Les assemblages de PCB pour vehicules electriques mettent en oeuvre la gestion de batterie, les onduleurs de traction, les chargeurs embarques et les convertisseurs DC-DC travaillant sur des systemes haute tension de 400 a 800 V. Ils exigent une isolation renforcee, des semiconducteurs de puissance SiC, une mesure precise du courant et de la tension, ainsi qu'une surete de fonctionnement automobile pour accompagner l'electrification des voitures particulieres, camions commerciaux, autobus et engins de chantier. Ces applications doivent fonctionner de maniere fiable sur des cycles de vie de vehicules depassant 20 ans et des millions de cycles de conduite.
Chez APTPCB, nous proposons des services specialises d'assemblage pour VE integrant isolation haute tension, electronique de puissance et qualification automobile. Nos capacites d'assemblage turnkey couvrent les applications allant du BMS jusqu'aux onduleurs de traction.
Mise en oeuvre de l'isolation et de la securite haute tension
L'electronique d'un vehicule electrique fait l'interface entre des systemes batterie de 400 a 800 V et des circuits de commande basse tension. Elle necessite pour cela une isolation renforcee, typiquement de 4 a 6 kV, afin d'eviter les risques de choc electrique tout en conservant une mesure et un pilotage precis. Les principaux defis portent sur les distances de fuite et d'isolement, les materiaux PCB haute tension et la validation de la barriere d'isolation. Une mise en oeuvre insuffisante de l'isolation cree des risques de choc, empeche la certification de securite ou provoque des defaillances catastrophiques. Cela affecte directement la securite du produit et la conformite reglementaire.
Chez APTPCB, notre assemblage applique une isolation haute tension validee qui repond aux exigences de securite automobile.
Mise en oeuvre de l'isolation haute tension
- Conception d'isolation renforcee : Distances de fuite et d'isolement >8 mm entre circuits HV et LV selon les normes de securite automobile, avec validation par testing quality.
- Surveillance de l'isolation : Mesure de la resistance d'isolement afin de detecter la degradation avant que la securite ne soit compromise.
- Materiaux PCB haute tension : Resistance au tracking amelioree pour prevenir les amorcages de surface en cas de contamination.
- Essais d'isolation : Test Hipot a 2x la tension de service + 2 kV pour valider l'integrite dielectrique.
- Verrouillages et detection : Detection de presence haute tension et verrouillages de connecteurs pour empecher l'acces pendant le fonctionnement.
Securite HV validee
Avec une expertise en securite automobile et des essais d'isolation complets, APTPCB permet aux systemes electroniques des vehicules electriques de satisfaire les exigences de securite haute tension.
Integration de l'electronique de puissance SiC
Les semiconducteurs de puissance au carbure de silicium permettent des onduleurs de traction de plus de 150 kW dans des boitiers compacts operant a des temperatures de jonction de 150 a 200°C, avec un gain d'efficacite de 2 a 3% par rapport aux IGBT. Les defis de l'integration SiC concernent la commutation ultra-rapide et sa gestion EMI, la conception des gate drivers pour composants a large bande interdite et la gestion thermique a temperature elevee. Une implementation insuffisante du SiC limite les gains d'efficacite, cree des problemes d'EMI ou reduit la fiabilite. Cela affecte directement l'autonomie et la competitivite des vehicules electriques.
Chez APTPCB, notre fabrication prend en charge l'electronique de puissance SiC pour atteindre une efficacite d'onduleur >99%.
Mise en oeuvre de l'integration SiC
- Assemblage de MOSFET/modules SiC : Montage de precision conservant les interfaces thermiques sur des modules de puissance de plus de 150 kW.
- Conception du gate driver : Gate drivers isoles gerant des dv/dt >50 kV/µs afin d'eviter les amorcages parasites.
- Gestion EMI : Blindage et filtrage pour maitriser les emissions issues de frequences de commutation superieures a 100 kHz.
- Interface thermique : Interfaces a changement de phase ou refroidissement liquide maintenant les temperatures de jonction sous 175°C.
- Composants haute temperature : Composants qualifies 150-175°C pour resister aux environnements sous capot.
Avec une expertise SiC et une validation via functional testing, APTPCB permet aux chaines de traction EV de nouvelle generation d'atteindre une efficacite premium.
Prise en charge des systemes de gestion de batterie
L'electronique BMS surveille des centaines de cellules et pilote charge, equilibrage et protection. Cela requiert des mesures de precision, avec <10 mV sur la tension et <100 mA sur le courant, une communication robuste et un fonctionnement fail-safe. Les defis du BMS comprennent la scalabilite selon le nombre de cellules, la gestion thermique des circuits d'equilibrage et les fonctions de protection critiques pour la securite. Une implementation insuffisante du BMS entraine des estimations d'autonomie inexactes, une degradation des cellules due a un mauvais equilibrage ou des incidents de securite causes par des defaillances de protection. Cela impacte fortement la securite du vehicule et la duree de vie de la batterie.
Chez APTPCB, nous accompagnons la fabrication de BMS en visant precision de mesure et fiabilite automobile.
Mise en oeuvre du BMS
- Surveillance multicellules : IC AFE en cascade surveillant 12 a 18 cellules par IC et evoluant vers des packs de plus de 100 cellules.
- Mesure de tension de precision : Precision <10 mV pour une estimation exacte de SOC/SOH.
- Equilibrage actif/passif : Circuits d'equilibrage des cellules optimisant capacite et longevite du pack.
- Isolation et communication : Communication CAN/SPI isolee preservant les barrieres de securite.
- Securite fonctionnelle : Mise en oeuvre ASIL-C/D avec surveillance redondante et gestion d'etat sur.
Grace a son expertise BMS et a sa qualification automobile, APTPCB permet des systemes batterie fiables soutenant les performances et la securite des vehicules electriques.
Integration des systemes de charge pour vehicules electriques
Les chargeurs embarques convertissent le courant alternatif en courant continu pour charger des batteries de 400 a 800 V a des puissances de 3 a 22 kW. L'electronique de charge rapide DC pilote quant a elle des transferts de puissance de 50 a 350 kW avec besoin de PFC, d'isolation et de communication batterie. Les defis de la charge incluent la compatibilite d'entree universelle, une efficacite >95% et la prise en charge des protocoles de communication. Une mise en oeuvre insuffisante de la charge entraine des recharges lentes, des problemes de compatibilite ou une inefficacite qui reduit l'autonomie. Cela degrade nettement l'experience de recharge et l'utilite du vehicule.
Chez APTPCB, nous soutenons la fabrication de systemes de charge VE pour les applications de charge embarquee et de charge rapide DC.
Mise en oeuvre du systeme de charge
Chargeurs embarques
- Convertisseur boost PFC atteignant un facteur de puissance >0,99 sur des entrees 85-265 VAC.
- Convertisseur DC-DC isole fournissant tension et courant regules a la batterie.
- Communication CCS/CHAdeMO pour la mise en oeuvre des protocoles de charge.
- Gestion thermique maintenant les temperatures composants sous 85°C en installation sous capot.
Charge rapide DC
- Redressement et filtrage haute puissance gerant des niveaux de puissance de 50 a 350 kW.
- Communication batterie coordonnant les parametres de charge et la supervision.
- Refroidissement liquide pour gerer une dissipation thermique au niveau du kW.
- Verrouillages de securite et surveillance assurant un fonctionnement sur a haute puissance.
Avec une expertise charge associee a la conformite au quality system, APTPCB permet des solutions completes de recharge pour vehicules electriques.