Sollte man Systeme in Elektroautos schirmen oder filtern?

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Untersuchungsergebnisse an offener E-Fahrzeugnachbildung

Bild 4: Funkstörspannung am Frequenzumrichter (0,2 kW Leistung, Plus-Leitung des Bordnetzes)
(Bild: IMG Nordhausen)

An einer Elektrofahrzeugnachbildung wurden eigene Messungen vor Ort im Elektronetz realisiert, um zu untersuchen, ob die Störungen im E-Fahrzeug nun wirklich sehr hoch sind oder vernachlässigt werden können. Resultat dieser EMV-Voruntersuchung war eine Funkstöraussendung, die zu hohe Funk-EMV-Emissionen im E-Bordnetz hervorrief (Bilder 4 und 4). In der CISPR 25 sind die Grenzwerte bei Klasse 5 wie folgt definiert: 56 dBµV von 0,15 bis 0,3 MHz, 51 dBµV zwischen 0,53 und 2 MHz sowie 36 dBµV von 5,9 bis 6,2 MHz. Die gemessenen EMV-Störungen liegen weit über den Grenzwerten.

Bild 5: Funkstörspannung am Laderegler, 10 A Ladestrom Minus-Leitung zur HV-Batterie
(Bild: IMG Nordhausen)

In den Bildern 4 und 5 kann man sehen, dass die EMV im E-Fahrzeug bzw. auf dem Bordnetz einer Batterie für das E-Fahrzeug sehr kritisch ist und deshalb einer dringenden Lösung bedarf.

Bild 6 zeigt erste Messergebnisse des E-Mobility-Filters von Fuss-EMV bei der Bewertung mit Stromzangenmessungen. Die auf dem HV-Bordnetz befindlichen Störströme werden durch den Filter im Bereich von 150 kHz um ca. 30 dB reduziert, bei 3 MHz wird eine Entstörwirkung von ca. 60 dB nachgewiesen und ab 5 MHz wurden die an dem Aufbau vorliegenden Störströme bereits unter die Rauschgrenze reduziert.

Bild 6: Messung der Störstromabsenkung durch den E-Mobility-Filter
(Bild: IMG Nordhausen)

Die nachgewiesene Filterwirkung ist damit der Wirkung eines Kabelschirms vergleichbar. Die Folgen einer Überschreitung der EMV-Grenzwerte können gravierend sein. So können die Bremsen versagen, das Fahrzeug kann seine Geschwindigkeit erhöhen ohne steuerbar zu sein und Anzeigen können gestört werden. Des weiteren sind viele andere Fahrbeeinflussungen möglich.

In der Automobilindustrie werden immer häufiger Elektronikstrukturen mit CAN-Bussen genutzt. Diese Signalsysteme haben den Vorteil einer hohen Stabilität und Geschwindigkeit. Zur Erreichung des Zieles einer hohen EMV ist eine Erhöhung der Stör- und Funktionssicherheit elektronischer Baugruppen in E-Fahrzeugen nötig, dazu gilt es für den Anwendungsfall optimierte Kombination von E- und EMV-Entstörkomponenten zu finden.

Der optimale E-Mobilitätsfilter soll entwickelt werden

Die EMV-Untersuchungen an der offenen E-Fahrzeugnachbildung haben gezeigt, dass in künftigen Elektromobilitätskomponenten und E-Fahrzeugen nicht nur die Messung der EMV wichtig ist, sondern bei Überschreiten von Grenzwerten auch eine EMV-Lösung. Wichtigste Quelle von HF-Störern im E-Fahrzeug sind Leistungselektronik, Power-Konverter und Frequenzumrichter. Im Rahmen des Forschungsprojektes wird ein optimaler E-Mobilitäts-Filter von Fuss-EMV entwickelt, der eine teure Schirmung der Leitungen ersetzen soll, die Freiheitsgrade der Verkabelung und Komponentenanordnung im Fahrzeug erhöht sowie die Einhaltung der EMV-Grenzwerte und die Langzeitzuverlässigkeit der EMV-Lösung sicherstellt. Dieses anspruchsvolle Ziel wird im Rahmen des Projektes untersucht.

Dieser Beitrag entstand nach Unterlagen von IMG Nordhausen (info@img-nordhausen.de), Fuss-EMV Berlin und ifak Magdeburg e.V.

Artikelfiles und Artikellinks

Link: Mehr Infos bei der IMG Nordhausen

Link: Zu ifak Magdeburg

Link: Zu Fuss-EMV Berlin

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