Implementazione rete di bordo a 48 V

Implementazione rete di bordo a 48 V

Per l'alimentazione di energia elettrica nelle autovetture odierne viene impiegata la rete di bordo a 12 V consolidata da decenni la quale funziona in un campo di tensione fino a 15 V. Dato il crescente fabbisogno di potenza, questa tensione limitata verso l'alto ha determinato un aumento costante delle intensità di corrente presenti. I conseguenti svantaggi sono sezioni di diametro grandi dei cavi di alimentazione e batterie al piombo pesanti. Da un punto di vista delle prospettive, la rete di bordo a 12 V non offre praticamente più riserve per funzionalità innovative per i clienti.

Negli ultimi anni, in seguito alla progettazione e introduzione sul mercato dei veicoli a trazione ibrida, si è diffuso e consolidato anche l'impiego della cosiddetta rete di bordo ad alto voltaggio. La tensione alta offre una potenza elettrica consistente che può essere utilizzata per la propulsione di veicoli.

A causa della tensione continua  > 60 V impiegata, la rete di bordo ad alto voltaggio richiede particolari misure di sicurezza e di protezione delle persone.

La tensione della rete di bordo a 48 V si orienta direttamente ai valori limite prescritti per legge in materia di protezione da contatto, pari ad al massimo 60 V di corrente continua (CC). Per questo motivo la tensione può essere impiegata senza le misure di sicurezza e di protezione persone previste invece per la rete di bordo ad alto voltaggio.

Grazie all'impiego di una batteria agli ioni di litio, la rete di bordo a 48 V permette, con il motore in moto, potenze fino a 16 kW e amplia pertanto notevolmente le possibilità di impiego di utilizzatori elettrici, senza richiedere però le misure supplementari di una rete di bordo ad alto voltaggio.

La rete di bordo a 48 V non va comunque a sostituirsi alla rete di bordo a 12 V, ma rappresenta piuttosto un ampliamento della stessa.

Contemporaneamente la tensione è quattro volte quella della rete di bordo a 12 V, il che, con le stesse intensità di corrente, porta a quadruplicare la potenza disponibile.

La rete di bordo a 12 V continua a rimanere quindi in forma pressoché invariata. Semplicemente essa non viene più alimentata tramite un alternatore a 12 V, bensì tramite un convertitore CC/CC 48 V/12 V.

Poiché per la rete di bordo a 12 V sussistono requisiti severi in termini di sicurezza dal rischio di avarie, si continua a impiegare una batteria a 12 V, la quale in parte può essere però di dimensioni più piccole rispetto al passato.

Tramite il convertitore CC/CC viene alimentata la rete di bordo a 12 V, cosicché sugli utilizzatori a 12 V non è stato necessario apportare modifiche a causa dell'introduzione della rete di bordo a 48 V. Essi non si differenziano dagli utilizzatori a 12 V presenti nei veicoli senza rete di bordo a 48 V.

Il convertitore CC/CC rende possibile anche il trasferimento di energia in senso inverso, quindi da 12 V a 48 V, il che consente ad es. la ricarica della batteria a 48 V con un caricabatteria a 12 V disponibile o un veicolo donatore.

Nelle fasi di veicolo fermo la rete di bordo a 48 V è disinserita. Non appena il conducente attiva l'accensione del veicolo viene attivata anche la rete di bordo a 48 V.

L'avviamento del motore viene effettuato tramite l'alternatore-starter integrato (ISG) o l'alternatore-starter con trasmissione a cinghia (RSG).

A fine marcia e dopo lo spegnimento del motore, alcune funzioni richiedono un disinserimento ritardato della rete di bordo a 48 V. Una volta terminati i singoli disinserimenti ritardati, la rete di bordo a 48 V viene disinserita.

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Introduzione della rete di bordo a 48 V nel tipo 222 con motore 256

La rete di bordo a 48 V sarà impiegata per la prima volta con il nuovo motore a ciclo Otto a sei cilindri nel restyling del tipo 222.

Fin dall'inizio della progettazione di questo motore si è tenuto conto della rete di bordo a 48 V. Ciò ha permesso di sopprimere la trasmissione a cinghia, in quanto è stato possibile garantire l'alimentazione elettrica tramite la rete di bordo a 48 V di tutti gli utilizzatori azionati in precedenza meccanicamente tramite la cinghia.

L'alternatore a 12 V e il motorino di avviamento a 12 V vengono a tal fine sostituiti con un alternatore-starter integrato (ISG) posizionato tra motore a combustione interna e cambio. Oltre alla funzione di alternatore, quest'ultimo offre anche la possibilità di generare una coppia con l'ausilio dell'energia proveniente dalla batteria della rete di bordo a 48 V e supportare in questo modo il motore a combustione interna.

Le elevate potenze dell'ISG e della batteria della rete di bordo a 48 V permettono un avviamento del motore quasi impercettibile e l'impiego di:

 Un compressore supplementare elettrico

 Una pompa del liquido di raffreddamento a 48 V

 Un compressore elettrico del fluido refrigerante

 Un parabrezza termico

In questo modo l'interazione tra motore a combustione interna e rete di bordo a 48 V determina, oltre alla riduzione del consumo di carburante, un'agilità ulteriormente migliorata del veicolo e offre inoltre un comfort aggiuntivo agli occupanti, ad es. grazie alla preservazione della climatizzazione a motore fermo.

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Introduzione della rete di bordo a 48 V nel tipo 238 con motore 264

Un'ulteriore applicazione della rete di bordo a 48 V andrà in serie a bordo del tipo 238. Il nuovo motore a ciclo Otto a quattro cilindri M264 utilizzerà al posto dell'alternatore a 12 V e del motorino di avviamento un alternatore-starter con trasmissione a cinghia (RSG). Oltre alla funzione di alternatore, anche questo offre la possibilità di generare una coppia con l'ausilio dell'energia proveniente dalla batteria della rete di bordo a 48 V e supportare in questo modo il motore a combustione interna.

Grazie a questa coppia aggiuntiva elettrica, la catena cinematica è in grado di erogare, anche con una minore cilindrata, una coppia elevata già a numeri di giri bassi.

Anche nel motore M264 l'interazione tra motore a combustione interna e rete di bordo a 48 V, oltre alla riduzione del consumo di carburante, porta ad un'agilità percettibilmente migliore e ad un avviamento del motore più rapido e più confortevole.

In più la rete di bordo a 48 V permette al motore M264 una densità di potenza molto elevata, in quanto per il raffreddamento può essere impiegata una pompa del liquido di raffreddamento a 48 V con una potenza di circa 950 W.

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Ulteriore sviluppo della rete di bordo a 48 V

La rete di bordo a 48 V garantirà nei modelli Mercedes-Benz futuri un'alimentazione di energia elettrica moderna ed efficiente e di conseguenza rappresenterà un importante punto di intervento nell'ambito della riduzione dei consumi nei veicoli Mercedes-Benz. Contemporaneamente vengono rese possibili nuove funzionalità direttamente percepibili dai clienti.

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