Untersuchungen zu den Einflüssen des Schirmkonzepts auf die auftretenden Störspannungen in Antriebssystemen von Elektro- und Hybridfahrzeugen

Inhalt:
In Elektro- und Hybridfahrzeugen werden elektrische Antriebssysteme mit Leistungen bis in den 100 kW Bereich bei Batteriespannungen von bis zu 800 V in einem isolierten Antriebsbordnetz eingesetzt. Somit sind im Vergleich zu konventionellen Fahrzeugen aufgrund der höheren Leistungen auch höhere Störaussendungen zu beachten. Diese im Antriebsbordnetz auftretenden Störspannungen sind gerade im Bereich der EMV als kritische Störgrößen zu betrachten und dementsprechend eingehender zu untersuchen. In der Regel wird der elektrische Antriebsstrang (die aktiven Komponenten) in Form eines IT-Netzes vollständig isoliert aufgebaut und durchgängig geschirmt. Diese Schirmung ist zusammen mit dem herkömmlichen 12 V-Bordnetz mit der Fahrzeugmasse verbunden. Durch die Leistungshalbleiter, die in den Antriebsumrichtern verwendet werden, entstehen bei Schalthandlungen hochfrequente Störspannungen, die über Streukapazitäten in andere Bereiche des Fahrzeugbordnetzes überkoppeln und diese beeinträchtigen können. Die wesentliche Quelle für diese Störaussendung sind die gepulsten Spannungen auf den Phasenleitungen zwischen Elektromotor und Umrichter, da die Kombination aus den Anschlussleitungen und den Ständerwicklungen des Motors ein schwingfähiges System darstellen. Bezüglich dieser Phasenleitung gibt es aktuell im Wesentlichen zwei Schirmkonzepte, einzeln geschirmte Leitungen sowie Anschlussleitungen mit einem Summenschirm für alle drei Phasen. Diese im Antriebsbordnetz auftretenden Störspannungen, lassen sich durch ein Simulationsmodel bestehend aus einer Quelle (Antriebsumrichter), den Antriebsleitungen und dem elektrischen Antrieb abbilden. Des Weiteren werden die Simulationsergebnisse mit Messungen an einem Antriebsstrangmodell, bestehend aus Komponenten, die in Elektrofahrzeugen eingesetzt werden, verifiziert. Ziel dieser Arbeit ist es, die Auswirkungen der unterschiedlichen Schirmkonzepte auf die im Antriebsbordnetz auftretenden Störspannungen zu untersuchen.