Entwicklung und Evaluierung eines aktiven EMV-Filters induktiver Topologie für KFZ-Anwendungen

Abstract

Der Betrieb elektronischer Komponenten in Elektrofahrzeugen, vor allem der Drehfeld erzeugenden Wechselrichter des Antriebssystems, kann erhebliche elektromagnetische Störungen verursachen, denen es im Rahmen fortschreitender Elektrifizierung des Fortbewegungssektors beizukommen gilt. Er verursacht eine große Anzahl an Störspektren im zur Erreichung entsprechender Antriebsleistung erforderlichen Hochvoltsystem (Beispiel: s.Abb.1). Während passive Filtersysteme den einstmaligen Anforderungen von 12- Volt-Bordnetzen völlig genügten, bringt das HV-Bordnetz eine Reihe von Herausforderungen mit sich. Zum einen erfordern hohe Ströme bzw. Leistungen große, Bauraum greifende Induktivitäten, zum anderen wirkt sich die geforderte Spannungsfestigkeit ebenfalls massiv auf die Bauteilgröße der Kapazitäten aus. Außerdem gelten nach wie vor die Sicherheitsvorschriften bezüglich des Maximums an systemweit gespeicherter Energie, was die erlaubte Gesamtkapazität bei höheren Spannungen immer kleiner werden lässt. Limits, deren Einhaltung bei 12Volt noch keinerlei Problem darstellt, sind bei 400 oder gar 800 Volt DC sehr schnell ausgereizt. Kurzum: Es braucht alternative Filterstrategien. Dieser Beitrag beleuchtet daher die Möglichkeiten und das funktionale Potential des Einsatzes aktiver EMV-Filtersysteme in KFZ-Anwendungen, hier im Speziellen die aktive Filterung durch Störgrößenaufschaltung. Die gezeigten Erkenntnisse wurden im Rahmen einer Masterthesis erarbeitet.