Verringerung der Schirmdämpfung durch umweltbedingte Alterung von Kontakten in Elektro- und Hybridfahrzeugen

Abstract:
Zur Gewährleistung der elektrischen Sicherheit sind in Hybrid- und Elektrofahrzeugen alle Hochvoltkreise (HVKreise) mit geschirmten Leitungen ausgeführt. Abhängig von Länge und Bauform können diese Leitungen Antennencharakteristika ausbilden. Im Zusammenspiel mit den transienten Schaltvorgängen des Wechselrichters, welche Oberschwingungen bis in den dreistelligen MHz-Bereich hervorrufen können, besitzen diese Leitungen somit ein hohes Störpotential. Die HV-Leitungen sind daher als wichtige Komponente hinsichtlich der Elektromagnetischen Verträglichkeit zu betrachten. Ihre definierten Schirmdämpfungseigenschaften dienen zu einem erheblichen Maße der Betriebssicherheit des Fahrzeuges, da sich die Leitungen des 12 V Bordnetzes (Motorsteuersignale, Navigationssysteme, Sensoren) und die Komponenten der Leistungselektronik (Antriebe, Motor, Frequenzumrichter) in unmittelbarer räumlicher Nähe befinden, so dass es bei unzureichender Schirmung zum Übersprechen der Hochvoltkreise in Leitungen des 12 V Bordnetzes kommen kann. Fahrzeuge sind, anders als elektrische Produkte im Industrieeinsatz, vielfältigen Umwelteinflüssen ausgesetzt, wie z.B. großen Temperaturschwankungen (Tag und Nacht), Meeresklima und Schadgasen wie Schwefeldioxid und Salznebel durch den winterlichen Streudienst. Alterungen an den geschirmten HV-Kabeln (HF-Dichtungen an Steckern und Kabelschirmen) durch Umwelteinflüsse und damit verbundene Verschlechterungen der Schirmdämpfung können die Störpegel innerhalb von Fahrzeugen signifikant erhöhen. Als Folge kann es zu Störungen der Kommunikationssysteme und Sensoren im Fahrzeug kommen. Dieses kann unter Umständen die Fahrsicherheit (fehlerhafte Sensorik, z.B. Batteriestatus, Kontrolleuchten) und den Fahrkomfort (Rundfunk, Navigationssysteme und Mobiltelefonie) beeinträchtigen. Auch kann es aufgrund der angestrebten hohen Fahrzeugzahlen (1Mio. Fahrzeuge bis 2020) zu Störungen von Rundfunkteilnehmern und Funkdiensten (in der Umgebung von Straßen) durch die Störaussendung der Elektrofahrzeuge kommen. Es besteht damit die Gefahr von kostenintensiven Nachbesserungen der Fahrzeuge, um die notwendigen Schirmwirkungen der HV-Leitungen wieder her zu stellen. Ziel der dargestellten Prüfreihe ist die messtechnische Untersuchung der Wirksamkeit der Schirmqualität (Kopplungswiderstand, Schirmdämpfung) von Kabelverbindungen unter Umwelteinflüssen (Klimasimulationen) und eine Diskussion der Ergebnisse