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La conception de l'habitacle est liée au confort et à la sécurité de conduite ainsi qu'à l'expérience passager d'un véhicule. Les habitacles intelligents intègrent diverses technologies informatiques et d'intelligence artificielle afin de créer une plateforme numérique intégrée à l'intérieur du véhicule, offrant aux conducteurs une expérience intelligente et améliorant la sécurité routière. La mise à niveau continue des systèmes d'habitacle intelligent s'appuie sur le soutien des composants passifs. Les inductances jouent un rôle important dans les habitacles intelligents, principalement pour le stockage d'énergie, le filtrage, la suppression des bruits et la lissage du courant. Le choix d'inductances à haute fiabilité de qualité automobile permettra de rendre les habitacles automobiles plus efficaces et plus intelligents.
1- Applications des inductances de qualité automobile dans les habitacles
Les inducteurs sont intégrés dans presque tous les modules du cockpit intelligent, notamment l'infodivertissement (amplificateur automobile), l'affichage des informations de conduite (alimentation du tableau de bord/HUD), l'interaction homme-machine (dialogue vocal, navigation), la perception et la commande de conduite intelligente (surveillance embarquée, climatisation des sièges et autres commandes de moteurs), la communication réseau, le contrôleur de domaine du cockpit, entre autres.
Selon des statistiques de données pertinentes, le nombre d'inducteurs utilisés par véhicule haut de gamme doté d'un cockpit intelligent atteindra 150 à 180 unités d'ici 2025, dont 50 % destinés à la gestion de l'énergie et 30 % aux systèmes de communication. Une plage de température de fonctionnement élevée, une excellente résistance aux vibrations et une haute fiabilité (conforme aux normes AEC-Q200) sont devenues des exigences standard pour les inducteurs automobiles. Les scénarios d'application spécifiques et les exigences relatives aux inducteurs sont les suivants.
1.1 Systèmes d'information et de divertissement
Dans l'alimentation boost DC-DC de l'amplificateur de voiture, le convertisseur DC-DC utilise des inductances de puissance à fort courant et des inductances moulées pour garantir un fonctionnement stable en conditions de travail continues à fort courant. De plus, des inductances à faible DCR sont utilisées afin de réduire les pertes cuivre. Dans le circuit filtre de l'amplificateur audio, des inductances de classe D sont utilisées pour supprimer les hurlements audio causés par les ondulations de l'alimentation.
1.2 Systèmes d'affichage d'informations
Le système intelligent d'affichage des informations du poste de conduite comprend un écran central de grande taille, un groupe d'instruments entièrement LCD, un HUD, etc., utilisant généralement des inductances moulées et des inductances haute fréquence (fréquence de fonctionnement 2 MHz). Parmi celles-ci, l'inductance moulée se distingue par sa densité de puissance élevée, son rendement élevé, etc., répondant aux exigences de courant stable des dispositifs d'affichage ; les inductances haute fréquence sont utilisées pour les interfaces automobiles à haut débit (comme Ethernet, USB, etc.), afin de supprimer le bruit haute fréquence lorsque les débits de transmission augmentent, garantissant ainsi la qualité du signal ; l'interface du bus CAN utilise des selfs d'empêchement en mode commun pour éviter que les données des instruments ne soient perturbées par les moteurs, ce qui pourrait provoquer des scintillements d'écran.
1.3 Système d'interaction homme-machine
Les petits composants d'inductance sont généralement intégrés dans les circuits des écrans tactiles et des capteurs de détection biométrique ; le filtre d'alimentation destiné à la réduction du bruit pour la commande vocale (comme les microphones directionnels) utilise des perles en ferrite pour éliminer les bruits haute fréquence introduits par les chargeurs embarqués.
1.4 Système de communication réseau
Dans les lignes de transmission des données de surveillance automobile, une combinaison d'inductances haute fréquence et de modules PoC est utilisée afin de transmettre simultanément l'alimentation électrique en courant continu et les signaux vidéo sur une même ligne. Les inductances requises doivent présenter une large bande de fréquences de fonctionnement ainsi que des caractéristiques d'impédance élevée. Dans les interfaces de communication Ethernet Gigabit, des inductances de mode commun sont généralement employées pour supprimer les bruits en mode commun des signaux différentiels.
1.5 Contrôleur de domaine cabine
Le contrôleur de domaine de l'habitacle est le « cerveau » du système d'infodivertissement du véhicule, du tableau de bord numérique, du HUD, de la commande de climatisation et même de certaines fonctions ADAS, qui nécessitent une alimentation électrique stable et propre. Le rôle principal des inductances dans le contrôleur de domaine de l'habitacle est le stockage d'énergie et le filtrage dans les convertisseurs de puissance DC-DC.
1.6 Rétroviseur arrière en continu
Les rétroviseurs arrière en continu capturent principalement en temps réel les conditions de la route située derrière le véhicule à l'aide de caméras externes haute définition, affichant les images sur un écran au lieu de miroirs traditionnels. En tant que composant fondamental des systèmes de gestion de l'énergie et de la conception de compatibilité électromagnétique, les inductances sont également largement utilisées dans les circuits des rétroviseurs arrière en continu.
Schéma d'application de poste de conduite intelligent automobile
2 - Exigences de performance pour les inductances dans les postes de conduite intelligents
Le cockpit intelligent, en tant que module central de l'électronique automobile, impose des exigences extrêmement strictes sur les inductances, qui doivent assurer une alimentation stable, des signaux purs et une conversion d'énergie efficace dans des environnements complexes. Combinant les normes techniques industrielles et les pratiques produits, les principales exigences de performance pour les inductances sont les suivantes :
2.1 Adaptabilité environnementale et haute fiabilité
Capacité à fonctionner sur une large plage de températures : Prend en charge des températures de fonctionnement allant de -55 °C à +150 °C ou plus (certaines applications dans le compartiment moteur nécessitent jusqu'à +170 °C), afin d'assurer le fonctionnement continu des modules électroniques de l'habitacle (tels que l'écran de commande central, le contrôleur ADAS) dans des environnements extrêmement froids ou chauds.
2.2 Haute efficacité et faibles pertes
Le choix d'inductances à faible DCR peut réduire les pertes continues dans l'inductance, entraînant des pertes de puissance plus faibles et un rendement de conversion plus élevé, tout en améliorant efficacement la rapidité de réponse du cockpit intelligent. Les inductances moulées de qualité automobile de CODACA, grâce à une innovation matériaux et procédé, ont vu leur DCR réduit de 30 %, atteignant ainsi un rendement énergétique supérieur à 98 %.
2.3 Courant de saturation élevé et caractéristiques de saturation progressive
L'inductance doit pouvoir supporter les courants transitoires de pointe sans saturer, afin de garantir que la puce SoC ne subisse pas d'effondrement de tension lors d'augmentations soudaines de la puissance de calcul. Certaines inductances haute intensité de qualité automobile de CODACA utilisent des noyaux magnétiques en poudre d'alliage développés en interne, qui présentent d'excellentes caractéristiques de saturation progressive, avec un courant de saturation maximal pouvant atteindre 422 A.
2.4 Haute fréquence et suppression du bruit
Avec l'adoption généralisée des composants SiC et GaN, la fréquence des alimentations utilisées dans les postes de conduite intelligents doit supporter plus de 2 MHz, ce qui nécessite des inductances à faibles pertes magnétiques et à haute fréquence de résonance propre afin d'éviter une dégradation de l'efficacité due à la commutation haute fréquence. En matière de suppression du bruit, les inductances entièrement blindées et moulées peuvent efficacement réduire le bruit haute fréquence, tandis que les selfs anti-parasitage sont utilisées dans les postes de conduite automobiles pour supprimer les interférences de bruit en mode commun sur les lignes d'alimentation et les lignes de signal.
2.5 Miniaturisation et forte intégration
Pour s'adapter à l'agencement haute densité des systèmes électroniques de cabine automobile, les inductances doivent présenter un format compact et réduit. Les inductances moulées de qualité automobile de CODACA ont une taille minimale de 4 mm × 4 mm × 2 mm, répondant aux exigences de compacité, de forte intensité et de haute densité de puissance grâce à des innovations de procédés et de matériaux.
2.6 Essais de fiabilité AEC-Q200 pour produits automobiles
Les inductances pour les postes de conduite intelligents doivent passer les tests de fiabilité AEC-Q200 pour véhicules afin d'assurer un fonctionnement fiable et stable de l'électronique automobile dans des environnements complexes. Les tests de fiabilité pour les inductances comprennent principalement plus d'une dizaine d'essais tels que les cycles de température, le stockage à haute température, le test d'humidité élevée, les essais de vibration et de choc mécanique, ainsi que le test de soudabilité. Le laboratoire CNAS de CODACA peut réaliser indépendamment les tests AEC-Q200 conformément aux exigences des clients et produire les rapports d'essai.
3- CODACA propose des solutions intégrées d'inductances automobiles hautement fiables et de qualité automobile pour les postes de conduite intelligents
CODACA est dédiée à la R&D d'inductances depuis plus de 24 ans et a développé indépendamment plusieurs séries telles que les inductances moulées de qualité automobile, les inductances de puissance haute intensité de qualité automobile, les inductances de qualité automobile pour amplificateur numérique, ainsi que les selfs de mode commun de qualité automobile. Elle propose une solution complète d'inductances de qualité automobile, comprenant plusieurs catégories et offrant une grande fiabilité, destinée à l'électronique automobile, répondant aux exigences du compartiment passager en matière de miniaturisation, de faibles pertes et de haute efficacité des inductances, et contribuant ainsi au développement efficace et intelligent des systèmes de cabine automobile intelligents.
3.1 Inductance de puissance haute intensité de qualité automobile
Dans les systèmes de cabine intelligents, les inductances de puissance à fort courant sont principalement utilisées dans les convertisseurs DC-DC des modules de gestion d'énergie et dans les circuits de filtrage. Les inductances de puissance haute intensité de qualité automobile de CODACA offrent de faibles pertes et un courant de saturation élevé, avec un courant de saturation maximal atteignant 422 A, ainsi qu'une plage de température de fonctionnement allant de -55 °C à +170 °C, ce qui les rend adaptées aux environnements électroniques automobiles complexes.
3.2 Inductance de qualité automobile pour amplificateur numérique
Les inductances pour amplificateur numérique sont principalement utilisées pour le filtrage de sortie audio dans les cabines de véhicules. Afin de répondre aux exigences de conception des amplificateurs de puissance automobiles en termes de petites dimensions, forte puissance, faible distorsion et haute fiabilité, CODACA a développé indépendamment plusieurs séries d'inductances de puissance numériques de qualité automobile afin d'atteindre une efficacité de conversion plus élevée et une puissance de sortie plus importante, garantissant ainsi des performances audio haute fidélité.
3.3 Inductance moulée de qualité automobile
L'inductance moulée de qualité automobile de CODACA utilise des matériaux magnétiques à faible perte et une technologie innovante d'électrode pour répondre aux défis techniques tels que le gauchissement des bobines et la fissuration du produit durant le processus de moulage de l'inductance. Elle réduit les pertes totales de l'inductance de plus de 30 %, fonctionne à une température élevée allant jusqu'à 170 °C et atteint un rendement énergétique allant jusqu'à 98 %, améliorant ainsi efficacement la fiabilité des systèmes de cockpit automobile et l'efficacité de conversion DC-DC.
3.4 Composants EMI
Les selfs de bruit commun et les perles magnétiques sont largement utilisées dans les systèmes de communication et les circuits de filtrage d'alimentation des cockpits automobiles afin de supprimer les interférences parasites entre les lignes de signal et les lignes d'alimentation. CODACA propose une gamme de composants EMI destinés aux cockpits automobiles, incluant des selfs de bruit commun et des perles magnétiques de qualité automobile.
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