La transition vers une économie décarbonée s’accélère et avec elle la demande en technologies innovantes pour assurer l’adoption à grande échelle des véhicules électriques (VE). Pour optimiser la conception des véhicules électriques et leur assurer la plus grande autonomie possible, les composants électroniques doivent être de plus en plus légers et compacts. Ils doivent contribuer à la création de valeur, pour les ingénieurs systèmes OEM/fournisseurs de niveau 1 et pour le client final. Pour répondre à cette demande, les équipes de Semikron Danfoss et LEM collaborent depuis plusieurs années. Le nouveau concept de capteur de courant Nano fait la synthèse des expertises des deux entreprises en intégrant la fonction de mesure de courant, expertise de LEM, à la plateforme DCM de Semikron Danfoss. Cette collaboration débouche sur un capteur à noyau magnétique dont les dimensions sont inférieures de 60 % par rapport à tout ce qui était disponible précédemment, sans faire aucun compromis sur les performances.

« Le capteur de courant Nano illustre parfaitement la collaboration étroite entre LEM et les spécialistes de l’industrie pour relever les défis système des clients et créer des capteurs de courant offrant des niveaux de performance optimisés. Ce projet est un défi significatif et son succès réside dans la qualité de la collaboration avec Semikron Danfoss. Nos deux équipes ont pu travailler comme si elles appartenaient à la même unité. Nous sommes parvenus à repousser les limites, car nous avons su créer une synergie à partir de nos différentes expertises. » explique Damien Coutellier, ingénieur électronicien senior et responsable du projet Nano chez LEM.

L’idée novatrice à l’origine du projet était de concevoir un capteur de courant à noyau magnétique pouvant être intégré dans l’espace non utilisé entre la partie supérieure du module de puissance et la carte de commande de l’onduleur. Cela permet de cumuler dans le même espace le capteur de courant et le module d’alimentation. D’autre part, aucun composant supplémentaire n’est requis pour fixer la partie mécanique du capteur et réaliser la connexion électrique avec la carte de commande. Cela permet d’obtenir le meilleur niveau d’intégration possible pour un capteur de courant à noyau magnétique.

Le capteur de courant Nano est monté sur le module d’alimentation DCM, qui utilise la dernière génération de SiC MOSFET de 750 et 1 200 V pour une intensité nominale allant de 200 à 1 000 A. Les caractéristiques de la plateforme DCM signifient que le nouveau dispositif est conforme aux critères d’isolement pour les batteries de 800 V selon IEC 60664-1. Dans le même temps, une robustesse mécanique supérieure, la stabilité à haute température, ainsi que la protection contre l’humidité et les vibrations, permettent aux onduleurs d’assurer des performances stables et fiables dans des environnements très contraignants. Le concept du capteur Nano ainsi développé permet d’intégrer la fonction de détection et de mesure du courant dans le module de puissance même, ce qui réduit l’encombrement des composants, simplifie leur assemblage et réduit les coûts. Il est idéal pour les onduleurs de traction des véhicules électriques grâce à sa compatibilité avec la plateforme DCM, mais est aussi compatible avec d’autres plateformes de modules de puissance Semikron Danfoss.

« En travaillant main dans la main avec LEM, Semikron Danfoss est parvenu à développer une solution unique qui cumule les avantages de notre expertise en électronique de puissance avec le savoir-faire de LEM en détection de courant et métrologie. Cette solution plug-and-play économisera beaucoup de temps et d’efforts à nos clients, car ils n’auront plus à se préoccuper de l’encombrement du capteur de courant, son assemblage, sa validation, ses tests, ni même de ses performances, car tout est réuni dans la même enveloppe », explique Thomas Zöls, ingénieur électrique en chef chez Semikron Danfoss.

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