Auch Brennstoffzellen brauchen elektromagnetische Verträglichkeit
Wir unterstützen die Entwickler mit maßgeschneiderten Messkonzepten oder Typgenehmigungen für die elektrischen und elektronischen Komponenten der Brennstoffzellen.
Brennstoffzellenantriebe verheißen Mobilität mit minimalem CO2-Footprint, wenn der Wasserstoff mit regenerativen Energien erzeugt wird. Auf dem Weg hin zur Serienreife muss natürlich die elektromagnetische Verträglichkeit der Systeme beachtet werden.
Obere Grenze der Wasserstoffkonzentration in der Umgebungsluft
Messkonzept für Brennstoffzellen
Die Brennstoffzelle ist ein Hochvoltsystem
Betrachtet man die Konstruktion eines Brennstoffzellensystems, ist nicht nur das eigentliche Stack (die Brennstoffzelle) zu vermessen. Im Fokus stehen besonders die zum Betrieb notwendigen peripheren, elektrischen und elektronischen Systeme, etwa der DC/DC-Wandler, die elektronischen Steuereinheiten, Pumpen und Lüfter. An diesen Komponenten führen wir in gewohnter Tiefgründigkeit und Präzision EMV-Messungen durch: zum Beispiel zu Störemissionen, Störfestigkeit, oder zu Pulseffekten. Regulatorische Grundlage für diese Prüfungen sind entweder die UN-Regulation ECE R10, die OEM-Spezifikationen oder die CISPR/ISO Spezifikationen, die beispielsweise Tests zur Störaussendung sowie zur Kopplung von Hochvolt- in Niedervolt-Architekturen vorsehen. Die stationären Anlagen, die an das öffentliche Stromversorgungsnetz angeschlossen sind, werden noch nach den IEC/EN 61000-6-X getestet.
Messtechnik für die Brennstoffzellen-EMV inhouse
Die EMV-Tests an den relevanten Bauteilen der Brennstoffzelle führen wir in unseren Absorberkabinen für Hochvolt-Anwendungen durch. Denn die Betriebsspannung von Brennstoffzellensystemen bewegt sich in einem ähnlichen Rahmen wie bei Hochvolt-Batterien.
Als nächsten Schritt planen wir, die EMV-Tests auch in der eCHAMBER® durchzuführen. Der Vorteil liegt darin, dass dort die Brennstoffzellenkomponenten im Verbund mit dem Original-E-Antrieb und dem Original-Inverter geprüft werden können. Das ist ein sehr seriennahes Testlayout und liefert sehr realistische Messergebnisse.
Flexible Prüflayouts bei Brennstoffzellentests möglich
Für die Brennstoffzellentests richten wir eine komplette Prozesskette für das Wasserstoffhandling ein: Sie reicht von fachgerechten Lagerkapazitäten, einer fachgerechten Einleitung und Ausleitung der Gase über die Sensorik zur Überwachung der Sauerstoff- und Wasserstoffkonzentration in der Brennstoffzelle und Messkammer bis hin zu Leckageprüfungen und einer kompetenten Gefährdungsbeurteilung.
Bei EMV-Tests für Brennstoffzellen bewährtes Know-how nutzen
Sollten bei der Qualifizierung oder der Typgenehmigung der Brennstoffzellenkomponenten noch EMV-Probleme auftreten, sind sie elektronischer oder elektrischer Natur. Dann werden unsere EMV-Spezialisten die Entstörung mit den üblichen Maßnahmen schnell und kompetent durchführen.
Mooser denkt bei EMV-Tests für Brennstoffzellenkomponenten weit über die eigentlichen Tests hinaus. Wir legen schon lange vor den Messungen gemeinsam mit Ihnen das passende Testlayout fest, führen die Tests für Sie durch und besprechen die Ergebnisse mit ihnen. Danach unterstützen wir Sie gerne bei der Entstörung der Komponenten oder bei anderweitigen Optimierungen. Und wenn wir sagen „wir“, ist das hauptsächlich ein bestens geschulter Mitarbeiter von Mooser, der für das gesamte Projekt Ihr Ansprechpartner ist. Er nimmt Ihre Anfragen und Wünsche entgegen, führt die Tests selbst durch oder delegiert sie an andere Fachleute, und ist als „Kümmerer“ für all Ihre Fragen Wünsche nach den Tests da.
Häufig gestellte Fragen
In der Brennstoffzelle läuft der Prozess der Elektrolyse, den viele noch aus dem Physik- oder Chemieunterricht kennen, umgekehrt ab. Bei der Elektrolyse wird Wasser mithilfe von elektrischem Strom in Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt. In der Brennstoffzelle dagegen reagiert der Wasserstoff aus einem Tank, der im Auto eingebaut ist, mit Sauerstoff aus der Luft. Fachleute reden auch von einer kalten Verbrennung. Als Endprodukte entstehen elektrischer Strom und Wasser. Der elektrische Strom ist die Energiequelle für den Elektromotor, der das Auto antreibt.
Im Vergleich zu einem BEV mit einer Batterie als Energiespeicher hat das Fahrzeug mit Brennstoffzellenantrieb einige Vorteile. In wenigen Minuten ist, ähnlich wie bei Diesel- oder Ottokraftstoff, der Wasserstofftank gefüllt. Meist ist auch bei einer Tankfüllung die Reichweite höher als mit einer vollgeladenen Batterie bei einem BEV.
Die Nachteile: Der gesamte Antrieb macht aus CO2-Sicht nur Sinn, wenn der Wasserstoff mit Energie aus regenerativen Quellen erzeugt wird. Das Tankstellennetz in Deutschland ist zwar ausreichend, aber auch nicht sehr dicht. Außerdem ist die Nachfrage nach CO2-freien Wasserstoff aus der Stahl- und Zementindustrie ebenfalls sehr hoch.
Ja und nein. Die Zelle als solche, in der Wasserstoff und Umgebungsluft miteinander reagieren und dabei eine elektrische Spannung entsteht, ist nach Ansicht der Experten weder Auslöser von elektromagnetischen Störungen, noch gefährdet für solche. Allerdings gibt es im System „Brennstoffzelle“ mit dem DC/DC Wandler, Steuerungen und Pumpen einige elektronische Hochvoltkomponenten, bei denen EMV-Probleme ähnlich wie in Elektromotoren, Batterien oder Steuergeräten auftreten können.
Die elektronischen Hochvoltkomponenten der Brennstoffzellen werden ähnlich wie andere Hochvoltsysteme geprüft. Für sie gelten die gleichen Prüfnormen wie etwa die UN-Regulation ECE R10, ISO 11452-X, CISPR 25, ISO/TS 7637-4, LV 123, LV 124 und VDA 320 sowie nach OEM-Spezifikationen.
Die stationären Systeme, die an das öffentliche Stromversorgungsnetz angeschlossen sind, werden nach den IEC/EN 61000-6-X getestet.
Wir bauen derzeit eine umfassende Prozesskette für das Wasserstoffhandling auf: Lagerkapazitäten, Handlings- und Überwachungssysteme, bis hin zu Gefährdungsbeurteilungen. Zusammen mit unserem umfassenden EMV-Know-how und unseren leistungsfähigen Messkammern und Laboren bieten wir Ihnen so ein Komplettpaket für die EMV-Bewertung und -Optimierung von Brennstoffzellen.
