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Sollte man Systeme in Elektroautos schirmen oder filtern?

| Redakteur: Thomas Kuther

Ermitteln des nötigen Filteraufwands über Messreihen

Mithilfe der Messreihen an der Fahrzeugnachbildung wird aktuell ermittelt wie hoch der Filteraufwand ausfällt, um die Störpegel auf den Hochvoltleitungen so stark zu reduzieren, dass kein Kabelschirm mehr benötigt wird. Die Material-, Gewichts- und Kostenreduzierung beim Wegfall der Kabelschirme sollte dabei größer ausfallen als der Material-, Gewichts- und Kostenmehraufwand durch den Filter.

Die hingegen stets vorhandenen Vorteile der Filterung gegenüber der Schirmung sind die höhere Zuverlässigkeit. Der oben diskutierte, bei den Steckkontakten der Kabelschirmung auftretende Alterungseffekt entfällt bei der Filterung. Zudem ist die Störunterdrückungswirkung eines Kabelschirms von der Länge des Kabels abhängig. Im Falle der Filterung spielt die Kabellänge und dessen Verlegung hingegen eine untergeordnete Rolle, dadurch steigt der Freiheitsgrad bei der Verkablung. Darüber hinaus haben Filter- gegenüber der Schirmungslösungen den Vorteil, dass Geräte, die selbst kaum Störungen erzeugen, keine Strahlungslecks für die Emissionen störintensiver Geräte werden können und weniger Robust gegenüber Störeinwirkung sein müssen.

Lassen sich neue Ladetechnologien integrieren?

Drüber hinaus soll innerhalb des Projektes die Integration neuer Ladetechnologien wie kontaktlos-induktiver Energieübertragungssysteme in die Fahrzeugnachbildung erprobt werden. Dafür soll ein interoperables Ladesystem zum Einsatz kommen, das in dem vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit geförderten Projekt InterOp (Inductive Norm Test by Exchange in Real Operation) entwickelt wird. Das Verbundvorhaben umfasst zehn Partner, u.a. das ifak Magdeburg.

Die innovative Technologie der kontaktlosen induktiven Energieübertragung ermöglicht insbesondere im Bereich der Elektromobilität durch das Entfallen von Kabeln und mechanischen Kontakten eine wesentliche Steigerung des Komforts, der Sicherheit und der Verfügbarkeit. Es ist somit möglich, die Fahrzeuge unkompliziert automatisch an entsprechenden Ladestationen ohne Stecker mit ausreichender Leistung und hohem Wirkungsgrad aufzuladen.

Kontaktlose Übertragungssysteme unterliegen auf Grund ihres komplexen Aufbaus, bestehend aus leistungselektronischen Komponenten und dem Magnetkreis besonderen Anforderungen in der EMV. Schwerpunkte sind hierbei die magnetischen Felder und die geleiteten und abgestrahlten Störemissionen.

Wie entstöre ich richtig und mit dem optimalen Aufwand?

Für die Hersteller von E-Fahrzeugen stellt sich nun ebenso wie für Hersteller von Komponenten die Frage „Wie entstöre ich richtig und mit dem optimalen Aufwand?“ Die Projektgruppe des AIF Konsortiums unter Mitwirkung der Fuss-EMV, ifak Magdeburg e.V. und der IMG Nordhausen befasst sich mit dieser Frage und erstellt im Rahmen einer wissenschaftlichen Untersuchung Vorschläge zur Erzielung einer EMV-konformen Lösung bei geringem Aufwand im Konzept des Gesamtfahrzeuges.

Ein Schlüsselaspekt ist, bei geringem Aufwand eine geringe Störemission auf Leitungsebene zu erzielen. Im Rahmen des Projektes soll untersucht werden, ob es möglich ist, in einem Fahrzeug durch „Filtern statt Schirmen“ Zuverlässigkeit und Freiheitsgrade in der Konstruktion zu gewinnen und Kosten zu reduzieren. Es soll der Nachweis erbracht werden, dass die von der Fuss-EMV entwickelten Filter die gleiche oder sogar eine höhere Filterwirkung als die Kabelschirme erzielen. Die Probeaufbauten dafür orientieren sich an den Vorgaben und Grenzwerten der CISPR 25. Erfasst wird der Mittel-, Kurz- und Ultrakurzwellenbereich.

Filter-Prototyp erfüllt die in ihn gestellten Erwartungen

Bild 3: E-Mobility-Filter zur Einsparung von Kabelschirmen
Bild 3: E-Mobility-Filter zur Einsparung von Kabelschirmen (Bild: Fuss EMV)

Bild 3 zeigt den Prototypen eines Filters von Fuss-EMV zur Einsparung von Kabelschirmen. Die umrichterseitigen Kabelanschlüsse des Filters sind geschirmt ausgeführt, die Kabelabgänge für das HV-Bordnetz ungeschirmt. Das Bauvolumen des Filters mit Gehäuse liegt unter 1 l, seine Masse im Bereich von 2 kg und er eignet sich für bis zu 250 A Dauerstrom. In ersten Messungen konnte der Filter die an ihn gestellten Erwartungen erfüllen; weitere Verifikationsmessungen sind bereits geplant.

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