Tesla legt Patente für 48-Volt-System offen

Nach seinem Ladesystem NACS will Tesla mit LVCS eine weitere seiner Komponenten zum Industriestandard machen. Diesmal geht es um die Konnektivität von Autos. LVCS steht für Low-Voltage Connector Standard und ist Teil der 48-Volt-Elektronikarchitektur, die Tesla für den Cybertruck verwendet.

tesla lvcs 2024
Bild: Tesla

Tesla bezeichnet in den kurzen Blog-Beitrag die 48-Volt-Architektur als „langfristig die optimale Wahl, denn sie benötigt nur ein Viertel des Stroms, um die gleiche Leistung zu liefern“. Sie sei entwickelt worden, „um zuverlässige autonome Fahrzeuge zu ermöglichen, und nutzt eine robuste Einzeldrahtversiegelung und unabhängige sekundäre Verriegelungsmechanismen bei gleichzeitiger Minimierung der Gehäusegröße“.

Wie so oft bei Tesla geht es im Kern um eine Vereinfachung der Produktion und somit niedrigere Kosten. Denn mit den modernen Komfort- und Assistenzsystemen haben sich die Komplexität und Kosten der Elektronik in der Autoindustrie laut einer von Tesla zitierten Deloitte-Studie verdoppelt. Heute seien für ein einziges Fahrzeug in der Regel mehr als 200 Anschlüsse erforderlich, Tendenz steigend.

Diesem Trend soll der LVCS ein Ende setzen: Für den LVCS haben die Ingenieure gerade einmal sechs Stecker-Designs definiert. Diese seien „so ausgelegt, dass sie die Strom- und Signalanforderungen für über 90 % der typischen elektrischen Geräteanwendungen erfüllen. Diese Standardisierung ermöglicht weitere Effizienzsteigerungen, Kostensenkungen und eine Automatisierung der Fertigung“, so Tesla.

Der US-Autobauer lädt „alle Geräteanbieter und Fahrzeughersteller ein, sich an dieser Initiative zu beteiligen“. Dafür wurde die Mailadresse lvcs@tesla.com eingerichtet.

Der Hintergrund des Vorhabens ist klar: Wird das Tesla-System zu einem (De-Facto-)Industriestandard, steigen die Stückzahlen für LVCS-kompatible Komponenten deutlich und die Preise sinken, auch eine Reparatur könnte somit theoretisch einfacher und günstiger werden. Allerdings ist kurz nach der Veröffentlichung des Tesla-Vorschlags offen, ob der LVCS für den Rest der Branche attraktiv genug ist, die eigenen Systeme über Bord zu werfen.

Als Tesla die Patente für den hauseigenen Ladeanschluss offen gelegt und den Namen NACS für North American Charging Standard“ geprägt hat, war die Reaktion zunächst auch eher verhalten – bis dann rund ein halbes Jahr später mit Ford und GM gleich zwei US-Schwergewichte den NACS adaptiert haben. Heute setzen nahezu alle Autobauer bei ihren elektrischen Nordamerika-Modellen auf den NACS. Allerdings ist die Adaption eines Lade-Standards – gerade mit Blick auf die in den USA deutlich besser ausgebauten Tesla Supercharger im Vergleich zu CCS-Schnellladern – für Unternehmen wie Endkunden attraktiv gewesen, während es für den Kunden nachrangig ist, welche 48-Volt-Stecker in seinem Fahrzeug verbaut sind. Solange die Funktionalität stimmt.

tesla.com

26 Kommentare

zu „Tesla legt Patente für 48-Volt-System offen“
Jörg
29.10.2024 um 10:09
den Tesla-Standard anzunehmen würde mit einigem an Gesichtsverlust einhergehen. ich bin mal gespannt wer es trotzdem macht, weil es letztendlich billiger ist
Aztasu
29.10.2024 um 12:18
Niemand braucht in reinen E-Autos 48V, und selbst bei Hochleistungs-Hybride mit einer relativ großen Batterie wird es fraglich, es ist ein Feigenblatt Teslas um die Mittelmäßigkeit zu verbergen. Porsche und Lucid haben bereits bewiesen wie man das Thema richtig angeht, und zwar in dem die Komponenten die höhere Leistung brauchen möglichst direkt an das vorhandene Hochvoltnetz des Autos zu hängen anstatt an das leistungsschwächere Niedervoltnetz. Porsche konnte auf einen DC-DC Wandler im Taycan und Panamera verzichten, da die Hinterachslenkung und active-ride Fahrwerk direkt an das 400V (Panamera) bzw. 800V (Taycan) gekoppelt wurden. Alle anderen Verbraucher können ohne Probleme auf 12V/16V laufen. LEDs und Halbleiter brauchen weniger als 5V, auch für Touchscreens oder induktives Laden reichen 12/16V aus (z.B. 16V und 3A = 48W). Ein 48V Bordnetz für die Kleinstelektronik ist overkill und bewirkt das Gegenteil davon was erreicht werden sollte, nämlich Kosteneinsparungen durch kleinere Kabelquerschnitte und Effizienzgewinne durch die Einsparung eines DC-DC Wandlers von 400V auf 48V, denn einerseits muss die Isolierung erhöht werden da 48V deutlich gefährlicher sind als 12V und 48V Komponenten kosten mehr in der Beschaffung und zweitens spart man sich zwar den Wandler vom Hochvolt auf Niedervolt, braucht dann aber extra einen Wandler der die 48V auf z.B. 5V oder niedriger runterbringt. Die Effizienzgewinne für die Kleinstelektronik wird so wieder aufgefressen. So lange man also alle Niedervolt-Komponenten die von höheren Volt und niedrigeren Ampere oder von höheren Volt und gleichbleibenden Ampere (= mehr power) profitieren bzw. diese sogar benötigen um überhaupt gut zu funktionieren, direkt an das Hochvoltnetz hängt ergibt 48V kaum einen messbaren Nutzen, verteuert aber die Fertigung und erhöht das Sicherheitsrisiko für den Kunden (wenn auch nur in sehr kleinem Maße). Deshalb ist Lucid ebenfalls dazu übergegangen das Fahrwerk (konkret den Kompressor des Luftfahrwerks) und Stellmotoren an das 800V-Netz des kommenden obere Mittelklasse SUVs "Gravity" zu hängen. Ein Interview von "Out of Specs" mit dem technischen Leiter von Lucid gibt es auf YouTube zu sehen, welches am Rande eines Präsentationsevent auf einem Golfplatz aufgenommen wurde. Da erklärt er kurz die Beweggründe zu der Entscheidung.
Silverbeard
30.10.2024 um 12:43
Dir ist aber schon klar, dsas Tesla nicht die 48V Idee erfunden, sondern umgesetzt hat? Von 48V haben ich schon vor 10-15 Jahren bei deutschen Autoherstellern gelesen. Aber die denken wohl wie Du, solange man noch nicht die Wand erreicht hat, kann man noch Gas geben...
Aztasu
30.10.2024 um 16:32
Klar, ist mir bewusst, steht ja auch schon lange weiter unten in einem anderen Kommentar von mir. 48V wird seit Jahren da eingesetzt wo es einen merklichen Nutzen hat, nämlich in Mild-Hybriden, dort wird es aber noch in Kombination mit 12V eingesetzt. Grod innovativ ist 48V nicht, das ist keine große Wissenschaft. In reinen E-Autos ergibt es kaum einen Sinn wenn man es so macht wie Porsche oder Lucid. Höchstens in Kombination mit steer-by-wire könnte es einen Nutzen haben, da die Steuerung von der Hauptbatterie getrennt operieren können muss, ich gehe davon aus das man es auch anders lösen kann. 48V -> viel Lärm um nichts. Wobei aus der Branche/Industrie ohnehin kein Lärm darüber kommt, der kommt eigentlich fast ausschließlich von naiven Tesla fanboy channels.
RicMedio
30.10.2024 um 12:41
Selten so viel Text gelesen der nicht stimmt.Der Leitungsquerschnitt bei höherer Spannung und gleicher Leistung wird kleiner. Gewicht wird eingespart und demzufolge Material (Kupfer). Der Leistungsverlust sinkt und erhöht die Effizienz des Fahrzeugs.Die Technologie GaN kennen Sie? Silizium wird durch Galliumnitrid ersetzt. Diese Bauteile sind effizienter und kleiner.Die Ausgangsspannung zu senken ist kein Aufwand. Anbieter wie ROHMs bieten Spannungswandler von 48 Volt auf 3,3 Volt über GaN an mittels eines ICs.Deutschland und andere europäische Automobilhersteller bemühen sich jedoch verstärkt um den Übergang zu einem 48-Volt-Stromversorgungssystem. Warum die Erhöhung der Spannung von 12Volt auf 48Volt? Zunächst einmal ermöglicht 48Volt eine höhere Leistung des Antriebsmotors bei geringerer Größe. Außerdem können Komponenten wie elektromagnetische Spulen und Motoren für die Klimaanlage, elektrische Fensterheber und Scheibenwischer miniaturisiert werden.Das führt auch zur Gewichtseinsparung und weniger Materialkosten und Verbrauch.Das spart hoch skaliert viele Ressourcen.
Aztasu
30.10.2024 um 16:24
Selten so viel Unsinn gelesen. Alle "Argumente" werden bereits in meinem Text aufgegriffen und entkräftet. Wie wäre es wenn man sich auch nur eine Sekunde tiefer mit dem Thema beschäftigt? Bitter
MWF
30.10.2024 um 08:00
na dann auf und den Tesla-Jungs erklären, dass sie Fehler machen. ;)
Stefan
29.10.2024 um 20:19
Das Netzteil eines Desktop-Computers liefert verschiedene Spannungen nebeneinander, auf bis zu 12 Pins oder mehr. Das sind dann 12 Volt, 5 Volt und 3,3 Volt nebeneinander. Das würde hier auch Sinn geben. 48 Volt für die Bauteile, die es brauchen und 12 oder weniger für die Kleinelektronik. Für 48 Volt hat man früher 4 Bleiakkus benötigt. Heute geht das besser.
Müller
29.10.2024 um 14:16
LKW fahren heute schon mit min. 24 Volt. Teilweise auch mit 48 Volt.
BEV
29.10.2024 um 14:01
stimmt nicht ... selbst die von dir genannten Porsche haben 48V im Taycan .. im gegenteil sogar, die haben das sehr dumm gelöst, man hat auf bestehende Komponenten zurückgegriffen und die haben neben 800V sogar 400V im Fahrzeug, weil es die Teile noch nicht als 800V gab und dazu noch 12V und 48V (Je nach Ausstattung) ein Wegfall von 12V und nur noch auf 48V zu setzen macht sehr wohl sinn auch bei Tesla ist der Klimakompressor an der HV-Seite, das hat nicht Porsche erfunden
Hoppe 63
29.10.2024 um 16:37
Ich kenne überhaupt keinen BEV bei dem der Klimakompressor nicht am HV Netz hängt!
Aztasu
29.10.2024 um 16:17
Das was du beschreibst trifft ja gerade nicht auf den neuen Taycan zu, aber auf den Cybertruck, der nicht nur 800V und 48V hat, sondern ein separates durch einen Wandler gefüttertes 12V Netz, den auch weiterhin hat der Cybertruck 12V Komponenten. Aber selbst wenn nicht bräuchte man einen extra Wandler damit die Kleinstelektronik nicht durchschmort. Dieser Wandler frisst die minimalen Effizienzgewinne. Deshalb ergibt 48V ja auch kaum einen Sinn. Besser ist z.B. der Sprung von 400V auf 800V + ein günstiges 12/16V Netz das völlig ausreichend ist und keinen weiteren Wandler benötigt. Nur hatte Tesla das eben noch nicht technisch hinbekommen. Das 48V-Netz des Cybertruck ist im Grunde eine Notlösung damit Lenkungsmotoren, das Fahrwerk überhaupt funktionieren, diese Komponenten hätte man dann aber auch gleich an das 800V-Netzt hängen können, wie es eben Lucid und Porsche bereits tuen.
Sureface
29.10.2024 um 16:38
Es gibt Gründe warum man die Lenkung beim CT nicht am HV Netz hat. Die 800V werden abgeschalten, wenn was ist. Dann wäre auch die Lenkung am Sack. Im Notfall muss aber das Steer By Wire System noch funktionieren. Daher ist das auf dem 48V Netz.
Aztasu
29.10.2024 um 17:05
Beim Cybertruck sind die Räderaber ohnehin nicht mehr steuerbar wenn z.B. Hochvolt-Batterie leer ist, es scheint also als Backup so nicht ganz zu funktionieren.
Aztasu
29.10.2024 um 16:55
Ja, steer-by-wire scheint der Grund zu sein warum man diese Insellösung überhaupt brauchte. Einerseits weil die Komponenten mehr Power brauchen (dann hätte man sie auch an die 800V legen können), andererseits weil die 48V von den 800V getrennt sein müssen. Das steer-by-wire System kommt übrigens von ZF Andererseits könnte im Notfall (nicht im Regulärbetrieb) vielleicht auch das 12V/16V Netz ausreichen, dann könnte man sich das 48V Netzt wieder sparen? Wie auch immer, der Nutzen für normale E-Autos ist sehr gering
Aztasu
29.10.2024 um 16:08
Dann schau doch nochmal nach ob der neue Taycan das ebenfalls hat....nein hat er eben nicht, da Porsche hier den Schritt gegangen ist den ich beschrieben habe
Robert K.
29.10.2024 um 10:13
Ja, absehbar wird sich der NACS hier nicht durchsetzen. Dafür sind hier schon vieeel zu viele CCS-Stecker verbaut und das Ladenetz somit attraktiv ausgebaut (anders als USA). Und, wenn auch klobiger, ist CCS2 doch zukunftsfähiger, da dort nochmal erheblich mehr Watt durch gehen. Ich sehe 5-600 kW schon bald als realistisches kurzzeit-Auto-Lade-Erlebnis an. Ob das dann die Netze noch mitmachen? Aber mit Pufferbatterie im Lader gehts.
BEV
29.10.2024 um 14:02
das sagt doch der Name schon NACS ist für Nordamerika .. und ersetzt dort den Typ 1 / CCS1 Stecker
Matthias U
29.10.2024 um 11:49
Ja. Schön. Und wo finde ich jetzt die Doku zu diesem noch-möchtegern-Standard?
Aztasu
29.10.2024 um 12:34
Die Industrie setzt in Mild-Hybriden 48V seit etlichen Jahren ein (neben den 12V). Man könnte sich überlegen ob Mild-Hybride nicht ausschließlich ein 48V-Netz haben könnten. Und Mild-Hybrid- bzw. Verbrenner-Hypercars wird ein 48V-Netz (neben dem 12V Netz?) manchmal für leistungsstärkere Lüfter und e-Turbos benutzt. Da wird 48V auch weiterhin eingesetzt werden, weil es eben ein messbaren Nutzen gibt der anders vielleicht auch gar nicht zu erreichen wäre. In hochwertig konstruierten E-Autos ist der Nutzen aber zu gering und bringt weitere Probleme mit sich. Lucid und Porsche sind in der Konstruktion und Entwicklung einfach top.
BEV
29.10.2024 um 14:03
die 48V werden im Mild Hybrid aber nicht statt sonder zusätzlich zum 12V Bordnetz eingesetzt, das ist sehr dumm
Aztasu
29.10.2024 um 16:29
Naja, ist halt fraglich ob das so viel Nutzen bringt. Ersteinmal gibt es schlicht keine 48V Komponenten für alle Anwendungen, der Cybertruck hat ja neben den 48V auch 12V Komponenten und braucht für die einen extra Wandler (aber kein eigenes Netz mit Batterie). Selbst wenn es 48V Komponenten für das meiste gibt brauchen LEDs und Halbleiter, Schaltkreise etc. halt trotzdem nur wenige Volt. Wie will man das umgehen und warum sollte man das tuen? Der Nutzen scheint ja selbst in reinen Mild-Hybrid Fahrzeugen bisher sehr gering zu sein, deshalb wird es nur partiell eingesetzt, und icht könnte mir einen vollständigen Wechsel auf 48V nur vorstellen wenn die gesamte Autoindustrie das in Mild-Hybrid Fahrzeugen einführen würde. Das ist aber ohnehin nur eine Nische. Für Voll-Hybride mit größerer Batterie und reine E-Autos sehe ich einen zu kleinen Nutzen.
Aztasu
29.10.2024 um 17:03
Für steer-by-wire Lösungen ohne mechanische Verknüpfung wäre es im Notfall noch etwas, das hat "Sureface" dargelegt. Aber auch hier bleibe ich skeptisch ob das nicht anders gelöst werden könnte. Beim Cybertruck sind die Räder ohnehin nicht mehr steuerbar wenn z.B. Hochvolt-Batterie leer ist, es scheint also als Backup so nicht ganz zu funktionieren.
Silverbeard
30.10.2024 um 12:47
Hochvoltbatterien werden mit einem Puffer versehen. Die kann man unter normalen Umständen nicht leerfahren. Also selbst wenn der Antrieb nicht mehr aktiviert werden kann, ist noch Kapazität in der Batterie. Ich gehe davon aus, das Tesla dieses Problem mit Steer By Wire berücksichtigt hat. Zumindest die Vorderräder dürften sich noch steuern lassen.
Aztasu
30.10.2024 um 16:39
Lassen sich aber nicht mehr steuern. Gibt dazu z.B. Videos von "Out of Specs" auf YouTube. Das Rad kannste drehen wie du willst, die Räder drehen sich dann nicht mehr mit und der Wagen lässt sich nicht mehr manövrieren. Der "power draw" der 48V Komponenten ist wohl sehr hoch weshalb die 48V Batterie regelmäßig nachgeladen werden muss. Wenn der Akkustand des Hochvolt-Akkus auf ein sehr niedriges Niveau fällt wird dies wohl unterlassen. Wer längere Zeit versucht die maximale Akkukapazität rauszuquetschen, so wie es "Out of Specs" bei ihrem Reichweiten-Test eben machen, der wird auch schnell die 48V Batterie leer bekommen. Das ist meine Vermutung warum man faktisch nicht Lenken kann wenn die Hochvolt-Batterie auf einem sehr niedrigen Ladestand ist. Als backup und Sicherheit reichen die 48V wohl nicht aus
Battie
29.10.2024 um 19:40
Bei E-Bikes mit elektrischer Schaltung wie enviolo automatiq oder Decathlon-Owuru (hier nur ein Kadenz-Variator) ist es üblich, dass bei niedriger Batterieladung der Antrieb rechtzeitig ausgeht, damit das Fahrrad weiterhin mit Schaltung noch weit genug gefahren werden kann. Ähnlich wird es sich im CT verhalten: normal fahren ist dann zwar nicht mehr möglich, wohl aber lenken, z.B. um noch abgeschleppt werden zu können - ohne Spezialfahrzeug - kann ich mir vorstellen. So ein CT soll ja exquisite Geländeeigenschaften haben und sollte möglichst aus jeder Lage noch geborgen werden können, wenn sich der Fahrer mit der Reichweite verschätzt hat denke ich. Zudem ist die Testergemeinde doch ordentlich angetan von der Lenkung des CT, warum sollte das nicht Schule machen? Wiedermal hat sich doch Tesla was getraut, was es vorher nicht gab. Bitte um Berichtigung wenn ich da was falsch sehe!

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