Ursache von Gleichtaktstörströmen in induktiven Ladesystemen (WPT-Systeme) und Vergleich zwischen gemessenen Störströmen mit der Feldstärkemessung

Abstract

Induktive Ladesysteme oder WPT-Systeme (WPT= Wireless Power Transfer) für Elektrofahrzeuge, wie in Abbildung 1 dargestellt, werden seit einigen Jahren in unterschiedlichen Normungsgremien diskutiert. Die funktionale Beschreibung, z.B. Interoperabilität zwischen verschiedenen Systemen, strebt langsam einer Konsenslösung entgegen. Schließlich sollen die Normen der IEC 61980-Serie [2][3][5], der SAE J 2954 [8] und der ISO 19363 [6] noch im Jahr 2020 veröffentlicht bzw. aktualisiert werden. Die Anforderungen an die Störaussendung von WPT-Systemen werden jedoch noch intensiv in den Normungsgremien diskutiert. Aufgrund ihrer Eigenschaft, die Energie mittels eines hochfrequenten Signals zu übertragen, werden WPT-Systeme in der CISPR 11 als ISM-Geräte der Gruppe 2 eingeordnet. Entsprechend beschäftigt sich die Normenarbeitsgruppe CISPR/B mit einer Erweiterung der Norm um die Beschreibung der Messanforderungen für WPT-Systeme und der Vorgabe von Grenzwerten [4]. Induktive Ladesysteme übertragen die Energie mittels eines magnetischen Wechselfeldes zwischen zwei gekoppelten Resonanzkreisen, wie es Bild 1 zeigt. Für das Laden von PKWs mit einer Leistung zwischen 3. . . 22 kW wird eine Frequenz im Bereich zwischen 79. . . 90 kHz verwendet, auf welche die Resonanzkreise abgestimmt sind. Nahe am Resonanzpunkt kompensieren sich die imaginären Anteile der Impedanz und es wird im Wesentlichen Wirkleistung übertragen. Aufgrund der offenen Koppelstruktur existieren Streufelder, welche als Störaussendung bei der Feldstärkemessung zu bewerten sind.