Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ausgepustet: Passiver Schutz vor Lichtbögen im 42V-Bordnetz

31.10.2002


Lichtbogen zwischen zwei Kontakten bei einer Spannung von 42 Volt (©Fraunhofer IPA)


Ein gerichteter Luftstrom bringt den Lichtbogen zum Erlöschen. (©Fraunhofer IPA)


Ab 2015 sollen knapp die Hälfte der Neuwagen mit einem 42V-Bordnetz ausgerüstet sein. Ein sicherheitstechnisches Problem sind noch die Lichtbögen, die sich beim Lösen unter Spannung stehender Kontakte bilden. Sie erreichen Temperaturen, die nicht nur die Kontakte schädigen, sondern sogar Brände auslösen können. Einen einfachen Weg diese Lichtbögen zu löschen, hat Wolfgang Langhoff vom Fraunhofer IPA gefunden.


Ob Scheibenheizung, Fensterheber, Klimaanlage oder elektomechanische Bremsen und Lenkung: Eine zunehmende Anzahl von elektrischen und elektronischen Komponenten im Automobil schraubt nicht nur den Stromverbrauch in die Höhe. Sie verlangt auch nach mehr Leistung. Vor diesem Hintergrund und auch um Leitungsverluste zu begrenzen plant eine Gruppe großer Automobilhersteller die Anhebung der Kfz-Bordnetzspannung auf 42 Volt bis 2008. Laut einer Analyse der Unternehmensberatung Frost & Sullivan wollen die meisten Hersteller bis dahin Kfz mit einem 42V-Bordnetz anbieten. Die seit 1996 diskutierte Neuerung wird bereits seit 2002 für einzelne, lokale Applikationen wie die flächige Frontscheibenheizung in Serienfahrzeugen genutzt. "Im aktuellen 12V- (Batteriespannung) bzw. 14V- (Nennspannung) Bordnetz ist eine weitergehende Elektrifizierung äußerst schwierig, da sowohl die Generatorleistung als auch die nötigen Stromstärken große Probleme bereiten - vor allem, wenn mehrere große Verbraucher gleichzeitig aktiv sind", erklärt Wolfgang Langhoff vom Fraunhofer IPA.

Eines der größten Hindernisse für die Umstellung auf 42 Volt ist sicherheitstechnischer Natur. Liegt eine Spannung dieser Höhe an, können sich beim Fügen oder Lösen von Steckverbindern stabile Lichtbögen bilden. "Beim Trennen der elektrischen Kontakte in einem repräsentativen Stromkreis - z. B. 48 Volt, 5 Ampere für elektrische Fensterheber oder Lüfter - bildet sich beim Abziehen eines Steckverbinders unter Last zwischen den Kontakten ein Lichtbogen aus. Er erreicht eine Temperatur von mehr als 5000 K und schädigt damit sowohl die Kontakte als auch das Steckergehäuse", berichtet Langhoff. Im schlimmsten Fall könne dieser Lichtbogen sogar einen Fahrzeugbrand auslösen, warnt er. Der IPA-Wissenschaftler hat ein passives Sicherheitskonzept für Steckverbinder entwickelt, das im Oktober mit dem Fraunhofer IPA Innovationspreis 2002 ausgezeichnet wurde und auch in der Automobilindustrie auf reges Interesse stößt.


Seine Grundidee ist, den Lichtbogen mit einem Luftstrom zu löschen. Dabei macht sich Langhoff zu Nutze, dass immer mehr gedichtete Steckverbinder in den Kfz verbaut werden - sie wirken der Kontakterrosion entgegen und gewährleisten eine hohe Qualität der elektrischen Verbindung über die gesamte Lebensdauer des Automobils. Beim Öffnen dieser Steckverbinder entsteht durch den Ausgleich des Unterdrucks in der Kontaktkammer ein Luftstrom. Ein zusätzlicher Lüftungskanal im radial gedichteten Stecker nutzt diesen Effekt und leitet den Luftstrom gezielt an den Kontakten vorbei. Die Intensität der Kühlluftströmung reicht aus, um das Plasma des Lichtbogens zu verdrängen und ihn damit zu löschen. Da die Spannung von 42 Volt nicht ausreicht, um die kühle Luft erneut zu ionisieren, kann sich kein zweiter Lichtbogen mehr bilden.

Bei der Automobilherstellung entstehen durch die Umstellung auf 42V enorme Mehrkosten für Verdrahtung und Elektronik. Alleine für den Leitungssatz rechnet z. B. Opel bei Kleinwagen und Fahrzeugen der unteren Mittelklasse mit Mehrkosten von rund 500 Euro. Sie sind auf die komplexere Absicherungproblematik bei Zwei-Spannungs-Bordnetzen während der Übergangsphase sowie auf die Notwendigkeit der Lichtbogenprotektion zurückzuführen. Selbst wenn anfangs nur fünf Prozent der Fahrzeuge mit einem 42V-Bordnetz ausgeliefert würden, bedeutete das für alle deutschen Automobilhersteller einen Mehraufwand von 240 Millionen Euro pro Jahr. "Durch ein passives Verfahren zur Lichtbogenunterdrückung können diese Kosten wesentlich gesenkt werden", sagt Langhoff. Erste Gespräche mit Steckverbinderherstellern laufen bereits. Das Fraunhofer IPA präsentiert das Konzept auf der Electronica 2002, die von 12. bis 15. November in München stattfindet: Anwenderforum Automotive Innovation, Stand C2 A10.

Ansprechpartner:

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Dipl.-Ing. Wolfgang Langhoff
Telefon: 0711-970-1216
E-Mail: wolfgang.langhoff@ipa.fraunhofer.de

Dipl.-Ing. Michaela Neuner | idw
Weitere Informationen:
http://www.ipa.fhg.de/Aktuelles/messen/messe_15_11_02.php

Weitere Berichte zu: 42V-Bordnetz Lichtbogen Steckverbinder Volt

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Schnell, günstig, tragbar: Testgerät PIDcheck prüft Solarmodule im Feld auf PID
18.06.2018 | Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS

nachricht Faszination Weltall - Erlanger Forscher züchten Kristalle in der Schwerelosigkeit
15.06.2018 | Fraunhofer IISB

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Überdosis Calcium

Nanokristalle beeinflussen die Differenzierung von Stammzellen während der Knochenbildung

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitäten Freiburg und Basel haben einen Hauptschalter für die Regeneration von Knochengewebe identifiziert....

Im Focus: Overdosing on Calcium

Nano crystals impact stem cell fate during bone formation

Scientists from the University of Freiburg and the University of Basel identified a master regulator for bone regeneration. Prasad Shastri, Professor of...

Im Focus: AchemAsia 2019 in Shanghai

Die AchemAsia geht in ihr viertes Jahrzehnt und bricht auf zu neuen Ufern: Das International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production findet vom 21. bis 23. Mai 2019 in Shanghai, China statt. Gleichzeitig erhält die Veranstaltung ein aktuelles Profil: Die elfte Ausgabe fokussiert auf Themen, die für Chinas Prozessindustrie besonders relevant sind, und legt den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Innovation.

1989 wurde die AchemAsia als Spin-Off der ACHEMA ins Leben gerufen, um die Bedürfnisse der sich damals noch entwickelnden Iindustrie in China zu erfüllen. Seit...

Im Focus: AchemAsia 2019 will take place in Shanghai

Moving into its fourth decade, AchemAsia is setting out for new horizons: The International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production will take place from 21-23 May 2019 in Shanghai, China. With an updated event profile, the eleventh edition focusses on topics that are especially relevant for the Chinese process industry, putting a strong emphasis on sustainability and innovation.

Founded in 1989 as a spin-off of ACHEMA to cater to the needs of China’s then developing industry, AchemAsia has since grown into a platform where the latest...

Im Focus: Li-Fi erstmals für das industrielle Internet der Dinge getestet

Mit einer Abschlusspräsentation im BMW Werk München wurde das BMBF-geförderte Projekt OWICELLS erfolgreich abgeschlossen. Dabei wurde eine Li-Fi Kommunikation zu einem mobilen Roboter in einer 5x5m² Fertigungszelle demonstriert, der produktionsübliche Vorgänge durchführt (Teile schweißen, umlegen und prüfen). Die robuste, optische Drahtlosübertragung beruht auf räumlicher Diversität, d.h. Daten werden von mehreren LEDs und mehreren Photodioden gleichzeitig gesendet und empfangen. Das System kann Daten mit mehr als 100 Mbit/s und fünf Millisekunden Latenz übertragen.

Moderne Produktionstechniken in der Automobilindustrie müssen flexibler werden, um sich an individuelle Kundenwünsche anpassen zu können. Forscher untersuchen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Hengstberger-Symposium zur Sternentstehung

19.06.2018 | Veranstaltungen

LymphomKompetenz KOMPAKT: Neues vom EHA2018

19.06.2018 | Veranstaltungen

Simulierter Eingriff am virtuellen Herzen

18.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Rätselhaftes IceCube-Ereignis könnte von Tau-Neutrino stammen

19.06.2018 | Physik Astronomie

Automatisierung und Produktionstechnik – Wandlungsfähig – Präzise – Digital

19.06.2018 | Messenachrichten

Überdosis Calcium

19.06.2018 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics