Fotó: Envato Elements
Egy kis történelem
Olvasóink kevésbé fiatal része emlékezhet arra, hogy a Trabant márkanevű gépkocsik 6 V-os akkumulátorról működtek. Ez a feszültségérték a járműelektronika kezdeti időszakára vezethető vissza. Ekkortájt az akkumulátorok fajlagos energiatároló kapacitása alacsony volt, vagyis nagy volt a méretük. Ráadásul az ólom a háborús időszakban szűkösen volt elérhető. Ezért hely- és alapanyag takarékossági szempontból célszerűnek látszott a 3 cellás akkumulátorok használata. Ekkoriban a járművek fő energiafogyasztói a lámpák voltak (eleinte még a kanyarodásjelzés is kézi működtetésű karral történt).
Idővel egyre több lett az elektromos fogyasztók száma és áramigénye, ami azzal is járt, hogy a kapcsolók kontaktusain, a csatlakozókon, vezetékeken egyre nagyobb lett a teljesítményveszteség. Kiutat a 12 V-ra való áttérés jelentett. Mint tudjuk a 12 V-osnak nevezett akkumulátor nyugalmi feszültsége 12,6 V, azonban a töltőfeszültség ajánlott értéke kb. 14 V – vagyis a jármű elektromos rendszere valójában 14 V-os.
Mintegy 20 évvel ezelőtt az elektromos segédberendezések teljesítmény igénye (akár 2 kW) eljutott oda, hogy tovább kéne emelni a feszültségszintet. Ekkor a 36 V-os (ami valójában 42 V-osat jelent) rendszerben gondolkodtak. Több neves gyártó (Audi, BMW, GM, Opel, Porsche) is érdeklődött a dolog iránt, aztán látszólag semmi sem történt.
A 48 volt előnyei
A modern autókban akár 2-3 kilométernyi vezeték is található, melynek súlya elérheti a 70 kilogrammot is. A nagy fényerejű lámpák, az elektromos ablak-emelők, szélvédő, ülés- és kormányfűtés, az egyre komolyabb infotainment rendszerek, vagy az egyre elterjedtebb sokkamerás, radaros stb. fejlett vezetéstámogató rendszerek „zabálják” az áramot, amit csak vastag vezetékekkel lehet biztosítani. Mindez megint csak a feszültségszint emelését teszi egyre indokoltabbá!
A magasabb fedélzeti feszültség révén megnyíló energetikai lehetőségeknek köszönhetően a segédberendezések sora részére is új lehetőségek nyílnak. Így a főtengely fordulatszámától függetlenül a vízpumpa, az olajszivattyú számára mindig biztosítható az optimális működés. De akár a turbófeltöltő is hajtható villanymotorral: így az már alapjárat környéki fordulatszámnál is felpörgethető, a turbókésedelem gyakorlatilag eltűnik.
Az autó mozgási energiájából (például fékezéskor) táplálkozó rendszer kapcsán jogosan merülhet fel a kérdés, hogy miért „csak” 48 V-os a rendszer, hiszen a nagyobb feszültség nagyobb teljesítménnyel párosul. Ennek egyik meghatározó oka, hogy ebben a felállásban még törpefeszültségű rendszerről beszélünk. (A szabványok szerint a törpefeszültség maximális értéke [ELV, extra-low voltage] <50 sub="">Veff AC, illetve <120 v="" sub="">DC.) Ha ennél nagyobb feszültségszinteket használnának, úgy már más, szigorúbb előírásokat kellene betartani, ami számos plusz költséggel jár. Ebben az esetben egy „erősebb” architektúra csak több biztonsági rendszer alkalmazása mellett valósulhatna meg, robosztusabb vezérlőegységet, vastagabb szigetelésű és ezért nehezebb kábeleket igényelne.
Lehetséges 48 V-os rendszerelemek egy hibrid autóban, ábra: nexperia.com
Az átállás akadályai
A napjainkban széles körben alkalmazott, különböző „lágy hibrid” rendszerekből láthatjuk, hogy – elsőként a nagy energiákat igénylő részegységek vonatkozásában – már bevezették a 48 V-os feszültséget. Így például 48 V-on működik a mild-hibridek elektromos rendszere, de sok esetben a klíma is. Bár kifejezetten célszerűnek látszik, mégis nehéz az átállás.
Az ok nem is annyira bonyolult. A korszerű autókban használatos ezernél is több elektromos komponens – szenzor, elektronikai áramkör, kapcsoló, fényforrás stb. – 12 voltos tápfeszültségre van tervezve. (Persze vannak kivételek, mint pl. a xenon lámpák, azonban ezek saját konverterekkel vannak ellátva, melyek tápfeszültsége a „hagyományos” 12 V.) Ha egy autógyártó úgy dönt, hogy változtat a fedélzeti feszültségen, úgy az összes beszállító összes termékét módosítani kell. Sőt akkor már ajánlatos a továbbiakban minden modellnél ezt az új feszültségszintet használni.
Nem véletlen hát, hogy a hagyományos gyártók kivártak. Egy forradalmian új gyártó megjelenésére volt szükség ahhoz, hogy az áttérés megkezdődhessen. Ez a Tesla volt, melynek Cybertruck nevű modelljével a cég elkezdte az átállást a 48 V-os rendszerre. Ehhez tudni kell azonban azt is, hogy a Tesla hagyományosan igyekszik minden elektronikai eszközt saját maga legyártani. Vagyis neki nincs szüksége a beszállítókkal való egyeztetésre, egyezkedésre. Ugyanakkor a cégnél belátták azt is, hogy sokkal hasznosabb, ha más gyártók is a 48 V-os rendszert alkalmazzák, ezért közzétették az idevágó szabadalmaikat, megoldásaikat, megosztották a műszaki dokumentációt.
Az elképzelések szerint a megoldás elterjedése gyors lesz, mivel hozzájárul a jármű üzemanyag fogyasztásának (és ezzel együtt a CO2 kibocsátás) csökkentéséhez – ami a világ fejlettebb részén fontos műszaki elvárás. A hazai járműelektronikai beszállítócégek tervezőinek nem árt, ha minél előbb elkezdik a felkészülést erre az új kihívásra.
