Bei der Entwicklung eines 6,6-kW-On-Board-Ladegeräts (OBC) tragen magnetische Bauteile (Induktivitäten, Transformatoren) nicht nur maßgeblich zu Volumen und Gewicht bei, sondern sind auch entscheidend für die Effizienz und die EMV-Leistung. Basierend auf den neuesten Branchentrends und praktischen Erfahrungen haben wir die folgenden Tipps zur Auswahl magnetischer OBC-Bauteile zusammengestellt, um Ihnen zu helfen, das optimale Verhältnis zwischen Leistung, Größe und Kosten zu erzielen.
TIPP 1 .PFC-Induktorauswahl – „Lieber groß als klein“, Fokus auf Gleichstromvorspannung
Bei einer Hochleistungs-Leistungsdichte von 6,6 kW ist das häufigste Problem mit der PFC-Induktivität nicht „unzureichende Induktivität“, sondern „Sättigung bei hohem Strom“.
* Praktische Merkhilfe: „Achten Sie auf die Kurve, nicht auf den Nominalwert.“
* Viele Induktivitäten weisen bei Raumtemperatur (25°C) eine hohe Induktivität auf, aber wenn sie einem Gleichstrom von 30A-50A ausgesetzt werden, kann ihre Induktivität um mehr als 50% sinken.
*Bei der Auswahl eines Bauteils sollten Sie vom Lieferanten stets die Induktivitäts-Strom-Kennlinie (LI-Kennlinie) anfordern. Stellen Sie sicher, dass die Induktivität bei Ihrem Spitzenstrom (z. B. 55 A) über 80 % des erforderlichen Wertes bleibt.
* Materialauswahl:
Auf der Suche nach dem Ultimativen: Wählen Sie Sendust- oder Eisen-Nickel-Molybdän-Magnetpulverkerne, die eine hohe Sättigungsbeständigkeit und einen geringen Temperaturanstieg aufweisen, jedoch zu höheren Kosten.
Für optimale Kosteneffizienz empfiehlt sich Ferrit mit präziser Luftspaltkontrolle. Dabei sind jedoch Wirbelstromverluste (Randeffekte) im Luftspalt zu beachten. Zur Reduzierung der Verluste ist die Verwendung von Mehrdrahtwicklungen oder Litzendraht ratsam.
Tipp 2:LLC-Transformator – Verwendung der „Streuinduktivität“ anstelle der „Resonanzinduktivität“
Dies ist derzeit die gängigste Methode zur Kostenreduzierung bei 6,6-kW-OBCs (insbesondere beim nachgeschalteten CLLC-Resonanzwandler).
*Praktische Anwendung:
*Kaufen Sie keine Resonanzspule separat, sondern erhöhen Sie künstlich die Streuinduktivität des Transformators, indem Sie die Struktur des Transformators anpassen (z. B. durch Verstellen des Abstands zwischen Primär- und Sekundärwicklung, durch Verwendung segmentierter Gehäuse).
*Tipp: Verwenden Sie diese Streuinduktivität als Resonanzinduktivität (L_r) des Resonanzhohlraums.
*Einnahmen:
*Volumen: Die Anzahl der unabhängigen Magnetkerne wurde reduziert, und das Volumen kann um mehr als 20 % verringert werden.
*Kosten: Durch den Wegfall eines Magnetkerns und einer Wicklung werden die Materialkosten reduziert.
*Wärmeableitung: Transformatoren verfügen in der Regel über bessere Bedingungen für die Wärmeableitung (z. B. Verkapselung und Kontakt mit wassergekühlten Platten), wodurch die Wärmeableitung einfacher ist als bei unabhängigen kleinen Induktoren.
Tipp 3:Thermische Auslegung – „Wärmewiderstand“ ist wichtiger als „Temperaturanstieg“
Während der Prototypentestphase kann es vorkommen, dass die Oberfläche der Induktivität sehr heiß ist (>100 °C). Ist das normal?
*Urteilsvermögen:
*Messen Sie nicht nur die Oberflächentemperatur, sondern achten Sie auch auf die Temperatur des inneren Hotspots.
*Berechnungsformel: T {Hotspot}=T {Oberfläche}+(R {th} mal P {Verlust})
*Tipp: Fragen Sie bei der Auswahl den Lieferanten nach dem Wärmedurchgangskoeffizienten (Rth). Falls dieser nicht ermittelt werden kann, kann das Gerät unter Volllast bis zum Erreichen des thermischen Gleichgewichts betrieben und anschließend mit einer Wärmebildkamera gescannt werden.
*Maßnahmen zur Wärmeableitung:
*Abdichtung: Die derzeit gängigste Methode zur Wärmeableitung bei OBCs ist die Verwendung von wärmeleitendem Klebstoff zur Wärmeübertragung auf das Außengehäuse (Bodenplatte).
*Layout: Platzieren Sie den PFC-Induktor mit der höchsten Wärmeerzeugung so nah wie möglich an der wassergekühlten Platte oder dem Wärmeableitungskanal.
Tipp 4:Umgang mit Hochfrequenzproblemen – Achten Sie auf den „Skin-Effekt“ und den Wickelprozess.
Mit zunehmender OBC-Schaltfrequenz (PFC erreicht 40kHz-100kHz, LLC ist höher) sind die AC-Verluste (I ^ 2R_ {ac}) oft fataler als die DC-Verluste.
*Fähigkeiten bei der Auswahl von Drahtwicklungen:
*Niederfrequente Hochstromwicklung (PFC): Für vertikale Wicklungen wird die Verwendung von Kupferflachdraht empfohlen. Flachdrähte weisen einen hohen Füllfaktor auf, und der Skin-Effekt im mittleren Frequenzbereich (zehn kHz) ist besser als bei Runddrähten.
*Hochfrequenz (Transformator/Resonanzinduktivität): Es muss Litzendraht verwendet werden. Litzendraht besteht aus mehreren Litzen extrem dünnen, isolierten Drahtes, wodurch die Oberfläche des Leiters erheblich vergrößert und der Skin-Effekt bei Hochfrequenzströmen reduziert wird.
*Leitfaden zur Vermeidung von Fallstricken: Wenn zum Wickeln einer Hochfrequenzinduktivität ein einzelner dicker Kupferdraht verwendet wird, um Zeit zu sparen, kann der gemessene Temperaturanstieg um mehr als 30 ℃ höher sein als der berechnete Wert, was zu einer Alterung der Isolationsschicht oder sogar zu einem Kurzschluss führen kann.
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Veröffentlichungsdatum: 18. Dezember 2025