Untersuchungen zur Störkopplung und Schirmdämpfung von Elektro- und Hybridfahrzeugen

Abstract

In Elektro- und Hybridfahrzeugen wird das konventionelle 12 V-Bordnetz um ein Hochvoltbordnetz zur Realisierung des elektrischen Traktionssystems erweitert. Durch die Integration wird die Komplexität der Fahrzeugelektronik deutlich gesteigert und eine wesentlich höhere Spannungsebene (bis 1000 V) eingeführt. Aufgrund von funktionell bedingten, schnellen Schaltvorgängen erzeugen die neuen elektronischen Hochvoltkomponenten wie beispielsweise der leistungselektronische Umrichter oder der DC-DC-Wandler Störungen, die bisher im Kraftfahrzeug nicht auftraten. Damit diese Störsignale die fehlerfreie Funktion anderer Elektroniksysteme im Fahrzeug nicht beeinflussen, wird das gesamte Hochvoltsystem u. a. als vollständig geschirmtes System in das Fahrzeug integriert. Andernfalls bietet sich zwischen beiden koexistierenden Bordnetzen ein besonders hohes Verkopplungspotential. Im Mittelpunkt des Beitrags steht die Analyse des Störpotentials von elektrischen Antriebssystemen in elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen. Als Ergebnis zeigt sich, dass eine hochqualitative Schirmung des HV-Systems unabdingbar ist. Diese Schirmung kann dann durch Verlegungsoptionen beeinflusst werden. Daher soll im Beitrag u. a. gezeigt werden, wodurch die Schirmdämpfung real verlegter Leitungen abhängig ist. Es werden Erfahrungen mit verschiedenen Messverfahren vorgestellt, die mit Simulationen zu "worst case" Betrachtungen gegenübergestellt werden. Die EMV-Eigenschaften des Hochvoltsystems werden entscheidend durch die Leitungen und der dazugehörigen Kontaktierungen beeinflusst. Im Beitrag werden daher des Weiteren Ergebnisse und Erfahrungen zur messtechnischen Umsetzung der Untersuchungen, u. a. zur nominellen und realen Bestimmung der Transferimpedanz von Hochvoltleitungen vorgestellt. In den Vergleich werden dabei Einflüsse mechanischer Beanspruchung (Biegeradien), aufbau-bedingter Eigenschaften (Querschnitt, Schirmaufbau) sowie Steckverbindern einbezogen. Auf Basis der Leitungsuntersuchungen und Ergebnissen von Komponenten- sowie Fahrzeugtests steht im Fazit des Beitrages die Zusammenführung des Störpotentials zur Wirkung der Schirmung von Hochvoltleitungen bzw. kompletten Hochvoltsystemen in Elektro- und Hybridfahrzeugen.