Inductances de puissance dans les applications automobiles. ADAS, inducteurs de puissance pour véhicules électriques dans l'électrification des voitures

L'automobile a connu une transformation substantielle ces dernières années. Avec l’avènement des systèmes avancés d’aide à la conduite (ADAS)*1, la transition vers les véhicules électriques et la sophistication croissante de l’infodivertissement, les voitures ont évolué au point où elles peuvent être considérées comme des appareils électroniques avancés. Les composants électroniques jouent un rôle essentiel dans cette transformation. Cet article examine de près un composant électronique qui sous-tend l’évolution future de l’automobile : l’inductance de puissance pour les applications automobiles.

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Dans le contexte d’une attention mondiale croissante portée à la neutralité carbone, les grands constructeurs automobiles ont annoncé les uns après les autres leurs incursions sur le marché des véhicules électriques (VE). Les xEV, qui font référence aux véhicules alimentés partiellement ou entièrement par des batteries et des moteurs, sont en tête de la tendance. L'industrie automobile connaît également une vague massive d'innovation technologique, comme en témoigne le développement accéléré des ADAS, qui aident à la conduite à l'aide de caméras et de capteurs pour détecter les informations environnantes, ainsi que des technologies de conduite autonome.

Avec l'évolution vers les véhicules électriques et l'électronique, le nombre d'unités de commande électroniques (ECU)*2 embarquées (des ordinateurs qui contrôlent les moteurs, les freins et les capteurs) augmente. En fait, on retrouve plus d’une centaine de calculateurs dans les voitures les plus récentes.

Calculateurs automobiles par catégorie

Tous les calculateurs contiennent des convertisseurs DC-DC qui ajustent la tension de la batterie à des niveaux optimaux. L'inductance de puissance est un composant essentiel qui détermine les performances de ces convertisseurs. Les inducteurs laissent passer librement le courant continu (DC) tout en se comportant comme une résistance au courant alternatif (AC). Lorsqu'ils sont couplés à des circuits intégrés effectuant une commutation à grande vitesse, ils permettent aux convertisseurs DC-DC de convertir les tensions aux niveaux requis.

Les inductances de puissance sont largement classées en types bobinés, multicouches et à couches minces, en fonction de leur construction. Le type à fil enroulé se caractérise par sa capacité à transporter des courants importants ; une variété de produits associés à des noyaux en ferrite ou en métal magnétique doux sont disponibles. Les types multicouches et à couches minces peuvent être rendus plus petits et plus minces ; ces dernières années ont vu leur capacité à gérer des courants plus importants. Étant donné que les calculateurs nécessitent des convertisseurs DC-DC optimaux pour les appareils qu'ils contrôlent, une large gamme de produits d'inductance de puissance présentant des caractéristiques distinctes est nécessaire.

Prévisions de la demande pour les inductances de puissance automobiles

Avec le nombre croissant de calculateurs installés dans les voitures, la demande de composants électroniques tels que les inductances, les condensateurs et les produits CEM augmente. La demande mondiale d'inducteurs automobiles devrait continuer à croître, doublant environ celle de 2020 d'ici 2030. (Basé sur une étude de TDK)

À mesure que les xEV et la conduite autonome évoluent, les exigences de performance des composants électroniques automobiles évoluent également. Étant donné que la sécurité des occupants et de leur environnement est étroitement liée aux fonctions automobiles telles que la conduite autonome et les systèmes de sécurité anti-collision, les composants électroniques doivent être plus fiables et plus performants que jamais. Et comme les convertisseurs DC-DC tendent vers une commutation à plus haute fréquence pour réduire la taille et le poids, les inductances de puissance doivent également être capables de gérer des fréquences plus élevées.

TDK propose une vaste gamme d'inductances de puissance conçues pour les applications automobiles afin de prendre en charge les calculateurs avec différentes exigences d'inductance et de courant en fonction de leurs rôles, comme pour l'ADAS, les capteurs et le traitement d'images. Ils offrent une fiabilité robuste en réduisant le risque de panne à l'extrême, répondant ainsi aux besoins sophistiqués des technologies de conduite autonome. Ils sont également résistants au bruit, un avantage qui complète les fréquences de fonctionnement de plus en plus élevées des éléments de commutation.

Portefeuille d'inductances de puissance automobile

Hitoshi Okubo du groupe d'activités magnétiques de TDK Corporation a discuté des atouts des inducteurs de puissance automobiles de TDK. « Les voitures sont devenues plus intelligentes ces dernières années grâce à des capacités de sécurité améliorées telles que l'ADAS et la conduite autonome, des fonctionnalités d'infodivertissement plus riches et la télématique. Étant donné que le nombre d'équipements électroniques dans les voitures devrait continuer à croître, nous espérons une expansion significative du terrain de jeu pour nos produits. Toutefois, dans le même temps, les dysfonctionnements des équipements électroniques ont désormais des conséquences considérablement négatives sur la sécurité automobile, de sorte que la demande de qualité « zéro défaut » est plus forte que jamais. TDK propose des produits d'inductance compacts, riches en fonctionnalités et hautement fiables en tirant parti de diverses méthodes de construction, notamment le bobinage filaire, le multicouche et le film mince. En particulier, les inductances de puissance à couches minces conçues pour les applications automobiles, qui combinent les technologies exclusives de TDK en matière de couches minces et de matériaux magnétiques cultivées depuis longtemps pour produire des caractéristiques indisponibles dans les produits conventionnels, offrent des propriétés supérieures et une fiabilité élevée malgré leur taille compacte. Nous continuerons à répondre aux besoins du marché en proposant une large gamme de produits adaptés aux applications des clients.