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Verbesserte EMV-Messverfahren sind Trumpfkarten für Innovationsprozesse im Automobil

Archivmeldung vom 26.10.2009

Bitte beachten Sie, dass die Meldung den Stand der Dinge zum Zeitpunkt ihrer Veröffentlichung am 26.10.2009 wiedergibt. Eventuelle in der Zwischenzeit veränderte Sachverhalte bleiben daher unberücksichtigt. Freigeschaltet durch Thorsten Schmitt
In der Automobiltechnik ist der Trend zur Integration immer höherwertiger und leistungsfähigerer Elektronik ungebrochen. Das hat zur Folge, dass modernen Fahrzeugen ein Höchstmaß an elektromagnetischer Verträglichkeit abverlangt werden muss. Eine besondere Bedeutung kommt in diesem Szenario optimierten EMV-Messverfahren zur Ermittlung von störenden Emissionen zu.

Auf einer von der VDE/VDI-Gesellschaft Mikrolektronik, Mikro- und Feinwerktechnik (GMM) in München veranstalteten Fachtagung zum Thema “Elektromagnetische Verträglichkeit in der KFZ-Technik” wurden zu diesem Thema die neuesten technischen Entwicklungen vorgestellt und diskutiert.

„Richtungsbestimmende technische Neuerungen im Elektronikbereich prägten das Innovationspotenzial von Kraftfahrzeugen in den letzten Jahren“, verdeutliche Tagungs-Chairman Professor Dr. Dieter Sperling von der Westsächsischen Hochschule in Zwickau zu Beginn der Tagung. Modellierung und Simulation der elektrischen Verhältnisse zur Verbesserung des realen EMV-Verhaltens würden heute bereits in der Entwicklungsphase angewandt. So verfügten führende deutsche Automobilhersteller bereits über die entsprechenden Expertensysteme.

Über die Entwicklung des ersten virtuellen Autoradios zur subjektiven Empfangsbeurteilung berichtete Dr. Thomas Rinkleff von der Wolfsburger Volkswagen AG. „Jeder Kunde erwartet in seinem Auto einen einwandfreien Radioempfang“, verdeutlichte er. Dies sei nur möglich, wenn die fahrzeugeigene Elektronik den Empfang nicht unzulässig stark störe. Ein Problem liege darin, dass testtaugliche Fahrzeugprototypen im Rahmen laufender Entwicklungen erst sehr spät zur Verfügung stehen würden.

Aus diesem Grund, so Rinkleff weiter, sei ein neuartiges Softwareprogramm entwickelt worden, dass erstmals eine subjektive Beurteilung des Empfangs eines Autoradios virtuell auf einem gewöhnlichen PC zulasse. Auf diese Weise könnten für den Kunden wahrnehmbare Auswirkungen einer Störung regelrecht erlebbar gemacht werden, bevor erste Prototypenfahrzeuge existierten.

Ein virtuelles Radio simuliert den Mittelwellenempfänger

Das virtuelle Autoradio bildet die aus EMV-Sicht wesentlichen Teile eines Mittelwellen-Senders und Empfängers nach. Darüber hinaus lassen sich Störungen auf das Rundfunksignal aufbringen und am Ausgang des Empfängers in Form einer Audiodatei subjektiv bewerten. Ist eine Störung bekannt, dann können mit diesem Tool subjektive Berteilungen ohne Fahrzeug und EMV-Halle durchgeführt werden.

Mit Hilfe von Handy-Nachbildungen soll wiederum die Störfestigkeit von Elektroniken gegenüber dem Einsatz von portablen Mobilfunktransmittern ermittelt werden. Solche Immunitätstests werden zurzeit gemeinsam von der Ingolstädter Audi AG und der Westsächsischen Hochschule Zwickau durchgeführt. Im Mittelpunkt der Entwicklung stehen Antennenstrukturen, welche in der Lage sind, die abgestrahlten Felder im Nahbereich zu vergleichen und darauf aufbauend mit sich anschließenden Messungen zu verifizieren. Um die Immunitätstests realitätsnah und effizient durchführen zu können, sei der Einsatz von Multiband-Patch-Antennen sinnvoll, hieß es seitens der Entwickler. Patchantennen sind planar aufgebaute Antennen, die in mobilen Kommunikationsgeräten wie beispielsweise GPS-Empfängern, Handys oder RFID-Systemen zum Einsatz gelangen.

Antriebselektronik als Herausforderung

Dr. Jean-Roger Kuvedu-Libla von der Luxemburger Delphi Electronics & Safety sieht in der Antriebselektronik die größte Herausforderung für die EMV im Automobil. „Allein die Auswahl und die Platzierung der Bauelemente wie Spulen, Kondensatoren und Steckverbindungen auf der Leiterplatte sowie die Signalentkopplung in den Steckverbindungen stellt ein Meisterwerk für die Entwicklung der Leiterplatte dar“, verdeutlichte der Experte. Um eine möglichst EMV-verträgliche Umgebung realisieren zu können, seien neben den Automobilzulieferern auch die Halbleiter- und die Bauelemente-Hersteller gefordert, entsprechende Voruntersuchungen an den Produkten durchzuführen, bevor diese in Fahrzeugen bzw. der Bordelektronik eingebaut werden.

Wie ist es mit der EMV von Hybridfahrzeugen bestellt?

Inzwischen liegen die ersten Erfahrungen bezüglich der EMV in Elektro-Hybridfahrzeugen vor. Dieses Thema wurde anlässlich der Tagung von Vertretern der Volkswagen AG, der Audi AG und MBtech EMC GmbH vorgestellt. Hybridfahrzeuge besitzen im Gegensatz  zu herkömmlichen Fahrzeugen zwei Antriebsaggregate. In der Regel sind dies ein konventioneller Verbrennungsmotor und ein Elektromotor, der entweder den Verbrennungsmotor unterstützt oder das Fahrzeug autark antreibt. Mit dem Einsatz von Elektro-Hybridantrieben erhält das Fahrzeug neben den 12 Volt- ein zusätzliches Hochvoltbordnetz. Die hierbei zum Einsatz kommenden Elektromotoren, Antriebssteuerungen, Umrichter, Wandler und Energiespeicher arbeiten in der Regel mit Versorgungsspannungen im Bereich von 60 bis 800 Volt.

Die Hauptstörquellen in einem Hybridfahrzeug sind der E-Antrieb, der zugehörige Umrichter, der aus der Hochvolt-Gleichspannung eine 3-Phasenwechselspannung erzeugt und ein so genannter DC/DC-Wandler, der anstelle einer Lichtmaschine die 12 Volt Bordnetzspannung generiert. Die an dem Projekt beteiligten Experten haben anlässlich der Tagung eine Reihe von Handlungsfeldern für die erforderliche Absicherung aufgezeigt. Unter anderem müssten sämtliche Komponenten des Hochvolt-Bordnetzes und des Elektroantriebs innerhalb eines vollständig geschlossenen und geschirmten Systems untergebracht werden.

Quelle: Rolf Froböse

 

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