Entwicklung und Anwendung eines Messsystems für niederfrequente magnetische Störungen im Fahrzeug

In modernen Fahrzeugen finden vermehrt magnetfeldsensitive Bauteile Verwendung. Häufig bestimmen Hall-Sensoren Rotations-, Kipp- oder Längs-Bewegungen [1]. Vorteilhafte Eigenschaften von Hall-Sensoren [2] sind ihre berührungslose Messmethode, geringe Größe und kostengünstige Herstellung. Für eine Bewegungsmessung ist es ausreichend am beweglichen Bauteil einen Permanentmagnet anzubringen, der sich vor einem Hall-Sensor bewegt. Über die gemessene Hall-Spannung kann auf die Bewegung geschlossen werden. Je nach Auslegung des Sensorsystems reagieren diese auf externe (Stör-)Magnetfelder. Im Fahrzeug gibt es verschiedenste Quellen für externe Magnetfelder. Insbesondere stromdurchflossene Leiter, die an Verbrauchern mit großen Leistungsaufnahmen angeschlossen sind, sind Quellen für hohe Magnetfelder. Für eine Risiko-Bewertung müssen Magnetfelder im Fahrzeug mittels Messung bestimmt werden. Kritisch sind Bereiche in denen Leitungen mit hohen Nutzströmen sehr dicht an Komponenten mit magnetfeldsensitiven Sensoren vorbeigeführt werden. In diesen Bereichen schwanken die Magnetfelder räumlich stark. Eine Messung mit einer Loop Antenne, die Magnetfelder über eine vergleichsweise große Fläche integriert, ist bei der Risikobewertung und Magnetfeldbestimmung, an der Sensorposition, nur eingeschränkt hilfreich. In diesem Beitrag wird die Entwicklung und erste Anwendung für ein niederfrequentes Magnetfeld-Messsystem vorgestellt, dass die Anforderung an Genauigkeit, Sensorgröße, zeitliche Auflösung für Automotiv-Risikobetrachtungen erfüllt

Aktuelle Entwicklungen bei den EMV-Anforderungen an Hochvoltsystemen in Elektro- und Hybridfahrzeugen

Dieser Artikel gibt einen Einblick in den aktuellen Stand der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV)-Normungsaktivitäten für Elektro- und Hybridfahrzeuge und -systeme. Die physikalischen Effekte und Besonderheiten des Hochvoltsystems bzgl. Störaussendung, Schirmung, Hochvolt-Niedervolt-Kopplung, gestrahlte, kapazitive und induktive Ausbreitungspfade von Störungen, Impulsen und Bordnetzwelligkeiten werden dargestellt. Daraus lassen sich Konsequenzen für EMV-Messaufbauten, -Messverfahren sowie spezielle Anforderungen an Störaussendung, Bordnetzimpulse und die Ladeschnittstelle ableiten. Die hierzu laufenden Aktivitäten in der EMV-Normung für Elektro- und Hybridfahrzeuge bei ISO, IEC, CISPR sowie den Zulassungsanforderungen nach ECE-R10 werden dargestellt

Filter-Design und empirische Bestimmung der Ersatzschaltbilder anhand der Herstellerangaben einzelner Bauelemente

Der Einsatz von leistungselektronischen Schaltungen ist für den Betrieb von elektrischen Geräten notwendig. Diese Schaltungen verursachen elektromagnetische Störungen. Mit Hilfe von Filtern können die Störungen reduziert werden. Die resultierenden leitungsgebundenen Störungsarten lassen sich anhand von Filterschaltungen dämpfen. Um das Verhalten einer Filterschaltung ohne Messung darzustellen, kann mithilfe empirisch ermittelter Ersatzschaltbilder der einzelnen Bauteile die Impedanz der Schaltung simuliert werden. Für die Wahl der richtigen Bauelemente und Filter ist es in der EMV wichtig, die Ausbreitungsverhältnisse der geleiteten Störungen und das Frequenzverhalten der einzelnen Bestandsteile zu kennen.. In diesem Beitrag wird ein Verfahren vorgestellt, mit dem es möglich ist, die Ersatzparameter der einzelnen Bauteile und die daraus resultierende Impedanz einer Filterschaltung ohne aufwendige Messungen zu bestimmen. Mithilfe der Software "PSpice" ist es möglich die einzelnen Ersatzschaltbilder der Bauelemente im Programm zu implementieren und deren Frequenzverhalten zu simulieren. Für den Entwurf einer Filterschaltung sollten zunächst die Impedanzen der einzelnen Bauteile aus dem Ergebnis der Simulation mit den Angaben des Herstellers verglichen werden. Durch die Verknüpfung der Ersatzschaltbilder ist es möglich, das Verhalten einer kompletten Schaltung zu simulieren. Um die Anwendbarkeit der vorgestellten Methode für beliebige Schaltungen zu prüfen, wurden mehrstufige Filter gemessen und simuliert. Abhängig von den elektrischen Eigenschaften der Bauelemente lässt sich die Gesamtimpedanz der Schaltung variieren und auf das Störspektrum anpassen