2. Gliederung
Was ist EMV?
Wann tritt EMV auf?
Störquelle im Elektrofahrzeug
Entstörungsmaßnahme
Fazit
3. Elektro
Magnetische
Verträglichkeit
In jedem Gerät in dem Strom fließt, also elektrische Ladungen
bewegt werden entstehen elektromagnetische Strahlungen.
Niederfrequente elektromagnetische Felder (1Hz - 100kHz):
- Hochspannungsleitungen
- Elektroinstallationen in Gebäuden
- Haushaltsgeräte
- Elektrische Komponenten in einem Fahrzeug
Hochfrequente elektromagnetische Felder (100kHz - 300GHz):
- werden von Antennen als elektromagnetische Wellen ausgestrahlt
- Rund- und Mobilfunk
- WLAN / Bluetooth
Was ist EMV?
4. Elektromagnetische Felder können über elektrische
Betriebsmittel hinausgehen und somit in andere Betriebsmittel
eindringen und deren Funktionen stören!
Grund für die Störaussendung -
STÖRQUELLE
Nicht ausreichende Störfestigkeit -
STÖRSENKE
Ein Betriebsmittel kann sowohl Störquelle
als auch Störsenke sein!
Was ist EMV?
5. Was für Störungsmechanismen gibt es?
Galvanisch: Kopplung von zwei Stromkreisen über einen gemeinsamen Strompfad
Kapazitiv (elektrische Kopplung): Kopplung von zwei Stromkreisen über ein elektrisches
Wechselfeld – hauptsächlich im Hochfrequenzbereich
Induktiv (magnetische Kopplung): Kopplung von zwei Stromkreisen über ein
magnetisches Wechselfeld – Hauptsächlich im Niederfrequenzbereich
Strahlungskopplung (elektromagnetische Kopplung): Aussendung von Wellenfeldern mit
elektrischer und magenetischer Feldstärke
Was ist EMV?
6. NA, WENN DAS JETZT
JEDER MACHEN
WÜRDE??
Alle (elektrischen) Geräte die innerhalb der EU hergestellt werden, müssen das CE
(Conformité Européenee) Kennzeichen tragen.
Stichwort:
Verträglichkeit...
Das CE Siegel ist aber kein Gütesiegel, sondern lediglich die Angabe, dass die
Mindestanforderungen eingehalten wurden.
Jeder Hersteller ist für die Zertifizierung des Gerätes selbst verantwortlich. Diese ist aber
wie erwähnt, verpflichtend!
Eine Auszeichnung ohne vorherige Prüfung ist unzulässig! Dienstleister wie die DEKRA /
VDE / TÜV dürfen das Siegel erteilen.
Im Bereich der EMV steht das CE Siegel dafür, dass das Gerät in seiner
elektromagnetischen Umgebung zufriedenstellend arbeitet, ohne dabei selbst
elektromagnetische Störungen zu verursachen, die für andere Betriebsmittel in der
selben Umgebung unannehmbar wären
Was ist EMV?
7. Es ist unerlässlich die EMV Prüfungen in den Produktionszyklus zu
integrieren
Getestet wird in Absorberhallen (Außentests)
In Schirmkabinen (Störfestigkeit)
Oder ganz im Verborgenen
(LE Komponente)
Was ist EMV?
8. Während des Designs bzw. der Produktion von
elektronischen Geräten
Dafür ->EMV-gerechtes Design für die Leiterplatte durch:
- Mehrere Stufe Leiterplatte
- Vermeidung von Stichleitung
- Enge Leiterbahnen für die Versorgungsleitungen
Wann tritt EMV auf?
14. Wir haben gelernt, dass EMV kein neues Thema ist.
Die Dimensionen haben sich nur geändert.
AC Ladesäulen
- Aufstellung in der Öffentlichkeit (Industriegebiet, Krankenhäuser, Tankstellen)
- Unterschiedliche Fahrzeugtypen (Nicht-EU / Importfahrzeuge)
- Das Ladekabel selbst kann zum Problem werden.
- Keyless-Go Systeme die beispielsweise bei 88kHz oder 125 kHz arbeiten.
Sollte dieses Kabel nicht ausreichend abgeschirmt sein,ergibt dieses zusammen mit der nicht
unerheblichen Fahrzeugkapazität eine kapazitive Verlängerung des Ladekabels und
damit mögliche Resonanzen im unteren MHz-Bereich.
Unter Umständen kommt es zu einer Störung des Mittelwellen-Rundfunkempfangs wegen
ungünstig platzierter Scheibenantennen in den Fahrzeugen.
Störquellen im Elektroauto
15. Größte Störquellen im Elektroauto
Zu einem die Leistungselektronik, die andauernd mit den
unterschiedlichsten Strömen umgehen muss
Zum anderen die HV-Batterie mit hunderten von Zellen und
deren
Verbindungen auf engstem Raum
- Hochvoltleitungen müssen geschirmt sein
- Komponenten wie Wechselrichter können mehr
als das 100-Fache an elektromagnetischen Störungen
produzieren
verglichen mit der 12V Ebene
- Auch Klimakompressionen erreichen Werte die beim 10-Fachen
liegen.
- Geschirmte Kabel bringen Nachteile mit sich:
- Wesentlich höheren Durchmesser
- Deutlich höhere Masse und Biegesteifer
- Schirmwirkung ist vom Kontaktwiderstand des Stecksystems
und dem Metallgehäuse der Elektrokomponente abhängig
Störquellen im Elektroauto
16. Was tun??
Niederfrequente Magnetfelder sind schwer
abzuschirmen
Insassen und sensible Geräte so weit wie möglich
von den HV-Leitungen trennen ist erst mal der beste Schutz
Festlegung eines Mindestabstands ist keine sinnvolle Option,
da die Belastung gewisse Abhängigkeiten hat:
- Frequenzgehalt der Traktionsstromkurve
- die relative Geometrie der Stromleitung
- die elektrischen Eigentschaften der Materialien in der näheren
Umgebung
- die Empfindlichkeit der Geräte selbst
Bereits in der Plaungsphase
Ein 3D Modell der elektromagnetischen
Eigenschaften der geplanten Architektur des
HV-Stromnetz erstellen
Damit spart man ggf. schon mal Ärger
während der EMV Prüfung...
Bad practice:
Nutzung dezidierter Abschirmungen, Aufteilung der Ströme auf
mehrere Bahnen, Verdrillen der HV-Stromkabel.
Alle Maßnahmen erfordern meist zusätzliche Bauteile und können
den Montageaufwand und damit die Herstellungskosten erhöhen.
Störquellen im Elektroauto
17. Im Planungszyklus
Simulationen bieten neue Möglichkeiten in der
Produktentwicklung
Welche Rolle spielt die Positionierung der Schirmung bzgl. Spulensystemen?
Greift mehr Feld ums Blech herum oder diffundiert mehr durchs Blech hindurch?
Wo lässt sich Material sparen?
Heatmaps während der EMV
Prüfung
zeigen potenzielle Schwachstellen
Störquellen im Elektroauto
18. Um die Fehlfunktionen eines Gerät zu beseitigen
Funktionsminderung
Fehlfunktion
Funktionsausfall
Zerstörung
Warum müssen wir entstören?
Entstörungsmaßnahme
19. Einbau eines Filters in der Stromversorgung
Taktfrequenz verringern
Schirmung der Hochvoltleitungen
Leitungsabstand vergrößert
Ein geerdeter Schirm als Kopplungsunterbrechung
Einbringen von Ferriten auf die Leitungen
Entstörungsmaßnahme
Lösungen während des EMV-Tests
24. Fazit
Die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) muss
frühzeitig in Produktentwicklung und -design einfließen.
Das gilt vor allem für Elektromobile.
Eine wirksame Abschirmung ist einer der Schlüsselfaktoren
für die Elektromobilität, davon sind Fachleute überzeugt.
Hier kommen elektromagnetische Felder in einem Ausmaß
in den Fokus der Entwicklungsingenieure, das es
bei der bisherigen Entwicklung von Fahrzeugen nicht gab.
