Innovatív EMC szűrő megoldások az e-járművek számára

EMC FORUM 2012 - Vortrag Arno Scharl "Big Data in der Praxis" (Július 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

A növekvő bonyolult rendszerek figyelmet szentelnek a sugárzott és a végrehajtott kibocsátásoknak

Mivel az autók egyre több elektronikus rendszerrel vannak felszerelve, az elektromágneses interferencia-problémák valószínűsége nő. Ez különösen az elektromos járművekre (xEV) vonatkozik, amelyek a motorinverterekhez szükséges kiegészítő teljesítményelektronikájukkal rendelkeznek. Az EMC-szűrők használata megbízható és súlycsökkentő módot kínál a sűrűn töltött források kölcsönös interferenciájának kiküszöbölésére.

Mind a hibrid, mind a teljesen elektromos meghajtású járművek (vagy az xEV-k) tele vannak elektronikával, amely messze meghaladja az égéshajtóművel rendelkező járműveket mind a mennyiségben, mind a műszaki követelményeknél. A biztonság, a kényelem és a kommunikáció egyre összetettebb rendszerein túlmenően az elektromos hajtásrendszerek - a nagyfeszültségű akkumulátor, az inverter és legalább egy villanymotor -, amelyek valóban megnövelik az elektronikus rendszereket. Ezért az első számú prioritás az ilyen járművek kifejlesztésénél az, hogy az egyes rendszerek, amelyeket nagyon korlátozott terekbe szorítsanak, nem okoznak kölcsönös interferenciát. Az is fontos, hogy semmilyen interferencia ne befolyásolja a járművön kívüli rendszereket. Ezeket az EMC követelményeket olyan nemzetközi szabványok szabályozzák, mint a CISPR 25 vagy az ECE-R10 EU irányelv.

1. ábra: Akkumulátoros és inverteres rendszer kábelekkel.

Az árnyékolt kábelek okozta EMC-problémák

Az inverterek a motor impulzusszélesség-modulációs vezérlésével működnek. Az impulzusok meredek szélei jelentősen befolyásolják az elektromágneses összeférhetőség problémáit mind az inverter bemeneti és kimeneti oldalán, mind a sugárzott és a lefejtett emisszióként. Annak érdekében, hogy ezeket a lehető legkevesebb szinten tartsák, a legtöbb hagyományos formatervezés teljes kapszulázásra vagy árnyékolásra épül.

A helytakarékosság és a tömegeloszlás javítása érdekében az egyes meghajtóelemek az egész járműben kerülnek elosztásra. Az akkumulátort általában hátul és a frekvenciaváltó elején helyezik el. A motort vagy motorokat a tengelyekre vagy néha közvetlenül a kerekekre szerelik fel. A frekvenciaváltó csatlakoztatása az akkumulátorhoz hosszú, árnyékolt kábelt igényel, amely jelentős kockázatot jelent az EMC számára, mivel egyrészt magas frekvenciatartományú emisszióhoz vezethetnek magas árnyékolásáramok. Másrészről, a megfelelő nagyságú feszültségcsúcsok is károsíthatják az invertert vagy az akkumulátort. Ezenkívül nem zárható ki az a lehetőség, hogy a jármű kisfeszültségű rendszerébe interferencia kapcsolódhat.

További probléma a kábel árnyékolásának elektromos és mechanikus csatlakoztatása az akkumulátor és az inverter árnyékolásához. Ennek a csatlakozásnak az impedanciája rendkívül alacsony ahhoz, hogy a megfelelő árnyékolást biztosítsa. De a járműben rejlő rezgések és hatások olyan erőket hoznak létre, amelyek gyengítik az árnyékolást, és fokozatosan növelik az impedancia hosszú távú emelkedését. Az oxidáció, vagy akár a korrózió okozta öregedési folyamatok sem jelentéktelenek.

Az akkumulátor és a frekvenciaváltó közötti árnyékolt kábellel működő rendszer sugárzott és vezetett kibocsátásai a 2. ábrán láthatók.

2. ábra: Az árnyékolt kábel használata az akkumulátor és az inverter között csökkenti a sugárzott kibocsátást (fent), ez nem csökkenti a kibocsátott emissziókat (lent).

Az EMC egyértelmű javulása a szűrők használatával

Az EMC kialakításával szemben támasztott növekvő igényekhez való jobb megközelítés magában foglalja a nagyfeszültségű DC szűrők használatát. Elektromos járművekhez való használatra 600 V DC maximális feszültségre kell tervezni, amely megfelel a nagyfeszültségű akkumulátorok tipikus feszültségének. A 100 kW-ot meghaladó teljesítményértékkel rendelkező meghajtási rendszerek szűrésének lehetővé tétele érdekében az aktuális képességeiknek legfeljebb 150 A DC vagy 350 A DC tartományba kell esniük. Az EMC-szűrőknek nagyon alacsony DC ellenállást kell biztosítaniuk a jelentős veszteségek elkerülése érdekében.

Amint a 3. ábrán látható, meg lehetett erősíteni a jobb EMC teljesítményt, amikor egy EMC szűrőt használtunk a tesztbeállításban.

3. ábra: Az akkumulátor és az inverter közötti EMC-szűrő különösen drámai módon csökkenti a vezetett interferenciát.

Annak ellenére, hogy árnyékolatlan kábelt használtak, a végrehajtott interferenciát legfeljebb 70 dB, vagy 3000 tényezővel csökkenthették. Emellett az EMC szűrők használata jelentősen csökkenti a hagyományos EMC-intézkedések számát az egyes rendszerelemekben. Az árnyékolt kábelek szükségességének kiküszöbölése például segít megtakarítani a súlyt és a helyet.

Az EMC kétvezetékes nagyfeszültségű DC szűrője számos gyártó cégtől kapható. Tekintse meg a TDK és az Epcos EMC komponenseinek //en.tdk.eu/tdk-en/530186/products/product-catalog/emc-components.

By BY: CHRISTOPH JEHLE, termékkommunikációs menedzser, EPCOS, TDK Company, //en.tdk.eu