La transformación revolucionaria y las soluciones en la electrificación automotriz

En los últimos años, la industria automotriz ha experimentado una transformación revolucionaria debido al rápido desarrollo de la electrificación de vehículos. Con los avances tecnológicos y una creciente conciencia ambiental, los fabricantes de automóviles y los consumidores están prestando cada vez más atención a la investigación, desarrollo e implementación de vehículos eléctricos (EVs) y tecnologías de electrificación. Este cambio no solo presenta desafíos para los vehículos tradicionales con motores de combustión interna, sino que también marca un nuevo panorama competitivo en el sector automotriz. En este contexto, comprender las tendencias en el desarrollo de la electrificación de vehículos se ha convertido en un tema crucial e inevitable. Este artículo tiene como objetivo explorar los requisitos de aplicación de la electrificación de vehículos y discutir las soluciones relacionadas ofrecidas por Murata en este campo en evolución.

La electrificación de los automóviles está impulsando el crecimiento de la demanda de componentes electrónicos

A medida que los vehículos se vuelven más electrificados, se espera que la demanda de componentes electrónicos aumente significativamente. La innovación tecnológica, especialmente en la tecnología de baterías, ha llevado a mejoras notables en la autonomía y velocidad de carga de los vehículos eléctricos. Además, los vehículos están volviéndose más inteligentes y conectados, incorporando tecnologías como la comunicación vehículo-a-todo (V2X, por sus siglas en inglés) y conducción autónoma para mejorar la seguridad al conducir y la experiencia del usuario.   La demanda del mercado también está en aumento debido a la creciente conciencia ambiental y los esfuerzos para conservar energía. Los consumidores están optando cada vez más por vehículos eléctricos y respetuosos con el medio ambiente, lo que impulsa la aplicación y penetración en el mercado de las tecnologías de electrificación. Además, diversos países han introducido políticas de apoyo gubernamental y medidas de subsidios para incentivar el desarrollo de vehículos eléctricos, impulsando aún más el crecimiento de la industria de electrificación automotriz.   Murata prevé un aumento en la demanda de componentes automotrices de alto rendimiento, lo que impulsa un desarrollo continuo de productos con un enfoque en la mejora de la fiabilidad. Al garantizar el funcionamiento normal a altas temperaturas y reforzar características de seguridad, Murata contribuye al funcionamiento estable de los sistemas de electrónica de potencia bajo cargas elevadas.   El compromiso de Murata radica en diseñar y fabricar componentes que permitan a los ingenieros liderar la próxima ola de aplicaciones de transporte. La necesidad continua de productos electrónicos innovadores respalda las tecnologías emergentes de movilidad como vehículos eléctricos (EVs), sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS), sistemas de infoentretenimiento y Movilidad como Servicio (MaaS).   La gama de productos para aplicaciones automotrices es diversa, abarcando inversores, sistemas de gestión de baterías (BMS, por sus siglas en inglés), cargadores de a bordo (OBC), convertidores DC-DC, unidades de control del motor (ECU) para la electrificación de vehículos, así como unidades de control telemático (TCU) y sistemas de infoentretenimiento en el vehículo (IVI, por sus siglas en inglés) para la conectividad vehicular. Adicionalmente, productos para sistemas AD/ADAS automotrices (sistemas avanzados de conducción asistida), como ADAS, asistencia de estacionamiento automatizado (APA), LiDAR, radar y cámaras de sensores, además de iluminación automotriz, EPS (dirección asistida eléctrica), PKE (acceso sin llave pasivo)/TPMS (sistemas de monitoreo de presión de neumáticos), puertas de enlace/LAN en el vehículo y otros para el cuerpo/chasis/seguridad del vehículo.   Murata ofrece una gama completa de soluciones diseñadas específicamente para aplicaciones de electrificación automotriz. A continuación, presentaré algunas características funcionales clave de los productos relevantes que ofrece Murata. 

Los condensadores de película de alta temperatura y los termistores NTC cumplen con los requisitos del sector automotriz

En primer lugar, Murata ha introducido condensadores de película para altas temperaturas, que son condensadores que utilizan una película de polímero plástico como material dieléctrico. Se destacan por sus buenas características de frecuencia y temperatura, sin sesgo de corriente continua (DC bias) y con alta resistencia de aislamiento. En los últimos años, el tipo más comúnmente usado es el condensador de película metalizada, donde los electrodos internos se depositan por vaporización sobre la película.   Los condensadores de película se pueden clasificar según la estructura y el tipo de material dieléctrico. La estructura de los condensadores de película generalmente se divide en dos tipos: "enrollados" y "apilados." El tipo enrollado implica enrollar y estampar películas de polímero, que luego se insertan en un encapsulado. El tipo apilado implica apilar múltiples capas de películas de polímero, que también se insertan en un encapsulado. Actualmente, el tipo enrollado se usa con mayor frecuencia debido a su facilidad de fabricación.   Los condensadores de película utilizan varios materiales poliméricos como PP, PET, PEN y PPS como materiales dieléctricos. Las características de los condensadores de película varían significativamente según el tipo de material dieléctrico utilizado, y sus aplicaciones también difieren. Por ejemplo, los condensadores de película PP tienen buenas propiedades de autorreparación y alta fiabilidad, lo que los hace ampliamente utilizados en aplicaciones de automoción y equipos industriales.   Actualmente, la temperatura de funcionamiento de los condensadores de película PP comúnmente utilizados en aplicaciones automotrices e industriales puede garantizar el funcionamiento hasta los 105°C. Además, la serie FH de Murata utiliza una película resistente a altas temperaturas con una alta constante dieléctrica, lo que permite un funcionamiento continuo a 125°C. Estos condensadores también cuentan con capacidades de autorreparación en entornos de altas temperaturas, permitiendo la miniaturización en comparación con los condensadores de película PP anteriores. Las aplicaciones objetivo de la serie FH incluyen condensadores de suavizado para vehículos híbridos y eléctricos que requieren resistencia a altas temperaturas y fiabilidad, así como equipos industriales.   Por otro lado, los termistores NTC (Coeficiente de Temperatura Negativo) son resistencias sensibles a la temperatura, denominadas así por su característica de disminuir su resistencia a medida que aumenta la temperatura. Se usan comúnmente como sensores de temperatura en diversas aplicaciones, como indicadores de temperatura en aires acondicionados, dispositivos de control de temperatura en teléfonos inteligentes, hervidores y planchas, así como dispositivos de control de corriente en equipos eléctricos. Con el aumento de la electrificación de los vehículos, los termistores NTC se utilizan cada vez más en productos automotrices.   Murata comenzó a producir en masa termistores NTC alrededor de 1984 y actualmente ofrece una línea de productos compuesta principalmente por dispositivos basados en chips. Los termistores NTC de la serie NCU de Murata son sensores de temperatura tipo chip SMD utilizados para la detección de temperatura. Tienen alta fiabilidad y son adecuados para el mercado automotriz con requisitos elevados de fiabilidad, ofreciendo funciones de detección y compensación de temperatura en un amplio rango de temperaturas.

Bobinas de choque de modo común para aplicaciones de transmisión de señales y energía en automóviles

En el entorno automotriz, que se caracteriza por altos niveles de ruido, el filtrado efectivo de ruido es crucial. Murata ha introducido bobinas de choque de modo común (CMCC, por sus siglas en inglés) para su aplicación en filtros de supresión de EMI (compatibilidad electromagnética y supresión de ruido). Las bobinas de choque de modo común son filtros diseñados para reducir el ruido de modo común que se vuelve problemático en las líneas de transmisión diferencial (comúnmente usadas en USB/HDMI/MIPI, así como en CAN/CAN-FD/100Base-T1/1000Base-T1/SerDes/A2B® automotrices), líneas de suministro eléctrico y líneas de audio. Las bobinas de choque de modo común no afectan la señal (con una alta frecuencia de corte) y son muy adecuadas para la eliminación de ruido de modo común en un rango de frecuencia de varios MHz a varios cientos de MHz.   Las bobinas de choque de modo común ofrecen dos ventajas: incluso si la frecuencia de la señal y del ruido se superponen, siempre y cuando el modo de conducción sea diferente, el ruido puede ser eliminado. Además, incluso con corrientes diferenciales elevadas, no ocurre saturación del núcleo magnético, lo que podría degradar el rendimiento.   Para aplicaciones automotrices, Murata ofrece diversas bobinas de choque de modo común adecuadas para diferentes líneas de señal. Para USB, HDMI, LVDS y otras líneas de señal en sistemas de entretenimiento multimedia, se puede usar el tipo compacto y de bajo perfil DLM11SN_HZ2 de tipo multicapa, que no tiene impacto en la forma de onda de las señales diferenciales de alta velocidad y proporciona reducción de ruido. El tipo bobinado DLW21SZ_HQ2 opera en un amplio rango de temperatura (-40 a 105°C) y tiene una frecuencia de resonancia propia muy alta, permitiendo una frecuencia de corte más elevada y excelentes características de transmisión de señales de alta velocidad. El modelo DLW21SZ_XQ2 ofrece una alta impedancia de modo común, excelente reducción de ruido, sin impacto en la forma de onda de las señales diferenciales de alta velocidad, y proporciona reducción de ruido.   Para aplicaciones de seguridad, el tipo bobinado DLW21SH_HQ2 opera en un rango de temperatura de -40 a 125°C, con una frecuencia de resonancia propia muy alta, lo que permite una mayor frecuencia de corte y excelentes características de transmisión de señales de alta velocidad. El modelo DLW31SH_SQ2 logra una alta impedancia en la banda de alta frecuencia, una excelente reducción de ruido en un amplio rango de frecuencia, y es adecuado para su uso en aplicaciones automotrices dentro del rango de temperatura especificado. Además, Murata ofrece diversas bobinas de choque de modo común para aplicaciones CAN/FlexRay, Ethernet para vehículos y aplicaciones en líneas de suministro eléctrico.

Unidades de cristal y inductores de potencia de grado automotriz de alta calidad

Murata también ofrece resonadores de cristal de grado automotriz (series XRCGB, series XRCGE) con la exclusiva tecnología de encapsulado de Murata, que proporciona excelente calidad, capacidades de producción a gran escala y rentabilidad. Estos resonadores de cristal están diseñados para cumplir con los estándares de comunicación automotriz de próxima generación para el PHY Ethernet en vehículos, con especificaciones de producto que pueden satisfacer los requisitos del cliente. Ofrecen opciones de capacidad de carga (Cs) de 6pF, 8pF, 10pF, etc. Además, se han añadido al catálogo productos evaluados para +125°C / +150°C.   Los resonadores de cristal de grado automotriz de Murata cumplen con los requisitos de confiabilidad para uso automotriz (AEC-Q200) y se someten a diversas pruebas, que incluyen 1000 horas de exposición a alta temperatura a +125°C, 1000 ciclos térmicos de -55°C a +125°C, 1000 horas de carga de humedad con polarización a +85°C, 85% HR, DC6V, y 1000 horas de carga a alta temperatura a +125°C, DC6V.   Estos resonadores de cristal cuentan con encapsulados compactos y de alta confiabilidad, adecuados para reducir el tamaño de las ECUs, con dimensiones de 2.0×1.6mm. En comparación con el tamaño de 3.2×2.5mm, logran una notable reducción del 60% en tamaño. Utilizan la tecnología CERALOCK para encapsulados de alta confiabilidad, ofreciendo excelentes propiedades de resistencia mecánica y climática, como resistencia a impactos.   La tecnología de clasificación de partículas patentada de Murata identifica con precisión productos defectuosos con partículas que pueden causar el deterioro de las características del resonador de cristal durante la producción. El diseño de la forma es adecuado para la Inspección Óptica Automática (AOI) y presenta electrodos en las esquinas de tamaño reducido que mejoran la visibilidad de los filetes de soldadura.   Murata también ofrece inductores de potencia conformes a la norma ISO16750-3 (prueba de vibración para motores), recomendados para trenes motrices automotrices y dispositivos de seguridad, incluidos los modelos MDH10060C-100MB# y MDH10060C-101MB#. Estos inductores de potencia tienen dimensiones de 10.1±0.3mm (longitud), 10.0±0.3mm (ancho) y 6.0±0.3mm (altura), soportan una inductancia de 10μH±20% a una frecuencia de medición de 0.1MHz, con un rango de temperatura de funcionamiento (incluyendo el aumento de temperatura propia) de -55°C a 150°C. Presentan núcleos magnéticos de ferrita blindada.   Para el modelo MDH10060C-100MB#, la corriente nominal para el cambio de inductancia (Isat) es de 4.8A (máximo) / 6A (típico), y la corriente nominal para el aumento de temperatura (Itemp) es de 3.4A (máximo) / 5.2A (típico), con una resistencia DC máxima de 0.0247Ω y una resistencia DC de 0.019Ω±30%.   Para el modelo MDH10060C-101MB#, la corriente nominal para el cambio de inductancia (Isat) es de 1.5A (máximo) / 1.9A (típico), y la corriente nominal para el aumento de temperatura (Itemp) es de 1.2A (máximo) / 1.8A (típico), con una resistencia DC máxima de 0.208Ω y una resistencia DC de 0.160Ω±30%.

Conclusión

La tendencia de la electrificación automotriz está destinada a seguir evolucionando en varios frentes, incluidos la innovación tecnológica, la demanda del mercado y el apoyo político. Esta evolución presenta tanto oportunidades como desafíos para el futuro de la industria automotriz. En respuesta a este cambio hacia la electrificación automotriz, Murata ha introducido una gama de soluciones destinadas a acelerar la velocidad de desarrollo y mejorar la flexibilidad del diseño de los productos relacionados con automóviles. Con un portafolio diverso de productos, las soluciones de Murata desempeñan un papel significativo en satisfacer las necesidades dinámicas del sector automotriz.   Debido a las limitaciones de espacio, este artículo cubre solo una selección de los productos relacionados ofrecidos por Murata. Para obtener más información sobre las soluciones de productos relacionados con automóviles de Murata, por favor póngase en contacto con Murata o Arrow para más detalles y asistencia.