Untersuchung der Koppelimpedanz von induktiven Ladesystemen zur Quantifizierung der Einkopplung von Burst und Surge Impulsen

Die Technologie der kontaktlosen, induktiven Energieübertragung zum Laden von Elektrofahr-zeugen ermöglicht eine erhebliche Steigerung des Komforts für den Endverbraucher. In der Zukunft wird zudem die induktive Ladetechnologie für das Laden autonomer Fahrzeuge an Bedeutung zunehmen. Beim induktiven Laden erfolgt die Energieübertragung über das magnetische Feld zwischen zwei luftgekoppelten Spulen. Eine schematische Darstellung des Ladesystems zeigt Bild 1. Die an das Versorgungsnetz angeschlossene Leistungselektronik des Bodensystems richtet die Netzspannung zunächst gleich, um das Signal anschließend auf die Übertragungsfrequenz von 79 bis 90 kHz [1] umzurichten. Für eine effiziente Energieübertragung zwischen den beiden Spulen muss boden- und fahrzeugseitig jeweils der induktive Blindstrom der Spulen durch Einbringen einer auf die Übertragungsfrequenz abgestimmten Kapazität kompensiert werden. Zum Laden der Hochvoltbatterie wird das Signal fahrzeugseitig gleichgerichtet. Wie auch beim konduktiven Laden können während des Ladevorgangs netzseitige Störimpulse ins Fahrzeugbordnetz koppeln, deren maximalen Amplituden u.a. in der IEC 61851-21-2 [2] vorgegeben werden. Da auch bei induktiven Ladesystemen Pulsstörer über die Spulen ins Fahrzeug einkoppeln können, werden in dieser Arbeit die Koppeleigenschaften eines Wireless Power Transfer [WPT]- Systems [3] untersucht. Hierzu werden in einem ersten Schritt die Systemimpedanzen vermessen und der Impedanzverlauf in einem Simulationsmodell nachgebildet. Im Folgenden werden Burst- und Surge-Pulse auf die Eingangsklemmen der Bodenspule appliziert und die Impulsantwort auf der Sekundärseite messtechnisch erfasst. Diese Messungen werden dann zur Verifikation des Simulationsmodells herangezogen. Um das reale System nicht zu stark zu beanspruchen, werden die Pulsspannungen über 1000 V simulativ untersucht, um das Überkopplungspotential für die betrachteten Pulse abzuschätzen

Messtechnische Bestimmung der Impedanz von Elektrofahrzeugen im konduktiven Ladebetrieb

Im Zuge der fortschreitenden Entwicklungen hin zu einer klimaneutralen Mobilität, verbunden mit dem geplanten Ausstieg aus der Neuzulassung von Verbrennerfahrzeugen, gewinnt die Elektromobilität zunehmend an Bedeutung [1]. Für die elektromagnetische Verträglichkeit ist das konduktive Laden von Elektrofahrzeugen ein Teilaspekt, der besonders im Hinblick auf die Emissionen während des Ladevorgangs betrachtet werden muss [2]. Hierbei ist es für eine Bewertung sehr hilfreich, die Systemimpedanzen durch Messungen bestimmen zu können, um eine Aussage über potentiell kritische Frequenzbereiche treffen zu können. Um diese Messung in-situ, also ohne Eingriff oder Modifizierung der Systeme durchführen zu können, sind insbesondere kontaktlose Verfahren von Vorteil. In dieser Arbeit wird ein Messsystem beschrieben, mit dem die Gleichtaktimpedanzen eines Ladesystems zwischen 9 kHz und 30 MHz während des aktiven Schnellladevorgangs gemessen werden können, um eine Abschätzung für die Emissionen zu erhalten. Der Frequenzbereich ist dabei in Abhängigkeit der Leitungslängen des Systems eingeschränkt, da sich durch elektrisch lange Systeme aufgrund der Leitungstransformation die gemessenen Impedanzen von tatsächlich vorhandenen Impedanzen der Ladesäule bzw. des Fahrzeugs unterscheiden. Eine Länge des Ladesystems von 1 m würde bei einer Frequenz von 30 MHz einer zehntel Wellenlänge im Vakuum entsprechen, ab der Leitungseffekte nicht mehr vernachlässigbar sind. Da dies für ein Ladesystem eine kurze Strecke darstellt, ist der Frequenzbereich mit bis zu 30 MHz relativ hoch angesetzt und muss bei der Bestimmung der Impedanz einzelner Systeme berücksichtigt werden. Das Messprinzip beruht auf dem Einsatz eines Ferritkerns als Transformator, bei dem das zu messende System als Sekundärseite mit einer Wicklung betrachtet wird. Da während des Ladebetriebs hohe Ströme fließen, werden potentielle Sättigungseffekte abgeschätzt und der Fokus in dieser Arbeit wegen der geringeren niederfrequenten Ströme zunächst auf die Bestimmung der Gleichtaktimpedanz gelegt. Die Kenntnis der Gleichtaktimpedanz ermöglicht dabei eine erste Abschätzung leitungsgeführter und gestrahlter Störemissionen des Gesamtsystems

Störfestigkeitsanalyse von 100BASE-T1 und 1000BASE-T1 Automotive Ethernet-Kommunikationssystemen mittels Direct Power Injection

Die Notwendigkeit von schneller und zuverlässiger Datenübertragung im Fahrzeug hat zur Entwicklung von Automotive Ethernet-Kommunikationstechnologien geführt, die Übertragungsraten von 100 MBit/s (100BASE-T1) [1] und 1 GBit/s (1000BASE-T1) [2] über ein einzelnes, verdrilltes Leitungspaar (engl. Twisted Wire Pair, TWP) ermöglichen. Diese beiden Kommunikationsstandards werden als Punkt-zu-Punkt-Verbindung realisiert und die Daten werden im Vollduplexverfahren übertragen. Beide Standards verwenden eine dreistufige Pulsamplitudenmodulation (PAM 3) und dieselbe Struktur des Terminierungsnetzwerks [3]. Die hohen Übertragungsraten und kurzen Symboldauern können jedoch zu geringerer Immunität gegenüber elektromagnetischen Störeinkopplungen führen. Die Zuverlässigkeit der Übertragung ist im Hinblick auf sicherheitskritische Anwendungen in Elektrofahrzeugen mit vielen leistungselektronischen Systemen ein zentrales Kriterium für die Einsetzbarkeit der Kommunikationssysteme. Die Einkopplung von Common-Mode-Störungen (CM) durch elektromagnetische Felder kann bei der Verwendung von ungeschirmten Kommunikationsleitungen nicht vermieden werden. Aus diesem Grund ist eine genaue Kenntnis über die Störfestigkeit von Kommunikationstransceivern gegenüber diesen Störgrößen von großer Bedeutung. In z.B. [4] und [5] wurde die Störfestigkeit von 100BASE-T1 mit der Bulk-Current-Injection-Methode (BCI) untersucht und der Einfluss der Störungen auf die Kommunikationssignale dargestellt. Das Ziel dieses Beitrags ist es, die Störfestigkeit von 100BASE-T1- und 1000BASE-T1-Kommunikationssystemen gegenüber sinusförmigen CM-Störungen zunächst mit Messungen zu quantifizieren, anschließend mittels Simulationen systematisch zu analysieren und damit die Vergleichbarkeit der elektromagnetischen Störfestigkeit der Systeme zu ermöglichen. In Kapitel 2 wird der verwendete Messaufbau zur Untersuchung der Störfestigkeit gegenüber Common-Mode-Störungen basierend auf der Methode der Direct Power Injection (DPI) und den entsprechenden Vorgaben der OPEN Alliance [6,7] erläutert und die Ergebnisse dargestellt. In Kapitel 3 wird ein Modellierungsansatz eingeführt, mit dem die Terminierungsnetzwerke der Kommunikationssysteme und die DPI-Störeinkopplung simuliert werden können. Die Simulation wird in Kapitel 4 für eine weiterführende systematische Untersuchung der Störfestigkeit verwendet. Es werden sowohl das methodische Vorgehen, als auch die kritischen Störpegel für die verschiedenen Kommunikationssysteme dargestellt und diskutiert. Eine Zusammenfassung der Ergebnisse erfolgt in Kapitel 5

Abstracts from the 8th International Conference on cGMP Generators, Effectors and Therapeutic Implications

This work was supported by a restricted research grant of Bayer AG

Auswirkungen aktueller Politikstrategien (Green Deal, Farm-to-Fork, Biodiversitätsstrategie 2030; Aktionsprogramm Insektenschutz) auf Land- und Forstwirtschaft sowie Fischerei

In der vorliegenden Stellungnahme setzt sich das Thünen-Institut mit der Frage auseinander, wie sich wichtige Strategiepapiere, die die EU-Kommission und die Bundesregierung im zurückliegenden Jahr veröffentlicht haben, voraussichtlich auf Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Fischerei auswirken werden. Im Einzelnen handelt es sich um: Green Deal, Farm-to-Fork-Strategie, Biodiversitätsstrategie 2030, Aktionsprogramm Insektenschutz. Die Strategiepapiere sind zumeist vage formuliert und lassen hinsichtlich der jeweils erforderlichen Politikmaßnahmen einen weiten Interpretationsspielraum zu. Eine solide quantitative Politikfolgen-abschätzung ist somit nicht möglich, denn deren Ergebnisse hingen von zahlreichen (spekulativen) Annahmen über konkrete Politikmaßnahmen ab. Außerdem weisen die Papiere erhebliche thema-tische Überschneidungen auf, d. h. ein und dasselbe Themenfeld (z. B. Klimaschutz, Biodiversität) wird in mehreren Strategiepapieren adressiert. Vor diesem Hintergrund beschränkt sich die vorliegende Stellungnahme darauf, für die Gesamtheit der Strategien qualitativ abzuschätzen, wie sich bestimmte Themenfelder voraussichtlich entwickeln werden, sofern die Politik die in den Strategien deklarierten Ziele mit bestimmten Maßnahmen (Politikoptionen) verfolgen wird. Aus dieser Diskussion der verschiedenen Politikoptionen werden Empfehlungen an die Politik abgeleitet

Structure-based modeling of energy transfer in photosynthesis

We provide a minimal model for a structure-based simulation of excitation energy transfer in pigment–protein complexes (PPCs). In our treatment, the PPC is assembled from its building blocks. The latter are defined such that electron exchange occurs only within, but not between these units. The variational principle is applied to investigate how the Coulomb interaction between building blocks changes the character of the electronic states of the PPC. In this way, the standard exciton Hamiltonian is obtained from first principles and a hierarchy of calculation schemes for the parameters of this Hamiltonian arises. Possible extensions of this approach are discussed concerning (i) the inclusion of dispersive site energy shifts and (ii) the inclusion of electron exchange between pigments. First results on electron exchange within the special pair of photosystem II of cyanobacteria and higher plants are presented and compared with earlier results on purple bacteria. In the last part of this mini-review, the coupling of electronic and nuclear degrees of freedom is considered. First, the standard exciton–vibrational Hamiltonian is parameterized with the help of a normal mode analysis of the PPC. Second, dynamical theories are discussed that exploit this Hamiltonian in the study of dissipative exciton motion