompatibel ist. Der LTC3871 von Power by Linear™ / Analog Devices ist ein bidirektionaler Abwärts- oder Aufwärtsschaltregler, der für duale 12-Volt- und 48-Volt-Automobilsysteme entwickelt wurde. „Der LTC3871 wird im Abwärtsmodus vom 48-Volt- zum 12-Volt-Bus oder im Aufwärtsmodus vom 12-Volt- zum 48-Volt-Bus betrieben“.¹ Der LTC3871 ermöglicht außerdem das Aufladen beider Batterien bzw. zwischen den Batterien und zieht Strom von jeder Batterie, um ihn entsprechend den Systemanforderungen zu wandeln.

Typisches Anwendungsblockdiagramm für den LTC3871 (Bildquelle: Analog Devices)

Die Zukunft für Batteriesysteme in Automobilen besteht darin, das 12-Volt-System um ein 48-Volt-System zu ergänzen.  Diese Zukunft hat bereits begonnen. Inzwischen stellen mehrere Automobilhersteller wie Audi, Volkswagen, Mercedes-Benz und Fiat Chrysler Automobiles (FCA) Produktionsmodelle vor, in denen 48-Volt-Systeme zum Einsatz kommen. Mein Bruder hat seinen Karmann-Ghia schon vor Jahren verkauft, aber ich kann mir gut vorstellen, wie er sich in der Zukunft ein neues 48-Volt-Auto kaufen wird.

Referenzen:

1: Duale 48V/12V-Batteriesysteme im Automobilbereich erfordern bidirektionale DC/DC-Controller für optimale Leistung; http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/technical-articles/P395_EN-Automotive.pdf

2: Alles, was Sie über die bevorstehende 48-Volt-Elektrorevolution im Auto wissen müssen; https://jalopnik.com/everything-you-need-to-know-about-the-upcoming-48-volt-1790364465