Elektromobilität 17.02.2012, 12:00 Uhr

Elektromagnetische Störquellen im Elektroauto

Allmählich kehrt nach dem ersten Hype Ernüchterung rund um das Elektroauto ein

„Mit EMV-Themen beim Elektroauto werden noch mehrere Ingenieurgenerationen zu tun haben“, glaubt Gerhard Pohlmann, Geschäftsführer der EMC Test NRW GmbH und Ausrichter des Gemeinschaftsstands „e-Mobility special“ auf der Messe EMV 2012 letzte Woche in Düsseldorf.

Pohlmann kommt gleich auf den Punkt: „Wir haben es bei den Batterien in Elektrofahrzeugen mit enorm hohen Spannungen und Strömen zu tun: Je nach Antrieb fließen mehrere 100 A, bei der Spannung sind Tendenzen von 400 V in Richtung 800 V erkennbar.“

Die Batterie im Elektroauto: Mögliche Störquelle für Bordcomputer und den menschlichen Körper

Die dabei um die Leitungen herum entstehenden Magnetfelder erzeugten bei den Drehstromantrieben, so der Experte, starke magnetische Wechselfelder, die Störströme in die Bordelektronik induzieren. In der Bahnindustrie kennt man diese Phänomene schon lange, in der Autoindustrie in dieser Ausprägung noch nicht.

„Der zweite Punkt erscheint mir aber noch wichtiger“, sagt Pohlmann. „Magnetfelder können im menschlichen Körper Wirbelströme erzeugen, deshalb müssen aus Personenschutzgründen frequenzabhängige Grenzwerte eingehalten werden.“ Wissenschaftler, Mediziner, Biologen, Neurologen und Ingenieure arbeiten interdisziplinär in der International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP) an Grenzwertempfehlungen für international einheitliche Regelungen.

Und weil es diese noch nicht flächendeckend und lückenlos gibt, ist gerade in der Entwicklungs- und Testphase besondere Vorsicht geboten. Daher funktioniert die kontaktlose, induktive Ladung eines kleinen Citroën der IAV GmbH auf dem Stand „e-Mobility special“ aus Sicherheitsgründen zurzeit auch nur, wenn er verschlossen abgestellt ist.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Niedersächsische Landesamt für Bau und Liegenschaften-Firmenlogo
Ingenieure (m/w/d) Architektur / Bauingenieurwesen Niedersächsische Landesamt für Bau und Liegenschaften
Hannover Zum Job 
ESG Elektroniksystem- und Logistik-GmbH-Firmenlogo
Systemingenieur Avionik / Systems Engineer Avionics (gn) ESG Elektroniksystem- und Logistik-GmbH
Fürstenfeldbruck bei München Zum Job 
Landeshauptstadt Stuttgart-Firmenlogo
Projektleiter*in Architektur für öffentliche Bauten (m/w/d) Landeshauptstadt Stuttgart
Stuttgart Zum Job 
MED-EL Medical Electronics-Firmenlogo
R&D Engineer for Embedded Systems (m/f/d) Research & Development MED-EL Medical Electronics
Innsbruck (Österreich) Zum Job 
Landeshauptstadt Stuttgart-Firmenlogo
Projektleiter*in Elektrotechnik und Versorgungstechnik (m/w/d) Landeshauptstadt Stuttgart
Stuttgart Zum Job 
SCHOLZE-THOST GmbH-Firmenlogo
Ingenieure (m/w/d) für BIM-basierte HKLS-Planung SCHOLZE-THOST GmbH
Leinfelden-Echterdingen Zum Job 
GSI - Gesellschaft für Schweißtechnik International mbH Niederlassung SLV München-Firmenlogo
Diplom-Ingenieur / Master / Bachelor (m/w/divers) als Inspektor für Fertigungsüberwachungen bzw. Auditor für Betriebsprüfungen GSI - Gesellschaft für Schweißtechnik International mbH Niederlassung SLV München
München (Home-Office möglich) Zum Job 
SCHOLZE-THOST GmbH-Firmenlogo
Konstrukteure (m/w/d) für BIM-basierte HKLS-Planung SCHOLZE-THOST GmbH
Leinfelden-Echterdingen Zum Job 
Langmatz GmbH-Firmenlogo
Produktmanager Glasfaser-Netzausbau (m/w/d) Langmatz GmbH
Garmisch-Partenkirchen Zum Job 
Panasonic Corporation-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (m/w/d) in der Systementwicklung Panasonic Corporation
Lüneburg Zum Job 
MKS Instruments Deutschland GmbH-Firmenlogo
NPI Engineer (m/w/d) MKS Instruments Deutschland GmbH
Kleinmachnow Zum Job 
MED-EL Medical Electronics-Firmenlogo
Research Engineer, Hearing Implant Fitting (m/f/d) MED-EL Medical Electronics
Innsbruck (Österreich) Zum Job 
MED-EL Medical Electronics-Firmenlogo
Design Engineer, Analog / Mixed Signal IC Design (m/f/d) MED-EL Medical Electronics
Innsbruck (Österreich) Zum Job 
MED-EL Medical Electronics-Firmenlogo
Design Engineer, Analog IC Design (m/f/d) MED-EL Medical Electronics
Innsbruck (Österreich) Zum Job 
MED-EL Medical Electronics-Firmenlogo
R&D Engineer for Clinical Objective Monitoring (m/f/d) MED-EL Medical Electronics
Innsbruck (Österreich) Zum Job 
Beckhoff Automation GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) mechanische Konstruktion I/O Beckhoff Automation GmbH & Co. KG
WBM Wohnungsbaugesellschaft Berlin-Mitte mbH-Firmenlogo
Projektleitung Modernisierung und Instandsetzung (w/m/d) WBM Wohnungsbaugesellschaft Berlin-Mitte mbH
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
Leitung Verkehrsinfrastruktur (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
DEKRA Automobil GmbH-Firmenlogo
Sachverständiger für Schadstoffe in Gebäuden - inklusive Teamleitung (m/w/d) DEKRA Automobil GmbH
Stuttgart Zum Job 
pmdtechnologies ag-Firmenlogo
Informatiker / Ingenieur / Physiker / Mathematiker (m/w/d) im Unternehmensbereich Software Development pmdtechnologies ag

Ein provisorisches Aluminiumblech schirmt im Versuchsauto die Magnetfelder ab, positioniert wird es über der Induktionsbodenspule, die exakte Ausrichtung wird dabei mit einem per Bluetooth verbundenen iPod überprüft. „Später soll mit höheren Leistungen und Frequenzen geladen werden“, sagt Steffen Kümmell, Projektleiter Technologie Monitoring bei der Berliner Entwicklungsfirma IAV. „Das Elektroauto wird sich erst durchsetzen, wenn es sexy ist, aber wir arbeiten daran“, ergänzt er.

„Schon aus Komfortgründen ist die induktive Ladetechnik sehr attraktiv, denn die konduktive Aufladung per Kabel hat wegen vieler Nachteile bei der Handhabung keine so großen Chancen auf breite Akzeptanz“, meint Pohlmann. Doch es seien noch etliche Detailprobleme, etwa bei der Wirkungsgradoptimierung und der Beherrschung der magnetischen Streufelder, zu lösen, bevor an einen Serieneinsatz zu denken sei.

Auch der Inverter bietet Störpotential

Erhebliches Störpotenzial bietet auch der Inverter, der aus dem Gleichstrom des Akkus Drehstrom für die Antriebsmotoren erzeugt. „Der Inverter muss Leistungen von 40 kW, 80 kW oder sogar bis zu 120 kW bewältigen und generiert so aufgrund der schaltenden Flanken neben den Grundschwingungen auch harmonische Schwingungen, die bis in den Megahertz-Bereich hineinreichen können.“

Dieses typische Phänomen der elektromagnetischen Verträglichkeit würde andere elektronische Systeme nicht nur im Fahrzeug selbst, sondern in der Nachbarschaft erheblich stören können. „Das müssen wir unbedingt vermeiden“, sagt Pohlmann.

Die Kopplung des Hochvoltnetzes mit dem 12-V-Niedervoltnetz über einen DC/DC-Wandler schafft weitere Störeinflüsse, die besonders dem Niedervoltnetz zu schaffen machen können. Entsprechend muss hier eine ausreichend hohe Koppeldämpfung der Störsignale jede Beeinflussung der empfindlichen Steuerelektronik sicher ausschließen. „Neu im Elektrofahrzeug ist: hohe Spannung, hohe Ströme und die damit verbundene Magnetfeld-Thematik“, fasst Pohlmann zusammen.

Akku-Preis verhindert derzeit einen Durchbruch des Elektroautos

Bei allem Optimismus glaubt Pohlmann nicht an einen baldigen flächendeckenden Durchbruch des Elektroautos mit hohen Stückzahlen: „Es ist noch unwahrscheinlich viel Arbeit zu leisten beim Antrieb, der Batterie und auch bei der induktiven Ladetechnik.“ Doch das Haupthindernis sei derzeit noch der Preis. „Ein Akku mit 20 kWh bis 30 kWh kostet zurzeit noch 15 000 € bis 20 000 €. Zum Teil wird dies kompensiert, weil viele teure Komponenten rund um den Verbrennungsmotor entfallen und der elektrische Antriebsstrang einfacher und kostengünstiger ist.“

Für Privatleute sei ein Elektroauto wegen der hohen Batteriekosten noch auf längere Sicht nicht wirtschaftlich. Deshalb die Hybridlösungen oder Range Extender wie im Opel Ampera, die mit kleineren und damit kostengünstigeren Batterien ausgestattet werden und bei denen ein kleiner Verbrennungsmotor bei Bedarf Strom erzeugt. Hauptzielrichtung sei, die Kapazität der Akkus zu steigern und damit Gewicht und Kosten zu reduzieren. Eine Halbierung der Kosten in ein paar Jahren wäre schon ein Erfolg. „Wir stecken fast noch in den Kinderschuhen beim Elektroauto, erst drei, vier Jahre wird intensiv daran gearbeitet“, sagt Pohlmann.

Ein Beitrag von:

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.