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EMV – Wie sich unerwünschte Störsignale dämpfen lassen

| Redakteur: Benjamin Kirchbeck

Die Zukunft gehört zweifelsfrei der Elektromobilität. Die Automotive-Industrie als Technologietreiber schlechthin hat aber noch einige Hürden zu nehmen. Dazu zählt etwa die elektromagnetische Verträglichkeit, die bislang in der Öffentlichkeit kaum Erwähnung fand.

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(Bild: Momentum)

Der gesellschaftliche und politische Druck zur Reduktion der CO2-Emissionen ist ein idealer Katalysator für die erfolgreiche und rasche Verbreitung von Elektro-Fahrzeugen. Daran, dass E-Fahrzeuge dereinst die Verbrenner in Anzahl und Bedeutung übertreffen werden, besteht kein Zweifel. Doch auch sie sind nicht frei von technischen Problemen, die es noch zu lösen gilt. Die Fragen der Verfügbarkeit und ökologisch vertretbare Abbaubarkeit der Rohstoffe für die Akkus wären hier exemplarisch zu nennen oder im selben Umfang die bislang ungenügende Lade-Infrastruktur.

In der Öffentlichkeit – Spezialisten wissen, worum es geht – bislang nahezu undiskutiert ist hingegen das Thema der elektromagnetischen Verträglichkeit. Wo ein Strom fließt, entsteht ein elektromagnetisches Feld. Und in Elektro-Fahrzeugen ist Strom allgegenwärtig. Insbesondere Komponenten für den Antriebsstrang sind Quellen ungewollter elektromagnetischer Emissionen. Mögliche nachteilige Auswirkungen auf andere, womöglich sicherheitsrelevante elektronische Systeme (sowohl On- als auch Offboard) und nicht zu vergessen die Fahrzeuginsassen sind tunlichst zu vermeiden.

Filterserie FPAB: Hoher Wert wurde bei diesem einstufigen Filter auf Robustheit, Dichtigkeit gegenüber Staub und Feuchtigkeit gelegt.
Filterserie FPAB: Hoher Wert wurde bei diesem einstufigen Filter auf Robustheit, Dichtigkeit gegenüber Staub und Feuchtigkeit gelegt.
(Bild: Schurter)

Hohe Feldstärken

Angesichts der in Elektro-Fahrzeugen auftretenden sehr hohen Ströme sind die Hersteller mit entsprechend hohen magnetischen Feldstärken konfrontiert. Hier trifft das Hochvoltbordnetz mit 400 VDC bis 1000 VDC auf das 12-VDC-Netz. Die Stromstärken im Fahrzeug erreichen dabei bis zu 500 A. Die Hauptstörquelle ist zumeist der Umrichter, der den Motor antreibt. Doch es gibt noch eine Vielzahl weiterer, sensibler Systeme, die sowohl Störungen aussenden wie auch ganz schlecht auf solche reagieren. Das Batteriemanagement-System etwa, welches zur Überwachung, Regelung und zum Schutz der Akku-Packs dient. Oder die gesamte Bordelektronik mit all ihren elektronischen Helferlein, denen wir in manchen Fällen unser Leben anvertrauen (ABS, ESP etc.). Elektro-Fahrzeuge sind vollgepackt mit hochintegrierter, hochgetakteter Elektronik.

Fachleute, die sich der elektromagnetischen Verträglichkeit verschrieben haben – Messtechnikhersteller, EMV-Dienstleister, Prüflabore, Materialentwickler und Autozulieferer – rechnen aufgrund der zunehmenden Anzahl und Dichte elektronischer Module im Auto mit einer Verdoppelung des Störpotenzials durch elektromagnetische Felder alle zwei Jahre. Und noch ein Punkt sollte Erwähnung finden: In einem Elektro-Fahrzeug befinden sich stets auch Erwachsene, Kinder oder andere Lebewesen. Der potentiell negative Einfluss elektromagnetischer Strahlung auf diese mag kontrovers diskutiert werden, aber er ist unbestreitbar vorhanden. Man denke hier etwa an einen Erwachsenen mit Herzschrittmacher.

Was ist zu tun?

Um elektromagnetischen Störungen zu begegnen, gibt es eine Vielzahl von Mitteln und Wegen. Das Layout der Verkabelung etwa, deren Abschirmung etc. Sie alle aufzuzählen würde zu weit führen. Wir wollen uns hier auf den Einsatz externer EMV-Filter beschränken. Doch was tun solche Filter? Mittels passiver Komponenten (Drosseln und Kondensatoren) werden die unerwünschten Störsignale um ein Vielfaches in ihrer Intensität gedämpft, so dass ihre Schadwirkung ausbleibt.

Automotive = höchste Anforderungen

Im Gegensatz etwa zu manchen Industrie- oder Medizintechnik-Filtern herrschen im Automotive-Bereich deutlich härtere Anforderungen. Ein solches Filter muss besonders robust sein. Robust gegenüber Vibrationen, Schlägen und Erschütterungen. Robust gegenüber großen Temperaturschwankungen, wenn man im Winter morgens aus der beheizten Garage fährt. Es muss aber auch leicht und kompakt sein, um möglichst wenig Platz einzunehmen und das Fahrzeug nicht unnötig schwerer zu machen.

Auf diese Bedürfnisse zugeschnitten ist die neueste Filterserie FPAB, welches wie bei SCHURTER üblich kundenspezifisch angepasst werden kann. Hoher Wert wurde bei diesem einstufigen Filter auf Robustheit, Dichtigkeit gegenüber Staub und Feuchtigkeit gelegt. Dank des Einsatzes eines in der Automobil-Industrie beliebten, hochdichten Steckers des US-amerikanischen Herstellers Tyco ist es besonders leicht und universell verwendbar. Sämtliche Anschlüsse sind geschraubt, um auch hartnäckigsten Vibrationen standzuhalten.

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