汽車電氣化的應(yīng)用需求和解決方案
汽車電氣化的突破性轉(zhuǎn)變
與解決方案
近年來，由于汽車電動(dòng)化的迅速發(fā)展，汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)生了突破性的變化。隨著技術(shù)的進(jìn)步和環(huán)保意識(shí)的提高，汽車制造商和消費(fèi)者越來越關(guān)注電動(dòng)車（EV）和電氣化技術(shù)的研究、開發(fā)和實(shí)施。這項(xiàng)轉(zhuǎn)變不僅對傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車提出了挑戰(zhàn)，也標(biāo)志著汽車產(chǎn)業(yè)新的競爭格局。在此背景下，了解汽車電動(dòng)化發(fā)展趨勢已成為至關(guān)重要且不可避免的話題。本文旨在探討汽車電氣化的應(yīng)用需求，并討論Murata（村田制作所）在這個(gè)不斷發(fā)展的領(lǐng)域所提供的相關(guān)解決方案。
汽車的電氣化推動(dòng)電子元器件需求增長
隨著汽車變得更加電氣化，對電子元器件的需求預(yù)計(jì)將日益增長。在技術(shù)創(chuàng)新方面，特別是電池技術(shù)的創(chuàng)新，使得電動(dòng)車的續(xù)航里程和充電速度顯著提高。汽車也變得更加智能和互聯(lián)，融匯了車聯(lián)網(wǎng)（V2X）通信和自動(dòng)駕駛等技術(shù)，提升了駕駛安全和用戶體驗(yàn)。
由于環(huán)保意識(shí)和節(jié)能努力的提高，市場需求也不斷增加。消費(fèi)者對電動(dòng)車和環(huán)保型汽車的需求持續(xù)增加，從而推動(dòng)了電氣化技術(shù)的應(yīng)用和市場普及。此外，各國政府紛紛推出支持政策和補(bǔ)貼措施，促進(jìn)了電動(dòng)車的發(fā)展，進(jìn)一步推動(dòng)汽車電動(dòng)化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
Murata 預(yù)計(jì)對高性能汽車元器件的需求將增長，從而推動(dòng)以增強(qiáng)可靠性為重點(diǎn)的持續(xù)產(chǎn)品開發(fā)。通過確保高溫下的正常運(yùn)作和增強(qiáng)安全功能，Murata致力于電力電子系統(tǒng)在高負(fù)載下的穩(wěn)定運(yùn)作。
Murata 專注于設(shè)計(jì)和制造元器件，幫助工程師開拓下一波交通應(yīng)用。對創(chuàng)新電子產(chǎn)品的持續(xù)需求，以支持新興的移動(dòng)技術(shù)，例如電動(dòng)車（EV）、高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）、信息娛樂系統(tǒng)和移動(dòng)即服務(wù)（MaaS）。
汽車應(yīng)用的產(chǎn)品種類繁多，包括用于汽車電氣化的逆變器、BMS（電池管理系統(tǒng)）、OBC（車載充電器）、直流-直流轉(zhuǎn)換器、發(fā)動(dòng)機(jī) ECU，與用于汽車互聯(lián)的 TCU（遠(yuǎn)程信息處理控制單元）、IVI（車載信息娛樂系統(tǒng)），以及汽車自動(dòng)駕駛 / ADAS 的 ADAS（高級駕駛輔助系統(tǒng)）、APA（自動(dòng)停車輔助系統(tǒng)）、激光雷達(dá)、雷達(dá)、感應(yīng)攝像頭，還有用于汽車的車身／底盤／安全的汽車照明、EPS（電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)）、電動(dòng)車／胎壓監(jiān)測系統(tǒng)、網(wǎng)關(guān)／車載 LAN 等。
Murata 針對汽車電氣化應(yīng)用量身定制的全面解決方案。以下將介紹Murata相關(guān)產(chǎn)品的一些關(guān)鍵功能特性。
滿足汽車需求
首先，Murata推出高耐熱薄膜電容器，這是一種采用塑料聚合物薄膜為電介質(zhì)的電容器，具有頻率特性和溫度特性好、無DC偏壓、絕緣電阻高等特征。近年來，普遍使用的是將內(nèi)部電極蒸鍍到薄膜上的金屬化薄膜。
薄膜電容器可根據(jù)結(jié)構(gòu)和電介質(zhì)的類型來分類，薄膜電容器的結(jié)構(gòu)大致可分為“卷繞型”和“疊層型”這兩種類型。卷繞型為卷繞并沖壓聚合物薄膜，然后將其裝入殼內(nèi)的結(jié)構(gòu)。疊層型為將多層聚合物薄膜疊加到一起，然后將疊層體裝入殼內(nèi)的結(jié)構(gòu)。由于便于制造，目前卷繞型薄膜電容器是較常使用的類型。
薄膜電容器的電介質(zhì)使用PP、PET、PEN和PPS等多種聚合物材料。根據(jù)電介質(zhì)的類型，薄膜電容器的特性將發(fā)生較大的變化，應(yīng)用的領(lǐng)域也有所不同。例如，PP薄膜電容器具有良好的自愈性和高可靠性，因此被普遍應(yīng)用于車載和工業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域。
目前，汽車和工業(yè)應(yīng)用中常用的PP薄膜電容器工作溫度一般能確?？蛇_(dá)105℃。此外，Murata的FH系列中使用的高耐熱薄膜具有高介電常數(shù)，可在125℃的狀態(tài)下持續(xù)使用，該電容器還具備在高溫區(qū)域下的自愈功能，因此與以前的PP薄膜電容器相比，其特征之一是可以實(shí)現(xiàn)小型化。FH系列的目標(biāo)應(yīng)用是針對需要具備耐受高溫、高可靠性的混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車的平滑電容器，以及工業(yè)設(shè)備等。
另一方面，NTC熱敏電阻是以Negative Temperature Coefficient的首字母縮寫命名的熱敏電阻，它在我們的生活中隨處可見。由于阻值隨溫度的升高而降低的特性，它不僅被用作溫度計(jì)、空調(diào)中的溫度感應(yīng)裝置，抑或是智能手機(jī)、熱水壺及熨斗中的溫度控制裝置，還被用于電源設(shè)備中的電流控制。最近，隨著車輛電動(dòng)化程度的提高，熱敏電阻也越來越多地被用于車載產(chǎn)品。
Murata于1984年左右開始量產(chǎn)NTC熱敏電阻，目前擁有以芯片為主的產(chǎn)品陣容。Murata的NCU系列NTC熱敏電阻是SMD貼片型溫度傳感器，可用于溫度檢測，具備高可靠性，用于對信賴性要求很高的汽車市場，可實(shí)現(xiàn)寬溫度范圍的溫度檢測和溫度補(bǔ)償功能。
可應(yīng)用于汽車信號與電源傳輸?shù)?/strong>
共模扼流線圈
汽車是一個(gè)高噪聲的環(huán)境應(yīng)用，因此做好噪聲濾波是相當(dāng)重要的工作。Murata推出應(yīng)用于EMI靜噪濾波器（EMC 降噪對策）的共模扼流線圈／共模靜噪濾波器，共模扼流線圈（CMCC）是一種濾波器，可降低在差分傳輸線（通用于 USB / HDMI / MIPI 等領(lǐng)域，以及汽車中的CAN / CAN-FD / 100Base-T1 / 1000Base-T1 / SerDes / A2B等）、電源線和音頻線中成為問題的共模噪聲。共模扼流圈不會(huì)對信號產(chǎn)生影響（高截止頻率），很適合用于消除數(shù)MHz至數(shù)100MHz的共模噪聲。
共模扼流線圈有2個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即使信號和噪聲的頻率重合，只要傳導(dǎo)方式不同，就能消除噪聲。此外，即使通過差模大電流，也不會(huì)出現(xiàn)磁芯飽和從而導(dǎo)致性能下降。
Murata針對汽車應(yīng)用，在信號線中的USB、HDMI、LVDS等線路，多媒體信息娛樂服務(wù)中可使用多層型的DLM11SN_HZ2，這是一款小型、低背型產(chǎn)品，對高速差分信號線的信號波形無影響，且可靜噪。以及繞線型的DLW21SZ_HQ2，工作溫度范圍可達(dá)-40至105℃，自振頻率非常高，所以能夠獲得較高的截止頻率，并具有將特性阻抗整合，所以具有優(yōu)良的高速信號傳輸特性；另一款DLW21SZ_XQ2的工作溫度范圍為-40至105℃，共模阻抗高，靜噪效果優(yōu)良，且對高速差分信號線的信號波形無影響，且可靜噪。
在安全應(yīng)用中可使用繞線型的DLW21SH_HQ2，自振頻率非常高，所以能夠獲得較高的截止頻率，并可將特性阻抗整合，所以具有優(yōu)良的高速信號傳輸特性。另一款DLW31SH_SQ2則可在高頻帶域?qū)崿F(xiàn)高阻抗，在寬廣頻帶中具有優(yōu)良的靜噪效果，并實(shí)現(xiàn)對應(yīng)汽車用途的使用溫度范圍。此外，Murata還推出適用于CAN/FlexRay應(yīng)用、車載Ethernet與電源線應(yīng)用的多種共模扼流線圈可供選擇。
高質(zhì)量的汽車用晶體單元與功率電感器
Murata 還推出汽車用晶體諧振器（XRCGB 系列、XRCGE 系列），擁有 Murata 專有的封裝技術(shù)，具有優(yōu)良的質(zhì)量、量產(chǎn)性和性價(jià)比。包括能夠?qū)?yīng)下一代車載通信標(biāo)準(zhǔn)車載 Ethernet PHY，具有能夠滿足客戶需求的產(chǎn)品規(guī)格，負(fù)荷容量（Cs）可對應(yīng) 6pF、8pF、10pF 等。此外，還將 +125℃/+150℃ 對應(yīng)產(chǎn)品加入產(chǎn)品陣容。
Murata的汽車用晶體諧振器可滿足車載用要求的可靠性保障（AEC-Q200），通過多種測試項(xiàng)目，包括在+125℃下高溫放置1000小時(shí)，在-55 ～ +125℃下進(jìn)行1000次的溫度循環(huán)，通過+85℃、85%RH、DC6V、1000小時(shí)的中等濕度負(fù)荷，以及+125℃、DC6V、1000小時(shí)的高溫負(fù)荷。
Murata的汽車用晶體諧振器采用小型、高可靠性封裝，適合ECU小型化的2.0×1.6mm尺寸，與3.2×2.5mm尺寸相比，實(shí)現(xiàn)了超大60%的小型化。采用CERALOCK技術(shù)的高可靠性封裝，具有耐沖擊性等優(yōu)良的機(jī)械性能和耐氣候性能。
Murata專有的顆粒篩選技術(shù)，可以在生產(chǎn)階段就準(zhǔn)確地甄別出附著有顆粒并可能引起晶體諧振器特性劣化的不良品，并導(dǎo)入適合AOI（Automatic Optical Inspection）的形狀設(shè)計(jì)，采用小尺寸且能夠提高焊接圓角可視性的角電極形狀。
Murata 也推出符合 ISO16750-3（發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)測試）的功率電感器，建議用于汽車的動(dòng)力總成、安全設(shè)備，包括 MDH10060C-100MB# 與 MDH10060C-101MB#。MDH10060C-100MB#／MDH10060C-101MB# 的長度尺寸為 10.1±0.3mm、寬度尺寸為 10.0±0.3mm、高度尺寸為 6.0±0.3mm，支持 10μH±20% 的電感徝，電感值測定頻率為 0.1MHz，工作溫度范圍（含自身溫度上升）為 -55℃ 到 150℃，均采用鐵氧體磁芯屏蔽。
MDH10060C-100MB# 根據(jù)電感徝変化的額定電流（Isat）為 4.8A（最大）／6A（典型值），根據(jù)溫度上升的額定電流（Itemp）為 3.4A（最大）／5.2A（典型值），最大直流電阻為 0.0247Ω，直流電阻為 0.019Ω±30%。
MDH10060C-101MB# 根據(jù)電感徝変化的額定電流（Isat）則為 1.5A（最大）／1.9A（典型值），根據(jù)溫度上升的額定電流（Itemp）為 1.2A（最大）／1.8A（典型值），最大直流電阻為 0.208Ω，直流電阻為 0.160Ω±30%。
結(jié)語
汽車電氣化的趨勢將在技術(shù)創(chuàng)新、市場需求和政策支持等各個(gè)方面持續(xù)發(fā)展，這種演變?yōu)槠嚠a(chǎn)業(yè)的未來帶來了機(jī)會(huì)和挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對汽車電氣化的轉(zhuǎn)變，Murata推出了一系列解決方案，旨在加快汽車相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)速度，并增強(qiáng)設(shè)計(jì)靈活性。Murata的解決方案擁有多樣化的產(chǎn)品組合，在滿足汽車產(chǎn)業(yè)的動(dòng)態(tài)需求方面發(fā)揮著重要作用。
由于篇幅限制，本文僅介紹Murata提供的部分相關(guān)產(chǎn)品。有關(guān)Murata汽車相關(guān)產(chǎn)品解決方案的更多信息，請聯(lián)系Murata或艾睿電子以獲得更多詳細(xì)信息和幫助。
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原文標(biāo)題：【技術(shù)干貨】汽車電氣化的突破性轉(zhuǎn)變與解決方案
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