車用元件的新動向及產(chǎn)品

　　白?柴，毛?爍?（《電子產(chǎn)品世界》，北京，100036）

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

　　關(guān)鍵詞：傳感器；電容器；電感器；二極管；觸控

　　1 村田不斷為汽車行業(yè)供應(yīng)可靠產(chǎn)品

　　村田高度重視汽車市場的成長，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，不斷為汽車行業(yè)供應(yīng)更可靠、出色的產(chǎn)品。目前，村田的汽車產(chǎn)品主要分為動力傳動系統(tǒng)、信息通信、車輛控制駕駛安全三大部分。村田在車載市場不僅關(guān)注汽車本身，還著眼于通過通信技術(shù)與汽車和交通基礎(chǔ)設(shè)施進行協(xié)調(diào)的領(lǐng)域。此外，將顛覆汽車作為人與物移動方式的傳統(tǒng)用途的應(yīng)用程序和服務(wù)也納入視野，站在移動交通市場的視野去摸索業(yè)務(wù)機會。

　　村田利用自身研發(fā)的技術(shù)和擁有的專門知識，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(shè)備市場的移動通信系統(tǒng)開發(fā)。車載信息服務(wù)實現(xiàn)了無線傳輸系統(tǒng)與汽車導航安全系統(tǒng)的結(jié)合，村田的信息通信技術(shù)也發(fā)揮積極作用，使得這類新系統(tǒng)流行起來。

　　傳感技術(shù)能夠通過電子技術(shù)進行精確控制，這對于汽車安全系統(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，帶來愉悅的駕車體驗和卓越的性能。村田先進的汽車用振動傳感器、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的安全性、事故防止、行車舒適等部分中， 并逐步應(yīng)用于ADAS及自動駕駛技術(shù)。

　　村田通過開發(fā)和供應(yīng)利用陶瓷的緊湊性和耐熱性特點的電子元器件，可幫助減少二氧化碳排放、節(jié)約能源。村田正在為擴大環(huán)境友好型汽車的市場份額提供幫助，例如電動汽車（EV）和混合電動汽車（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(xù) 開 發(fā) 并 引 進 在IATF16949認證工廠生產(chǎn)的AEC-Q認證汽車部。Bourns的目標在于滿足汽車電源轉(zhuǎn)換和電路保護的需求。對于每一位客戶而言，最為重要的是這些功能中的每一個部件都必須被可靠地供電、保護并連接到整個汽車系統(tǒng)中各自的接口上。

　　憑借客戶服務(wù)和現(xiàn)場應(yīng)用工程支持，Bourns與汽車各大系統(tǒng)設(shè)計人員緊密合作，替客戶選用具有競爭力的產(chǎn)品，并且提供完善的產(chǎn)品設(shè)計layout（布局）支持。近年來，Bourns亦投入在汽車新能源（OBS/BMS）充電系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)及自動駕駛（ISO26262 FuSa）的L3/L4級別自動駕駛開發(fā)，為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)/制動系統(tǒng)/ADAS系統(tǒng)提供了一套完善的傳感器解決方案。

　　2.1 汽車傳感器應(yīng)用

　　伯恩斯（Bourns）汽車部門生產(chǎn)從電路保護裝置到轉(zhuǎn)向角傳感器的一系列產(chǎn)品，其主要的業(yè)務(wù)領(lǐng)域為乘用車和商用車位置感應(yīng)。傳感器的設(shè)計是根據(jù)每個目標市場的具體環(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，無論是接觸式還是非接觸式，旨在使車輛的行駛更安全、更省油和更舒適。非接觸式產(chǎn)品設(shè)計亮點包括提供自我診斷、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(shù)、大量程的信號位置能力。這已被普遍應(yīng)用于可主動轉(zhuǎn)向的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPAS）。Bourns最大的優(yōu)勢在于能夠提供電源轉(zhuǎn)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(shù)供貨商可以做到的。

　　3 Littelfuse充分應(yīng)對汽車電氣化智能化挑戰(zhàn)

　　當前的汽車電子市場高速發(fā)展，未來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汽車為新能源汽車的主要發(fā)展方向。電動汽車主要以電池、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，無論傳統(tǒng)汽車還是新能源汽車都在全面升級，傳感、雷達、處理系統(tǒng)都帶來更多電子元器件的需求。

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

　　例如在電路保護方面，對于電池管理系統(tǒng)保護，Littelfuse的AECQ兼容性保險絲以及車規(guī)級TVS二極管具有很大的優(yōu)勢，在電池管理系統(tǒng)的均衡采樣線上，會用到Littelfuse的保險絲和TVS二極管來做過流保護和過壓保護。目前來看，在BMS（電池管理系統(tǒng)）的均衡采樣線加保險絲的方案已經(jīng)得到了客戶一致認可。

　　對于在電池管理系統(tǒng)易于遭受耦合或傳導而引起過電壓應(yīng)力的CAN通訊總線，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)通過了全球最大汽車OEM（車廠）的認可。

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

　　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，車載充電機的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)會推出更多電壓電流規(guī)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發(fā)能力，這也正好和汽車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)門檻較高的高壓MOSFET、高壓SCR器件、高壓二極管、驅(qū)動器、SSR等領(lǐng)域。

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

　　4 TDK圍繞48 V和駕駛座艙的被動元件

　　4.1 滿足48 V需求的首款軸向混合電容

　　隨著全球范圍內(nèi)越來越嚴格的二氧化碳排放要求，整個汽車工業(yè)都在采用各種新技術(shù)去滿足更低的能耗要求。60 V是安全電壓，相比高壓混動系統(tǒng)而言，48V系統(tǒng)成本更低，卻可以達到高壓混動系統(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)能效果卻能達到高壓輕混系統(tǒng)的70%。48 V作為未來汽車主流技術(shù)之一，它的市場前景巨大。預計到2030年，在中國采用48 V系統(tǒng)的車型將會在每年幾百萬輛。針對這些應(yīng)用，TDK開發(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、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時代的到來，現(xiàn)代汽車越來越電子化，電子設(shè)備集成度越來越高。由于體積的限制，現(xiàn)代汽車對電子設(shè)備的功率密度、小型化要求越來越高。對于鋁電解電容來講，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（簡稱：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(tǒng)大功率電機驅(qū)動器DC Link位置體積最小、性價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)動機的性能。盡管48 V系統(tǒng)的裝配率越來越高，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12 V系統(tǒng)進行拓展，以處理功率更高的負載，同時還能通過升降式轉(zhuǎn)換器裝置將48 V系統(tǒng)耦合到這些系統(tǒng)中間。主要改進在于將發(fā)電機的電平設(shè)置為48 V等級，從而實現(xiàn)更高的功率輸出和能效等級。兩種電壓等級通過一個雙向降壓式轉(zhuǎn)換器裝置進行連接。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強大的降壓式轉(zhuǎn)換器，而TDK為該轉(zhuǎn)換器提供關(guān)鍵的無源元件――功率電感器。

　　TDK研發(fā)出兩種新的愛普科斯功率電感器系列，作為轉(zhuǎn)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(shè)計采用了具有高填充系數(shù)的扁平繞組予以實現(xiàn)。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(wěn)定性，除兩個繞組焊盤外，該產(chǎn)品還增加了第三個焊盤。

　　除了此SMD（表面貼裝器件）產(chǎn)品外，還有帶PTH端子的愛普科斯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：助力新能源車三電的高頻化、小型化自新能源汽車起步開始，TDK就一直非常關(guān)注新能源車三電(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趨勢，必然會推動 SiC的大規(guī)模使用。

　　在高頻化趨勢之下，如何最大可能地減小開關(guān)損耗問題會變得非常突出。同時，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。這在整個新能源汽車行業(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為使用新型寬帶隙半導體及其高開關(guān)頻率而設(shè)計的。

　　對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開關(guān)器件的成本降低，人們已經(jīng)開始看到強勁的市場需求。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，國內(nèi)幾家領(lǐng)軍車廠對于駕駛座艙的觸控系統(tǒng)給予了越來越高的關(guān)注和需求。新概念駕駛的控制大屏化、無按鍵設(shè)計也客觀上要求觸覺反饋應(yīng)運而生。并且,針對方向盤、車窗控制部分、空調(diào)控制部分的分區(qū)觸控屏化，非常多的技術(shù)設(shè)計已經(jīng)在醞釀、呼之欲出。對于所有這些極具潛力的應(yīng)用，TDK開發(fā)了用于觸覺反饋、小型化且功能強大的壓電執(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)的馬達和LRA（線性諧振傳動器）方案，PowerHap提供了大屏驅(qū)動。例如50G的產(chǎn)品系列，尺寸僅為60mm×5 mm，卻可以驅(qū)動1 kg的屏幕，達到5G的加速度。除此之外，小于1 ms 響應(yīng)速度和完全開放的波形信號定制，給全新的反饋體驗設(shè)計擴展出非常大的想象空間。這使PowerHap不僅用于車載，還會用于Gaming游戲、手機、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 趨勢一：汽車電子元件受到重視

　　無論當前國際市場形勢如何變幻，我們都看到一個發(fā)展趨勢：車輛中電子元件的價值百分比正在增長（如圖4）。這與電動交通的興起、先進駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)的引入，以及客戶對新型便利功能的需求有關(guān)。隨著電子元件在汽車生產(chǎn)中的重要性日益增加，汽車行業(yè)將會越來越多地暴露在電子元件供貨的典型波動狀況之下，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倉庫，其物流管理系統(tǒng)和運營水平均符合德國標準。儒卓力通過成立新加坡子公司來優(yōu)化產(chǎn)品供應(yīng)和分銷，特別服務(wù)亞洲地區(qū)客戶。這意味著可為當?shù)乜蛻羧禾峁└玫奈锪髦С帧?/p>

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

　　5.2 趨勢二：用于電動交通的充電基礎(chǔ)設(shè)施

　　為了提高公眾對電動汽車的接受度，并且配合各種電動車 (xEV) 的普及，業(yè)界需要為不斷增加的電池供電車輛提供必需的充電基礎(chǔ)設(shè)施。每臺交付的新電池電動車 (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年代電動車庫門開啟器同樣迅猛。由于帶有電動門的車庫已經(jīng)連接到電網(wǎng)，因而已經(jīng)滿足了在車庫中配置AC掛墻式充電工具需要額外電源線的前提條件。

　　用于大功率充電的直流快速充電站(符合Mode4規(guī)范)基本上是高性能開關(guān)模式電源，具有高價值功率電子器件的真實聚合，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)用包含了人機界面(HMI)，如顯示器、工業(yè)PC和存儲，再加上安全無線連接裝置，完全契合儒卓力的Rutronik Power和RutronikEmbedded這兩大垂直細分市場解決方案系列。

　　參考文獻

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

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

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

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