Bordnetz-Marktentwicklung Wie sieht der Hochvolt-Kabelsatz der Zukunft aus?

Bild 1: Die Art des erforderlichen Kabelbaums ist abhängig vom Grad der Fahrzeugelektrifizierung.
Bild 1: Die Art des erforderlichen Kabelbaums ist abhängig vom Grad der Fahrzeugelektrifizierung.

Wie entwickelt sich der Bordnetz-Markt angesichts alternativer Antriebsformen und vor welchen Herausforderungen stehen Bordnetzanbieter dadurch? Leoni stellt die wichtigsten Trends und ihre Auswirkungen auf die Kabelsatzentwicklung vor.

Die Elektromobilität nimmt 2019 trotz insgesamt rückläufiger Gesamtzulassungszahlen in wichtigen Automobilmärkten weiter an Fahrt auf. In China hat sich im ersten Quartal 2019 die Nachfrage von Elektrofahrzeugen mehr als verdoppelt, während der Gesamtmarkt um 11 Prozent sinkt. Das sind die Ergebnisse der Branchenstudie Elektromobilität 2019 des Center of Automotive Management (CAM).

Entwicklungen wie die Elektromobilität stellen Bordnetzanbieter vor Herausforderungen: »Unserer Meinung nach gibt es einige Missverständnisse am Markt hinsichtlich der verschiedenen Kabelsatzprodukte und -kategorien und mögliche Kombination für verschiedene Fahrzeugtypen«, so Udo Hornfeck, Chief Technology Officer von Leoni. Seiner Ansicht nach herrscht vor allem im Bereich der Elektromobilität erhebliche Unsicherheit über die Auswirkungen auf die Bordnetzanbieter. 

Mit Blick auf die kommenden Trends und als Grundlage für seine Geschäftsplanungen und strategische Positionierung klassifiziert Leoni Fahrzeuge je nach ihrer Antriebsart in vier Kategorien: 

  • Auf Verbrennungsmotoren basierende Fahrzeuge sind mit 88,5 Millionen Einheiten auch 2018 weiterhin am Markt sehr dominant. Betrieben wird dieser Fahrzeugtyp mit fossilen oder Biokraftstoffen.
  • Mild-Hybrid-Fahrzeuge haben einen kleinen, auf Niedervolt basierenden Elektromotor. Sie werden durch Rekuperation – also der Rückgewinnung von Energie – geladen und haben normalerweise keine Ladedose.
  • Full-Hybrid-Fahrzeuge werden aus einer Kombination aus einem Verbrennungs- und Hochvolt-Elektromotor angetrieben. Hochvolt im PKW bedeutet mehr als 60 V, typischerweise zwischen 250 und 800 V. Zwar ist Externes Laden möglich, aber auch hier gibt es Rekuperation beim Bremsen oder Bergabfahren.
  • Beim Battery Electric Vehicle (BEV) handelt es sich um ein rein elektrisch betriebenes Fahrzeug. Der Antriebsstrang wird von einem oder mehreren Elektromotoren angetrieben und es gibt keinen Verbrennungsmotor.

»Heute werden noch weit über 90 Prozent der Autos mit Verbrennungsmotoren angetrieben«, so Hornfeck. »Im Bereich der elektrifizierten Fahrzeuge stellen Full-Hybrids den größten Anteil dar.«

Welche Kabelsätze für welches Fahrzeug?
Jeder Fahrzeugtyp verfügt über mehrere Nieder- und Hochspannungskomponenten, um den Energie- und Datenbedarf des Fahrzeugs zu decken. Bei den Niedervoltkabelsätzen mit Spannungen unter 60 V deckt der Hauptkabelsatz den größten Teil der Daten- und Energieverteilung für Sensoren/Aktoren, Komfortfunktionen und Schalter ab. Die Nebenkabelsätze sind aus Komplexitätsgründen vom Hauptkabelsatz getrennt. Unter diese Kategorie fallen etwa Türkabel- oder Stoßstangensätze. Der Cockpit-Kabelsatz konzentriert sich auf die Verknüpfung von Info- und Entertainment-Funktionen. Eine der Hauptanforderungen ist dabei die Datenverteilung. Um bei Verbrennungsmotoren die Sensoren/Aktoren des Motors mit dem Motorsteuergerät zu verbinden, ist ein Motorleitungssatz notwendig. In E-Fahrzeugen hingegen verbindet der E-Motor-Kabelsatz die Sensoren und die Steuereinheit des E-Motors mit dem elektrischen System. 

Die Hochvoltkabelsätze – leicht an der orangefarbenen Farbe zu erkennen – werden für Spannungsebenen über 60 V verwendet. Hierzu zählen Ladekabel, die die Ladedose mit dem Onboard-Ladesystem verbinden. Nebenleitungssätze dienen zur Vernetzung von Anwendungen, wie Heiz- oder Kühlsystemen, um die Verlustleistungen zu minimieren. Daneben sind Traktionsleitungssätze vorhanden, die Hochvoltbatterien mit der Leistungselektronik verbinden, einen 3-Phasen-Leitungssatz, der sich zwischen Leistungselektronik und dem Elektromotor befindet, und Batterie-Leitungssätze innerhalb der Hochvoltbatterien.

Bild 1 zeigt einen Überblick darüber, welche Leitungssätze sich in welchem Fahrzeugtyp befinden. Verbrennungsfahrzeuge enthalten nur Niedervoltkabelsätze. Für seine Geschäftsplanungen berechnet Leoni dafür eine Preisspanne zwischen 270 und 540 Euro. Mild-Hybrid-Fahrzeuge benötigen zusätzlich einen Kabelsatz für den E-Motor. Leoni kalkuliert hierfür zwischen 330 und 620 Euro ein. Full-Hybrid-Fahrzeuge benötigen alle Kabelsatztypen (Preisspanne: 550 bis 870 Euro). Bei reinen Elektrofahrzeugen fällt nur der Kabelsatz für Verbrennungsmotoren weg (Preisspanne: 620 bis 900 Euro). Daraus lässt sich schließen, dass elektrifizierte Autos einen deutlich höheren Kabelsatzanteil als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren haben.