TDK：汽車(chē)領(lǐng)域的被動(dòng)器件應用和市場(chǎng)

　　用于汽車(chē)的被動(dòng)器件不同于一般民用產(chǎn)品，一直要求具有高信賴(lài)性，能適應高溫，振動(dòng)，沖擊這類(lèi)嚴酷的環(huán)境。特別是驅動(dòng)控制系的被動(dòng)器件發(fā)生問(wèn)題，很可能會(huì )引起重大事故，后果嚴重。為了防止控制系的不良發(fā)生，生產(chǎn)被動(dòng)器件時(shí)，在汽車(chē)專(zhuān)用工序生產(chǎn)線(xiàn)上徹底實(shí)施特殊的品質(zhì)管理。

　　從前，在車(chē)載用這一框架范圍里，如果是用于汽車(chē)的話(huà)，要求所有的零部件都具備高信賴(lài)性，連材料，構造都采用專(zhuān)用物品。

　　但是，同樣是用于汽車(chē)，使用的部位不同，對零部件的要求也不盡相同。因此，近來(lái)根據不同要求的使用環(huán)境，更細化地選擇最合適的零部件，總成本也降低了。

　　比如:使用在引擎，動(dòng)力傳輸，排氣這種驅動(dòng)系部位時(shí)，就需要使用車(chē)載信賴(lài)性達到可對應125~175度的部件。汽車(chē)導航，車(chē)載影音，ETC系統這種使用在車(chē)廂內部的情況，也可以采用適用溫度范圍在105度以下的一般民用被動(dòng)器件。

　　關(guān)于使用在高溫環(huán)境下的被動(dòng)器件，不僅是在材料方面選擇耐高溫的材料，還需要應付由于各種材料熱膨脹產(chǎn)生的應力對器件造成的破壞（裂縫等）。部件的形狀越大，發(fā)生的應力就越大，所以就需要下功夫想辦法減小熱沖擊時(shí)的應力。

　　舉個(gè)例子：SMD Power Inductor 為了減少基板的膨脹應力，不依靠粘著(zhù)劑，采用發(fā)生應力較少的應力釋放（Stress Release）構造的端子構造。（圖1 RLF系列）

圖1 RLF系列

　　另外，比較下組成電感的主要材料，磁性體，卷線(xiàn)和端子，熱膨脹系數有很大差異的樹(shù)脂底座和粘著(zhù)劑等輔助材料，都盡可能不使用或少使用，不單在基板的應力上下功夫，還努力抑制產(chǎn)品內部應力的產(chǎn)生（圖2 LTF5022-H）。

圖2 LTF5022-H

　　近年來(lái)，在不斷應對環(huán)保，汽車(chē)節省燃油費，安全化的進(jìn)程中，測試胎壓系統（TPMS）,無(wú)鑰進(jìn)入系統（RKE）,汽車(chē)防盜系統（Immobilizer）等越來(lái)越多的使用起接收電波的天線(xiàn)線(xiàn)圈（Transponder Coil）（圖3 TPL系列）。

圖3 TPL系列

　　另外，加上ECU和安全氣囊，HEV的逆變器（Inverter）控制，ECB,HID leveling,EPS升壓，帶AFS功能的HID，車(chē)載相機，及車(chē)輛控制都導入了新的通信控制系統，電子器件也不斷進(jìn)入，汽車(chē)的電子化進(jìn)程越來(lái)越快了。隨著(zhù)使用的車(chē)載器件增加，包括噪音對策部件，被動(dòng)線(xiàn)圈產(chǎn)品的需求將不斷擴大。

　　車(chē)載電子器件的使用不斷增加，又因為必須最大程度地保證車(chē)內空間，所以，各種電子器件將從車(chē)內挪至車(chē)外，特別會(huì )被安裝在引擎等更加惡劣的環(huán)境里。

　　引擎室內裝的不僅是從前的ECU，還有很多其他的零部件，引擎室的空間就更加不夠了。特別是把電池電壓轉換至各種必要電壓的DCDC轉換器的需求增大，安裝的空間就更小了，因此，就要求零部件小型化。

　　提高開(kāi)關(guān)頻率對DCDC轉換器的小型化轉變很有效。由于開(kāi)關(guān)頻率上升，即便相同的電流值，也能降低電源電感的感值，就能實(shí)現小型化。

　　以前，車(chē)載用的DCDC轉換器和一般的民用品相比，一般普遍使用100kHz不到的比較低的驅動(dòng)，但是最近為了小型化，民用的電子設備里使用的開(kāi)關(guān)頻率迅速上升，過(guò)去的環(huán)狀卷線(xiàn)型的電源電感小型化了，向SMD化轉變。

　　環(huán)狀卷線(xiàn)的線(xiàn)圈基本上是靠手工卷線(xiàn)，操作員工不同，參差很大。但是由于SMD化后，自動(dòng)卷線(xiàn)，不僅做到了小型化，更提高了品質(zhì)的穩定性。

　　另一方面，汽車(chē)大部分都有AM收音，考慮到收音噪音的影響，DCDC轉換器的開(kāi)關(guān)頻率需要避開(kāi)AM收音頻率帶（AM收音頻率帶540～1620kHz）。

　　因此，要將開(kāi)關(guān)頻率提高到500kHz以上，就必須一下子把頻率帶做到1.6MHz之上，但是以現狀來(lái)看很難。這是轉換器小型化的難點(diǎn)。

　　另外，電源電感會(huì )伴隨發(fā)熱，在高溫下使用的情況下，有適用溫度的上限，還受自身升溫的制約。

　　也就是說(shuō)假定周?chē)鷾囟葹槭覝亍?5℃，民用可以上升40℃，與此相對使用在高溫環(huán)境下的話(huà)，允許溫度上升的空間小，可能會(huì )導致通過(guò)的電流小于民用產(chǎn)品的電流。

　　一直以來(lái)，一般的電感是以Ni-Zn系的鐵氧體作為磁芯的，這種材料雖然強度較高，但是飽和磁束密度較低，高溫時(shí)，飽和磁束密度會(huì )降低，在電子部件驅動(dòng)日趨低電壓，大電流化的今日，這類(lèi)小型化產(chǎn)品無(wú)法對應大電流。要在高溫環(huán)境下通過(guò)更大的電流，就要使用由飽和磁束密度高且損耗小的Mn-Zn鐵氧體磁芯構成的電感。一般而言，Mn-Zn鐵氧體材料的電感，磁芯的中腳部分會(huì )形成Gap,磁芯的中腳部分開(kāi)始較容易飽和。如圖4 VLM所示，結構是由口字形磁芯（磁性結合型磁芯）和棒狀磁芯組成。采用了這種構造后，將本來(lái)容易產(chǎn)生飽和的中心磁芯的中腳部分分成上下兩部分，在上下根部形成Gap，不易出現部分飽和，能夠容許更大電流通過(guò)。另外，由于Gap分散在卷線(xiàn)的上下兩端，可以減少從Gap泄漏的磁束對卷線(xiàn)的影響。過(guò)電流損失減少，電源效率也提高了。再者，還可使用金屬磁芯的電感。它的飽和磁束密度更高，受溫度影響飽和電流的變化很少。如圖6 ERM6050所示。金屬磁芯的電感還有另外一款復合金屬型的電感（圖7 SPM系列）。

　　我們不能否定電源電感中泄漏的磁束不會(huì )引起各9種誤動(dòng)作，所以就致力于把Gap做到線(xiàn)圈的下方（圖2 LTF5022）；把Gap轉到電感內部（圖4 VLM系列）。

　　受各種電子器件控制的影響，電源電感的可聽(tīng)頻率帶信號可能重疊，發(fā)出嘶響。如果安裝在引擎室內沒(méi)有任何問(wèn)題，但是隨著(zhù)對車(chē)內環(huán)境安靜性的提高，這類(lèi)器件安裝在引擎室之外的場(chǎng)所時(shí)，電源電感的低噪音對策就顯得尤為重要。

　　可聽(tīng)頻率帶的信號只要通電，就不能完全抑制鳴叫的發(fā)生。但是為了降低鳴叫，可以通過(guò)采取使用低磁致伸縮材料，減少組成部件，向更小型化發(fā)展，及固定部件盡可能把固有頻率提高到可聽(tīng)頻率帶之上這類(lèi)方法解決。

　　如同圖7 SPM系列這類(lèi)的復合金屬型產(chǎn)品不僅僅能對應高溫時(shí)的大電流，因為繞線(xiàn)和磁芯材料是一體成形的，更能有效抑制繞線(xiàn)的振動(dòng)，降低鳴叫。

　　隨著(zhù)今后電動(dòng)汽車(chē)及混合動(dòng)力車(chē)的發(fā)展，汽車(chē)的電子化也將加速發(fā)展。與此同時(shí)，對應的被動(dòng)部件也將不斷地向小型化，生產(chǎn)自動(dòng)化，SMD化演變?？梢灶A計未來(lái)的需求會(huì )越來(lái)越大。