車載用電源分配ユニット (PDU)

SDV、ADAS、および最新のE/Eアーキテクチャ向けに、拡張性の高いフェイルオペレーショナル対応の車載用電源分配ユニットを設計します。

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概要

インフィニオンの車載用電源分配ユニット (PDU) ポートフォリオで、E/Eアーキテクチャを刷新しましょう。SDVとADASの重要な要素として、車載電源分配ユニットにはフェイルオペレーショナル機能とASIL-D準拠が求められます。インフィニオンの拡張性の高いチップセット ソリューション (PROFET™スマート パワー スイッチ、AURIX™マイクロコントローラー、OPTIREG™電源) は、プライマリおよびセカンダリPDU全体でシームレスなエネルギー制御を実現します。

利点

  • 99%の診断カバレッジ
  • 故障分離時間 <100～500 µs
  • I2tワイヤー保護
  • 容量性負荷スイッチング
  • スケーラブルなチップセット ソリューション
  • 駐車中も有効なアイドルモード
  • ASIL-DまでのISO 26262準拠
  • ソフトウェアによる設定変更

ブロック図

概要

車載用電源分配ユニット(PDU) とは何ですか？

車載電源分配ユニット (PDU) はPDCとも呼ばれ、E/Eアーキテクチャ内のエネルギーフローを制御し、2つの要素で構成されます。従来「プレヒューズボックス」と呼ばれていたプライマリ電源分配ユニットは、低電圧バッテリーからセカンダリ電源分配ユニット、ゾーンコントローラー、および高電流ECU (> 30 A) への電源供給を制御します。信頼性とフェイルオペレーショナル システムへの要求の高まりに応えるため、機械式リレーやヒューズを半導体に置き換えることで電動化が進んでいます。

セカンダリ電源分配ユニットはプライマリPDUから電力を受け取り、車両全体の低電圧負荷 (< 30 A) に電力を分配します。また、現在ではセカンダリPDUも電動化が進んでおり、ゾーン アーキテクチャへの移行が可能になっています。

半導体ベースのソリューションを使用することで、セカンダリPDUの機能をゾーンコントローラーに統合でき、エンドポイントに近づけることでワイヤー ハーネスの複雑さと配線長を大幅に削減できます。

SDVでは、プライマリおよびセカンダリの電源分配ユニットの両方が、ISO 26262に従って常時可用性とASIL-D準拠を確保する必要があります。

ソフトウェア デファインド ビークル (SDV) ソリューション
ゾーン制御ユニット (ZCU)
インフィニオンのプラットフォーム対応車載用PDUチップセット製品ポートフォリオ

車載電源分配ユニットには、電動化の度合いや出力チャネルごとの多様な電流要件に対応するため、拡張性と柔軟性に優れた半導体チップセット ソリューションが求められます。

インフィニオンの製品ポートフォリオ (PROFET™ スマート パワー スイッチ、AURIX™ マイクロコントローラー、XENSIV™ センサーなど) は、拡張性の高い車載PDUを設計するための適切なソリューションを提供します。PROFET™ スマート パワー スイッチ、MOSFET、およびゲートドライバは、電流スケーラビリティと適応性においてクラス最高レベルです。AURIX™ ファミリーは、PDU制御と高性能コンピューティングを統合しており、ゾーンコントローラーに最適です。一方、TRAVEO™ マイクロコントローラーは、価格性能比に優れた代替手段を提供します。

OPTIREG™ 電源IC、XENSIV™ センサー、および通信トランシーバーがチップセットを完成させます。製品ファミリー間のピン互換性により、次世代の車載用電源分配モジュールへのスムーズな移行が可能です。

PROFET™スマート パワー スイッチ
車載用AURIX™マイクロコントローラー
車載用電源分配システムの3世代

現在、市場では自動車用低電圧配電システムの3世代が共存しており、それぞれが効率と統合の向上に向けた一歩を示しています。

第1世代は電気機械部品に全面的に依存しています。一次および二次の配電ユニットはいずれもヒューズとリレーでエネルギーの流れを制御し、二次PDUの配備数は比較的少数です。

第2世代はワイヤー ハーネスの最適化に重点を置いています。二次配電ユニットを負荷の近くに配置することで、総配線長を削減します。ヒューズとリレーの一部をスマート半導体に置き換えることで、柔軟性とシステムの診断性が向上します。

第3世代はゾーン アーキテクチャに関連します。二次配電ユニットはゾーン制御ユニットに直接統合され、配電用ワイヤー ハーネスだけでなく、最先端の車載Ethernetソリューションにより車載ネットワーク (IVN) も最適化されます。この段階では、二次PDUは完全に半導体ベースです。

各世代を理解することで、エンジニアは車載用配電ユニット設計における適切な移行パスを選択できます。

ゾーン制御ユニット (ZCU)
車載Ethernetソリューション
半導体安全素子によるフェイルオペレーショナル電源

自動車のE/Eアーキテクチャは急速に進化しており、車載電源分配ユニットはフェイルオペレーショナルな電源供給の中核となりつつあります。SDV、電動化、X-by-wireを支えるため、スマート パワー スイッチが半導体ベースの安全要素として導入され、従来のヒューズに代わる、より優れた性能を実現します。

これらのスマート パワー スイッチは、故障分離 (<100～500 µs) 、オンライン診断、およびリセット機能を備え、ASIL-D 対応の電源供給を実現するとともに、ゾーン アーキテクチャへの移行をサポートします。インフィニオンのスマート パワー スイッチは、プラットフォームのスケーラビリティ、調整可能なワイヤーおよび負荷保護、容量性負荷のスイッチング、低電力損失、低消費電力のパーキング モードを提供します。

機能安全設計では、インフィニオンのAURIX™ マイクロコントローラーがASIL-D対応でクラス最高の性能を提供し、ASIL-Bの対応にはTRAVEO™ (ASIL-Dアイランド オプション付き) で補完します。OPTIREG™ 電源ソリューションには、機能安全目標を迅速に達成するための、導入しやすいセーフティ マニュアルが含まれます。PROFET™ スマート パワー スイッチはISO対応、一部ISO適合であり、包括的なセーフティ ドキュメントにより、車載PDU設計における機能安全を実現する最も容易なソリューションを提供します。

AURIX™マイクロコントローラー
PROFET™スマート パワー スイッチ
次世代E/Eアーキテクチャ向け48 V電源分配ユニット

12 V電源システムをアップグレードし、ADAS、自動運転、中央コンピューティング、ステアバイワイヤー、ブレーキバイワイヤー、インフォテインメントにおける増大する電力需要に対応しましょう。インフィニオンの48 V電源分配ソリューションがこれを実現します。

48 V E/Eアーキテクチャへの移行によって、より多くの機能をサポートし、ユーザー エクスペリエンスを向上させる高い電力供給を実現します。この変化により、車載電源分配ユニットも48 Vで動作し、48 V低電圧バッテリーから新たな48 V ECUや48 Vゾーン制御ユニットへ直接電力を供給する必要があります。バッテリー電気自動車 (BEV) の場合、48 Vへの移行により、効率改善、電力損失低減、ワイヤー ハーネス最適化の改善を通じて、システム全体での大幅なコスト削減が可能になります。これにより、コスト、重量、複雑さ、および組み立て工数も削減できます。

インフィニオンは、48 Vシステムおよび関連製品の国際標準化を積極的に推進し、設計が現在および将来の規格に適合した設計を可能にします。広範なゲート ドライバおよびMOSFETポートフォリオは、拡大を続けるスマート パワー スイッチ製品群により、48 V対応のプライマリおよびセカンダリ電源分配ユニットへのスムーズな移行を可能にし、重要な箇所ではピン互換性を確保します。

48 Vゾーン コントロール ユニット
48 Vシステム用スマート パワー スイッチ
インフィニオンとともに車載用電源分配ユニットの設計を始めましょう

車載用電源分配システムを設計する際、エンジニアはさまざまな課題に直面します。具体的には、半導体ベースの安全素子によるフェイルオペレーショナル コンセプトの統合、アーキテクチャがゾーンベース設計へ収束するのに伴う電源分配システムと車載ネットワークの整合、ワイヤーハーネスの複雑さの低減、そして車種およびBEVバリエーション間でのプラットフォーム再利用の実現などが挙げられます。

インフィニオンは、車載用PDUの開発を加速させるための包括的な設計サポート リソースを提供しています。製品選定のための構成可能なブロック図、アプリケーション ノート、ホワイトペーパー、評価キット、データシートなどをご用意しています。車載用半導体市場のリーダーとして、インフィニオンは長年にわたり自動車OEMおよびTier 1サプライヤーとの協業を通じて培ってきた製品からシステムに至るまでの独自の知見を有しています。

プライマリ電源分配ユニット、セカンダリPDU、または統合型ゾーン コントローラーのいずれを設計する場合でも、インフィニオンは設計要件に適したソリューションを提供します。まずはインフィニオンの担当者までお問い合わせください。

ゾーン コントロール ユニット (ZCU) 設計リソース
PROFET™製品ファミリーとリソース
車載用電源分配ユニット(PDU) とは何ですか？

車載電源分配ユニット (PDU) はPDCとも呼ばれ、E/Eアーキテクチャ内のエネルギーフローを制御し、2つの要素で構成されます。従来「プレヒューズボックス」と呼ばれていたプライマリ電源分配ユニットは、低電圧バッテリーからセカンダリ電源分配ユニット、ゾーンコントローラー、および高電流ECU (> 30 A) への電源供給を制御します。信頼性とフェイルオペレーショナル システムへの要求の高まりに応えるため、機械式リレーやヒューズを半導体に置き換えることで電動化が進んでいます。

セカンダリ電源分配ユニットはプライマリPDUから電力を受け取り、車両全体の低電圧負荷 (< 30 A) に電力を分配します。また、現在ではセカンダリPDUも電動化が進んでおり、ゾーン アーキテクチャへの移行が可能になっています。

半導体ベースのソリューションを使用することで、セカンダリPDUの機能をゾーンコントローラーに統合でき、エンドポイントに近づけることでワイヤー ハーネスの複雑さと配線長を大幅に削減できます。

SDVでは、プライマリおよびセカンダリの電源分配ユニットの両方が、ISO 26262に従って常時可用性とASIL-D準拠を確保する必要があります。

ソフトウェア デファインド ビークル (SDV) ソリューション
ゾーン制御ユニット (ZCU)
インフィニオンのプラットフォーム対応車載用PDUチップセット製品ポートフォリオ

車載電源分配ユニットには、電動化の度合いや出力チャネルごとの多様な電流要件に対応するため、拡張性と柔軟性に優れた半導体チップセット ソリューションが求められます。

インフィニオンの製品ポートフォリオ (PROFET™ スマート パワー スイッチ、AURIX™ マイクロコントローラー、XENSIV™ センサーなど) は、拡張性の高い車載PDUを設計するための適切なソリューションを提供します。PROFET™ スマート パワー スイッチ、MOSFET、およびゲートドライバは、電流スケーラビリティと適応性においてクラス最高レベルです。AURIX™ ファミリーは、PDU制御と高性能コンピューティングを統合しており、ゾーンコントローラーに最適です。一方、TRAVEO™ マイクロコントローラーは、価格性能比に優れた代替手段を提供します。

OPTIREG™ 電源IC、XENSIV™ センサー、および通信トランシーバーがチップセットを完成させます。製品ファミリー間のピン互換性により、次世代の車載用電源分配モジュールへのスムーズな移行が可能です。

PROFET™スマート パワー スイッチ
車載用AURIX™マイクロコントローラー
車載用電源分配システムの3世代

現在、市場では自動車用低電圧配電システムの3世代が共存しており、それぞれが効率と統合の向上に向けた一歩を示しています。

第1世代は電気機械部品に全面的に依存しています。一次および二次の配電ユニットはいずれもヒューズとリレーでエネルギーの流れを制御し、二次PDUの配備数は比較的少数です。

第2世代はワイヤー ハーネスの最適化に重点を置いています。二次配電ユニットを負荷の近くに配置することで、総配線長を削減します。ヒューズとリレーの一部をスマート半導体に置き換えることで、柔軟性とシステムの診断性が向上します。

第3世代はゾーン アーキテクチャに関連します。二次配電ユニットはゾーン制御ユニットに直接統合され、配電用ワイヤー ハーネスだけでなく、最先端の車載Ethernetソリューションにより車載ネットワーク (IVN) も最適化されます。この段階では、二次PDUは完全に半導体ベースです。

各世代を理解することで、エンジニアは車載用配電ユニット設計における適切な移行パスを選択できます。

ゾーン制御ユニット (ZCU)
車載Ethernetソリューション
半導体安全素子によるフェイルオペレーショナル電源

自動車のE/Eアーキテクチャは急速に進化しており、車載電源分配ユニットはフェイルオペレーショナルな電源供給の中核となりつつあります。SDV、電動化、X-by-wireを支えるため、スマート パワー スイッチが半導体ベースの安全要素として導入され、従来のヒューズに代わる、より優れた性能を実現します。

これらのスマート パワー スイッチは、故障分離 (<100～500 µs) 、オンライン診断、およびリセット機能を備え、ASIL-D 対応の電源供給を実現するとともに、ゾーン アーキテクチャへの移行をサポートします。インフィニオンのスマート パワー スイッチは、プラットフォームのスケーラビリティ、調整可能なワイヤーおよび負荷保護、容量性負荷のスイッチング、低電力損失、低消費電力のパーキング モードを提供します。

機能安全設計では、インフィニオンのAURIX™ マイクロコントローラーがASIL-D対応でクラス最高の性能を提供し、ASIL-Bの対応にはTRAVEO™ (ASIL-Dアイランド オプション付き) で補完します。OPTIREG™ 電源ソリューションには、機能安全目標を迅速に達成するための、導入しやすいセーフティ マニュアルが含まれます。PROFET™ スマート パワー スイッチはISO対応、一部ISO適合であり、包括的なセーフティ ドキュメントにより、車載PDU設計における機能安全を実現する最も容易なソリューションを提供します。

AURIX™マイクロコントローラー
PROFET™スマート パワー スイッチ
次世代E/Eアーキテクチャ向け48 V電源分配ユニット

12 V電源システムをアップグレードし、ADAS、自動運転、中央コンピューティング、ステアバイワイヤー、ブレーキバイワイヤー、インフォテインメントにおける増大する電力需要に対応しましょう。インフィニオンの48 V電源分配ソリューションがこれを実現します。

48 V E/Eアーキテクチャへの移行によって、より多くの機能をサポートし、ユーザー エクスペリエンスを向上させる高い電力供給を実現します。この変化により、車載電源分配ユニットも48 Vで動作し、48 V低電圧バッテリーから新たな48 V ECUや48 Vゾーン制御ユニットへ直接電力を供給する必要があります。バッテリー電気自動車 (BEV) の場合、48 Vへの移行により、効率改善、電力損失低減、ワイヤー ハーネス最適化の改善を通じて、システム全体での大幅なコスト削減が可能になります。これにより、コスト、重量、複雑さ、および組み立て工数も削減できます。

インフィニオンは、48 Vシステムおよび関連製品の国際標準化を積極的に推進し、設計が現在および将来の規格に適合した設計を可能にします。広範なゲート ドライバおよびMOSFETポートフォリオは、拡大を続けるスマート パワー スイッチ製品群により、48 V対応のプライマリおよびセカンダリ電源分配ユニットへのスムーズな移行を可能にし、重要な箇所ではピン互換性を確保します。

48 Vゾーン コントロール ユニット
48 Vシステム用スマート パワー スイッチ
インフィニオンとともに車載用電源分配ユニットの設計を始めましょう

車載用電源分配システムを設計する際、エンジニアはさまざまな課題に直面します。具体的には、半導体ベースの安全素子によるフェイルオペレーショナル コンセプトの統合、アーキテクチャがゾーンベース設計へ収束するのに伴う電源分配システムと車載ネットワークの整合、ワイヤーハーネスの複雑さの低減、そして車種およびBEVバリエーション間でのプラットフォーム再利用の実現などが挙げられます。

インフィニオンは、車載用PDUの開発を加速させるための包括的な設計サポート リソースを提供しています。製品選定のための構成可能なブロック図、アプリケーション ノート、ホワイトペーパー、評価キット、データシートなどをご用意しています。車載用半導体市場のリーダーとして、インフィニオンは長年にわたり自動車OEMおよびTier 1サプライヤーとの協業を通じて培ってきた製品からシステムに至るまでの独自の知見を有しています。

プライマリ電源分配ユニット、セカンダリPDU、または統合型ゾーン コントローラーのいずれを設計する場合でも、インフィニオンは設計要件に適したソリューションを提供します。まずはインフィニオンの担当者までお問い合わせください。

ゾーン コントロール ユニット (ZCU) 設計リソース
PROFET™製品ファミリーとリソース
ドキュメント

デザイン リソース

パートナー ソリューション

開発者コミュニティ

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