Hybridbilen är en utmaning för elektroniken

När standardbilen övergår till att bli en hybrid är det väldigt mycket nytänk som måste till. En av utmaningarna är att få högspänd kraftelektronik och känsliga elektroniksystem att samverka. Det menar Kjell Attback, EMC-specialist på Volvo Personvagnar.

En hybridbil är i stort en standardbil som begåvats med ett hybridsystem med batteri och elmaskiner för högspänning. Hybridsystemet hanterar några hundra volt, medan en standardbil är konstruerad med el och elektronik för 12 volt.

En stor utmaning för EMC är att få de två systemen att samverka, speciellt som hybridsystemet kommer att hamna nära övrig elektronik. Hybridsystemet tar spänning från högspänningssystemet, men styrs med signaler från lågspänningssidan och laddar även lågspänningssystemet.

– För att nå samexistens mellan de olika systemen krävs många skärmade kablar och lämplig jordningsfilosofi. Det är grova, klumpiga grejer med dyra kontakter, säger Kjell Attback, EMC-specialist på Volvo Personvagnar.

Elmaskinerna kommer att sitta både fram och bak, med batteri däremellan. Komponenterna inklusive kablaget för högspänning är stora och tunga, så det blir en utmaning att kunna balansera vikt, funktion och EMC med kostnad.

– I ett EMC-perspektiv blir det mycket nytt. Övergången från högspänd likspänning till trefas ger hackspänningar, med störningar och transienter som måste bort, säger Kjell Attback.

Ett dilemma är att underleverantörerna har väldig få harmoniserade krav att följa idag. Det gör det väldigt dyrt att köpa robusta delsystem, eftersom olika biltillverkare ställer olika krav. Men mycket av den här tekniken är gemensam inom bilvärlden, därför kommer en harmonisering inom till exempel ISO (International Organization for Standardization) att kunna ge billigare och mera optimerade systemlösningar på sikt.

En stor förändring från standardbilen till hybriden är att antal drifttillstånd går från tre (kör, stilla på tomgång, avstängd) till ett stort antal.

– Det stora antalet driftmoder gör att utvecklingsskedet blir väldigt. Det går inte att testa allt utan vi måste hitta worst-case och för att hitta bra genvägar måste det till erfarenhet, säger Kjell Attback.

Han påpekar också att elmiljön i bilar måste anpassas till EU Directive 2004/40/EC avseende hälsoeffekter som träder i kraft år 2012. Kraven omfattar både magnetfält och elektriska fält, och berör hybridbilar i större utsträckning än andra på grund av de många transienta förloppen i högspänningsdelen.