EMV Absicherung von induktiven Ladesystemen für Elektrofahrzeuge – normative und messtechnische Herausforderungen

Abstract:
Durch die fortschreitende Elektrifizierung des Gesamtverkehr kommt es sowohl auf seiten der Fahrzeuge als auch auf seiten der Ladeinfrastruktur zu enormen Herausforderungen bei der EMV-Absicherung der Systeme. Neben den Konduktiven AC- und DC-Ladestationen, befinden sich auch mehr und mehr kontaktlose Ladesysteme in der Entwicklung und auch bereits im Einsatz. Diese erlauben eine Aufladung der Fahrzeuge über den Energietransport zwischen zwei Spulen. Hierdurch wird zum einen der Komfort beim Laden und zum anderen gerade im Bereich der hochautomatisieren Logistik der Automatisierungsgrad stark erhöht. Bei der EMV-Absicherung dieser WPT-Systeme (WirelessPowerTransfer) treffen, wie auch beim konduktiven Laden zwei Normwelten am Luftspalt zwischen Primär- und Sekundärspule aufeinander. Hierdurch ergibt sich gerade bei nicht proprieteren Systemen die Herausforderung, jeweils für den Test von Fahrzeug und Ladestation eine störungsarme Peripherie bereitzustellen, die einen Energiefluss und die Kommunikation ermöglicht. Zudem gibt es aktuell in der Normung eine große Unsicherheit bzgl. der anzuwendenden Magentfeldgrenzwerte der WPT-Systeme, die eine Markteinführung dieser Ladetechnologie stark behindert. Insbesondere zeigen sich weltweit bei den Grenzwerten große Unterschiede, die dazu führen das induktive Ladesysteme beispielsweise in den USA einfacher zu betreiben sind als in Europa. Da die Messung des Magnetfeldes im Bereich zwischen 9 kHz und 30 MHz erfolgt und die Absorber in den EMV Messhallen typischerweise erst ab eine Frequenz von 30 MHz qualifiziert werden, wird in dieser Arbeit der Einfluss der Halle auf die Messung eines induktiven Ladesystems in Abhängigkeit vom Messabstand untersucht. Ziel ist es aufzuzeigen, ob die theoretischen Nah- und Fernfeldbedingungen auch in einer metallischen Halle gelten und wie sich generell die Umgebungsbedingungen auf die Messergebnisse auswirken. Zudem wird auch das elektrische Feld, welches vom WPT-System emittiert wird, untersucht und mit Grenzwerten aus dem Fahrzeugbereich im Relation gesetzt. In weiterführenden Untersuchungen im Rahmen des Projekts EMPOWERED sind zudem Vergleichsmessungen im Freifeld geplant, um die Ergebnisse in der Absorberhalle besser bewerten zu können.