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
  • 超低消費電力ON状態
  • 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

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？

車載用電源分配ユニット (PDU) (電源分配センター (PDC) とも呼ばれる) は、低電圧 (LV) バッテリーから、セカンダリPDUや高出力ECUを含むすべての車両負荷へのエネルギーの流れを制御します。従来「プレヒューズ ボックス」と呼ばれていたプライマリPDUは、信頼性、フェイルオペレーショナル機能、および小型化に対する高まる要求に応えるため、ますます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、車両全体のすべての低電圧負荷に分配します。セカンダリPDUを負荷の近くに配置することで、アーキテクチャが分散化され、ワイヤー ハーネスの複雑さが低減されます。ソフトウェア デファインド ビークル (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に準拠した常時可用性とASIL-D準拠を確保する必要があります。PROFET™ スマート パワー スイッチ、AURIX™ マイクロコントローラー、およびXENSIV™ センサーなどを含むインフィニオンのポートフォリオは、あらゆる車載PDU設計要件に適したソリューションを提供します。

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 アーキテクチャ ソリューション
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

車載用電源分配ユニットには、さまざまな電化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。インフィニオンは、拡張性の高い車載用PDUおよびPDCを設計するための幅広い製品ポートフォリオを提供しています。PROFET™スマート パワー スイッチ、MOSFET、ゲート ドライバは、電流拡張性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制御とハイエンド 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、価格性能比に最適化された代替ソリューションを提供します。車載用電源分配システム (PDS) は次の2つの主要構成要素から成ります。車載用プライマリ電源分配ユニット (バッテリーまたはDC-DCコンバータに接続) と、すべての低電圧負荷にエネルギーを分配するセカンダリPDUです。これに加え、OPTIREG™電源、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構成します。製品ファミリー間のピン互換性を確保しているため、次世代の車載用電源分配モジュールへ容易に移行できます。

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、自動車用低電圧電源分配システムは3世代が市場に共存しており、それぞれが効率性と統合性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。

プライマリおよびセカンダリの電源分配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、セカンダリ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。セカンダリ電源分配ユニットを負荷の近くに配置することで、全体の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 アーキテクチャと結び付いています。セカンダリ電源分配ユニットはゾーン制御ユニットに直接統合され、電源分配のワイヤーハーネスだけでなく車載ネットワーク (IVN) も最適化されます。この段階では、セカンダリ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電源分配ユニット設計における適切な移行戦略を選択できます。 

ゾーン アーキテクチャ 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電源の中核となりつつあります。ソフトウェア定義車両、電動化、X-by-wireの進展をサポートするため、スマート パワースイッチが半導体ベースの安全素子として導入され、従来のヒューズに代わるより優れた性能を提供します。

これらの「e-fuse」デバイスは、 <100～500 µsでの故障分離、オンライン診断、およびリセット機能を備え、ASIL-D電源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、調整可能な配線および負荷保護、容量性負荷のスイッチング、最小限の電力損失、および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はASIL-Dにおいてクラス最高であり、ASIL-B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、機能安全の迅速な実現を支援する分かりやすい安全マニュアルが用意されています。PROFET™スマート パワースイッチはISO対応で、一部はISO準拠です。包括的な安全ドキュメントにより、車載PDU設計における機能安全への最も容易に実現できる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

インフィニオンの48 V電源分配ソリューションにより、ADAS、自動運転、セントラル 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などで高まる電力需要に対応するため、12 V電装システムをアップグレードしましょう。車載用電源分配ユニットに48 Vレイヤーを導入することは、ISO 6469-3の規制枠組み内でエネルギーを伝送するうえで最も効率的なアプローチです。バッテリー電気自動車 (BEV) では、48 V電源分配により、効率向上、電力損失の低減、ワイヤーハーネスの最適化を通じて、コスト、重量、複雑さ、組み立て工数を削減し、システム全体で大幅なコスト削減を実現できます。インフィニオンは48 V電源分配システムの国際標準化を積極的に推進しており、現在および将来の規格に整合する設計を可能にします。当社の幅広いゲート ドライバおよびMOSFETのポートフォリオは、拡大を続けるPROFET™ スマート パワー スイッチにより、48 V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実現し、重要な箇所ではピン互換性を確保します。

ゾーン アーキテクチャ ソリューション
48 Vシステム概要
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 コントローラーの設計リソース
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？

車載用電源分配ユニット (PDU) (電源分配センター (PDC) とも呼ばれる) は、低電圧 (LV) バッテリーから、セカンダリPDUや高出力ECUを含むすべての車両負荷へのエネルギーの流れを制御します。従来「プレヒューズ ボックス」と呼ばれていたプライマリPDUは、信頼性、フェイルオペレーショナル機能、および小型化に対する高まる要求に応えるため、ますます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、車両全体のすべての低電圧負荷に分配します。セカンダリPDUを負荷の近くに配置することで、アーキテクチャが分散化され、ワイヤー ハーネスの複雑さが低減されます。ソフトウェア デファインド ビークル (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に準拠した常時可用性とASIL-D準拠を確保する必要があります。PROFET™ スマート パワー スイッチ、AURIX™ マイクロコントローラー、およびXENSIV™ センサーなどを含むインフィニオンのポートフォリオは、あらゆる車載PDU設計要件に適したソリューションを提供します。

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 アーキテクチャ ソリューション
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

車載用電源分配ユニットには、さまざまな電化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。インフィニオンは、拡張性の高い車載用PDUおよびPDCを設計するための幅広い製品ポートフォリオを提供しています。PROFET™スマート パワー スイッチ、MOSFET、ゲート ドライバは、電流拡張性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制御とハイエンド 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、価格性能比に最適化された代替ソリューションを提供します。車載用電源分配システム (PDS) は次の2つの主要構成要素から成ります。車載用プライマリ電源分配ユニット (バッテリーまたはDC-DCコンバータに接続) と、すべての低電圧負荷にエネルギーを分配するセカンダリPDUです。これに加え、OPTIREG™電源、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構成します。製品ファミリー間のピン互換性を確保しているため、次世代の車載用電源分配モジュールへ容易に移行できます。

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、自動車用低電圧電源分配システムは3世代が市場に共存しており、それぞれが効率性と統合性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。

プライマリおよびセカンダリの電源分配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、セカンダリ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。セカンダリ電源分配ユニットを負荷の近くに配置することで、全体の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 アーキテクチャと結び付いています。セカンダリ電源分配ユニットはゾーン制御ユニットに直接統合され、電源分配のワイヤーハーネスだけでなく車載ネットワーク (IVN) も最適化されます。この段階では、セカンダリ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電源分配ユニット設計における適切な移行戦略を選択できます。 

ゾーン アーキテクチャ 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電源の中核となりつつあります。ソフトウェア定義車両、電動化、X-by-wireの進展をサポートするため、スマート パワースイッチが半導体ベースの安全素子として導入され、従来のヒューズに代わるより優れた性能を提供します。

これらの「e-fuse」デバイスは、 <100～500 µsでの故障分離、オンライン診断、およびリセット機能を備え、ASIL-D電源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、調整可能な配線および負荷保護、容量性負荷のスイッチング、最小限の電力損失、および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はASIL-Dにおいてクラス最高であり、ASIL-B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、機能安全の迅速な実現を支援する分かりやすい安全マニュアルが用意されています。PROFET™スマート パワースイッチはISO対応で、一部はISO準拠です。包括的な安全ドキュメントにより、車載PDU設計における機能安全への最も容易に実現できる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

インフィニオンの48 V電源分配ソリューションにより、ADAS、自動運転、セントラル 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などで高まる電力需要に対応するため、12 V電装システムをアップグレードしましょう。車載用電源分配ユニットに48 Vレイヤーを導入することは、ISO 6469-3の規制枠組み内でエネルギーを伝送するうえで最も効率的なアプローチです。バッテリー電気自動車 (BEV) では、48 V電源分配により、効率向上、電力損失の低減、ワイヤーハーネスの最適化を通じて、コスト、重量、複雑さ、組み立て工数を削減し、システム全体で大幅なコスト削減を実現できます。インフィニオンは48 V電源分配システムの国際標準化を積極的に推進しており、現在および将来の規格に整合する設計を可能にします。当社の幅広いゲート ドライバおよびMOSFETのポートフォリオは、拡大を続けるPROFET™ スマート パワー スイッチにより、48 V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実現し、重要な箇所ではピン互換性を確保します。

ゾーン アーキテクチャ ソリューション
48 Vシステム概要
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 コントローラーの設計リソース
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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