48-V-Bordnetz Funktion

48-V-Bordnetz allgemein

Das 48-V-Bordnetz ergänzt das herkömmliche 12-V-Bordnetz. Es stellt die Energie für den Startvorgang des Verbrennungsmotors zur Verfügung und versorgt weitere Verbraucher. Das 48-V-Bordnetz steht über das Steuergerät DC/DC-Wandler (N83/1) in Verbindung mit dem 12-V-Bordnetz. Im 12-V-Bordnetz wird somit der herkömmliche 12-V-Generator durch das Steuergerät DC/DC-Wandler ersetzt. Außerdem stellt das 48-V-Bordnetz mithilfe der 48-V-Bordnetzbatterie (G1/3) im Gesamtsystem zusätzliche Speicherkapazität zur Verfügung. Das Steuergerät DC/DC-Wandler ist das Mastersteuergerät für das Energiemanagement im 48-V-Bordnetz.

Das Energiemanagement im 48-V-Bordnetz berechnet Strom- und Spannungsgrenzen für die Leistungsabgabe des Startergenerators (M1/10) (Motor 264) oder des Integrierten Startergenerators (A79) (Motor 256), um eine ausgeglichene Ladebilanz der 48-V-Bordnetzbatterie zu erreichen und die Startfähigkeit zu sichern. Das Steuergerät Antriebsstrang (N127) ist das Mastersteuergerät für das Vortriebsmanagement im 48-V-Bordnetz. Das Vortriebsmanagement entscheidet, ob der Startergenerator (Motor 264) oder der Integrierte Startergenerator (Motor 256) zusätzlich zum Verbrennungsmotor Antriebsmoment erzeugt oder generatorisch arbeitet.

 Nach einem Unfall werden zur Verringerung der Brandgefahr die Energiequellen im 48-V-Bordnetz abgeschaltet. Das Steuergerät Supplemental Restraint System (N2/10) sendet das Crash­Signal über Benutzerschnittstelle­CAN (CAN HMI), Steuergerät elektronisches Zündschloss (N73), Fahrwerk­FlexRay (Flex E), Steuergerät Antriebsstrang und Hybrid­CAN (CAN L) an das Steuergerät Startergenerator (N129) sowie über Benutzerschnittstelle­CAN, Steuergerät elektronisches Zündschloss und Innenraum-CAN (CAN B) an das Steuergerät DC/DC-Wandler und weiter über 48-V-Bordnetz-LIN (LIN B22) an die 48-V-Bordnetzbatterie.
Das Crash­Signal wird zusätzlich über eine direkte Leitung (Klemme 30c) an das Steuergerät Startergenerator, das Steuergerät DC/DC-Wandler und an die 48-V-Bordnetzbatterie signalisiert. Die Klemme 30c wird bei einem Unfall durch die Pyrosicherung Hochvolt (F33f51) dauerhaft abgeschaltet.
Das Steuergerät Startergenerator, das Steuergerät DC/DC-Wandler und die 48-V-Bordnetzbatterie schalten daraufhin ihre Verbindungen zum 48-V-Bordnetz ab. Die Abschaltung wird erst wieder zurückgenommen, wenn die Klemme 30c Ein ist und einmal nach Klemme 15C Aus auf Klemme 15R Ein gewechselt wurde.

 Das Steuergerät DC/DC-Wandler überwacht die Busverbindung zum Steuergerät Supplemental Restraint System. Bei einem Ausfall der Busverbindung oder einem zu geringen Ladezustand der 48-V-Bordnetzbatterie sendet das Steuergerät DC/DC-Wandler die Anforderung zur Ausgabe einer Warnmeldung über Innenraum-CAN, Steuergerät elektronisches Zündschloss und Benutzerschnittstelle-CAN an das Kombiinstrument.

Die Funktion 48-V-Bordnetz umfasst folgende Teilfunktionen:

 Spannungsstellung

 Dynamische Leerlaufsteuerung

 Verbraucherreduzierung

 Kühlung 48-V-Bordnetzbatterie

Funktionsablauf Spannungsstellung

Die Funktion Spannungsstellung umfasst folgende Teilfunktionen:

 48-V-Bordnetzbatterie laden

 Vortriebsmanagement

48-V-Bordnetzbatterie laden

Das Steuergerät DC/DC-Wandler liest die Daten der 48-V-Bordnetzbatterie über 48-V-Bordnetz-LIN ein und berechnet die zulässigen Strom- und Spannungsgrenzen.

Anschließend sendet das Steuergerät DC/DC-Wandler diese Werte über Innenraum-CAN, Steuergerät elektronisches Zündschloss und Fahrwerk-FlexRay an das Steuergerät Antriebsstrang. Das Steuergerät Antriebsstrang wertet diese unter Betrachtung weiterer Eingangsgrößen (z. B. Klimaanlage Ein) aus. Es berechnet die Betriebsart des Startergenerators (Motor 264) oder des Integrierten Startergenerators (Motor 256) anhand der Strom- und Spannungsgrenzen oder anhand der temperaturabhängigen Ladekennlinie, um die 48-V-Bordnetzbatterie optimal zu laden. Anschließend sendet das Steuergerät Antriebsstrang die errechnete Betriebsart über Hybrid-CAN an den Startergenerator (Motor 264) oder an das Steuergerät Startergenerator (Motor 256).

 Das direkte Laden der 48-V-Bordnetzbatterie z. B. mit einem 48-V-Ladegerät ist nicht vorgesehen und kann die 48-V-Bordnetzbatterie beschädigen.

Vortriebsmanagement

Das Vortriebsmanagement umfasst beispielsweise folgende Aufgaben:

 Strom- und Spannungsgrenzen einhalten

 im Schubbetrieb auf Rekuperation umstellen

 bei Beschleunigung auf Drehmomentunterstützung umstellen

 bei einem Gangwechsel den Verbrennungsmotor beim Angleich der Drehzahl unterstützen

 den Verbrennungsmotor durch zusätzliche Belastung oder durch Entlastung in einen effizienteren Wirkungsgradbereich bringen

Fahrzeuge mit Motor 264:

Das Steuergerät Antriebsstrang kommuniziert über Hybrid-CAN mit dem Startergenerator und bewertet dessen Auslastung.

Das Steuergerät DC/DC-Wandler liest die Daten der 48-V-Bordnetzbatterie über 48-V-Bordnetz-LIN ein. Es wertet alle relevanten Informationen aus und berechnet die zulässigen Strom- und Spannungsgrenzen. Anschließend sendet das Steuergerät DC/DC-Wandler diese Werte über Innenraum-CAN, Steuergerät elektronisches Zündschloss und Fahrwerk-FlexRay an das Steuergerät Antriebsstrang. Das Steuergerät Antriebsstrang wertet diese unter Betrachtung weiterer Eingangsgrößen (z. B. Klimaanlage Ein) aus und berechnet die optimale Betriebsart des Startergenerators. Anschließend sendet das Steuergerät Antriebsstrang die errechnete Betriebsart über Hybrid-CAN an den Startergenerator, der diese dann einstellt. Zusätzlich prüft das Steuergerät Antriebsstrang die Eingangsgrößen auf Plausibilität, um eine Überladung oder eine mangelhafte Ladung der 48-V-Bordnetzbatterie auszuschließen.

Das Steuergerät Antriebsstrang vergleicht die optimale Betriebsart des Startergenerators mit seiner tatsächlichen Leistung und kann somit den Energiezustand des 48-V-Bordnetzes erfassen. Der fortlaufende Vergleich und die entsprechenden Korrekturen werden als Leistungsmanagement bezeichnet. Sofern erkannt wird, dass die zulässigen Strom- und Spannungsgrenzen nicht eingehalten werden können, wird das Leistungsmanagement schrittweise zurückgenommen. Der Startergenerator kann daraufhin seine volle Leistung zur Verfügung stellen.

Fahrzeuge mit Motor 256:

Das Steuergerät Antriebsstrang kommuniziert über Hybrid-CAN mit dem Steuergerät Startergenerator und bewertet die Auslastung des Integrierten Startergenerators.

Das Steuergerät DC/DC-Wandler liest die Daten der 48-V-Bordnetzbatterie über 48-V-Bordnetz-LIN ein. Es wertet alle relevanten Informationen aus und berechnet die zulässigen Strom- und Spannungsgrenzen. Anschließend sendet das Steuergerät DC/DC-Wandler diese Werte über Innenraum-CAN, Steuergerät elektronisches Zündschloss und Fahrwerk-FlexRay an das Steuergerät Antriebsstrang. Das Steuergerät Antriebsstrang wertet diese unter Betrachtung weiterer Eingangsgrößen (z. B. Klimaanlage Ein) aus und berechnet die optimale Betriebsart des Integrierten Startergenerators. Anschließend sendet das Steuergerät Antriebsstrang die errechnete Betriebsart über Hybrid-CAN an das Steuergerät Startergenerator, das die optimale Betriebsart einstellt. Zusätzlich prüft das Steuergerät Antriebsstrang die Eingangsgrößen auf Plausibilität, um eine Überladung oder eine mangelhafte Ladung der 48-V-Bordnetzbatterie auszuschließen.

Das Steuergerät Antriebsstrang vergleicht die optimale Betriebsart des Integrierten Startergenerators mit seiner tatsächlichen Leistung und kann somit den Energiezustand des 48-V-Bordnetzes erfassen. Der fortlaufende Vergleich und die entsprechenden Korrekturen werden als Leistungsmanagement bezeichnet. Sofern erkannt wird, dass die zulässigen Strom- und Spannungsgrenzen nicht eingehalten werden können, wird das Leistungsmanagement schrittweise zurückgenommen. Der Integrierte Startergenerator kann daraufhin seine volle Leistung zur Verfügung stellen.

 Wenn wegen eines Fehlers die Daten der 48-V-Bordnetzbatterie nicht zur Verfügung stehen, schaltet das Energiemanagement auf eine Festspannung um, deren Wert vom zuletzt übermittelten Ladezustand abhängt.

Dynamische Leerlaufsteuerung

Die dynamische Leerlaufsteuerung stellt die Leerlaufdrehzahl des Motors so ein, dass im Leerlauf kein unzulässig hoher Strom aus der 48-V-Bordnetzbatterie entnommen wird. Bei hoher Verbraucherlast wird eine höhere Leerlaufdrehzahl eingestellt, damit der Startergenerator (Motor 264) oder der Integrierte Startergenerator (Motor 256) einen höheren Strom liefert und die 48-V-Bordnetzbatterie entlastet wird.

Verbraucherreduzierung

Wenn der Startergenerator (Motor 264) oder der Integrierte Startergenerator (Motor 256) die angeforderte elektrische Leistung nicht mehr zur Verfügung stellen kann, wird die Bordnetzlast durch das Rückschalten von Verbrauchern im 48-V-Bordnetz reduziert. Dadurch wird eine zu stark negative Ladebilanz der 48-V-Bordnetzbatterie vermieden. Die Startfähigkeit des Motors bleibt erhalten. Wenn die angeforderte elektrische Leistung zur Stabilisierung der Bordnetzspannung wieder zur Verfügung gestellt wird, werden die Verbraucher wieder eingeschaltet.

Funktionsvoraussetzungen Kühlung 48-V-Bordnetzbatterie

 Antriebsstrang betriebsbereit

 Temperatur 48-V-Bordnetzbatterie > 25 °C

Kühlung 48-V-Bordnetzbatterie

Die Leistungsfähigkeit der 48-V-Bordnetzbatterie ist abhängig von der Batterietemperatur. Um die 48-V-Bordnetzbatterie in einem weiten Temperaturbereich nutzen zu können, wird sie über den Niedertemperatur­Kreislauf 2 mit Wasser gekühlt. Verantwortlich für die Temperaturregelung ist das Steuergerät Antriebsstrang. Es regelt über den Volumenstrom des Kühlmittels die Batterietemperatur. Wegen der wärmetechnischen Koppelung wird zusammen mit der 48-V-Bordnetzbatterie auch das Steuergerät DC/DC-Wandler gekühlt.

Die 48-V-Bordnetzbatterie sendet folgende Signale über 48-V-Bordnetz-LIN, Steuergerät DC/DC-Wandler, Innenraum-CAN, Steuergerät elektronisches Zündschloss und Fahrwerk-FlexRay an das Steuergerät Antriebsstrang:

 Minimaltemperatur 48-V-Bordnetzbatterie

 Maximaltemperatur 48-V-Bordnetzbatterie

 Temperatur 48-V-Bordnetzbatterie

Das Steuergerät Antriebsstrang liest den Temperatursensor Niedertemperatur-Kreislauf 2 (B10/14) direkt ein.

P20.00-2653-79

Das Steuergerät Antriebsstrang wertet die Daten des Temperatursensors Niedertemperatur-Kreislauf 2 aus und steuert je nach Bedarf die Umwälzpumpe 2 Niedertemperatur­Kreislauf über Antriebsstrang-LIN (LIN C3) an. Hierbei bewirkt eine Erhöhung der Pumpenleistung eine Erhöhung des Kühlwasser-Volumenstroms und somit eine größere Wärmeabfuhr an der 48-V-Bordnetzbatterie. Umgekehrt wird bei geringerer Pumpenleistung weniger Wärme abgeführt.

Die Abwärme im Niedertemperatur-Kreislauf 2 wird über den Kühler des Niedertemperatur­Kreislaufs 2 an die Umgebung abgeführt.

 In der 48-V-Bordnetzbatterie ist ein Kühl- und Heizelement integriert, das vom Steuergerät DC/DC-Wandler angesteuert wird. Auf diese Weise kann zusätzlich Wärme abgeführt werden. Bei niedrigen Temperaturen wird das Kühl- und Heizelement auch zum Heizen verwendet, damit die 48-V-Bordnetzbatterie schneller ihre optimale Betriebstemperatur erreicht.

 Das Steuergerät Antriebsstrang sendet das Signal "Wasserkühlung aktiv" über Fahrwerk-FlexRay, Steuergerät elektronisches Zündschloss und Innenraum-CAN an das Steuergerät DC/DC-Wandler.