Induttori di potenza nelle applicazioni automobilistiche. ADAS, induttori di potenza per veicoli elettrici nell'elettrificazione delle auto

Negli ultimi anni l’automobile ha subito una trasformazione sostanziale. Con l'avvento dei sistemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS)*1, il passaggio ai veicoli elettrici e la crescente sofisticazione dell'infotainment, le automobili si sono evolute al punto da poter essere considerate dispositivi elettronici avanzati. I componenti elettronici svolgono un ruolo fondamentale in questa trasformazione. Questo articolo esamina da vicino un componente elettronico che è alla base dell'ulteriore evoluzione delle automobili: l'induttore di potenza per applicazioni automobilistiche.

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Sullo sfondo della crescente attenzione mondiale alla neutralità delle emissioni di carbonio, le principali case automobilistiche hanno annunciato, una dopo l’altra, le loro incursioni nel mercato dei veicoli elettrici (EV). Gli xEV, che si riferiscono a veicoli alimentati parzialmente o interamente da batterie e motori, sono in testa alla tendenza. Anche l’industria automobilistica sta vivendo una massiccia ondata di innovazione tecnologica, come si vede nello sviluppo accelerato degli ADAS, che aiutano nella guida utilizzando telecamere e sensori per rilevare le informazioni circostanti, nonché nelle tecnologie di guida autonoma.

Con lo spostamento verso i veicoli elettrici e l’elettronica, il numero di unità di controllo elettronico (ECU)*2 di bordo, ovvero computer che controllano motori, motori, freni e sensori, è in aumento. Infatti, nelle automobili più recenti si possono trovare più di cento centraline.

Centraline automobilistiche per categoria

Tutte le ECU contengono convertitori DC-DC che regolano la tensione della batteria a livelli ottimali. L'induttore di potenza è un componente critico che determina le prestazioni di questi convertitori. Gli induttori fanno passare liberamente la corrente continua (CC) mentre si comportano come una resistenza contro la corrente alternata (CA). Se abbinati a circuiti integrati che eseguono commutazioni ad alta velocità, consentono ai convertitori CC-CC di convertire le tensioni ai livelli richiesti.

Gli induttori di potenza sono generalmente classificati in tipi a filo avvolto, multistrato e a film sottile, a seconda della loro costruzione. Il tipo a filo avvolto è caratterizzato dalla capacità di trasportare grandi correnti; è disponibile una varietà di prodotti abbinati a nuclei in ferrite o in metallo magnetico morbido. I tipi multistrato e a film sottile possono essere resi più piccoli e sottili; gli ultimi anni hanno visto la loro capacità di gestire correnti più grandi. Poiché le ECU richiedono convertitori CC-CC ottimali per i dispositivi che controllano, è necessaria un'ampia gamma di induttori di potenza con caratteristiche distinte.

Previsioni della domanda per induttori di potenza per autoveicoli

Con il crescente numero di ECU installate nelle automobili, la domanda di componenti elettronici come induttori, condensatori e prodotti EMC è in aumento. Si prevede che la domanda globale di induttori automobilistici continuerà ad espandersi, raddoppiando all'incirca quella del 2020 entro il 2030. (Sulla base di una ricerca di TDK)

Con l’evoluzione degli xEV e della guida autonoma, crescono anche i requisiti prestazionali dei componenti elettronici automobilistici. Poiché la sicurezza degli occupanti e dell’ambiente circostante è strettamente legata alle funzioni automobilistiche come la guida autonoma e i sistemi di sicurezza in caso di collisione, i componenti elettronici devono essere più affidabili e performanti che mai. E poiché i convertitori DC-DC tendono verso la commutazione a frequenza più elevata per ridurre dimensioni e peso, anche gli induttori di potenza devono essere in grado di gestire frequenze più elevate.

TDK offre una vasta gamma di induttori di potenza progettati per applicazioni automobilistiche per supportare ECU con diversi requisiti di induttanza e corrente in base al loro ruolo, ad esempio per ADAS, sensori ed elaborazione di immagini. Offrono una solida affidabilità riducendo il rischio di guasti in misura estrema, soddisfacendo le sofisticate esigenze delle tecnologie di guida autonoma. Sono inoltre resistenti al rumore, un vantaggio che si integra con le frequenze operative sempre più elevate degli elementi di commutazione.

Portafoglio di induttori di potenza per autoveicoli

Hitoshi Okubo del Magnetics Business Group di TDK Corporation ha discusso i punti di forza degli induttori di potenza per autoveicoli di TDK. “Le automobili sono diventate più intelligenti negli ultimi anni con funzionalità di sicurezza migliorate come ADAS e guida autonoma, funzionalità di infotainment più ricche e telematica. Poiché si prevede che il numero di apparecchiature elettroniche nelle automobili continuerà a crescere, ci aspettiamo una significativa espansione del campo di gioco per i nostri prodotti. Allo stesso tempo, tuttavia, i malfunzionamenti delle apparecchiature elettroniche hanno ora implicazioni sostanzialmente negative sulla sicurezza automobilistica, quindi la richiesta di una qualità “zero difetti” è più forte che mai. TDK offre induttori compatti, ricchi di funzionalità e altamente affidabili sfruttando vari metodi di costruzione, tra cui filo avvolto, multistrato e film sottile. In particolare, gli induttori di potenza a film sottile progettati per applicazioni automobilistiche, che combinano le tecnologie brevettate di TDK del film sottile e dei materiali magnetici da lungo tempo coltivate per produrre caratteristiche non disponibili nei prodotti convenzionali, offrono proprietà superiori ed elevata affidabilità nonostante le loro dimensioni compatte. Continueremo a rispondere alle esigenze del mercato fornendo un’ampia gamma di prodotti adatti alle applicazioni dei clienti”.