So gewöhnen passende Filter Elektrofahrzeugen das Stören ab

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Spezielle Filter für E-Fahrzeuge verbessern die EMV deutlich

TDK hat eine speziell auf die Bedürfnisse von elektrischen Antrieben für Fahrzeuge zugeschnittene Serie von Zweileiter-Hochvolt-Gleichstrom-Filtern entwickelt. Die Bauelemente der Serie P100316* sind für eine maximale Spannung von 600 V_DC ausgelegt und entsprechen damit den typischen Spannungen, die von Hochvolt-Batterien bereitgestellt werden. Die Stromtragfähigkeiten der Filter liegen bei 150 oder 350 A_DC, wodurch selbst Antriebssysteme mit Leistungen von deutlich über 100 kW befiltert werden können. Der Gleichstromwiderstand liegt bei allen Typen bei nur 0,05 mΩ, wodurch auch bei hohen Strömen keine nennenswerten Verluste auftreten.

In einem Testaufbau konnte die hervorragende Filterwirkung bestätigt werden (Bild 3). Trotz Verwendung eines ungeschirmten Kabels konnten besonders die leitungsgebundenen Emissionen um bis zu 70 dB oder einem Faktor von 3000 reduziert werden. Der Einsatz der neuen Filter bringt einen weiteren Vorteil mit sich: Übliche EMV-Maßnahmen in den einzelnen Systemkomponenten können deutlich reduziert werden.

Leichtes und kompaktes Filter

Neben den herausragenden elektrischen Werten überzeugen die Filter auch durch geringes Gewicht und kompakte Abmessungen – Faktoren, die für den Einsatz in Fahrzeugen entscheidend sind. So variieren die Abmessungen abhängig von Typ zwischen nur 121 mm x 52 mm x 52 mm und 186 mm x 65 mm x 65 mm.

Die neue Serie umfasst 12 verschiedene Typen, die sich neben den beiden Stromtragfähigkeiten von 150 bzw. 350 A_DC durch ihre Filtercharakteristiken unterscheiden. Damit ist es dem Entwickler möglich, ein exakt auf seine EMV-Problematik abgestimmtes Filter auszuwählen. Neben den Ausführungen mit einer generellen Gleichtaktunterdrückung sind etwa auch Typen verfügbar, die im Langwellenspektrum zwischen 150 und 300 kHz eine besonders hohe Filterwirkung aufweisen.

Ferritkerne erhöhen die Lebensdauer der Motoren

Am Ausgang des Inverters treten durch die steilen Schaltflanken Spannungsspitzen auf, die durch Leitungsinduktivitäten noch überhöht werden. Unter ungünstigen Umständen können diese Spannungsspitzen zu Überschlägen in den Motorwicklungen führen und diese zerstören. Gleichzeitig entstehen auch Ableitströme, die durch die Motorlager fließen zur Funkenbildung führen. Dadurch wiederum werden die Oberflächen der Kugeln bzw. Rollen geschädigt, was zu einem frühzeitigen Ausfall der Lager führt.

Abhilfe dagegen schaffen Ferrit-Ringkerne durch die die Motorleitungen geführt werden. Gleichtaktstörungen werden somit deutlich reduziert und die Ableitströme auf ein unkritisches Niveau gesenkt. TDK bietet hierfür ein breites Spektrum an Ringkernen in unterschiedlichen Geometrien und Ferritmaterialien, die für bestimmte Frequenzbereiche und Temperaturen optimiert sind, und somit auf jedes Antriebssystem abgestimmt werden können.

* Florian Böhm ist Entwicklungsingenieur EMV-Filter bei der TDK Corp. in Heidenheim.

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