Texas Instruments présente le TMCS2100-Q1, un capteur de courant à effet Hall multiaxial sans noyau destiné notamment aux onduleurs de traction des véhicules hybrides et électriques. Sa conception associe une mesure des champs magnétiques selon deux axes à un algorithme de traitement afin de limiter les erreurs liées au déplacement du capteur par rapport au conducteur.
Cette approche vise à concilier la compacité des solutions sans noyau et le niveau de précision nécessaire au contrôle des systèmes de traction électrique.
Une mesure simultanée sur deux axes
Les solutions différentielles sans noyau conventionnelles mesurent généralement le champ magnétique sur un seul axe. Or, les vibrations et les contraintes mécaniques rencontrées dans un véhicule peuvent entraîner de faibles déplacements entre le capteur et la barre omnibus, avec pour conséquence une dégradation de la précision de mesure.
Le TMCS2100-Q1 mesure simultanément les champs magnétiques dans les directions horizontale et verticale. Selon les données du fabricant, cette architecture permet d'obtenir une précision jusqu'à 20 fois supérieure à celle des solutions sans noyau à axe unique face aux erreurs de déplacement.
Pour un mouvement de 0,4 mm, l'erreur de déplacement reste inférieure à 1 %. Elle peut être limitée à 0,25 % pour un mouvement de 0,1 mm.
Améliorer le contrôle du couple moteur
La mesure du courant joue un rôle important dans la boucle de contrôle du couple d'un groupe motopropulseur électrique. Une mesure plus stable permet notamment de réduire les effets des interférences magnétiques et de limiter les ondulations de couple susceptibles d'affecter la régularité de l'accélération, le bruit du moteur et son rendement.
Cette problématique prend une importance accrue avec le développement des architectures électriques 800 V, qui imposent des contraintes élevées aux systèmes de conversion et de commande de puissance.
Le capteur est ainsi conçu pour maintenir la précision de mesure malgré les variations de charge, de température et les vibrations rencontrées pendant le fonctionnement du véhicule.
Une architecture sans noyau magnétique
Les solutions de mesure utilisant un noyau magnétique, notamment les configurations en C, offrent une précision élevée mais augmentent l'encombrement et le poids du système. À l'inverse, les architectures sans noyau sont plus compactes mais peuvent être davantage sensibles aux variations de position et aux champs magnétiques parasites.
L'architecture multiaxiale du TMCS2100-Q1 permet de supprimer le noyau magnétique tout en réduisant cette sensibilité. Elle vise ainsi à faciliter la conception d'onduleurs de traction plus compacts et présentant une densité de puissance accrue.
Autre particularité : le capteur peut être positionné par rapport à la barre omnibus sans nécessiter de modification de celle-ci. Certaines solutions différentielles sans noyau imposent en effet des encoches, découpes ou perçages dans le conducteur, susceptibles de compliquer notamment sa gestion thermique.
La configuration multicapteur offre également davantage de latitude pour adapter l'implantation aux contraintes mécaniques et à l'espace disponible sur la carte électronique.
Des outils pour l'évaluation et l'intégration
Le TMCS2100-Q1 est disponible en quantités de production sur demande. Des ressources destinées au développement sont également proposées, dont un module d'évaluation TMCS2100EVM, un module de caractérisation TMCS2100CHAREVM ainsi qu'une conception de référence TIDM-02014.
Le composant s'adresse en particulier aux applications de mesure de courant dans lesquelles la réduction de l'encombrement doit être associée à une faible sensibilité aux déplacements mécaniques du capteur.
La mission de PEI est de fournir à ses lecteurs des informations sur les nouveaux produits et services liés au secteur de l'industrie et qui sont disponibles sur le marché français. 
