Radio hören trotz Elektroantrieb

Radio hören im Elektroauto ist laut dem Fraunhofer-Institut im Prinzip eigentlich nicht möglich. Die elektrischen Komponenten des elektrischen Antriebs bilden eine starke Störungsquelle für den Empfang von Radiowellen. Um ein E-Auto doch für den Radioempfang zu entstören sind zahlreiche und kostenintensive Maßnahmen erforderlich wie beispielsweise spezielle Filter für den Empfang oder umfangreiche Abschirmung der Verkabelung. Der Grund: Störsignale der elektrischen Antriebskomponenten überlagern Musik und Sprechbeiträge. Mit neuen Berechnungsverfahren wollen Forscher nun für ungetrübten Hörgenuss in E-Mobilen sorgen und dabei Kosten senken.

Mehr als 60 Millionen Radiobesitzer schalten das Gerät täglich an, vor allem beim Autofahren geht der Griff zum Einschaltknopf. Studien zufolge will jeder Zweite hinter dem Steuer nicht auf Hörfunkangebote verzichten. Verursacht werden die Störungen des Radioempfangs beim Elektro-Auto durch Frequenzumrichter, die elektrische in mechanische Energie umwandeln, um die Drehrichtung und Drehzahl von Elektromotoren zu steuern. Die Umrichter schalten den Strom und die Spannung extrem schnell und häufig an und aus. Sie zerhacken die elektrische Energie in Bruchteilen einer Sekunde und erzeugen so elektromagnetische Störsignale. Werden diese zu laut, meldet sich akustisch das Antriebssystem aus den Lautsprechern, nicht aber das Radio selbst.

Um das Problem in den Griff zu bekommen, müssen nicht nur die Motorzuleitungen abgeschirmt, sondern auch der Motor selbst isoliert werden. Für die Automobilhersteller ist dies mit enormen Kosten verbunden. Wie sich diese erheblich senken lassen, wissen die Forscher vom Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) in Berlin. Dr. Eckart Hoene, Leiter der Forschungsgruppe „Power Electronic Systems“ und sein Team haben ein ganzes Bündel an Werkzeugen und Methoden entwickelt, um die Störungen zu minimieren. Durch neue Simulationen und Berechnungsverfahren können die Ingenieure beispielsweise ermitteln, bei welcher Platzierung im Fahrzeug sich Bauteile hinsichtlich ihrer elektromagnetischen Verträglichkeit am wenigsten gegenseitig beeinflussen.

Zu den „störenden“ Komponenten gehören etwa der Elektromotor, die Batterie, der elektrische Klimakompressor, das Ladegerät, der Wechselstromwandler und der Umrichter selbst. Ebenso entscheidend ist die Richtung und Form, in der Kabel verlegt sind und wie dicht die Schirmung geflochten ist. „Mithilfe unserer Simulationen können wir auch Empfehlungen zur Qualität der Isolations- und Steckerelemente aussprechen“, erklärt Hoene. Durch Messverfahren grenzen die Wissenschaftler zudem präzise ein, wo im Fahrzeug Störungen entstehen und wie diese sich ausbreiten. Darüber hinaus haben die Wissenschaftler ein symmetrisches Leistungsmodul entwickelt, das verhindert, dass Störungen abstrahlen. Es ist Bestandteil des Umrichters und liegt bereits als Prototyp vor.