Projekthintergrund
Der Kunde ist ein Hersteller von Ladestationsmodulen. Bei seinem 30-kW-Gleichstrom-Lademodul war der Temperaturanstieg des Transformators bei Volllastbetrieb zu hoch, was zu erhöhter Lüfterdrehzahl und höherem Geräuschpegel führte. Gleichzeitig konnte die Effizienz die Anforderungen der neuen Energiestandards nicht erfüllen.
Technische Herausforderungen
- Schaltfrequenz 100 kHz – Kernverluste und Kupferverluste mussten gleichzeitig reduziert werden;
- Der Bauraum im Modul ist begrenzt, die Transformatorgröße durfte nicht vergrößert werden;
- 100 % Hochspannungs-Isolationstest und Langzeit-Volllast-Alterungstest erforderlich;
- Hohe Jahresstückzahl – stabile Konsistenz und Lieferfähigkeit gefordert.
Unsere Lösung
Eingesetzt wurde ein verlustarmer Leistungsferrit-Kern in Kombination mit Litzendraht-Wicklung:
- Neue Kernauswahl basierend auf tatsächlichem Arbeitsfluss und Frequenz – Kernverluste um ca. 20 % reduziert;
- Primär- und Sekundärwicklung mit Litzendraht zur Reduzierung der Kupferverluste durch den Hochfrequenz-Skin-Effekt;
- Sandwich-Wicklungstechnik zur Reduzierung der Streuinduktivität und Verbesserung der Spannungsspitzen an den Schalttransistoren;
- Spulenkörper mit vergrößerter Kriechstrecke und Verguss mit hochwärmeleitfähigem Epoxidharz zur Verbesserung des Wärmeabfuhrpfads.
Ergebnisse
- Wirkungsgrad bei Volllast von 96,2 % auf 98,0 % gesteigert – Energieeffizienzziel des Kunden erreicht;
- Temperaturanstieg an der Heißstelle des Transformators um 11 °C reduziert – nach Reduzierung der Lüfterdrehzahl deutlich geringerer Geräuschpegel des Gesamtsystems;
- 100 % Hochspannungs-Isolationstest und Volllast-Alterungstest bestanden – Jahresauslieferung über 200.000 Stück nach Serienproduktion;
- Diese Lösung wurde auf die 60-kW-Plattform des Kunden ausgeweitet.