La trasformazione rivoluzionaria e le soluzioni nell'elettrificazione automobilistica

Negli ultimi anni, l'industria automobilistica ha subito una trasformazione rivoluzionaria grazie al rapido sviluppo dell'elettrificazione dei veicoli. Con i progressi tecnologici e una crescente consapevolezza ambientale, si osserva un'attenzione crescente da parte dei produttori automobilistici e dei consumatori verso la ricerca, lo sviluppo e l'implementazione di veicoli elettrici (EV) e tecnologie di elettrificazione. Questo cambiamento non solo rappresenta una sfida per i veicoli con motore a combustione interna tradizionale, ma indica anche un nuovo panorama competitivo nel settore automobilistico. In questo contesto, comprendere le tendenze nello sviluppo dell'elettrificazione dei veicoli è diventato un argomento cruciale e inevitabile. Questo articolo mira ad esplorare i requisiti di applicazione dell'elettrificazione dei veicoli e a discutere le soluzioni correlate offerte da Murata in questo settore in evoluzione.

L'elettrificazione delle automobili sta spingendo la crescita della domanda di componenti elettronici

Man mano che i veicoli diventano più elettrificati, si prevede che la domanda di componenti elettronici aumenterà in modo significativo. L'innovazione tecnologica, in particolare nella tecnologia delle batterie, ha portato a miglioramenti significativi nell'autonomia e nella velocità di ricarica dei veicoli elettrici. I veicoli stanno inoltre diventando più intelligenti e connessi, integrando tecnologie come la comunicazione vehicle-to-everything (V2X) e la guida autonoma per migliorare la sicurezza di guida e l'esperienza degli utenti.   La domanda di mercato è in aumento anche a causa della crescente consapevolezza ambientale e degli sforzi per la conservazione dell'energia. I consumatori stanno optando sempre più per veicoli elettrici e rispettosi dell'ambiente, spingendo così l'applicazione e la diffusione delle tecnologie di elettrificazione. Inoltre, vari paesi hanno introdotto politiche di supporto governativo e misure di sussidio per incentivare lo sviluppo di veicoli elettrici, contribuendo ulteriormente alla crescita dell'industria dell'elettrificazione automobilistica.   Murata prevede un notevole aumento della domanda di componenti automobilistici ad alte prestazioni, promuovendo lo sviluppo continuo di prodotti con un focus su un'affidabilità migliorata. Garantendo un funzionamento normale a temperature elevate e rafforzando le caratteristiche di sicurezza, Murata contribuisce al funzionamento stabile dei sistemi di elettronica di potenza sotto carichi pesanti.   Murata si dedica alla progettazione e produzione di componenti che consentano agli ingegneri di essere all'avanguardia nella prossima ondata di applicazioni per il trasporto. La costante necessità di prodotti elettronici innovativi supporta le tecnologie mobili emergenti come veicoli elettrici (EV), sistemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS), sistemi di infotainment e Mobilità come Servizio (MaaS).   L'ampia gamma di prodotti per applicazioni automobilistiche è diversificata e comprende inverter, BMS (Battery Management Systems - Sistemi di Gestione della Batteria), OBC (On Board Chargers - Caricatori di bordo), convertitori DC-DC, ECU motore per l'elettrificazione dei veicoli, così come TCU (Telematics Control Unit - Unità di Controllo Telematico) e IVI (In Vehicle Infotainment - Intrattenimento a Bordo) per la connettività del veicolo. Inoltre, prodotti per sistemi AD/ADAS automobilistici (Sistemi Avanzati di Assistenza alla Guida), come ADAS, APA (Assistenza al Parcheggio Automatica), LiDAR, radar e telecamere di rilevamento, e per illuminazione automobilistica, EPS (Sterzatura Elettrica), PKE (Ingresso senza chiave Passivo)/TPMS (Sistemi di Monitoraggio della Pressione degli Pneumatici), gateway/rete LAN a bordo del veicolo e altri per la carrozzeria/telaio/sicurezza del veicolo.   Murata offre una gamma completa di soluzioni progettate appositamente per applicazioni di elettrificazione automobilistica. Di seguito presenterò alcune delle principali caratteristiche funzionali dei relativi prodotti offerti da Murata. 

Condensatori a film ad alta temperatura e termistori NTC soddisfano i requisiti automobilistici

Innanzitutto, Murata ha introdotto condensatori a pellicola ad alta temperatura, che sono condensatori che utilizzano pellicola polimerica plastica come materiale dielettrico. Questi condensatori presentano buone caratteristiche rispetto alla frequenza e alla temperatura, nessun bias DC e un'elevata resistenza di isolamento. Negli ultimi anni, il tipo comunemente utilizzato è il condensatore a pellicola metallizzata, in cui gli elettrodi interni vengono depositati tramite vaporizzazione sulla pellicola.   I condensatori a pellicola possono essere classificati in base alla struttura e al tipo di materiale dielettrico. La struttura dei condensatori a pellicola può generalmente essere divisa in due tipi: "avvolta" e "stratificata." Il tipo avvolto prevede l'avvolgimento e la pressatura di pellicole polimeriche, che vengono poi inserite in un involucro. Il tipo stratificato prevede l'impilamento di più strati di pellicole polimeriche, che vengono poi inserite in un involucro. Attualmente, il tipo avvolto è più comunemente utilizzato per via della sua facilità di produzione.   I condensatori a pellicola utilizzano vari materiali polimerici come PP, PET, PEN e PPS come materiali dielettrici. Le caratteristiche dei condensatori a pellicola variano significativamente a seconda del tipo di materiale dielettrico utilizzato, e le loro applicazioni differiscono a loro volta. Ad esempio, i condensatori a pellicola in PP presentano buone proprietà di auto-riparazione e un'alta affidabilità, il che li rende ampiamente utilizzati nelle applicazioni per l'automotive e le attrezzature industriali.   Attualmente, la temperatura operativa dei condensatori a pellicola in PP comunemente utilizzati nelle applicazioni automotive e industriali può generalmente garantire il funzionamento fino a 105°C. Inoltre, la serie FH di Murata utilizza una pellicola resistente alle alte temperature con un'elevata costante dielettrica, permettendo un funzionamento continuo a 125°C. Questi condensatori presentano anche capacità di auto-riparazione in ambienti ad alta temperatura, permettendo una miniaturizzazione rispetto ai precedenti condensatori a pellicola in PP. Le applicazioni target della serie FH includono condensatori di livellamento per veicoli ibridi ed elettrici che richiedono resistenza alle alte temperature e affidabilità, oltre a dispositivi industriali.   D'altra parte, i termistori NTC (Coefficiente di Temperatura Negativo) sono resistori sensibili alla temperatura, così chiamati per la loro caratteristica di diminuire la resistenza con l'aumento della temperatura. Sono comunemente utilizzati come sensori di temperatura in varie applicazioni, come indicatori di temperatura nei condizionatori d'aria, dispositivi di controllo della temperatura negli smartphone, bollitori e ferri da stiro, nonché dispositivi di controllo di corrente in apparecchiature di potenza. Con l'aumento dell'elettrificazione dei veicoli, i termistori NTC vengono sempre più utilizzati nei prodotti per l'automotive.   Murata ha iniziato la produzione in serie di termistori NTC intorno al 1984 e attualmente offre una gamma composta principalmente da prodotti basati su chip. I termistori NTC della serie NCU di Murata sono sensori di temperatura di tipo chip SMD utilizzati per la rilevazione della temperatura. Sono altamente affidabili e adatti al mercato automotive, che richiede elevati standard di affidabilità, offrendo funzioni di rilevamento e compensazione della temperatura su un ampio intervallo di temperature.

Bobine di soppressione in modalità comune per applicazioni di trasmissione di segnale e potenza automobilistiche

Nell’ambiente automobilistico, caratterizzato da alti livelli di rumore, il filtraggio efficace del rumore è cruciale. Murata ha introdotto bobine di strozzatori a modo comune (CMCC) per applicazioni in filtri di soppressione EMI (EMC e soppressione del rumore). Le bobine di strozzatori a modo comune sono filtri progettati per ridurre il rumore a modo comune che diventa problematico nelle linee di trasmissione differenziale (comunemente utilizzate in USB/HDMI/MIPI, così come in CAN/CAN-FD/100Base-T1/1000Base-T1/SerDes/A2B® automobilistiche), linee di alimentazione e linee audio. Le bobine di strozzatori a modo comune non influenzano il segnale (grazie a una frequenza di taglio elevata) e sono molto adatte per eliminare il rumore a modo comune nella gamma di frequenza di diversi MHz fino a diverse centinaia di MHz.   Le bobine di strozzatori a modo comune offrono due vantaggi: anche se la frequenza del segnale e del rumore si sovrappongono, finché il modo di conduzione è diverso, il rumore può essere eliminato. Inoltre, anche con correnti differenziali elevate, la saturazione del nucleo magnetico, che può degradare le prestazioni, non si verifica.   Per le applicazioni automobilistiche, Murata offre diverse bobine di strozzatori a modo comune adatte a varie linee di segnale. Per USB, HDMI, LVDS e altre linee di segnale nei sistemi di intrattenimento multimediale, è possibile utilizzare il tipo multistrato compatto e a basso profilo DLM11SN_HZ2, che non ha alcun impatto sulla forma d’onda del segnale differenziale ad alta velocità e offre una riduzione del rumore. Il tipo avvolto DLW21SZ_HQ2 opera in un ampio intervallo di temperatura (-40 a 105°C) e ha una frequenza di auto-risonanza molto elevata, consentendo una frequenza di taglio più alta e caratteristiche eccellenti di trasmissione del segnale ad alta velocità. Il DLW21SZ_XQ2 offre un’elevata impedenza a modo comune, eccellente riduzione del rumore, nessun impatto sulla forma d’onda del segnale differenziale ad alta velocità e fornisce riduzione del rumore.   Per le applicazioni di sicurezza, il tipo avvolto DLW21SH_HQ2 opera in un intervallo di temperatura di -40 a 125°C, con una frequenza di auto-risonanza molto elevata, permettendo una frequenza di taglio più alta e caratteristiche eccellenti di trasmissione del segnale ad alta velocità. Il DLW31SH_SQ2 raggiunge un’elevata impedenza nella banda ad alta frequenza, eccellente riduzione del rumore su un’ampia banda di frequenza ed è adatto per l’uso in applicazioni automobilistiche entro l’intervallo di temperatura specificato. Inoltre, Murata offre diverse bobine di strozzatori a modo comune per applicazioni CAN/FlexRay, Ethernet in-vehicle e applicazioni per linee di alimentazione.

Unità di cristallo e induttori di potenza di alta qualità di grado automobilistico

Murata offre anche risonatori a cristallo di grado automobilistico (serie XRCGB, serie XRCGE) con tecnologia di packaging esclusiva di Murata, garantendo eccellente qualità, capacità di produzione su larga scala e convenienza economica. Questi risonatori a cristallo sono progettati per soddisfare gli standard di comunicazione automobilistici di nuova generazione per l'Ethernet PHY nei veicoli, con specifiche del prodotto che possono rispondere alle esigenze dei clienti. Offrono opzioni di capacità di carico (Cs) di 6pF, 8pF, 10pF, ecc. Inoltre, prodotti con classificazione fino a +125°C / +150°C sono stati aggiunti alla gamma di prodotti.   I risonatori a cristallo di grado automobilistico di Murata soddisfano i requisiti di affidabilità per l'uso automobilistico (AEC-Q200) e sono sottoposti a vari test, tra cui esposizione ad alta temperatura di 1000 ore a +125°C, 1000 cicli termici da -55°C a +125°C, 1000 ore di carico umido con polarizzazione a +85°C, 85% RH, DC6V, e 1000 ore di carico ad alta temperatura a +125°C, DC6V.   Questi risonatori a cristallo sono caratterizzati da un packaging compatto e di alta affidabilità, adatto alla miniaturizzazione delle ECU, con dimensioni di 2.0×1.6mm. Rispetto alla dimensione di 3.2×2.5mm, si ottiene una riduzione notevole del 60% della dimensione. Utilizzano la tecnologia CERALOCK per un packaging di alta affidabilità, offrendo eccellenti proprietà di resistenza meccanica e climatica, come la resistenza agli urti.   La tecnologia proprietaria di Murata per il filtro delle particelle identifica accuratamente i prodotti difettosi con particelle che possono causare un deterioramento delle caratteristiche dei risonatori a cristallo durante la produzione. Il design della forma è idoneo per AOI (Ispezione Ottica Automatica) e presenta elettrodi angolari di piccole dimensioni che migliorano la visibilità dei filetti di saldatura.   Murata offre anche induttanze di potenza conformi alla norma ISO16750-3 (test di vibrazione per motore), raccomandate per trasmissioni di potenza automobilistiche e dispositivi di sicurezza, tra cui MDH10060C-100MB# e MDH10060C-101MB#. Queste induttanze di potenza hanno dimensioni di 10.1±0.3mm (lunghezza), 10.0±0.3mm (larghezza), e 6.0±0.3mm (altezza), supportando un'induttanza di 10μH±20% a una frequenza di misurazione di 0.1MHz, con un intervallo di temperatura operativa (incluso il riscaldamento proprio) da -55°C a 150°C. Sono dotate di nuclei magnetici schermati in ferrite.   Per MDH10060C-100MB#, la corrente nominale per variazione di induttanza (Isat) è 4.8A (massima) / 6A (tipica), e la corrente nominale per aumento della temperatura (Itemp) è 3.4A (massima) / 5.2A (tipica), con una resistenza DC massima di 0.0247Ω e una resistenza DC di 0.019Ω±30%.   Per MDH10060C-101MB#, la corrente nominale per variazione di induttanza (Isat) è 1.5A (massima) / 1.9A (tipica), e la corrente nominale per aumento della temperatura (Itemp) è 1.2A (massima) / 1.8A (tipica), con una resistenza DC massima di 0.208Ω e una resistenza DC di 0.160Ω±30%.

Conclusione

La tendenza verso l'elettrificazione automobilistica è destinata a continuare a evolversi su diversi fronti, tra cui innovazione tecnologica, domanda di mercato e supporto normativo. Questa evoluzione presenta sia opportunità che sfide per il futuro dell'industria automobilistica. In risposta a questo cambiamento verso l'elettrificazione automobilistica, Murata ha introdotto una gamma di soluzioni mirate ad accelerare la velocità di sviluppo e migliorare la flessibilità progettuale dei prodotti legati al settore automobilistico. Con un portafoglio diversificato di prodotti, le soluzioni di Murata svolgono un ruolo significativo nel soddisfare le esigenze dinamiche del settore automobilistico.   A causa di vincoli di spazio, questo articolo copre solo una selezione di prodotti correlati offerti da Murata. Per ulteriori informazioni sulle soluzioni di prodotti legati al settore automobilistico di Murata, vi invitiamo a contattare Murata o Arrow per dettagli e assistenza.