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Dans les véhicules électriques à énergie nouvelle, le BMS (système de gestion de la batterie) agit comme un gardien, protégeant silencieusement la sécurité et les performances de la batterie. Il surveille précisément la tension, le courant et la température, évite la surcharge et la décharge excessive, et améliore l'autonomie grâce à une technologie intelligente d'équilibrage. Les inductances jouent un rôle indispensable dans des aspects clés du système BMS tels que la conversion d'énergie, le filtrage et la communication isolée, notamment dans la suppression des bruits, la conversion de tension et l'intégrité des signaux. Par conséquent, le choix de l'inductance appropriée est crucial pour améliorer la sécurité et l'efficacité des véhicules électriques.
1- Principale application des inductances dans le BMS
Dans le système BMS automobile, les inductances sont principalement utilisées dans les convertisseurs de puissance, les circuits d'équilibrage et les circuits de filtrage, avec des applications et exigences spécifiques décrites ci-dessous.
1.1 Convertisseur DC-DC
Le convertisseur DC-DC est l'un des modules les plus courants dans un BMS. Les différents modules du BMS (MCU, puce AFE, capteur de température, capteur de courant, etc.) nécessitent généralement différentes tensions continues basses stables (telles que 5 V, 3,3 V, 1,8 V, etc.). Ces tensions sont générées par le convertisseur DC-DC à partir de la tension bus du bloc-batterie (haute tension) ou de la batterie auxiliaire basse tension (12 V). Dans les circuits Buck/Boost, l'inductance est le composant central pour le stockage d'énergie et le filtrage. Elle accumule de l'énergie lorsque le transistor de commutation est activé et la restitue en sortie lorsque le transistor est désactivé, permettant ainsi la conversion et la stabilisation de la tension.
Le choix de la valeur d'inductance influence directement l'ondulation du courant, le rendement énergétique et la réponse transitoire. Les exigences relatives aux inductances de puissance dans les convertisseurs Buck/Boost comprennent principalement : un courant nominal élevé, une faible résistance continue, une bonne stabilité thermique et une conception miniaturisée.
1.2 Circuit actif d'équilibrage
Les circuits de compensation active équilibrent la charge entre les cellules de batterie par transfert d'énergie, améliorant ainsi l'efficacité d'utilisation du bloc-batterie. Dans certains types de topologies de compensation active, des inductances sont utilisées comme support pour le transfert d'énergie. Ces inductances stockent et relâchent alternativement de l'énergie au cours d'un cycle de commutation afin d'assurer le transfert d'énergie entre les cellules ou entre les cellules et le bus. Certaines alimentations auxiliaires DC-DC présentes dans les circuits de compensation utilisent également des inductances pour le filtrage.
Les exigences de performance pour les inductances dans les circuits de compensation active incluent principalement la miniaturisation, les faibles pertes, la haute efficacité, des valeurs d'inductance appropriées et un courant de saturation suffisant, tout en répondant aux spécifications automobiles telles qu'une plage de température étendue et une résistance aux vibrations.
1.3 Circuit de filtre EMI/EMC
Les inductances de filtrage dans les BMS sont principalement utilisées pour le filtrage des entrées/sorties d'alimentation ou celui des lignes de communication, et sont placées aux interfaces d'entrée/sortie d'alimentation et aux interfaces de ligne de communication. Les selfs de type commun (selfs anti-parasites) servent à supprimer les bruits en mode commun sur les lignes d'alimentation, empêchant ainsi les bruits internes du BMS d'interférer avec d'autres appareils ou les bruits externes de se coupler au BMS. Les inductances en mode différentiel sont utilisées pour réduire les bruits en mode différentiel sur les lignes d'alimentation.
Les inductances de filtre EMI/CEM (en mode différentiel et en mode commun) doivent satisfaire aux exigences suivantes :
◾ Caractéristiques d'impédance : De bonnes caractéristiques d'impédance en hautes fréquences.
◾ Courant nominal : Relativement plus faible que celle des inductances de puissance, mais supérieur au courant de fonctionnement maximal circulant dans cette ligne.
◾ Courant de saturation : Doit supporter d'éventuels courants transitoires élevés (par exemple, chute brutale de charge) sans saturer ni tomber en panne.
◾ Plage de fréquence : Doit couvrir la bande de fréquences du bruit à supprimer.
Application de Codaca inductances dans les systèmes BMS automobiles
2- Exigences pour les inductances dans les BMS automobiles
Les inductances pour les systèmes BMS automobiles doivent non seulement répondre aux exigences de base telles que la valeur d'inductance, le courant, l'impédance et la fréquence, mais aussi se conformer aux normes suivantes pour l'automobile :
◾ Température de fonctionnement : -40 °C à +125 °C, voire plus élevée, capable de s'adapter à tous les environnements opérationnels possibles dans l'automobile.
◾ Haute fiabilité : durée de vie du produit (10 à 15 ans ou plus), conforme aux normes AEC-Q200, résistance élevée aux vibrations et aux chocs.
◾ Normes environnementales : conformité aux normes RoHS, REACH, sans halogène, et autres normes environnementales.
◾ Traçabilité : certifié selon le système IATF16949, répondant aux exigences strictes de gestion de la chaîne d'approvisionnement et de traçabilité qualité de l'industrie automobile.
Différents circuits dans les BMS automobiles ont des exigences clairement distinctes concernant les paramètres de performance fondamentaux des inductances (courant de saturation, DCR, impédance haute fréquence, bande de filtrage), mais toutes les applications doivent respecter des normes strictes de qualité automobile en matière de température, fiabilité, aspects mécaniques et environnementaux (conformes à l'AEC-Q200). Lors du choix des inductances, il est essentiel d'évaluer attentivement ces paramètres clés selon l'application spécifique et de procéder à des tests et vérifications approfondis afin d'assurer la performance, la fiabilité et la sécurité de l'ensemble du système BMS.
3- Codaca propose des inductances haute performance de qualité automobile pour les BMS automobiles
Codaca est dédiée à la recherche et au développement d'inductances depuis plus de 24 ans, offrant à l'industrie automobile une variété d'inductances haute performance réparties en plusieurs séries. Codaca a développé indépendamment plusieurs séries, notamment des inductances de puissance moulées de qualité automobile, des inductances de puissance haute intensité de qualité automobile et des selfs de filtrage de mode commun de qualité automobile, afin de répondre aux exigences de conception en matière de miniaturisation, d'intégration, de faibles pertes et de haute efficacité des composants électroniques automobiles.
[Cliquez sur l'image pour en savoir plus sur Les inductances automobiles de Codaca ]
3.1 Inductances de Puissance Haute Intensité de Qualité Automobile
Les inductances de puissance haute intensité développées indépendamment par Codaca utilisent des matériaux magnétiques à faibles pertes et une conception de bobine en fil plat, offrant des pertes magnétiques extrêmement faibles ainsi qu'excellentes caractéristiques de saturation progressive, ce qui leur permet de supporter des courants transitoires de pointe plus élevés. Le courant de saturation maximal de l'inductance peut atteindre 350 A, avec une plage de température de fonctionnement allant de -55 °C à +155 °C, répondant ainsi aux environnements électroniques automobiles exigeants caractérisés par des courants élevés et des températures de fonctionnement élevées. Elle peut maintenir une faible élévation de température à la surface de l'inductance tout en supportant un courant élevé pendant de longues périodes, ce qui la rend largement utilisée dans diverses solutions topologiques pour les systèmes BMS automobiles.
Produits recommandés : VSRU / VSBX / VPRX et d'autres séries.
3.2 Inductances de puissance moulées pour automobile
Les inductances moulées pour l'automobile développées indépendamment par Codaca utilisent des technologies et procédés innovants, notamment des matériaux de noyau à faibles pertes et une nouvelle conception d'électrode. Cela réduit considérablement la taille et les pertes des inductances tout en améliorant leur fiabilité. Cette solution permet de surmonter des défis techniques tels que la déformation des bobines et les fissures durant le processus de moulage. Elle réduit les pertes globales des inductances moulées pour l'automobile de plus de 30 %, autorise une température de fonctionnement allant jusqu'à 165 °C et atteint un rendement énergétique maximal de 98 %, améliorant ainsi efficacement la fiabilité du système BMS et l'efficacité de conversion DC-DC.
Recommandé Produits : VSAB / VSEB / VSEB-H / VPAB et d'autres séries.
3.3 Filtres anti-bruit commune pour l'automobile
Les selfs d'empêchement mode commun de qualité automobile de Codaca présentent des caractéristiques d'impédance élevée, supprimant efficacement le bruit en mode commun. Grâce à leur taille compacte et leur faible épaisseur, elles conviennent à la technologie de montage en surface, répondant ainsi aux exigences de miniaturisation de l'électronique automobile ; haute fiabilité, plage de température de fonctionnement : -40 °C à +125 °C / -55 °C à +150 °C, permettant de réduire efficacement les interférences de bruit en mode commun sur les lignes d'alimentation CC, notamment dans des circuits tels que les convertisseurs DC-DC des véhicules électriques et les systèmes de gestion de batterie BMS, réduisant ainsi l'impact des interférences électromagnétiques sur la stabilité du système.
Produits recommandés : VSTCB / VCRHC / VSTP , et autres séries.
