System zur Analyse der Störfestigkeit von Elektrofahrzeugen gegen elektromagnetische Felder hoher Leistung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Großgerät wurde in den unterschiedlichen Forschungsschwerpunkten am Lehrstuhl eingesetzt. Die Verstärkertechnik wurde aufgrund der hohen verfügbaren HF-Leistungen für experimentelle Untersuchungen der Einkopplung in verdrille und geschirmte Leitungen verwendet, da anderenfalls die geforderte Dynamik aufgrund der Entkopplung der Strukturen nicht erzielbar ist. Solche Leitungsstrukturen spielen eine große Rolle in allen EMV-kritischen Anwendungsszenarien, insbesondere auch der Automobiltechnik. Die Einkopplung statistischer Felder in eine verdrillte Doppelleitung und eine koaxiale Leitung im Freiraum wurde basierend auf existierenden Simulationsmodellen berechnet, welche auf der Leitungstheorie aufbauen. Die Messungen dienten der experimentellen Validierung der Modelle. Die Leitungen wurden mit unterschiedlichen Impedanzen abgeschlossen. Anwendungsspezifisch wurden die Fälle einer leerlaufenden bzw. kurzgeschlossenen Leitung sowie einer Leitung mit angepasstem Leitungsabschluss untersucht. Im Fall der verdrillten Leitung traten am angepassten Leitungsende nahezu keine Reflexionen und damit auch keine Mehrfachreflexionen auf. Deshalb gibt es nur sehr geringe Leitungsresonanzen und der Einfluss der Schlaglänge der Verdrillung lässt sich aus der Frequenzabhängigkeit der eingekoppelten Spannung einfach ermitteln. Bei einer geschirmten Leitung kann aus dem Verhältnis der inneren Spannung zum Kabelschirmstrom ein Koppelwiderstand berechnet werden, welcher zur Bewertung der Schirmungswirkung des Kabelschirms herangezogen werden kann. Die experimentellen Ergebnisse bestätigen die Gültigkeit der entsprechenden Simulationsmodelle. Nach Endabnahme des Rollenprüfstandes konnte das Gerät in der Forschung im Schwerpunkt Automotive, insbesondere im Projekt GENIAL verwendet werden. Dabei stand zunächst die modellbasierte EMV-Analyse im Fokus der Untersuchungen. Es wurden Modelle für die wichtigsten Komponenten des Hochvoltnetzes erstellt und verifiziert. Die Ergebnisse wurden soweit im Rahmen des Kooperationsvertrages zulässig publiziert. Gleichzeitig wurde ein Versuchsträger auf Basis eines realen Fahrzeuges aufgebaut, welcher die Untersuchung der Einund Auskopplung in das System erlaubt und variabel mit Komponenten und Versuchsanordnungen ausgestattet werden kann. Zur Verifizierung der Modelle und Simulationsmethoden werden experimentelle Untersuchungen mit dem Versuchsträger auf dem Rollenprüfstand durchgeführt. Ergänzend wurden Störfestigkeitsuntersuchungen am Krankenwagen des Instituts für Medizintechnik durchgeführt. Durch das beschaffte Großgerät ist es überhaupt erst möglich, die Experimente im Fahrbetrieb durchzuführen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- "Measurement of the coupling to shielded cables above a ground plane in a reverberation chamber," 2016 International Symposium on Electromagnetic Compatibility - EMC EUROPE, Wroclaw, 2016
M. Magdowski, B. R. Banjade and R. Vick
(Siehe online unter https://doi.org/10.1109/EMCEurope.2016.7739281) - "Measurement of the stochastic electromagnetic field coupling to an unshielded twisted pair cable with a matched termination," 2016 ESA Workshop on Aerospace EMC (Aerospace EMC), Valencia, 2016
M. Magdowski, G. Henning and R. Vick
(Siehe online unter https://doi.org/10.1109/AeroEMC.2016.7504572) - Messung der Einkopplung statistischer elektromagnetischer Felder in eine verdrillte Doppelleitung mit angepasstem Leitungsabschluss. Internationale Fachmesse und Kongress für Elektromagnetische Verträglichkeit, 2016, Apprimus Verlag, Aachen ISBN 978-3-86359-396-4
M. Magdowski, G. Henning, R. Vick
- A simulation method to determine the RF impedance of batteries, 2017 International Symposium on Electromagnetic Compatibility - EMC EUROPE, Anger Frankreich
M. Raya, R. Vick
(Siehe online unter https://doi.org/10.1109/EMCEurope.2017.8094758) - Anwendung von Fitting-Methoden zum Entwurf von Netzwerkmodellen für E-Fahrzeugkomponenten, EMV 2018 Kongress, Düsseldorf ISBN 978-3-95735-077-0
M. Raya, R. Vick, J. Petzold, O. Alaba, J. Immidisetti
- Simulationsverfahren zur Bestimmung der HF-Impedanzen von Traktionsbatterien, EMV 2018 Kongress, Düsseldorf ISBN 978-3-95735-077-0
M. Raya, R. Vick, J. Petzold
