Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

In modernen elektrischen Servolenkungssystemen (EPS) spielt die Stabilität des DC-Link-Busses eine entscheidende Rolle für die zuverlässige Unterstützung des Lenkmoments, insbesondere unter hohen Last- und Temperaturbedingungen. Während anspruchsvoller Fahrzustände wie Parkvorgängen oder langsamen Kurvenfahrten treten starke Stromrippel und kurzfristige Leistungsspitzen auf. Diese dynamischen Belastungen stellen hohe Anforderungen an den DC-Link-Kondensator, der als Energiepuffer und Spannungsstabilisator im System fungiert.

In einem Dauertest eines EPS-Steuergeräts für eine neue Fahrzeugplattform wurden unter hoher thermischer Belastung und starker mechanischer Beanspruchung wiederholt Unterspannungswarnungen sowie zeitweise Ausfälle der Lenkunterstützung beobachtet. Die anschließende Analyse zeigte, dass die Ursache in der Degradation des Aluminium-Elektrolytkondensators im DC-Link lag. Durch erhöhte Temperaturen und hohe Ripple-Ströme beschleunigten sich Alterungsprozesse im Elektrolytsystem und in der Oxidschicht. Dies führte zu einem Anstieg des äquivalenten Serienwiderstands (ESR), erhöhter Leckströme sowie einer instabilen Kapazitätscharakteristik. Die Folge waren Spannungsschwankungen auf der DC-Bus-Leitung, die die Systemzuverlässigkeit und funktionale Sicherheit beeinträchtigten.

Im EPS-Steuergerät übernehmen Aluminium-Elektrolytkondensatoren an der VBAT-Eingangsstufe sowie im DC-Link mehrere zentrale Aufgaben: Sie glätten die Eingangsspannung, absorbieren kurzzeitige Stromspitzen und reduzieren die durch die Motor-Kommutierung verursachten Spannungsschwankungen. Damit beeinflussen sie nicht nur die Energieversorgung, sondern auch die Regelgenauigkeit, das Drehmomentverhalten und die Langzeitstabilität des Gesamtsystems.

Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, müssen moderne Kondensatoren eine Kombination aus hoher Ripple-Stromfestigkeit, niedrigem ESR, stabiler Kapazität bei hohen Temperaturen sowie langer Lebensdauer unter thermischer Dauerbelastung aufweisen. Insbesondere in EPS-Anwendungen treten häufig Temperaturen von über 125 °C im Steuergerät auf, wodurch eine besonders hohe thermische Stabilität erforderlich ist.

Die Flüssig-Aluminium-Elektrolytkondensatoren der YMIN LKL(R)-Serie wurden speziell für solche automobilen Hochzuverlässigkeitsanwendungen entwickelt. Durch optimierte Elektrolytformulierungen und eine verbesserte Elektrodenstruktur wird der ESR reduziert und das Wachstum des Leckstroms bei hohen Temperaturen minimiert. Gleichzeitig verbessert die Konstruktion die Fähigkeit zur Aufnahme hoher Ripple-Ströme und eignet sich somit ideal für DC-Link-Filter- und VBAT-Pufferanwendungen in EPS-Steuergeräten.

Langzeitprüfungen bei 135 °C zeigen, dass die LKL(R)-Serie auch über längere Betriebszeiten hinweg eine stabile elektrische Performance aufrechterhält. Kapazitätsverluste bleiben gering, und der Verlustfaktor (tan δ) bleibt stabil. Der Leckstrom bleibt im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen auf einem niedrigen und kontrollierten Niveau. Dies trägt zur Reduzierung von Spannungsinstabilitäten im DC-Link bei und verbessert die Gesamtreliabilität des EPS-Systems.

Aus Systemsicht ist der Kondensator nicht mehr nur ein passives Bauelement, sondern ein entscheidender Faktor für die Zuverlässigkeit der Leistungselektronik im EPS. Seine Eigenschaften beeinflussen direkt die Stabilität des Steuergeräts bei hohen Lastspitzen sowie die Lebensdauer unter realen Fahrbedingungen. Mit der zunehmenden Elektrifizierung im Automobilbereich steigt daher der Bedarf an Hochtemperatur- und Hochzuverlässigkeitskondensatoren kontinuierlich.

Zusammenfassend leisten Aluminium-Elektrolytkondensatoren im DC-Link von EPS-Systemen einen wesentlichen Beitrag zur Stabilität und Sicherheit moderner elektrischer Lenksysteme. Die YMIN LKL(R)-Serie bietet hierfür eine gezielte Lösung für anspruchsvolle Hochtemperatur- und Hochlastanwendungen und unterstützt damit die Weiterentwicklung zuverlässiger Leistungselektronik im Automobilbereich.

Quellenlink: https://www.ymin.cn/news/in-automotive-eps-electric-power-steering-controllers-how-do-aluminum-electrolytic-capacitors-support-the-stability-and-high-temperature-reliability-of-the-dc-link-bus/

Autor: Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd. （https://www.ymin.cn/)

Kontakt: ymin-sale@ymin.com