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Schutz von Kfz-Bordnetzen im technologischen Wandel

Kfz-Bordnetze sind einem technologischem Wandel unterworfen. Neben den traditionellen DC 12 V gibt es DC 48 V und Hochvolt-Netze für Elektro- und Hybrid-Fahrzeuge. Das Bordnetz gilt als schwerste Komponente der Kfz-Elektrik mit wachsender Komplexität. Aluminiumleitungen tragen bei größeren Querschnitten zur Gewichtsreduzierung bei und leisten damit auch einen positiven Beitrag zur CO2-Bilanz. Auch deshalb gilt es, den Schutz von Bordnetzen neu zu bewerten.

Welche Herausforderungen beinhaltet der Schutz eines Kfz-Bordnetzes?

Die Optimierungspotenziale für das gesamte Bordnetz und damit auch für das Schutzkonzept bewegen sich im Spannungsdreieck Kosten – Umweltverträglichkeit – Technik. Für Schutzkomponenten bedeutet das z. B. Reduzierung von Montageaufwand und Gewicht (Aluminium als Leiterwerkstoff), geringe Verlustleistung im Betrieb (Energieeffizienz) und zuverlässige technische Lösungen auch für höhere Spannungen (Schalten und Detektion von Störlichtbögen), um eine hohe Versorgungssicherheit zu erreichen.

Leitungsschutz oder Geräteschutz – Wo liegt der Schwerpunkt im Bordnetz?

Der Schutz der Leitung vor Brand durch Überlastung ist das primäre Schutzziel im Bordnetz. Natürlich sind gleichzeitig auch die angeschlossenen Verbraucher vor Überlast und Kurzschlussschäden geschützt. Die Kennlinien der Schutzorgane müssen dabei an die Erwärmungskennlinien der verschiedenen Kabel angepasst werden und zwar sowohl für den Strom als auch für die Energie (i2t-Wert). Nur wer gleichzeitig auch die dynamischen Kennlinien der unterschiedlichen Lasten ins Kalkül zieht, erreicht einen optimalen Schutz des Bordnetzes.

Wie ändert sich das thermische Verhalten einer Leitung im Bündel?

Eine Leitung im Bündel weist eine höhere stationäre Belastbarkeit auf als ein frei verlegter Leiter. Dies gilt es bei der Bemessung des Schutzes zu berücksichtigen und die Nennstromstärke entsprechend anzupassen.

Wie koordiniert man das dynamische Lastverhalten mit der thermischen Charakteristik der Leitung?

Das Verhalten vieler Lasten im Automotivbereich ist hoch dynamisch, denn ein konstanter Betrieb ist bei vielen Verbrauchern (Beispiel: Fensterheber) auszuschließen. Die relativ langen Zeitkonstanten für die Erwärmung der Leitungen erlauben eine Reduzierung des Querschnitts. Dies wiederum erfordert eine exakte Anpassung des Schutzes.

Welche Normen gibt es im Bereich Absicherung von Kfz-Bordnetzen?

Folgende Prüfnormen definieren die Anforderungen an Schmelzsicherungen und Schutzschalter für Kraftfahrzeuge und beschreiben die dazugehörigen Prüfungen:

  • ISO 8820 Fuse links und ISO 10924 Circuit Breakers
  • SAE J1284 Blade Type Electric Fuses und SAE J553 Circuit Breakers (nationale Vorschriften für den nordamerikanischen Raum)

Ergänzend zu diesen Normen gibt es spezielle Werksnormen und Liefervorschriften.