Erweiterung und Fahrzeugverifikation eines aktiven Hybrid-Filter-Konzeptes zur Reduktion transienter Gleichtaktstörungen ab der Schaltfrequenz eines HV Inverters

Abstract

Im Bereich der Entwicklung automobiler Filtersysteme zeigt das Konzept der aktiven Filterung zur Reduzierung leitungsgebundener elektromagnetischer Störungen zunehmendes Interesse in der Fachwelt [1-3]. Dies liegt zum einen daran, dass in Hochvolt-KFZ-Anwendungen aus Sicherheitsgründen Obergrenzen für den Einsatz kapazitiver Elemente zum Ableiten von Gleichtaktstörungen gelten. Um die Dämpfungsanforderung und damit die definierten Limits einzuhalten, muss hierbei verstärkt auf induktive Längselemente zurückgegriffen werden. Aus Kosten-, Volumen und Gewichtsgründen ist diese Art der Kompensation in den meisten Anwendungen nur bedingt zielführend. Zum anderen ist auch die Miniaturisierung, einhergehend mit der Integrierbarkeit der Filtermaßnahme, ein wichtiger Aspekt und somit eine interessante Eigenschaft des aktiven Filterkonzeptes. Im speziellen wurde gezeigt, dass der aktive Hybridfilter vielversprechende Ergebnisse im Vergleich zu einem klassisch passiven Filtersystem, ausgelegt auf gleiche Spannungslage und Leistungsklasse, liefert [4]. Im Folgenden wird ein Konzept des aktiven hybriden Gleichtaktfilters, welches auf eine reale Anwendung in einem HV Elektrofahrzeug (400V/80kW) ausgelegt ist, vorgestellt werden. Hierbei soll gezeigt werden, dass eine hohe Gesamtfilterleistung auf vergleichsweise kleinem Bauraum realisiert werden kann. Ein ausschlaggebender Grund hierfür ist mitunter, dass es durch die aktive Reduzierung des Störstroms ermöglicht wird, die induktiven Komponenten des nachgeschalteten passiven Filters entsprechend auf den reduzierten Störstroms auszulegen. Auch in Hinblick auf die Integrierbarkeit in die Leistungselektronik und Adaption an das spezielle Impedanzverhältnis im Fahrzeug ist das aktive System von Interesse.