Bordnetz

Das Bordnetz eines Automobils stellt das Rückgrat der elektrischen Versorgung aller elektrisch betriebenen Systeme und Bauteile im Fahrzeug dar. Mit der zunehmenden Elektrifizierung moderner Autos und der wachsenden Anzahl an elektronischen Assistenzsystemen, Infotainment- und Komfortfeatures ist die Komplexität eines Bordnetzes erheblich gestiegen.

Struktureller Aufbau und Komponenten: Das Bordnetz umfasst eine Vielzahl von Komponenten, wozu Primärquellen der Elektrizität wie die Batterie und die Lichtmaschine (Generator) zählen. Die Lichtmaschine sorgt im laufenden Betrieb für eine stetige Stromversorgung und lädt zugleich die Batterie auf, welche als Energiespeicher dient, insbesondere für den Motorstart und bei ausgeschaltetem Motor.

Weitere zentrale Elemente des Bordnetzes beinhalten Sicherungen und Relais, die die einzelnen Stromkreise vor Überlastung schützen und Schaltvorgänge ermöglichen. Darüber hinaus gehören Steuergeräte, Sensoren, Aktuatoren, Beleuchtungseinrichtungen, elektrische Antriebe (etwa für Fensterheber oder Sitzverstellung), das Infotainment-System, die Klimaanlage und viele weitere Verbraucher zum Bordnetz.

Spannungsebenen: In den meisten heutigen Fahrzeugen dominiert eine Bordnetzspannung von 12 Volt für den überwiegenden Teil der elektrischen Komponenten. Bei stromintensiven Anwendungen wie dem Startvorgang des Autos oder bei großen Verbrauchern können auch 24-Volt-Systeme zum Einsatz kommen, insbesondere in Nutzfahrzeugen. Mit der fortschreitenden Entwicklung der Elektromobilität etablieren sich zudem Hochvolt-Bordnetze (üblicherweise zwischen 48 Volt und mehreren hundert Volt), die vor allem in Hybrid- und Elektrofahrzeugen für die Elektroantriebe und damit verbundene Systeme Anwendung finden.

Verkabelung und Bus-Systeme: Die physische Verkabelung im Bordnetz wird ergänzt durch digitale Kommunikationsbusse wie CAN (Controller Area Network), LIN (Local Interconnect Network) oder FlexRay, über welche die verschiedenen Steuergeräte und Sensoren Informationen austauschen. Diese Datenbusse ermöglichen es, sowohl Komplexität als auch Gewicht der Fahrzeugverkabelung gegenüber einfachen Leitungsstrukturen erheblich zu reduzieren und sorgen für eine effiziente Kommunikation zwischen den einzelnen Komponenten.

Herausforderungen und Entwicklung: Ein modernes Bordnetz muss nicht nur zuverlässig und sicher sein, sondern auch flexibel auf die verschiedenen Belastungszustände im Fahrzeug reagieren können. Es bedarf eines intelligenten Energiemanagements, um bei wechselnder Verfügbarkeit von Generatorkapazität und Batterieladung alle Verbraucher adäquat zu versorgen.

Mit dem Aufkommen autonomer Fahrfunktionen und der Vernetzung von Fahrzeugen untereinander sowie mit der Verkehrsinfrastruktur (Car-to-X-Kommunikation) werden die Anforderungen an das Bordnetz weiter steigen. Notwendig sind daher fortlaufende Innovationen in der Energieversorgung, eine Stärkung der Cybersicherheit und die Entwicklung robuster Systeme zum Management der wachsenden Datenströme innerhalb des Bordnetzes.

In der Entwicklung des Automobilbordnetzes zeichnet sich ein Trend zu zentralisierten Architekturen ab, die auf leistungsfähige Domänen-Steuergeräte setzen, um die steigende Anzahl an Funktionen effizient zu handhaben, den Verkabelungsaufwand weiter zu reduzieren und Softwareaktualisierungen zu vereinfachen.