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(yīng)可靠產(chǎn)品

　　村田高度重視汽車(chē)市場(chǎng)的成長(zhǎng)，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(tǒng)等，不斷為汽車(chē)行業(yè)供應(yīng)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(tǒng)、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，還著眼于通過(guò)通信技術(shù)與汽車(chē)和交通基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行協(xié)調(diào)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(tǒng)用途的應(yīng)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(jī)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(shí)，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(shè)備市場(chǎng)的移動(dòng)通信系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。車(chē)載信息服務(wù)實(shí)現(xiàn)了無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)與汽車(chē)導(dǎo)航安全系統(tǒng)的結(jié)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(tǒng)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(duì)于汽車(chē)安全系統(tǒng)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(nèi)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(yàn)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(yùn)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(yīng)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(yīng)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(jié)約能源。村田正在為擴(kuò)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(duì)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(yàn)，且 持 續(xù) 開(kāi) 發(fā) 并 引 進(jìn) 在IATF16949認(rèn)證工廠(chǎng)生產(chǎn)的AEC-Q認(rèn)證汽車(chē)部。Bourns的目標(biāo)在于滿(mǎn)足汽車(chē)電源轉(zhuǎn)換和電路保護(hù)的需求。對(duì)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(hù)并連接到整個(gè)汽車(chē)系統(tǒng)中各自的接口上。

　　憑借客戶(hù)服務(wù)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程支持，Bourns與汽車(chē)各大系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員緊密合作，替客戶(hù)選用具有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品，并且提供完善的產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(tǒng)、電池管理系統(tǒng)及自動(dòng)駕駛（ISO26262 FuSa）的L3/L4級(jí)別自動(dòng)駕駛開(kāi)發(fā)，為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)/制動(dòng)系統(tǒng)/ADAS系統(tǒng)提供了一套完善的傳感器解決方案。

　　2.1 汽車(chē)傳感器應(yīng)用

　　伯恩斯（Bourns）汽車(chē)部門(mén)生產(chǎn)從電路保護(hù)裝置到轉(zhuǎn)向角傳感器的一系列產(chǎn)品，其主要的業(yè)務(wù)領(lǐng)域?yàn)槌擞密?chē)和商用車(chē)位置感應(yīng)。傳感器的設(shè)計(jì)是根據(jù)每個(gè)目標(biāo)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(yīng)（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(shè)計(jì)亮點(diǎn)包括提供自我診斷、帶功能安全I(xiàn)SO26262及相關(guān)診斷及處理的完整信號(hào)模塊，多功能傳感器多圈數(shù)、大量程的信號(hào)位置能力。這已被普遍應(yīng)用于可主動(dòng)轉(zhuǎn)向的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPAS）。Bourns最大的優(yōu)勢(shì)在于能夠提供電源轉(zhuǎn)換和電路保護(hù)方面完整的解決方案，這也是目前業(yè)界少數(shù)供貨商可以做到的。

　　3 Littelfuse充分應(yīng)對(duì)汽車(chē)電氣化智能化挑戰(zhàn)

　　當(dāng)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(chǔ)，智能化是在電氣化基礎(chǔ)上的補(bǔ)充，這兩者相輔相成。尤以ADAS和新能源的發(fā)展相當(dāng)快速，中國(guó)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(jī)、電控為主要功能的電氣化發(fā)展方向，對(duì)高壓保護(hù)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(tǒng)汽車(chē)還是新能源汽車(chē)都在全面升級(jí)，傳感、雷達(dá)、處理系統(tǒng)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(dǎo)體器件供應(yīng)商，在電動(dòng)汽車(chē)的三電（電池、電機(jī)、電控系統(tǒng)）以及OBC(車(chē)載充電機(jī))、DC/DC、PDU（電源分配單元）等應(yīng)用上有完整的解決方案。

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

　　對(duì)于在電池管理系統(tǒng)易于遭受耦合或傳導(dǎo)而引起過(guò)電壓應(yīng)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(hù)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(rèn)可。

　　Littelfuse還有規(guī)格齊全的TVS，包括拋負(fù)載SLD8S系列，可以用于BMS系統(tǒng)電源線(xiàn)上的保護(hù)。

　　除了電池管理系統(tǒng)，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(xiǎn)絲，Littelfuse也能提供防8/20浪涌和高壓絕緣測(cè)試的MOV和GDT或者SIDACtor。

　　在功率控制方面，車(chē)載充電機(jī)的PFC和DC/DC電路側(cè)，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(xù)會(huì)推出更多電壓電流規(guī)格以及獨(dú)特封裝的SiC產(chǎn)品。另外Littelfuse于2018年收購(gòu)了IXYS公司，IXYS公司擁有技術(shù)優(yōu)勢(shì)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(shì)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(qū)動(dòng)器、SSR等領(lǐng)域。

　　在傳感領(lǐng)域，Littelfuse也通過(guò)收購(gòu)和整合的策略，形成了一整套針對(duì)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

　　隨著全球范圍內(nèi)越來(lái)越嚴(yán)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(tǒng)而言，48V系統(tǒng)成本更低，卻可以達(dá)到高壓混動(dòng)系統(tǒng)(電池電壓>100 V)的大部分節(jié)能效果。48 V輕混系統(tǒng)是高壓輕混系統(tǒng)成本的30%，而節(jié)能效果卻能達(dá)到高壓輕混系統(tǒng)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(yù)計(jì)到2030年，在中國(guó)采用48 V系統(tǒng)的車(chē)型將會(huì)在每年幾百萬(wàn)輛。針對(duì)這些應(yīng)用，TDK開(kāi)發(fā)了一系列傳統(tǒng)和混合聚合物鋁電解電容器，這些電容器具有緊湊的設(shè)計(jì)、高電容和紋波電流密度、低ESR（等效串聯(lián)電阻）。

　　隨著48V系統(tǒng)及5G時(shí)代的到來(lái)，現(xiàn)代汽車(chē)越來(lái)越電子化，電子設(shè)備集成度越來(lái)越高。由于體積的限制，現(xiàn)代汽車(chē)對(duì)電子設(shè)備的功率密度、小型化要求越來(lái)越高。對(duì)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(jí)為150℃。此款電容是48 V系統(tǒng)大功率電機(jī)驅(qū)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(zhuǎn)換需要緊湊型功率電感

　　車(chē)載48V技術(shù)具有一些獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)：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(jī)的性能。盡管48 V系統(tǒng)的裝配率越來(lái)越高，但48 V系統(tǒng)并不是完全替代現(xiàn)有的12 V架構(gòu)。相反，這種方法不僅讓我們能對(duì)12 V系統(tǒng)進(jìn)行拓展，以處理功率更高的負(fù)載，同時(shí)還能通過(guò)升降式轉(zhuǎn)換器裝置將48 V系統(tǒng)耦合到這些系統(tǒng)中間。主要改進(jìn)在于將發(fā)電機(jī)的電平設(shè)置為48 V等級(jí)，從而實(shí)現(xiàn)更高的功率輸出和能效等級(jí)。兩種電壓等級(jí)通過(guò)一個(gè)雙向降壓式轉(zhuǎn)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(tǒng)所需的高電流能力。

　　雙向降壓式轉(zhuǎn)換器裝置的核心元件是一個(gè)強(qiáng)大的降壓式轉(zhuǎn)換器，而TDK為該轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器儲(chǔ)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(shè)計(jì)采用了具有高填充系數(shù)的扁平繞組予以實(shí)現(xiàn)。電感器具有六種不同型號(hào)，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(jī)械穩(wěn)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(shì)。體積和重量減小的市場(chǎng)趨勢(shì)，必然會(huì)推動(dòng) SiC的大規(guī)模使用。

　　在高頻化趨勢(shì)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(xiàn)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(bǔ)貼減退的大形勢(shì)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(dǎo)體及其高開(kāi)關(guān)頻率而設(shè)計(jì)的。

　　對(duì)于三電高頻化的直流支撐、吸收和輸出濾波應(yīng)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(yīng)高溫惡劣環(huán)境。隨著SiC開(kāi)關(guān)器件的成本降低，人們已經(jīng)開(kāi)始看到強(qiáng)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(zhí)行器

　　從2018年以來(lái)，國(guó)內(nèi)幾家領(lǐng)軍車(chē)廠(chǎng)對(duì)于駕駛座艙的觸控系統(tǒng)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(shè)計(jì)也客觀(guān)上要求觸覺(jué)反饋應(yīng)運(yùn)而生。并且,針對(duì)方向盤(pán)、車(chē)窗控制部分、空調(diào)控制部分的分區(qū)觸控屏化，非常多的技術(shù)設(shè)計(jì)已經(jīng)在醞釀、呼之欲出。對(duì)于所有這些極具潛力的應(yīng)用，TDK開(kāi)發(fā)了用于觸覺(jué)反饋、小型化且功能強(qiáng)大的壓電執(zhí)行器產(chǎn)品陣容。

　　PowerHap是TDK基于壓電陶瓷的產(chǎn)品。相比傳統(tǒng)的馬達(dá)和LRA（線(xiàn)性諧振傳動(dòng)器）方案，PowerHap提供了大屏驅(qū)動(dòng)。例如50G的產(chǎn)品系列，尺寸僅為60mm×5 mm，卻可以驅(qū)動(dòng)1 kg的屏幕，達(dá)到5G的加速度。除此之外，小于1 ms 響應(yīng)速度和完全開(kāi)放的波形信號(hào)定制，給全新的反饋體驗(yàn)設(shè)計(jì)擴(kuò)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(jī)、平板的原因所在。

　　5 穩(wěn)定的元件和功率器件供貨至關(guān)重要

　　5.1 趨勢(shì)一：汽車(chē)電子元件受到重視

　　無(wú)論當(dāng)前國(guó)際市場(chǎng)形勢(shì)如何變幻，我們都看到一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)：車(chē)輛中電子元件的價(jià)值百分比正在增長(zhǎng)（如圖4）。這與電動(dòng)交通的興起、先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)的引入，以及客戶(hù)對(duì)新型便利功能的需求有關(guān)。隨著電子元件在汽車(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(qiáng)物流能力，例如在新加坡新建了一個(gè)倉(cāng)庫(kù)，其物流管理系統(tǒng)和運(yùn)營(yíng)水平均符合德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。儒卓力通過(guò)成立新加坡子公司來(lái)優(yōu)化產(chǎn)品供應(yīng)和分銷(xiāo)，特別服務(wù)亞洲地區(qū)客戶(hù)。這意味著可為當(dāng)?shù)乜蛻?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(zhǎng)期合作伙伴國(guó)巨合作，確保長(zhǎng)期大量供應(yīng)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(yīng)的庫(kù)存產(chǎn)品系列。

　　5.2 趨勢(shì)二：用于電動(dòng)交通的充電基礎(chǔ)設(shè)施

　　為了提高公眾對(duì)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(chǔ)設(shè)施。每臺(tái)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(hù)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(jì)90年代電動(dòng)車(chē)庫(kù)門(mén)開(kāi)啟器同樣迅猛。由于帶有電動(dòng)門(mén)的車(chē)庫(kù)已經(jīng)連接到電網(wǎng)，因而已經(jīng)滿(mǎn)足了在車(chē)庫(kù)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(guī)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(yīng)用包含了人機(jī)界面(HMI)，如顯示器、工業(yè)PC和存儲(chǔ)，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(xì)分市場(chǎng)解決方案系列。

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　　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