La technologie est en constante évolution. À la fin du XXe siècle, on a assisté à l'essor des ordinateurs personnels, d'Internet et des téléphones mobiles. Une nouvelle ère technologique a débuté au XXIe siècle. On a vu se développer les smartphones (l'iPhone), le cloud (Google, Microsoft) et les réseaux sociaux (Facebook, Instagram, etc.). Durant cette période, les technologies pré-IA et d'apprentissage automatique ont également émergé grâce à l'accélération du calcul.
À la fin des années 2020, les nouvelles tendances technologiques continueront d'émerger : véhicules électriques et applications énergétiques durables. Qui dit nouvelles technologies dit nouvelles normes et conceptions. C'est pourquoi il est essentiel d'adapter vos compétences en conception et fabrication de circuits imprimés aux exigences futures. UET PCB, fabricant expérimenté, vous accompagne dans l'adoption de ces nouvelles technologies.
Un nouveau domaine passionnant : les véhicules électriques
Aujourd'hui, la feuille de route automobile s'oriente vers un avenir dominé par les véhicules électriques, porté par de grandes entreprises telles que BYD, Ford, Toyota et Tesla, pour n'en citer que quelques-unes.
Quelles sont les nouvelles technologies impliquées dans un véhicule électrique ?
Batteries lithium-ion/à semi-conducteurs
Les batteries lithium-ion constituent la source d'énergie de la plupart des véhicules électriques actuels. Elles présentent une densité énergétique élevée et un rendement optimal. De plus, leur cycle de charge-décharge est parfaitement adapté aux automobiles. En général, les batteries lithium-ion ont une durée de vie de 1 000 à 3 000 cycles de charge-décharge.
Cependant, les batteries Li-ion sont assez sensibles et nécessitent donc un système de gestion de batterie (BMS) pour les raisons suivantes :
- Ils nécessitent une protection contre les surtensions (généralement jusqu'à 4.2 V). À défaut, ils peuvent exploser ou prendre feu.
- Elles nécessitent également une protection contre les sous-tensions (généralement 2.5 V minimum). Des décharges excessives répétées peuvent endommager irrémédiablement une batterie Li-ion.
- Une surveillance thermique constante est nécessaire pour s'assurer qu'ils restent dans la zone de sécurité.
- Une surveillance du courant (y compris la protection contre les courts-circuits) est nécessaire pour éviter la surchauffe.
Circuits haute tension
Une autre technologie émergente utilisée dans les véhicules électriques est l'utilisation de circuits à haute tension. Auparavant, les automobiles et les camions fonctionnaient avec des batteries au plomb de 12 V ou 24 V. Désormais, les véhicules électriques nécessitent des tensions plus élevées (400 V à 800 V) ainsi que des onduleurs de dernière génération afin d'optimiser leur rendement et la puissance fournie à leurs moteurs électriques et à leurs circuits de charge. Les moteurs électriques sont plus efficaces à ces tensions nominales, offrant un couple plus élevé. De nouveaux transistors de commande, tels que le carbure de silicium (SiC) et le nitrure de gallium (GaN), sont utilisés pour leurs excellentes performances en matière de gestion de la tension et de dissipation thermique. Vous trouverez ci-dessous un tableau récapitulatif des tensions utilisées par certains véhicules électriques courants.
| Type de véhicule électrique | Tension des véhicules électriques | Exemples de véhicules |
| Hybride | 48V | Toyota Prius |
| Véhicule électrique standard | 400V | Tesla Model 3 |
| Véhicules électriques récents (haute performance) | 800V | Hyundai ioniq 5 |
| Camions électriques | 1000V | Camions utilitaires BYD et Volvo |
Connectivité et IoT
Les véhicules sont de plus en plus connectés. Les entreprises spécialisées dans la conduite autonome collectent en permanence des données pour analyser l'évolution des comportements de conduite. Ces données sont systématiquement téléchargées sur des serveurs. Les véhicules doivent se connecter à des services cloud et/ou à des smartphones pour la navigation et l'utilisation des systèmes d'infodivertissement.
Conduite autonome
La conduite autonome peut être réalisée grâce à l'utilisation de plusieurs caméras et capteurs LiDAR. De plus, des modèles d'IA sont exécutés sur ces systèmes pour prédire les mouvements du véhicule. Ce processus exige une conception et une implantation minutieuses des protocoles série à haut débit et des systèmes microcontrôleur/microprocesseur intégrant des GPU et des NPU. Vous trouverez ci-dessous quelques exemples de SoC (System-on-Chip) automobiles utilisant ces technologies.
| Nom du SoC | Fabricants |
| Conduisez Orin et Xavier | NVIDIA |
| Snapdragon Ride | Qualacomm |
| Puce FSD | Tesla |
| Série EyeQ | Mobile |
Frontières du futur : Nouvelles énergies et applications durables
Aujourd'hui, la Terre est confrontée à des défis liés au réchauffement climatique et aux pénuries d'énergie. La tendance actuelle est de modifier nos modes de consommation énergétique et de nous tourner vers de nouvelles sources d'énergie durables. Vous trouverez ci-dessous quelques exemples de ces nouvelles technologies liées aux énergies durables.
Moulins à vent / Éoliennes
Cette technologie convertit l'énergie mécanique en énergie électrique, fonctionnant essentiellement comme un générateur. La formule principale pour calculer la puissance est la vitesse du vent.3Il existe essentiellement deux types d'éoliennes :
- Éoliennes à axe horizontal (HAWT) – construites parallèlement à la direction du vent.
- Éoliennes à axe vertical (VAWT) – construites perpendiculairement à la direction du vent. Omnidirectionnelles.
La technologie éolienne peut être intégrée aux réseaux intelligents pour acheminer automatiquement l'électricité vers les zones qui en ont besoin.
Énergie solaire/Panneaux solaires, Fermes solaires
Ces systèmes convertissent l'énergie solaire en électricité grâce à des cellules photovoltaïques. Généralement, les grands panneaux solaires stockent l'énergie produite dans des batteries (lithium-ion). Un onduleur convertit le courant continu (CC) en courant alternatif (CA), utile pour les applications domestiques. L'énergie solaire est largement utilisée dans les réseaux intelligents pour distribuer efficacement l'énergie à des zones spécifiques.
Maisons intelligentes
Les maisons intelligentes se connectent aux réseaux IoT pour permettre à la technologie de contrôler les appareils électroménagers tels que les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC), les téléviseurs connectés, les réfrigérateurs et l'éclairage. Ce processus libère l'utilisateur des tâches d'entretien et de maintenance, souvent chronophages et énergivores, liées à l'utilisation de ces équipements. Les maisons intelligentes se connectent à différents protocoles IoT, comme Zigbee, Bluetooth et Wi-Fi.
| Exemple de demande pour les ménages | Application pour maison intelligente |
| Éclairage | Éclairage d'ambiance automatisé, lumières à commande vocale. |
| HVAC | Contrôle automatisé de la température et de l'humidité. |
| Électroménagers | Téléviseurs, réfrigérateurs et machines à laver que vous pouvez contrôler avec votre smartphone. |
| Energie | Utilisation de l'énergie solaire pour économiser l'énergie. Prises intelligentes pour automatiser l'allumage et l'extinction des appareils. |
| Sécurité | Serrures intelligentes et systèmes de détection d'effraction intelligents |
Réseau intelligent
Le réseau intelligent est essentiellement un réseau interconnecté de sources d'énergie renouvelables. Ces sources peuvent provenir de différents endroits et communiquer efficacement entre elles grâce à l'Internet des objets (IoT) et au cloud. Elles utilisent l'intelligence artificielle (IA) pour optimiser le processus tout en assurant une distribution d'énergie équilibrée sur l'ensemble du système. Voici quelques composants d'un réseau intelligent :
- Capteurs intelligents – Surveille l'environnement, notamment en mesurant la tension et le courant. Ces appareils peuvent transmettre des données via l'Internet des objets (IoT).
- Compteurs intelligents – Mesurer la consommation d'énergie et la transmettre aux utilisateurs et aux fournisseurs d'énergie.
- Concentrateurs de données – La passerelle vers les systèmes cloud. Ils reçoivent des données provenant de plusieurs compteurs.
- Centres de contrôle – Utilise l'IA pour optimiser la consommation d'énergie à partir des données IoT.
- Systèmes de gestion de l'énergie – Équilibrage de la charge et optimisation de la production d'énergie.
- Ressource énergétique distribuées – Unités de production/stockage d’énergie telles que les systèmes de stockage d’énergie solaire, éolienne et par batteries.
Comment choisir un fabricant de circuits imprimés pour ces nouvelles tendances
Choisir le bon fabricant de circuits imprimés peut vous éviter bien des tracas et des problèmes lors de leur fabrication. Privilégiez les fabricants respectant les normes et certifications internationales.
Pour les applications de véhicules électriques, assurez-vous que le fabricant est conforme et certifié selon les normes IATF 16949 (système de gestion de la qualité automobile), ISO 26262 (sécurité fonctionnelle) et AEC-Q100/AEC-Q200 (fiabilité des composants).
Pour les énergies nouvelles, assurez-vous que le fabricant respecte les normes CEI (Sécurité électrique et intégration au réseau), telles que CEI 62109 (Sécurité des systèmes photovoltaïques), CEI 61730 (Sécurité des modules solaires), CEI 61400 (Certification des éoliennes) et CEI 61850 (Protocole de communication des réseaux intelligents), pour n'en citer que quelques-unes.
Conclusion
Il est essentiel de maîtriser les technologies de pointe en conception de circuits imprimés, car de nouvelles tendances émergent dans le domaine des véhicules électriques et des énergies nouvelles. Familiarisez-vous avec les nouvelles technologies liées aux batteries lithium-ion, à la haute tension, aux communications, à la conduite autonome et aux autres applications émergentes pour véhicules électriques. De même, comprenez les dernières tendances en matière d'Internet des objets (IoT), de réseaux intelligents et d'énergies solaire et éolienne. UET PCB est un partenaire certifié et expérimenté qui peut vous accompagner dans la conception de circuits imprimés répondant à ces nouvelles tendances.