Hocheffiziente Energieübertragung im SAE J2954 Standard
Induktives Laden (High Power / EV)
Im Rahmen eines Kundenprojekts entwickelte PACK LitzWire HF-Litzen für ein induktives Ladesystem nach SAE J2954. Das System arbeitete mit einer Nennfrequenz von 85 kHz und sollte Ladeleistungen im Bereich von bis zu 11 kW sicher übertragen. Die Spulen waren im Unterboden des Fahrzeugs bzw. in Bodenplatten integriert und damit starken thermischen, mechanischen und klimatischen Belastungen ausgesetzt.
Die Herausforderung
Die Kombination aus hohen Strömen und einer Betriebsfrequenz von 85 kHz führte zu ausgeprägten elektromagnetischen und thermischen Effekten, die im Projekt adressiert werden mussten.
- Elektromagnetik: Skin- und Proximity-Effekte erhöhten den AC-Widerstand der Wicklungen deutlich.
- Thermik: In den vergossenen Ladepads bestand die Gefahr lokaler Hotspots und eingeschränkter Wärmeabfuhr.
- Mechanik: Die Unterbodenintegration erforderte hohe Robustheit gegen Vibrationen, Schockbelastungen und Temperaturzyklen gemäß automotive Standards.
Die für das induktive Ladesystem ausgelegte HF-Spule bildet die Grundlage für eine verlustarme Energieübertragung gemäß SAE J2954 und ist auf hohe Ladeleistungen sowie robuste Unterbodenintegration im Fahrzeug ausgelegt.
Die optimierte Wicklungsgeometrie der HF-Litze sorgt bei 85 kHz für eine homogene Stromverteilung, reduzierte AC-Verluste und eine stabile thermische Performance innerhalb vergossener Hochleistungs-Ladepads.
Unterstützung durch PACK LitzWire
PACK LitzWire arbeitete eng mit dem Kunden zusammen, um die HF-Litze für diese speziellen Anforderungen zu optimieren.
- AC-Loss-Analyse: Mithilfe simulationsbasierter Werkzeuge wurden Skin- und Proximity-Verluste verschiedener Litzenkonstruktionen unter realistischen Betriebsbedingungen berechnet.
- Litzenoptimierung: Auf Basis der Simulationen definierte PACK LitzWire den optimalen Einzeldrahtdurchmesser, die geeignete Verseillage sowie einen effizienten Kupferfüllfaktor, um den AC-Widerstand bei 85 kHz zu minimieren und gleichzeitig die mechanische Stabilität sicherzustellen.
- Dokumentation: Für die kundenseitige Validierung nach SAE-Vorgaben wurden vollständige Materialdatenblätter und Prüfberichte bereitgestellt.
Ergebnis
Durch die rechnergestützte Vorauslegung konnten im Projekt mehrere Prototypen-Iterationsschleifen eingespart werden. Das Resultat war eine HF-Litzendrahtlösung mit homogener Stromverteilung, reduziertem AC-Widerstand und stabiler thermischer Performance – wodurch Hotspots zuverlässig vermieden wurden und die Anforderungen des Kunden vollständig erfüllt wurden.
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