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El diseño de la cabina está relacionado con la comodidad y seguridad al conducir y viajar en un vehículo. Las cabinas inteligentes integran diversas tecnologías de información y de inteligencia artificial para crear una plataforma digital integrada dentro del automóvil, ofreciendo a los conductores una experiencia inteligente y promoviendo la seguridad vial. La mejora continua de los sistemas de cabinas inteligentes depende del soporte de componentes pasivos. Los inductores desempeñan funciones importantes en las cabinas inteligentes, principalmente en almacenamiento de energía, filtrado, supresión de ruido y suavizado de corriente. Elegir inductores automotrices de alta fiabilidad ayudará a que las cabinas de los automóviles sean más eficientes e inteligentes.
1- Aplicaciones de Inductores Automotrices en Cabinas
Los inductores están integrados en casi todos los módulos del puesto de conducción inteligente, incluyendo el sistema de infoentretenimiento (amplificador del automóvil), la visualización de información de conducción (alimentación del panel de instrumentos/HUD), la interacción hombre-máquina (diálogo por voz, navegación), la percepción y control de conducción inteligente (monitoreo dentro del vehículo, aire acondicionado de asientos y otros accionamientos de motores), comunicación de red, controlador de dominio del puesto de conducción, entre otros.
Según estadísticas de datos relevantes, la cantidad de inductores utilizados por vehículo con puesto de conducción inteligente de gama alta alcanzará entre 150 y 180 unidades para 2025, de los cuales el 50 % se emplean en gestión de energía y el 30 % en sistemas de comunicación. Un amplio rango de temperatura de operación, un excelente rendimiento anti-vibración y una alta confiabilidad (cumpliendo con los estándares AEC-Q200) se han convertido en requisitos estándar para inductores de grado automotriz. Los escenarios específicos de aplicación y los requisitos de inductores son los siguientes.
1.1 Sistemas de información y entretenimiento
En la fuente de alimentación boost DC-DC del amplificador de automóvil, el convertidor DC-DC utiliza inductores de potencia de alta corriente e inductores moldeados para garantizar un funcionamiento estable bajo condiciones continuas de alta corriente. Además, se emplean inductores de bajo DCR para reducir las pérdidas por cobre. En el circuito filtro del amplificador de audio, se utilizan inductores Clase D para suprimir el howling de audio causado por el rizado de la fuente de alimentación.
1.2 Sistemas de visualización de información
El sistema de visualización de información del cockpit inteligente incluye una pantalla central de gran tamaño, un grupo de instrumentos completamente LCD, HUD, etc., generalmente adoptando inductores moldeados e inductores de alta frecuencia (frecuencia de operación 2 MHz). Entre ellos, el inductor moldeado destaca por su alta densidad de potencia, alta eficiencia, etc., satisfaciendo los requisitos de corriente estable de los dispositivos de visualización; los inductores de alta frecuencia se utilizan en interfaces vehiculares de alta velocidad (como Ethernet, USB, etc.), suprimiendo el ruido de alta frecuencia cuando aumentan las tasas de transmisión, garantizando así la calidad de la señal; la interfaz del bus CAN emplea bobinas de modo común para evitar que los datos del instrumento sean interferidos por los motores, lo que podría causar parpadeo en la pantalla.
1.3 Sistema de interacción hombre-máquina
El tamaño pequeño de los inductores de potencia generalmente se configura en circuitos de sensores táctiles y de detección biométrica; el filtro de potencia para la reducción de ruido en el control de voz (como matrices de micrófonos) utiliza cuentas de ferrita para filtrar el ruido de alta frecuencia introducido por los cargadores a bordo.
1.4 Sistema de comunicación de red
En las líneas de transmisión de datos de monitoreo automotriz, se utiliza una combinación de inductores de alta frecuencia + módulos PoC para lograr la alimentación de corriente continua y la transmisión de señales de video sobre la misma línea. Los productos inductores requieren características de amplia frecuencia de operación y alta impedancia. En las interfaces de comunicación Ethernet gigabit, generalmente se utilizan inductores de modo común para suprimir el ruido de modo común de las señales diferenciales.
1.5 Controlador de dominio de cabina
El controlador del dominio de la cabina es el "cerebro" del sistema de infoentretenimiento del vehículo, el cuadro digital, el HUD, el control del aire acondicionado e incluso algunas funciones ADAS, los cuales requieren una fuente de alimentación estable y pura. El papel principal de los inductores en el controlador del dominio de la cabina es el almacenamiento de energía y la filtración en convertidores de potencia DC-DC.
1.6 Espejo retrovisor con transmisión en vivo
Los espejos retrovisores con transmisión en vivo capturan principalmente las condiciones de la carretera detrás del vehículo en tiempo real mediante cámaras externas de alta definición, mostrando las imágenes en una pantalla en lugar de espejos tradicionales. Como componente fundamental en los sistemas de gestión de potencia y en el diseño de compatibilidad electromagnética, los inductores también se utilizan ampliamente en los circuitos de los espejos retrovisores con transmisión en vivo.
Esquema de aplicación de cabina inteligente automotriz
2- Requisitos de rendimiento para inductores en cabinas inteligentes
La cabina inteligente, como módulo central de la electrónica automotriz, impone requisitos extremadamente rigurosos sobre los inductores, necesitando garantizar un suministro de energía estable, señales puras y una conversión eficiente de la energía en entornos complejos. Combinando estándares técnicos del sector y prácticas de productos, los principales requisitos de rendimiento para los inductores son los siguientes:
2.1 Adaptabilidad ambiental y alta fiabilidad
Capacidad de rango de temperatura amplio: Soporta temperaturas de funcionamiento desde -55 ℃ hasta +150 ℃ o superiores (algunas aplicaciones en el compartimento del motor requieren hasta +170 ℃), para acomodar el funcionamiento continuo de módulos electrónicos de la cabina (como la pantalla de control central, controlador ADAS) en entornos de frío extremo o altas temperaturas.
2.2 Alta eficiencia y baja pérdida
Seleccionar inductores con baja DCR puede reducir las pérdidas de corriente continua en el inductor, lo que resulta en menores pérdidas de potencia y mayor eficiencia de conversión, y mejora eficazmente la velocidad de respuesta del puesto de conducción inteligente. Los inductores moldeados para automóviles de CODACA, mediante innovaciones en materiales y procesos, han reducido la DCR en un 30 % y mejorado la eficiencia de potencia a más del 98 %.
2.3 Alta corriente de saturación y características de saturación suave
El inductor debe soportar corrientes transitorias pico sin saturarse, asegurando que el chip SoC no experimente una caída de voltaje durante aumentos repentinos del poder de cálculo. Algunos inductores de alta corriente para automóviles de CODACA utilizan materiales magnéticos de núcleo de polvo de aleación desarrollados internamente, que presentan excelentes características de saturación suave, con una corriente máxima de saturación de hasta 422 A.
2.4 Alta frecuencia y supresión de ruido
Con la amplia adopción de dispositivos SiC y GaN, la frecuencia del suministro eléctrico utilizado en cabinas inteligentes debe soportar más de 2 MHz, lo que requiere inductores con bajas pérdidas en el núcleo y alta frecuencia de resonancia propia para evitar la degradación de eficiencia causada por el conmutado de alta frecuencia. En cuanto a la supresión de ruido, los inductores completamente blindados y moldeados pueden reducir eficazmente el ruido de alta frecuencia, mientras que las bobinas de modo común se utilizan en cabinas automotrices para suprimir la interferencia de ruido en modo común en líneas de alimentación y señales.
2.5 Miniaturización y Alta Integración
Para adaptarse a la disposición de alta densidad de los sistemas electrónicos de la cabina automotriz, los inductores requieren diseños pequeños y compactos. Los inductores moldeados de grado automotriz de CODACA tienen un tamaño mínimo de 4 mm x 4 mm x 2 mm, cumpliendo con las exigencias de pequeño tamaño, alta corriente y alta densidad de potencia mediante innovaciones en procesos y materiales.
2.6 Pruebas de fiabilidad de productos automotrices AEC-Q200
Los inductores para cabinas inteligentes deben superar las pruebas de fiabilidad automotriz AEC-Q200 para garantizar el funcionamiento confiable y estable de la electrónica automotriz en entornos complejos. Las pruebas de fiabilidad para inductores incluyen principalmente más de diez ítems, como ciclado térmico, almacenamiento a alta temperatura, prueba de humedad elevada, prueba de vibración, prueba de choque mecánico, prueba de soldabilidad, etc. El laboratorio CNAS de CODACA puede completar de forma independiente las pruebas AEC-Q200 según los requisitos del cliente y emitir informes de prueba.
3- CODACA ofrece soluciones de inductores automotrices de alta fiabilidad y servicio integral para cabinas inteligentes
CODACA se ha dedicado a la I+D de inductores durante más de 24 años y ha desarrollado independientemente múltiples series, como inductores moldeados de grado automotriz, inductores de potencia de alta corriente de grado automotriz, inductores de grado automotriz para amplificadores digitales y choques comunes de grado automotriz. Ofrece una solución integral de inductores de grado automotriz con múltiples categorías y alta confiabilidad, para electrónica automotriz, satisfaciendo las demandas del habitáculo del vehículo en cuanto a miniaturización, baja pérdida y alta eficiencia de los inductores, y contribuyendo al desarrollo eficiente e inteligente de los sistemas de cabina inteligente del automóvil.
3.1 Inductor de potencia de alta corriente de grado automotriz
En los sistemas de cabina inteligentes, los inductores de alta corriente se utilizan principalmente en convertidores DC-DC de módulos de gestión de energía y circuitos de filtrado. Los inductores de potencia automotrices de CODACA presentan bajas pérdidas y alta corriente de saturación, con una corriente máxima de saturación de 422 A y un rango de temperatura de trabajo de -55 ℃ a +170 ℃, lo que los hace adecuados para entornos electrónicos automotrices complejos.
3.2 Inductor automotriz para amplificador digital
Los inductores para amplificadores digitales se utilizan principalmente en el filtrado de salida de audio en las cabinas de los vehículos. Para cumplir con los requisitos de diseño de los amplificadores de potencia automotrices en cuanto a tamaño reducido, alta potencia, baja distorsión y alta fiabilidad, CODACA ha desarrollado independientemente varias series de inductores de potencia digitales automotrices para lograr una mayor eficiencia de conversión y una potencia de salida más elevada, garantizando un rendimiento de audio de alta fidelidad.
3.3 Inductor moldeado automotriz
El inductor moldeado de grado automotriz de CODACA utiliza materiales de núcleo magnético de baja pérdida y tecnología innovadora de electrodos para abordar desafíos técnicos como el desalineamiento de bobinas y la fisuración del producto durante el proceso de moldeo del inductor. Reduce la pérdida total del inductor en más del 30 %, opera a una temperatura alta de hasta 170 °C y alcanza una eficiencia de potencia de hasta el 98 %, mejorando efectivamente la confiabilidad de los sistemas de la cabina automotriz y la eficiencia de conversión DC-DC.
3.4 Componentes EMI
Los choques de modo común y las perlas magnéticas se utilizan ampliamente en los sistemas de comunicación y circuitos de filtro de alimentación de las cabinas automotrices para suprimir la interferencia de ruido entre líneas de señal y líneas de alimentación. CODACA ofrece una gama de componentes EMI para cabinas automotrices, incluyendo choques de modo común y perlas magnéticas de grado automotriz.
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