Infineon et les véhicules électriques : semi-conducteurs de puissance pour la charge et plus encore
Découvrez comment l’électronique de puissance et les semi-conducteurs automobiles d’Infineon permettent les onduleurs de traction, la charge rapide et des moteurs industriels efficaces — plus les termes clés à connaître.
Pourquoi Infineon compte pour les VE, la charge et l'industrie
Si l’autonomie d’un VE, la vitesse de charge et la fiabilité à long terme vous intéressent, il s’agit finalement de la façon dont l’énergie électrique est convertie et contrôlée. Ce travail revient aux semi-conducteurs — et en particulier aux semi-conducteurs de puissance qui agissent comme des interrupteurs ultra‑rapides et à fort courant.
Infineon compte parce que c’est un des fournisseurs majeurs de ces « gardiens » du flux d’énergie. Quand les pertes de commutation sont plus faibles et que la dissipation de chaleur est mieux gérée, davantage d’énergie de la batterie atteint les roues, moins est gaspillé pendant la charge, et les composants peuvent être plus petits — ou durer plus longtemps.
Ce que couvre cet article (en termes simples)
Ceci est un aperçu pratique et non technique des éléments clés à l’intérieur de :
VE (comment l’énergie de la batterie devient un mouvement fluide)
Infrastructures de charge (comment le réseau délivre l’énergie rapidement et en sécurité)
Systèmes industriels (comment les usines réduisent leur consommation d’électricité pour les moteurs et alimentations)
En chemin, nous relierons les points : une meilleure efficacité peut se traduire par plus d’autonomie, des sessions de charge plus courtes et moins de stress thermique — un facteur majeur de fiabilité.
Électronique de puissance vs électronique de signal/ logique
Il est utile de séparer deux catégories souvent confondues :
Électronique de puissance : gère l’énergie : haute tension, fort courant, chaleur et efficacité (onduleurs, chargeurs, variateurs).\n- Électronique de signal/logicielle : gère l’information : détection, communication, contrôle et calcul (microcontrôleurs, réseaux, contrôleurs de sécurité).
Les deux sont importantes, mais l’électronique de puissance est la raison pour laquelle un VE peut se déplacer, une borne rapide peut délivrer des centaines de kilowatts et un système moteur industriel peut économiser de l’énergie sur la durée.
Bases de l’électronique de puissance : les briques
L’électronique de puissance est la « gestion du trafic » pour l’électricité : elle décide combien d’énergie circule, dans quelle direction et à quelle vitesse cela peut changer. Avant d’aborder onduleurs ou chargeurs, quelques idées simples facilitent la compréhension.
Tension, courant et puissance (en clair)
Tension (V) : la pression qui pousse l’électricité — comme la pression de l’eau.
Courant (A) : le débit — combien d’électricité circule.
Puissance (W) : la vitesse à laquelle l’énergie est fournie ou consommée : puissance = tension × courant.
Quand un VE accélère ou qu’un chargeur rapide augmente sa puissance, l’électronique de puissance gère cette livraison d’énergie en essayant de perdre le moins possible sous forme de chaleur.
Ce que signifie vraiment « commuter »
Un interrupteur de puissance est un dispositif semi-conducteur qui peut activer ou couper le flux d’énergie très rapidement — des milliers à des millions de fois par seconde. En commutant rapidement (plutôt qu’en « résistant » le flux comme un vieux bouton), les systèmes contrôlent la vitesse du moteur, le courant de charge et les niveaux de tension avec une bien meilleure efficacité.
Les familles de dispositifs principales
MOSFETs : interrupteurs rapides, souvent utilisés à des fréquences élevées.
IGBTs : excellents en puissance pour de nombreuses applications traction et industrielles.
Diodes : valves unidirectionnelles pour le courant ; essentielles pour la rectification et les chemins de freewheeling.
Drivers de grille : le « traducteur » qui dit à un MOSFET ou IGBT quand — et avec quelle intensité — commuter.
(Infineon et ses pairs fournissent ces éléments sous forme de composants discrets et de modules haute puissance conçus pour l’automobile et l’industrie.)
Où l’efficacité se perd : conduction, commutation, chaleur
Deux mécanismes de perte principaux sont :
Pertes de conduction (énergie gaspillée quand l’interrupteur est passant)
Pertes de commutation (énergie gaspillée lors des transitions on/off)
Les deux deviennent de la chaleur. Moins de pertes signifie généralement des radiateurs plus petits, des systèmes de refroidissement plus légers et du matériel plus compact — des avantages majeurs dans les VE et les chargeurs où l’espace, le poids et les marges de fiabilité sont limités.
Onduleurs de traction : transformer la batterie en mouvement
Une batterie de VE stocke l’énergie en DC (courant continu), mais la plupart des moteurs de traction tournent en AC (courant alternatif). L’onduleur de traction est le traducteur : il prend le DC haute tension du pack et crée une forme d’onde AC triphasée précisément contrôlée qui fait tourner le moteur.
Pourquoi l’onduleur façonne la sensation de conduite
L’onduleur n’est pas qu’une « boîte de puissance » — il influence fortement le comportement routier :
Accélération et douceur : la commutation rapide contrôle le couple moteur en millisecondes. Un meilleur contrôle et une commutation plus propre réduisent vibrations, sifflements audibles et pulsations de couple.
Autonomie et efficacité : chaque watt perdu en chaleur dans l’onduleur n’atteint pas les roues. Réduire pertes de commutation et de conduction améliore l’efficacité réelle.
Régénération : le même matériel renvoie l’énergie du moteur vers la batterie. L’efficacité de cette conversion détermine combien d’énergie on récupère.
Où s’insèrent les modules semi-conducteurs
Beaucoup d’onduleurs EV sont construits en plusieurs couches :
Étage de puissance : interrupteurs haute puissance (par exemple, modules IGBT ou modules MOSFET SiC) qui assurent le gros du travail.
Drivers et contrôle : circuits drivers et contrôleurs qui commandent les interrupteurs en sécurité et avec précision.
Mesure et protection : détection courant/tension, isolation et protections qui détectent les problèmes tôt et empêchent les dommages.
Les compromis clés
Les choix de conception naviguent entre coût, efficacité et compacité. Une meilleure efficacité peut diminuer les besoins de refroidissement et permettre des boîtiers plus petits, mais peut requérir des dispositifs ou un packaging plus avancés. Les designs compacts demandent en retour une excellente performance thermique pour rester fiables en remorquage, accélérations répétées ou fortes chaleurs.
Chargeurs embarqués et DC/DC : les besogneux discrets
Quand on parle de charge EV, on imagine la prise et la borne. Dans la voiture, deux systèmes moins visibles font beaucoup de travail : le chargeur embarqué (OBC) et le convertisseur DC/DC haute tension → basse tension.
Que fait réellement l’OBC
L’OBC est « l’ordinateur de charge » du VE. La plupart des charges à domicile et au travail fournissent du courant alternatif depuis le réseau, mais la batterie stocke du continu. L’OBC convertit l’AC en DC et applique le profil de charge requis par la batterie.
Une règle simple :
Charge AC : la conversion se fait dans la voiture (OBC).
Charge DC : la conversion se fait dans la borne (la station envoie du DC directement à la batterie).
DC/DC : maintenir le 12 V (ou 48 V)
Même avec une grosse batterie haute tension, les VE dépendent encore d’un système 12 V (ou 48 V) pour l’éclairage, l’infodivertissement, les calculateurs, les pompes et les systèmes de sécurité. Le convertisseur DC/DC abaisse efficacement la tension de traction et garde la batterie auxiliaire chargée.
Pourquoi la commutation haute fréquence rend les chargeurs plus petits
Les OBC et DC/DC modernes utilisent des semi-conducteurs à commutation rapide pour réduire la taille des éléments magnétiques (inductances/transformateurs) et des filtres. Une fréquence de commutation plus élevée permet :
des étages de puissance plus petits et légers
une réponse de contrôle plus rapide
des gains d’efficacité potentiels (si pertes et EMI sont bien gérés)
C’est là que le choix de dispositif — silicium MOSFET/IGBT vs MOSFET SiC — influence directement compacité et rendement du chargeur.
Préoccupations clés : facteur de puissance, isolation et sécurité
Un OBC ne se résume pas à « transformer l’AC en DC ». Il doit aussi gérer :
Correction du facteur de puissance (PFC) pour prélever le courant proprement sur le réseau
Isolation galvanique (souvent via un transformateur haute fréquence) pour protéger les occupants et respecter les normes
Protections et mesures de tension, courant, température et surveillance d’isolation
Vitesse de charge vs chaleur : le compromis système
Une puissance de charge plus élevée augmente le courant et le stress de commutation. Le choix des semi‑conducteurs influence l’efficacité, la génération de chaleur et les besoins de refroidissement, ce qui peut limiter la puissance soutenue. Des pertes plus faibles permettent des charges plus rapides dans le même budget thermique — ou un refroidissement plus simple et plus silencieux.
Matériel de charge DC rapide : ce que permettent les semi-conducteurs
La charge DC rapide paraît simple : on branche, le pourcentage monte. Mais à l’intérieur, c’est un système de conversion par étapes. La vitesse, l’efficacité et la disponibilité dépendent largement des semi‑conducteurs et de la façon dont ils sont empaquetés, refroidis et protégés.
Ce qu’il y a à l’intérieur d’un chargeur rapide
La plupart des chargeurs haute puissance ont deux blocs principaux :
Front-end AC/DC qui transforme l’AC du réseau en un bus DC stable, en respectant les exigences du réseau.
Étape DC/DC qui adapte ce bus DC aux besoins de la batterie (tension et courant) et coordonne avec les protocoles véhicule.
Dans les deux étages, les dispositifs de commutation (IGBT ou MOSFET SiC), les drivers de grille et les circuits de contrôle déterminent la compacité du chargeur et son interaction propre avec le réseau.
L’efficacité n’est pas qu’un chiffre sur la fiche technique
Une différence de 1–2 % semble faible, mais à 150–350 kW elle devient significative. Une meilleure efficacité signifie :
moins d’électricité perdue en chaleur (coût énergétique par kWh réduit)
ventilateurs/pompes plus petits ou plus lents (moins de consommation auxiliaire)
réduction du stress thermique sur les composants (amélioration des intervalles de maintenance)
Fiabilité et sécurité
Les chargeurs rapides subissent surtensions, cycles thermiques fréquents, poussière, humidité, et parfois air salin. Les semi-conducteurs permettent des fonctions de protection rapides comme l’arrêt sur défaut, la surveillance courant/tension et des barrières d’isolation entre la puissance haute tension et les commandes basse tension.
L’interopérabilité et la sécurité reposent aussi sur une détection fiable des défauts : surveillance d’isolation, détection de défaut de terre et chemins sûrs de décharge pour arrêter rapidement le flux d’énergie quand il le faut.
Pourquoi les modules de puissance comptent
Les modules de puissance intégrés (plutôt que de nombreux composants discrets) simplifient le routage, réduisent l’inductance parasite et rendent le refroidissement plus prévisible. Pour les opérateurs, des étages modulaires facilitent le service : remplacer un module, valider, et remettre la borne en service plus rapidement.
Silicium vs SiC : comment le matériau change la performance
Choisir entre silicium (Si) et carbure de silicium (SiC) est un des leviers majeurs pour les concepteurs de VE et de chargeurs. Cela affecte l’efficacité, le comportement thermique, la taille des composants et parfois la courbe de charge d’un véhicule.
« Wide-bandgap » sans la leçon de physique
Le SiC est un matériau à « large bande interdite ». En clair, il tolère des champs électriques plus intenses et des températures de fonctionnement plus élevées avant de fuir ou de se rompre. Pour l’électronique de puissance, cela se traduit par des dispositifs capables de bloquer de hautes tensions avec des pertes plus faibles et de commuter plus rapidement — utile dans les onduleurs de traction et les chargeurs DC rapides.
Si vs SiC dans les VE et la charge
Le silicium (sous forme d’IGBT ou de MOSFET en silicium) est mature, largement disponible et rentable. Il fonctionne bien, surtout quand les fréquences de commutation n’ont pas besoin d’être extrêmes.
Les MOSFET SiC offrent en général :
Meilleure efficacité en haute tension et haute puissance, surtout en charge partielle
Moins de chaleur à évacuer, réduisant les besoins en radiateur et en refroidissement
Systèmes potentiellement plus compacts, car certains composants de support (notamment les magnétiques) peuvent être réduits
Ces gains peuvent augmenter l’autonomie ou permettre une charge soutenue avec moins de limitation thermique.
Où les IGBT restent courants (et pourquoi)
Les modules IGBT restent populaires dans de nombreux onduleurs traction 400 V, variateurs industriels et plateformes sensibles au coût. Ils sont éprouvés, robustes et compétitifs lorsque le design privilégie le prix, les chaînes d’approvisionnement établies et des fréquences de commutation modérées.
Pourquoi la fréquence de commutation plus élevée compte
La commutation plus rapide (force du SiC) permet de réduire la taille des magnétiques — inductances et transformateurs dans les OBC, DC/DC et certains étages de charge. Des magnétiques plus petits réduisent le poids et le volume et améliorent la réponse transitoire.
Une mise en garde : le dispositif ne garantit pas le gain système
Les bénéfices d’efficacité et de taille dépendent du design global : driver de grille, inductances de routage, filtration EMI, refroidissement, stratégie de contrôle et marges d’exploitation. Un bon design en silicium peut surpasser un mauvais design en SiC — le choix du matériau doit suivre les objectifs système, pas les titres.
Packaging et conception thermique : garder la puissance au frais et fiable
Les semi-conducteurs de puissance ont besoin non seulement de la « bonne puce », mais du bon package — la forme physique qui supporte de forts courants, se connecte au système et évacue la chaleur assez vite pour rester dans les limites sûres.
Pourquoi le packaging compte (faire sortir la chaleur, faire entrer le courant)
Quand un onduleur ou un chargeur commute des centaines d’ampères, même de petites pertes deviennent une chaleur significative. Si cette chaleur ne peut pas s’évacuer, le dispositif chauffe, l’efficacité baisse et les pièces vieillissent plus vite.
Le packaging résout deux problèmes pratiques :
Traces de courant à faible résistance pour moins de perte
Chemin thermique rapide de la puce vers un radiateur ou un cold plate
C’est pourquoi les designs pour VE prêtent attention à l’épaisseur du cuivre, aux méthodes de liaison, aux plaques de base et aux matériaux d’interface thermique.
Modules vs composants discrets (vue simple)
Un discret est un interrupteur unique monté sur un circuit imprimé — utile pour de petites puissances et des mises en page flexibles.
Un module de puissance regroupe plusieurs interrupteurs (et parfois des capteurs) en un bloc conçu pour de forts courants et un flux thermique contrôlé. Pensez-y comme à un « bloc de construction » pré‑ingénieré plutôt que d’assembler chaque brique individuellement.
Notions thermiques dans les fiches techniques
Température jonction (Tj) : température réelle du silicium (ou du SiC) à l’intérieur
Radiateurs et matériaux d’interface thermique : l’« autoroute thermique » vers l’extérieur
Refroidissement liquide : courant dans les onduleurs et chargeurs haute puissance, avec cold plate pour évacuation agressive
Fiabilité : survivre à la vie réelle
Environnements véhicules et industriels fatiguent le matériel : vibrations, humidité, et cycles thermiques répétés (chaud–froid–chaud) peuvent endommager liaisons et soudures. De bons choix de packaging et des marges de température conservatrices améliorent la durée de vie — permettant d’augmenter la densité de puissance sans sacrifier la durabilité.
Gestion de batterie et sécurité : mesure, isolation, protection
Un pack batterie n’est aussi bon que le système qui le supervise. Le BMS mesure ce qui se passe dans le pack, équilibre les cellules et intervient rapidement si quelque chose devient dangereux.
Que fait un BMS ?
Globalement, un BMS a trois missions :
Mesure : lire les tensions des cellules, le courant du pack et les températures en temps réel
Équilibrage : égaliser les cellules pour qu’une cellule faible ne limite pas l’autonomie ou n’accélère pas le vieillissement
Protection : empêcher surcharge, décharge excessive, surcourant et surtempérature (en commandant contacteurs, en limitant la puissance ou en déclenchant l’arrêt)
Les mesures qui rendent tout possible
Les décisions du BMS reposent sur des mesures précises :
Mesure de courant : détermine la puissance de charge/décharge, estime l’état de charge et détecte les courts‑circuits
Mesure de tension (cellule par cellule) : repère les déséquilibres tôt et protège contre les surcharges/décharges dommageables
Mesure de température : alimente la gestion thermique et les limites de sécurité
De petites erreurs d’exactitude se cumulent en mauvaises estimations d’autonomie, vieillissement inégal ou détection tardive de défauts, surtout sous fortes charges ou charge rapide.
Isolation et sécurité haute tension
Les packs haute tension doivent garder l’électronique de contrôle séparée du domaine puissance. L’isolation (amplificateurs isolés, communications isolées, surveillance d’isolation) protège les passagers et les techniciens, améliore l’immunité aux parasites et permet des mesures fiables malgré des centaines de volts.
Sécurité fonctionnelle, sans jargon
La sécurité fonctionnelle vise surtout à détecter les défauts, entrer dans un état sûr et éviter les points de défaillance uniques. Les blocs semi-conducteurs aident avec autotests, chemins de mesure redondants, watchdogs et rapports d’erreur définis.
Diagnostics et détection de défauts
L’électronique moderne de batterie peut signaler des mesures anormales, détecter des fils ouverts, surveiller la résistance d’isolation et horodater les événements pour l’analyse après incident — transformant un « quelque chose ne va pas » en action de protection exploitable.
Efficacité industrielle : variateurs moteurs et économies d'usine
Les variateurs moteurs sont parmi les plus gros consommateurs discrets d’électricité en industrie. Quand une usine a besoin de mouvement — rotation, pompage, manutention, compression — l’électronique de puissance s’intercale entre le réseau et le moteur pour transformer l’énergie en couple et vitesse contrôlés.
Où l’électronique de puissance apparaît en usine
Un variateur de vitesse (VSD) redresse l’AC, le lisse sur un bus DC, puis utilise un étage onduleur (souvent un module IGBT ou des MOSFET SiC selon la tension et les objectifs d’efficacité) pour produire une sortie AC contrôlée pour le moteur.
On trouve ces variateurs sur pompes, ventilateurs, compresseurs et convoyeurs — des systèmes qui tournent souvent des heures et dominent la facture énergétique d’un site.
Pourquoi la vitesse variable économise de l’énergie
Le fonctionnement à vitesse constante gaspille de l’énergie quand le processus n’exige pas la pleine puissance. Une pompe ou un ventilateur bridée par une vanne consomme encore une puissance proche du maximum, alors qu’un VSD peut réduire la vitesse du moteur. Pour de nombreuses charges centrifuges (ventilateurs/pompes), une petite réduction de vitesse entraîne une réduction beaucoup plus importante de la puissance, se traduisant par de réelles économies.
Leviers d’efficacité : dispositifs, contrôle et pertes
Les dispositifs modernes améliorent les performances des variateurs :
Moins de pertes de commutation et de conduction avec de meilleurs silicium et options wide-bandgap comme le MOSFET SiC
Contrôles plus intelligents (mesure de courant plus précise, protections plus rapides) pour faire fonctionner les moteurs près de leur point optimal
Réduction du stress thermique permettant des systèmes plus petits ou plus durables à puissance équivalente
Avantages au-delà de l’énergie
Un meilleur contrôle moteur signifie souvent un fonctionnement plus silencieux, des démarrages/arrêts plus doux, moins d’usure mécanique et une meilleure stabilité de procédé — parfois aussi précieux que les seules économies d’énergie.
Réseau et renouvelables : conversion de puissance au-delà de la voiture
Les VE n’existent pas isolément. Chaque nouvelle borne se connecte à un réseau qui doit aussi absorber plus de solaire, d’éolien et de stockage. Les mêmes concepts de conversion de puissance présents dans la voiture apparaissent dans les onduleurs solaires, convertisseurs éoliens, stockages stationnaires et l’équipement qui alimente les sites de charge.
Intégrer solaire, éolien et stockage
Les renouvelables sont variables : les nuages passent, le vent varie, et les batteries alternent charge/décharge. L’électronique de puissance traduit entre ces sources et le réseau, façonnant tension et courant pour livrer l’énergie de manière stable et sûre.
Flux bidirectionnel (V2H/V2G)
Les systèmes bidirectionnels peuvent déplacer l’énergie dans les deux sens : réseau → véhicule (charge) et véhicule → maison/réseau (alimentation). Conceptuellement, c’est le même matériel de commutation, mais avec des contrôles et des fonctions de sécurité conçus pour l’export d’énergie. Même si vous n’utilisez jamais V2H/V2G, l’exigence bidirectionnelle influence la conception des onduleurs et chargeurs de prochaine génération.
Qualité de puissance : harmoniques et facteur de puissance
La conversion peut déformer la forme d’onde AC. Ces distorsions s’appellent des harmoniques et peuvent chauffer l’équipement ou créer des interférences. Le facteur de puissance mesure la propreté de la consommation ; plus il est proche de 1, mieux c’est. Les convertisseurs modernes utilisent un contrôle actif pour réduire les harmoniques et améliorer le facteur de puissance, aidant le réseau à supporter plus de chargeurs et de renouvelables.
Fiabilité et maintenabilité
Les équipements de réseau doivent fonctionner des années, souvent en extérieur, avec une maintenance prévisible. Cela pousse vers des packagings durables, des protections robustes et des pièces modulaires faciles à remplacer. À mesure que la charge se développe, les mises à niveau en amont — transformateurs, appareillage, conversion de puissance au niveau du site — font souvent partie du périmètre du projet, pas seulement les bornes.
Choisir des solutions semi-conductrices : une checklist pratique
Sélectionner des semi-conducteurs de puissance (module Infineon, MOSFET discret, ou écosystème driver+mesure) consiste moins à courir après des specs extrêmes qu’à faire correspondre aux conditions réelles d’exploitation.
1) Commencez par le cadre électrique
Définissez les éléments non négociables :
Classe de tension (ex. 400 V vs 800 V ; auxiliaires 12 V/48 V)
Niveau de puissance et cycle de service (continu vs crêtes, phases d’accélération, profils de charge)
Objectif de fréquence de commutation (liée au bruit acoustique, EMI, et taille des magnétiques)
2) Ajustez au réalisme mécanique et de refroidissement
Avant de choisir Si vs SiC, confirmez ce que votre produit peut supporter physiquement :
Approche de refroidissement : air, plaque froide liquide, réfrigérant ou circuit véhicule partagé
Contraintes de taille et de poids : empreinte module, routage des busbar, distance de fuite/clairance
Marge thermique : températures jonction en pire cas et encrassement
3) Évaluez le coût total de possession (pas seulement le prix BOM)
Une meilleure efficacité peut réduire la taille du radiateur, la puissance des pompes, le risque de garantie et les temps d’arrêt. Intégrez maintenance, pertes d’énergie sur la durée et disponibilité — crucial pour la charge DC rapide et les variateurs industriels.
4) Planifiez l’approvisionnement, le cycle de vie et la qualification
Pour l’automobile et l’infrastructure, la stratégie d’approvisionnement fait partie de l’ingénierie :
Niveau de qualification (grade automobile si nécessaire)
Engagements de cycle de vie et gestion des changements (PCN)
Stratégie de second sourcing et alternatives d’empreinte
5) Ne laissez pas la conformité et la sécurité à la fin
Prévoyez du temps pour EMC et sécurité : coordination d’isolation, attentes en sécurité fonctionnelle, gestion de défauts et documentation pour audits.
6) Décidez ce que vous validerez en test et ce que vous monitorerez sur le terrain
Définissez les artefacts de validation en amont : cartes d’efficacité, résultats de cycles thermiques, rapports EMI et diagnostics terrain (tendances température/courant, codes défauts). Un plan clair réduit les retours de conception tardifs et accélère la certification.
7) Amenez le matériel de puissance à des logiciels exploitables plus vite
Même les programmes dominés par le hardware ont besoin de software : supervision de parc, visualisation des cartes d’efficacité, tableaux de bord de tests, outils de service ou applications simples pour suivre le comportement de dérating thermique entre variantes.
Des plateformes comme Koder.ai peuvent aider les équipes à construire ces outils back-end et front rapidement via un workflow piloté par chat (mode planning, snapshots/rollback et export de code source). C’est une manière pratique de raccourcir le « dernier kilomètre » entre résultats de labo et applications internes déployables — surtout quand plusieurs groupes d’ingénierie ont besoin des mêmes données sous des formats différents.
Points clés et FAQ
Les semi-conducteurs de puissance sont la force et les réflexes de l’électrification moderne : ils commutent l’énergie efficacement, la mesurent précisément et maintiennent les systèmes sûrs face à la chaleur, la vibration et les conditions réseau réelles.
Points clés (VE, charge et industrie)
Les performances et l’autonomie d’un VE sont fortement influencées par les pertes de commutation et le design thermique de l’onduleur et du chemin de charge embarqué.
La vitesse de charge est limitée par toute la chaîne — chimie/température batterie, étage de puissance du chargeur, refroidissement du câble et contraintes réseau — pas par un seul choix de composant.
Dans les variateurs moteurs industriels, une meilleure conversion d’énergie réduit le coût d’exploitation, la chaleur, la taille des coffrets et les temps d’arrêt.
Glossaire rapide
Onduleur : convertit le DC de la batterie en AC pour le moteur de traction.
OBC (Onboard Charger) : convertit l’AC du réseau en DC pour charger la batterie.
DC/DC : convertit une tension DC en une autre (ex. Batterie haute tension → 12V/48V).
SiC (carbure de silicium) : matériau wide-bandgap permettant des fréquences plus élevées et moins de pertes en haute tension.
IGBT : dispositif de puissance en silicium souvent utilisé dans les onduleurs haute puissance ; efficace et rentable dans de nombreux cas.
Driver de grille : contrôle comment un MOSFET/IGBT commute ; critique pour l’efficacité, les EMI et la fiabilité.
Isolation : sépare l’électronique de commande de la haute tension (pour la sécurité et l’immunité aux parasites).
FAQs
Le SiC permet-il toujours une charge plus rapide ?
Pas automatiquement. Le SiC réduit souvent les pertes et permet des fréquences plus élevées, mais la vitesse de charge dépend de la batterie, du chargeur, du câble et du réseau. Le SiC aide surtout à maintenir de fortes puissances avec moins de chaleur.
Un IGBT est-il « périmé » pour les VE ?
Non. De nombreuses plateformes utilisent encore efficacement des modules IGBT, particulièrement sur les systèmes 400 V et dans l’industrie, où coût, fiabilité éprouvée et objectifs d’efficacité sont prioritaires.
Qu’est‑ce qui compte le plus pour la fiabilité ?
Marges thermiques, choix du packaging/module et chemin thermique, réglage du driver de grille, intégrité d’isolation et fonctions de protection (surintensité/surtension/surchauffe). La fiabilité se gagne au niveau système plus qu’au choix d’un seul composant.
Une carte de décision simple à revoir
Si vous comparez des solutions, commencez ici :
Tension & niveau de puissance → définit la classe de dispositif (ex. 400V vs 800V, plage kW).
Objectif d’efficacité & budget de refroidissement → oriente vers SiC et/ou meilleur packaging/chemin thermique.
Contraintes EMI → influence la vitesse de commutation, le choix du driver, les filtres et la mise en page.
Coût & stratégie d’approvisionnement → module vs discrets, niveau de qualification, second-sourcing.
À surveiller ensuite
Attendez‑vous à des gains continus via une meilleure efficacité en cycles réels, des limites thermiques plus strictes (systèmes de refroidissement plus petits) et davantage d’intégration (modules intelligents, drivers avancés et isolation améliorée) qui simplifient la conception tout en augmentant les performances.
FAQ
Pourquoi Infineon est-il important pour les VE, les bornes de charge et l'équipement industriel ?
Infineon est un grand fournisseur de semi-conducteurs de puissance — les interrupteurs haute tension et fort courant qui contrôlent l’énergie dans les VE, les chargeurs et les équipements industriels. Moins de pertes signifient :
plus d’énergie de la batterie atteignant les roues (meilleure autonomie)
moins de chaleur à évacuer (refroidissement plus petit)
moins de contraintes thermiques (fiabilité souvent améliorée)
Quelle est la différence entre électronique de puissance et électronique de signal/ logique ?
L’électronique de puissance s’occupe de la conversion et du contrôle d’énergie (tension, courant, chaleur, efficacité) dans les onduleurs, chargeurs embarqués, convertisseurs DC/DC et variateurs. L’électronique de signal/logique gère l’information (contrôle, communication, capteurs, calcul). Les performances et la vitesse de charge des VE sont fortement contraintes par la partie puissance, car c’est là que se produisent la plupart des pertes et de la génération de chaleur.
Que fait l'onduleur de traction et pourquoi affecte-t-il l'autonomie et le comportement de conduite ?
Un onduleur de traction convertit le DC de la batterie en AC triphasé pour le moteur. Il influe sur :
la sensation d’accélération (réponse et douceur du couple)
l’autonomie (les pertes de conversion deviennent de la chaleur au lieu d’entraînement)
le freinage régénératif (l’efficacité de récupération d’énergie)
En pratique : un meilleur commutateur et un meilleur design thermique améliorent souvent les performances soutenues et l’efficacité.
Que signifie la « commutation » en électronique de puissance ?
Un semi-conducteur de puissance « commute » le courant en l’allumant/interruptant très rapidement (des milliers à des millions de fois par seconde). Plutôt que de dissiper l’énergie par résistance, la commutation rapide permet de façonner tension et courant précisément avec une meilleure efficacité — essentiel pour le contrôle moteur, la charge et les convertisseurs DC/DC.
Quels dispositifs semi-conducteurs sont les plus présents dans les VE et le matériel de charge ?
Éléments fréquents :
MOSFETs (commutation rapide ; souvent utilisés dans les convertisseurs haute fréquence)
IGBTs (très répandus pour les applications haute puissance traction/industrielles)
Diodes (chemins unidirectionnels pour la redressement et le freewheeling)
Drivers de grille (contrôlent l’allumage/extinction des MOSFET/IGBT ; impact majeur sur l’efficacité et les EMI)
De nombreux produits groupent ces éléments dans des pour simplifier la conception et le refroidissement haute puissance.
D'où viennent les pertes d'efficacité et pourquoi posent-elles un problème de refroidissement ?
Deux familles de pertes principales :
Pertes de conduction : énergie perdue quand l’interrupteur est « ON » (courant traversant)
Pertes de commutation : énergie perdue lors des transitions on/off
Les deux se transforment en chaleur, ce qui impose des radiateurs plus grands, un refroidissement liquide ou des limites de puissance. Améliorer l’efficacité permet souvent de réduire la taille du matériel ou d’augmenter la puissance soutenue dans le même budget thermique.
Quelle est la différence pratique entre la charge AC et la charge DC rapide ?
En charge AC, le chargeur embarqué (OBC) du véhicule convertit le courant alternatif du réseau en DC pour la batterie. En charge DC rapide, la station effectue la conversion AC→DC et envoie du DC directement au véhicule.
Implication pratique : le design de l’OBC influence la vitesse et l’efficacité de la charge domestique/professionnelle, tandis que l’étage de puissance du chargeur rapide détermine l’efficacité du site, la chaleur et la disponibilité.
L'utilisation de SiC signifie-t-elle toujours une charge plus rapide ?
Pas automatiquement. Le SiC peut réduire les pertes et permettre des fréquences de commutation plus élevées (ce qui réduit la taille des magnétiques et améliore l’efficacité), mais la vitesse de charge dépend de toute la chaîne :
chimie et température de la batterie (acceptation de puissance)
puissance nominale et refroidissement du chargeur
limites du câble/connecteur
contraintes du réseau/site
Le SiC aide souvent à soutenir une forte puissance avec moins de chaleur, mais il ne supprime pas les limites imposées par la batterie.
Les IGBT sont-ils obsolètes pour les VE et les variateurs industriels ?
Non. Les IGBT sont encore largement utilisés — notamment dans les onduleurs de traction 400 V, de nombreux variateurs industriels, et les plateformes sensibles au coût — car ils sont éprouvés, robustes et compétitifs à des fréquences de commutation adaptées. Le meilleur choix dépend de la classe de tension, des objectifs d’efficacité, du budget de refroidissement et des contraintes d’approvisionnement.
Qu'est-ce qui compte le plus pour la fiabilité des onduleurs et des chargeurs de VE ?
Liste pratique :
Marges thermiques (température jonction sous conditions extrêmes)
Qualité du packaging et chemin thermique (baseplate, brasage, TIM)
Réglage du driver de grille (réduit le stress de commutation, les EMI et les surtensions)
Intégrité d’isolation (sécurité + immunité aux parasites)
modules
Fonctions de protection (coupure rapide sur surcourant/surtension/surchauffe)
La fiabilité se gagne surtout par une discipline de conception système, pas par le seul choix d’un composant.
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