車(chē)用元件的新動(dòng)向及產(chǎn)品

　　白?柴，毛?爍?（《電子產(chǎn)品世界》，北京，100036）

　　摘?要：部分車(chē)用元件領(lǐng)軍廠(chǎng)商及代理商介紹了車(chē)用元件的新動(dòng)向及其新產(chǎn)品。

　　關(guān)鍵詞：傳感器；電容器；電感器；二極管；觸控

　　1 村田不斷為汽車(chē)行業(yè)供應可靠產(chǎn)品

　　村田高度重視汽車(chē)市場(chǎng)的成長(cháng)，積極布局，從提供零部件逐步涉及到提供模塊產(chǎn)品，子系統等，不斷為汽車(chē)行業(yè)供應更可靠、出色的產(chǎn)品。目前，村田的汽車(chē)產(chǎn)品主要分為動(dòng)力傳動(dòng)系統、信息通信、車(chē)輛控制駕駛安全三大部分。村田在車(chē)載市場(chǎng)不僅關(guān)注汽車(chē)本身，還著(zhù)眼于通過(guò)通信技術(shù)與汽車(chē)和交通基礎設施進(jìn)行協(xié)調的領(lǐng)域。此外，將顛覆汽車(chē)作為人與物移動(dòng)方式的傳統用途的應用程序和服務(wù)也納入視野，站在移動(dòng)交通市場(chǎng)的視野去摸索業(yè)務(wù)機會(huì )。

　　村田利用自身研發(fā)的技術(shù)和擁有的專(zhuān)門(mén)知識，憑借陶瓷元件的高可靠性、耐熱性和抗振性，致力于信息通信設備市場(chǎng)的移動(dòng)通信系統開(kāi)發(fā)。車(chē)載信息服務(wù)實(shí)現了無(wú)線(xiàn)傳輸系統與汽車(chē)導航安全系統的結合，村田的信息通信技術(shù)也發(fā)揮積極作用，使得這類(lèi)新系統流行起來(lái)。

　　傳感技術(shù)能夠通過(guò)電子技術(shù)進(jìn)行精確控制，這對于汽車(chē)安全系統必不可少。陶瓷能承受苛刻的工作條件，包括各類(lèi)傳感器在內的村田電子元器件，憑借陶瓷元件的可靠性，帶來(lái)愉悅的駕車(chē)體驗和卓越的性能。村田先進(jìn)的汽車(chē)用振動(dòng)傳感器、超聲波傳感器、加速度傳感器、陀螺儀傳感器等產(chǎn)品被廣泛地運用在汽車(chē)的安全性、事故防止、行車(chē)舒適等部分中， 并逐步應用于A(yíng)DAS及自動(dòng)駕駛技術(shù)。

　　村田通過(guò)開(kāi)發(fā)和供應利用陶瓷的緊湊性和耐熱性特點(diǎn)的電子元器件，可幫助減少二氧化碳排放、節約能源。村田正在為擴大環(huán)境友好型汽車(chē)的市場(chǎng)份額提供幫助，例如電動(dòng)汽車(chē)（EV）和混合電動(dòng)汽車(chē)（HEV）。

　　2 針對非接觸傳感領(lǐng)域  Bourns提供完整解決方案

　　Bourns擁有豐富的組件制造研發(fā)的經(jīng)驗，且 持 續 開(kāi) 發(fā) 并 引 進(jìn) 在IATF16949認證工廠(chǎng)生產(chǎn)的AEC-Q認證汽車(chē)部。Bourns的目標在于滿(mǎn)足汽車(chē)電源轉換和電路保護的需求。對于每一位客戶(hù)而言，最為重要的是這些功能中的每一個(gè)部件都必須被可靠地供電、保護并連接到整個(gè)汽車(chē)系統中各自的接口上。

　　憑借客戶(hù)服務(wù)和現場(chǎng)應用工程支持，Bourns與汽車(chē)各大系統設計人員緊密合作，替客戶(hù)選用具有競爭力的產(chǎn)品，并且提供完善的產(chǎn)品設計layout（布局）支持。近年來(lái)，Bourns亦投入在汽車(chē)新能源（OBS/BMS）充電系統、電池管理系統及自動(dòng)駕駛（ISO26262 FuSa）的L3/L4級別自動(dòng)駕駛開(kāi)發(fā)，為轉向系統/制動(dòng)系統/ADAS系統提供了一套完善的傳感器解決方案。

　　2.1 汽車(chē)傳感器應用

　　伯恩斯（Bourns）汽車(chē)部門(mén)生產(chǎn)從電路保護裝置到轉向角傳感器的一系列產(chǎn)品，其主要的業(yè)務(wù)領(lǐng)域為乘用車(chē)和商用車(chē)位置感應。傳感器的設計是根據每個(gè)目標市場(chǎng)的具體環(huán)境考慮而定制的。在非接觸傳感領(lǐng)域，Bourns則提供了一套完整的解決方案。包括基于霍爾效應（HE）、2軸HE和各向異性磁阻（AMR）技術(shù)。

　　Bourns創(chuàng )新的技術(shù)傳感器，無(wú)論是接觸式還是非接觸式，旨在使車(chē)輛的行駛更安全、更省油和更舒適。非接觸式產(chǎn)品設計亮點(diǎn)包括提供自我診斷、帶功能安全ISO26262及相關(guān)診斷及處理的完整信號模塊，多功能傳感器多圈數、大量程的信號位置能力。這已被普遍應用于可主動(dòng)轉向的電動(dòng)助力轉向系統（EPAS）。Bourns最大的優(yōu)勢在于能夠提供電源轉換和電路保護方面完整的解決方案，這也是目前業(yè)界少數供貨商可以做到的。

　　3 Littelfuse充分應對汽車(chē)電氣化智能化挑戰

　　當前的汽車(chē)電子市場(chǎng)高速發(fā)展，未來(lái)的方向就是電氣化和智能化，電氣化是基礎，智能化是在電氣化基礎上的補充，這兩者相輔相成。尤以ADAS和新能源的發(fā)展相當快速，中國確立了以純電動(dòng)汽車(chē)為新能源汽車(chē)的主要發(fā)展方向。電動(dòng)汽車(chē)主要以電池、電機、電控為主要功能的電氣化發(fā)展方向，對高壓保護器件和功率控制器件的需求愈發(fā)增多；在智能駕駛方面，無(wú)論傳統汽車(chē)還是新能源汽車(chē)都在全面升級，傳感、雷達、處理系統都帶來(lái)更多電子元器件的需求。

　　Littelfuse是一家被動(dòng)器件以及半導體器件供應商，在電動(dòng)汽車(chē)的三電（電池、電機、電控系統）以及OBC(車(chē)載充電機)、DC/DC、PDU（電源分配單元）等應用上有完整的解決方案。

　　例如在電路保護方面，對于電池管理系統保護，Littelfuse的AECQ兼容性保險絲以及車(chē)規級TVS二極管具有很大的優(yōu)勢，在電池管理系統的均衡采樣線(xiàn)上，會(huì )用到Littelfuse的保險絲和TVS二極管來(lái)做過(guò)流保護和過(guò)壓保護。目前來(lái)看，在BMS（電池管理系統）的均衡采樣線(xiàn)加保險絲的方案已經(jīng)得到了客戶(hù)一致認可。

　　對于在電池管理系統易于遭受耦合或傳導而引起過(guò)電壓應力的CAN通訊總線(xiàn)，Littelfuse的AQ24CANFD-02HTG和SM24CANA-02HTG是很好的ESD和抗浪涌保護器件，而且AQ24CANFD-02HTG和SM24CANA-02HTG已經(jīng)通過(guò)了全球最大汽車(chē)OEM（車(chē)廠(chǎng)）的認可。

　　Littelfuse還有規格齊全的TVS，包括拋負載SLD8S系列，可以用于BMS系統電源線(xiàn)上的保護。

　　除了電池管理系統，Littelfuse在OBC上也能提供一整套方案，OBC輸入/輸出端會(huì )用到Littelfuse的保險絲，Littelfuse也能提供防8/20浪涌和高壓絕緣測試的MOV和GDT或者SIDACtor。

　　在功率控制方面，車(chē)載充電機的PFC和DC/DC電路側，Littelfuse目前可以提供1 200 V和1 700 V的SiCMOSFET以及1 200 V和650 V的SiC 二極管，后續會(huì )推出更多電壓電流規格以及獨特封裝的SiC產(chǎn)品。另外Littelfuse于2018年收購了IXYS公司，IXYS公司擁有技術(shù)優(yōu)勢非常明顯的高壓器件開(kāi)發(fā)能力，這也正好和汽車(chē)電子的電氣化趨勢相符，有了IXYS的技術(shù)力量，Littelfuse就可以切入技術(shù)門(mén)檻較高的高壓MOSFET、高壓SCR器件、高壓二極管、驅動(dòng)器、SSR等領(lǐng)域。

　　在傳感領(lǐng)域，Littelfuse也通過(guò)收購和整合的策略，形成了一整套針對汽車(chē)市場(chǎng)的全套磁性傳感和溫度傳感的產(chǎn)品線(xiàn)，占有了一定的市場(chǎng)份額。

　　4 TDK圍繞48 V和駕駛座艙的被動(dòng)元件

　　4.1 滿(mǎn)足48 V需求的首款軸向混合電容

　　隨著(zhù)全球范圍內越來(lái)越嚴格的二氧化碳排放要求，整個(gè)汽車(chē)工業(yè)都在采用各種新技術(shù)去滿(mǎn)足更低的能耗要求。60 V是安全電壓，相比高壓混動(dòng)系統而言，48V系統成本更低，卻可以達到高壓混動(dòng)系統(電池電壓>100 V)的大部分節能效果。48 V輕混系統是高壓輕混系統成本的30%，而節能效果卻能達到高壓輕混系統的70%。48 V作為未來(lái)汽車(chē)主流技術(shù)之一，它的市場(chǎng)前景巨大。預計到2030年，在中國采用48 V系統的車(chē)型將會(huì )在每年幾百萬(wàn)輛。針對這些應用，TDK開(kāi)發(fā)了一系列傳統和混合聚合物鋁電解電容器，這些電容器具有緊湊的設計、高電容和紋波電流密度、低ESR（等效串聯(lián)電阻）。

　　隨著(zhù)48V系統及5G時(shí)代的到來(lái)，現代汽車(chē)越來(lái)越電子化，電子設備集成度越來(lái)越高。由于體積的限制，現代汽車(chē)對電子設備的功率密度、小型化要求越來(lái)越高。對于鋁電解電容來(lái)講，提高產(chǎn)品的容值密度和紋波電流密度顯得尤為重要。

　　TDK一直緊隨行業(yè)發(fā)展。并在2019年正式推出了全球首款軸向聚合物混合鋁電解電容器（簡(jiǎn)稱(chēng)：軸向混合電容）B40600/700系列（如圖1）。該系列是目前鋁電解電容器中ESR最低、熱阻最低、紋波電流密度最高的產(chǎn)品。電壓范圍從25 V到63 V，容值從390 μF到2200 μF。尺寸(DxH)為14 mm×25 mm到16 mm×30mm，并且電容器溫度等級為150℃。此款電容是48 V系統大功率電機驅動(dòng)器DC Link位置體積最小、性?xún)r(jià)比最高的電容器解決方案，目前已經(jīng)量產(chǎn)。

　　4.2 12V與48V轉換需要緊湊型功率電感

　　車(chē)載48V技術(shù)具有一些獨到的優(yōu)勢：有助于降低整體油耗，減少環(huán)境危害，甚至能提高發(fā)動(dòng)機的性能。盡管48 V系統的裝配率越來(lái)越高，但48 V系統并不是完全替代現有的12 V架構。相反，這種方法不僅讓我們能對12 V系統進(jìn)行拓展，以處理功率更高的負載，同時(shí)還能通過(guò)升降式轉換器裝置將48 V系統耦合到這些系統中間。主要改進(jìn)在于將發(fā)電機的電平設置為48 V等級，從而實(shí)現更高的功率輸出和能效等級。兩種電壓等級通過(guò)一個(gè)雙向降壓式轉換器裝置進(jìn)行連接。TDK所研發(fā)的緊湊型功率電感具有48 V系統所需的高電流能力。

　　雙向降壓式轉換器裝置的核心元件是一個(gè)強大的降壓式轉換器，而TDK為該轉換器提供關(guān)鍵的無(wú)源元件――功率電感器。

　　TDK研發(fā)出兩種新的愛(ài)普科斯功率電感器系列，作為轉換器儲能和平滑扼流圈。表面貼裝 (SMD) 型ERU27系列電感器具有高通流能力，且封裝緊湊，面積僅為30 mm×27.8 mm（如圖2）。其插入高度為15.5 mm或20.3 mm。這種緊湊型設計采用了具有高填充系數的扁平繞組予以實(shí)現。電感器具有六種不同型號，電感范圍涵蓋3.5 μH到15 μH的范圍，飽和電流介于19 A與49 A之間。為了提高元件在PCB上的機械穩定性，除兩個(gè)繞組焊盤(pán)外，該產(chǎn)品還增加了第三個(gè)焊盤(pán)。

　　除了此SMD（表面貼裝器件）產(chǎn)品外，還有帶PTH端子的愛(ài)普科斯ERU 33系列產(chǎn)品可供選擇，適用于額定電感值為3.2 μH至10 μH。

　　4.3 用于汽車(chē)三電的電容器和觸控的壓電陶瓷產(chǎn)品

　　?新型電容器：助力新能源車(chē)三電的高頻化、小型化自新能源汽車(chē)起步開(kāi)始，TDK就一直非常關(guān)注新能源車(chē)三電(OBC、DC/DC、逆變器)的高頻化、小型化趨勢。體積和重量減小的市場(chǎng)趨勢，必然會(huì )推動(dòng) SiC的大規模使用。

　　在高頻化趨勢之下，如何最大可能地減小開(kāi)關(guān)損耗問(wèn)題會(huì )變得非常突出。同時(shí)，高頻輸出濾波后的EMI表現不僅涉及到產(chǎn)品性能，還有總成本的增加。這在整個(gè)新能源汽車(chē)行業(yè)補貼減退的大形勢下，亟需找到新器件方案的支持。TDK的CeraLink直流鏈路電容器是專(zhuān)為使用新型寬帶隙半導體及其高開(kāi)關(guān)頻率而設計的。

　　對于三電高頻化的直流支撐、吸收和輸出濾波應用，TDK的新材料器件——CeraLink壓電類(lèi)陶瓷PLZT高壓電容（如圖3）——具有超低電感、低電阻、體積大、幅減少，且適應高溫惡劣環(huán)境。隨著(zhù)SiC開(kāi)關(guān)器件的成本降低，人們已經(jīng)開(kāi)始看到強勁的市場(chǎng)需求。Ceralink陶瓷電容占板面積只有薄膜電容的10%，可以耐受150℃常態(tài)高溫，給SiC和Ceralink的集成提供了可能。

　　?用于大屏觸控的壓電執行器

　　從2018年以來(lái)，國內幾家領(lǐng)軍車(chē)廠(chǎng)對于駕駛座艙的觸控系統給予了越來(lái)越高的關(guān)注和需求。新概念駕駛的控制大屏化、無(wú)按鍵設計也客觀(guān)上要求觸覺(jué)反饋應運而生。并且,針對方向盤(pán)、車(chē)窗控制部分、空調控制部分的分區觸控屏化，非常多的技術(shù)設計已經(jīng)在醞釀、呼之欲出。對于所有這些極具潛力的應用，TDK開(kāi)發(fā)了用于觸覺(jué)反饋、小型化且功能強大的壓電執行器產(chǎn)品陣容。

　　PowerHap是TDK基于壓電陶瓷的產(chǎn)品。相比傳統的馬達和LRA（線(xiàn)性諧振傳動(dòng)器）方案，PowerHap提供了大屏驅動(dòng)。例如50G的產(chǎn)品系列，尺寸僅為60mm×5 mm，卻可以驅動(dòng)1 kg的屏幕，達到5G的加速度。除此之外，小于1 ms 響應速度和完全開(kāi)放的波形信號定制，給全新的反饋體驗設計擴展出非常大的想象空間。這使PowerHap不僅用于車(chē)載，還會(huì )用于Gaming游戲、手機、平板的原因所在。

　　5 穩定的元件和功率器件供貨至關(guān)重要

　　5.1 趨勢一：汽車(chē)電子元件受到重視

　　無(wú)論當前國際市場(chǎng)形勢如何變幻，我們都看到一個(gè)發(fā)展趨勢：車(chē)輛中電子元件的價(jià)值百分比正在增長(cháng)（如圖4）。這與電動(dòng)交通的興起、先進(jìn)駕駛輔助系統(ADAS)的引入，以及客戶(hù)對新型便利功能的需求有關(guān)。隨著(zhù)電子元件在汽車(chē)生產(chǎn)中的重要性日益增加，汽車(chē)行業(yè)將會(huì )越來(lái)越多地暴露在電子元件供貨的典型波動(dòng)狀況之下，最差的情形是元件配額和停產(chǎn)。有鑒于此，儒卓力正在增強物流能力，例如在新加坡新建了一個(gè)倉庫，其物流管理系統和運營(yíng)水平均符合德國標準。儒卓力通過(guò)成立新加坡子公司來(lái)優(yōu)化產(chǎn)品供應和分銷(xiāo)，特別服務(wù)亞洲地區客戶(hù)。這意味著(zhù)可為當地客戶(hù)群提供更好的物流支持。

此外，為了確保能夠向客戶(hù)供貨，儒卓力尋求與主要制造商進(jìn)行密切合作。例如，儒卓力正與長(cháng)期合作伙伴國巨合作，確保長(cháng)期大量供應MLCC產(chǎn)品，從而滿(mǎn)足廣泛的市場(chǎng)需求。而且，儒卓力已經(jīng)為此建立了相應的庫存產(chǎn)品系列。

　　5.2 趨勢二：用于電動(dòng)交通的充電基礎設施

　　為了提高公眾對電動(dòng)汽車(chē)的接受度，并且配合各種電動(dòng)車(chē) (xEV) 的普及，業(yè)界需要為不斷增加的電池供電車(chē)輛提供必需的充電基礎設施。每臺交付的新電池電動(dòng)車(chē) (BEV) 中都將包含帶有集成控制和保護裝置的充電電纜。在企業(yè)愿景中，Mode3 AC掛墻式充電工具的發(fā)展速度將有如20世紀90年代電動(dòng)車(chē)庫門(mén)開(kāi)啟器同樣迅猛。由于帶有電動(dòng)門(mén)的車(chē)庫已經(jīng)連接到電網(wǎng)，因而已經(jīng)滿(mǎn)足了在車(chē)庫中配置AC掛墻式充電工具需要額外電源線(xiàn)的前提條件。

　　用于大功率充電的直流快速充電站(符合Mode4規范)基本上是高性能開(kāi)關(guān)模式電源，具有高價(jià)值功率電子器件的真實(shí)聚合，需要功率晶體管、功率二極管、功率電感器和高性能電容器。該應用包含了人機界面(HMI)，如顯示器、工業(yè)PC和存儲，再加上安全無(wú)線(xiàn)連接裝置，完全契合儒卓力的Rutronik Power和RutronikEmbedded這兩大垂直細分市場(chǎng)解決方案系列。

　　參考文獻

　　[1] 王瑩,王金旺.元器件廠(chǎng)商談汽車(chē)電子的新動(dòng)向.電子產(chǎn)品世界,2018(8):8-13.

　　[2] 王瑩,王金旺.汽車(chē)電子三大熱門(mén)方向的技術(shù)發(fā)展.電子產(chǎn)品世界,2017(8):7-15.

　　[3] Yamaji M.汽車(chē)電子設備與半導體市場(chǎng)預測假設.電子產(chǎn)品世界,2018(8):5-7.

　　本文來(lái)源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2019年第8期第19頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處