汽车电气化的革命性变革与解决方案

近年来，由于车辆电气化的快速发展，汽车行业经历了一场革命性的变革。随着技术的进步和环保意识的增强，汽车制造商和消费者对电动汽车（EVs）及电气化技术的研究、开发和应用愈发关注。这一转变不仅对传统的内燃机汽车提出了挑战，也标志着汽车行业内一个新的竞争格局的形成。在这样的背景下，了解车辆电气化发展的趋势已成为一个重要且不可回避的话题。本文旨在探讨车辆电气化的应用需求，并讨论村田制作所在这一不断发展的领域中所提供的相关解决方案。

汽车电气化正在推动对电子元件需求的增长

随着车辆电气化程度的提高，电子元件的需求预计将显著增长。技术创新，尤其是电池技术的进步，已大幅提升电动车辆的续航里程和充电速度。此外，车辆也变得更加智能和互联，集成了车辆到万物（V2X）通信以及自动驾驶等技术，从而提高驾驶安全性和用户体验。   由于环境意识的不断增强和节能努力，市场需求也在持续上升。消费者越来越倾向选择电动和环保型车辆，从而推动电气化技术的应用和市场渗透率的提高。此外，各国纷纷出台政府支持政策和补贴措施，鼓励电动车的发展，进一步促进了汽车电气化产业的增长。   村田预计对高性能汽车元件的需求将大幅增长，这促使我们不断开发产品，并专注于提升产品的可靠性。通过确保元件在高温下的正常运行并加强安全功能，村田为电力电子系统在高负载情况下的稳定运行做出贡献。   村田致力于设计和制造元件，助力工程师开创新一代交通应用。对创新电子产品的持续需求支持着包括电动车（EV）、高级驾驶辅助系统（ADAS）、信息娱乐系统和移动即服务（MaaS）等新兴移动技术的发展。   用于汽车应用的产品种类繁多，涵盖了用于车辆电气化的逆变器、BMS（电池管理系统）、OBC（车载充电器）、DC-DC转换器、发动机ECU，以及用于车辆互联的TCU（远程信息处理控制单元）和IVI（车载信息娱乐系统）。此外，还有针对汽车AD/ADAS（高级驾驶辅助系统）的产品，如ADAS、APA（自动泊车辅助）、LiDAR、雷达和感应摄像头，以及车用照明、EPS（电动助力转向）、PKE（无钥进入系统）/TPMS（胎压监测系统）、网关/车载LAN等，涵盖车身/底盘/安全领域的其他相关技术。   村田为汽车电气化应用提供了全面的解决方案。接下来，我将介绍村田相关产品的一些关键功能特点。

高温薄膜电容器和NTC热敏电阻符合汽车要求

首先，村田推出了高温薄膜电容器，这是一种使用塑料聚合物薄膜作为介电材料的电容器。它们具有良好的频率和温度特性、无直流偏置以及高绝缘电阻的特点。近年来，常用的类型是金属化薄膜电容器，其内部电极是通过蒸镀技术附着在薄膜上的。   薄膜电容器可以根据结构和介电材料的类型进行分类。薄膜电容器的结构通常可以分为两种类型：“卷绕式”和“叠层式”。卷绕式是通过卷绕和冲压聚合物薄膜后插入外壳。叠层式则是将多层聚合物薄膜堆叠后插入外壳。由于制造工艺较为简单，目前卷绕式的使用更为普遍。   薄膜电容器使用各种聚合物材料作为介电材料，例如PP、PET、PEN和PPS。薄膜电容器的特性因采用的介电材料的类型而存在显著差异，其应用领域也有所不同。例如，PP薄膜电容器具有良好的自愈性和高可靠性，因此被广泛应用于汽车和工业设备等领域。   目前，常用于汽车和工业应用的PP薄膜电容器的工作温度一般可确保在105°C下运行。此外，村田的FH系列采用了具有高介电常数的耐高温薄膜，能够在125°C环境下持续运行。这些电容器还具有在高温环境中的自愈能力，与以往的PP薄膜电容器相比实现了小型化。FH系列的目标应用包括需要高温耐受性和可靠性的混合动力和电动车辆的滤波电容器，以及工业设备。   另一方面，NTC（负温度系数）热敏电阻是一种热敏电阻器，因其电阻值随着温度升高而下降的特性而得名。它们通常作为温度传感器应用于多种场合，例如空调中的温度指示器、智能手机中的温控装置、以及水壶和电熨斗中的温度控制装置。此外，它们还用作电力设备中的电流控制装置。随着车辆电气化的加速，NTC热敏电阻在汽车产品中的应用日益增加。   村田自1984年左右开始量产NTC热敏电阻，目前主要提供基于芯片的产品阵容。村田的NCU系列NTC热敏电阻是贴片型温度传感器，主要用于温度检测。它们具有高度可靠性，适用于对可靠性要求较高的汽车市场，可在广泛的温度范围内提供温度检测和补偿功能。

用于汽车信号和电力传输应用的共模扼流线圈

在汽车环境中，由于噪声水平较高，有效的噪声过滤变得至关重要。村田（Murata）推出了用于电磁干扰（EMI）抑制滤波器（EMC和噪声抑制）的共模扼流线圈（CMCC）。共模扼流线圈是一种用于减少差分传输线（广泛应用于USB/HDMI/MIPI，以及汽车中的CAN/CAN-FD/100Base-T1/1000Base-T1/SerDes/A2B®）、电源线和音频线中共模噪声的滤波器。共模扼流线圈不影响信号（具有很高的截止频率），非常适合消除频率范围为几MHz到几百MHz的共模噪声。   共模扼流线圈具有两个优点：即使信号的频率与噪声重叠，只要传导模式不同，噪声就可以被消除。此外，即使在高差分电流条件下，也不会出现磁芯饱和现象，这种现象可能会降低性能。   针对汽车应用，村田提供了多种适用于不同信号线的共模扼流线圈。在多媒体娱乐系统中的USB、HDMI、LVDS及其他信号线中，可以使用紧凑型低剖面多层结构的DLM11SN_HZ2，该型号对高速差分信号线的信号波形无影响，并提供噪声抑制功能。绕线型DLW21SZ_HQ2可在-40°C至105°C的宽温度范围内工作，并具有非常高的自谐振频率，从而实现更高的截止频率和优异的高速信号传输特性。DLW21SZ_XQ2具有高共模阻抗、优异的噪声抑制能力，对高速差分信号线的信号波形无影响，并能提供噪声抑制功能。   针对安全应用，绕线型DLW21SH_HQ2可在-40°C至125°C的温度范围内工作，并拥有非常高的自谐振频率，从而实现更高的截止频率和卓越的高速信号传输特性。DLW31SH_SQ2在高频带内具有高阻抗，跨宽频带提供卓越的噪声抑制效果，且适用于规定温度范围内的汽车应用。此外，村田还提供多种适用于CAN/FlexRay应用、车载以太网及电力线应用的共模扼流线圈。

高质量汽车级晶体单元和功率电感器

村田还提供汽车级晶体谐振器（XRCGB系列，XRCGE系列），通过独特的封装技术，提供卓越的质量、大规模生产能力以及高性价比。这些晶体谐振器旨在满足下一代用于车载以太网PHY的汽车通信标准，其产品规格能够符合客户需求。它们支持6pF、8pF、10pF等负载电容（Cs）选项。此外，产品阵容中还新增了额定温度为+125°C和+150°C的产品。   村田的汽车级晶体谐振器符合汽车使用的可靠性要求（AEC-Q200），并进行了多种测试，包括+125°C高温暴露1000小时、-55°C至+125°C的1000次温度循环、+85°C、85%相对湿度、DC6V偏置湿负载长达1000小时，以及+125°C、DC6V高温负载1000小时测试。   这些晶体谐振器采用紧凑、高可靠性的封装设计，适用于ECU的小型化，尺寸仅为2.0×1.6mm。与3.2×2.5mm尺寸相比，其体积减少了60%。它们采用CERALOCK技术，实现高可靠性封装，并提供卓越的机械性能和气候抗性，例如抗冲击性能。   村田的专利粒子筛选技术可精准识别生产过程中可能导致晶体谐振器性能下降的缺陷产品。其外形设计适合AOI（自动光学检测），并采用小型角部电极，增强焊料焊脚的可见性。   村田还提供符合ISO16750-3（发动机振动测试）的功率电感器，推荐用于汽车动力系统和安全设备，包括MDH10060C-100MB#和MDH10060C-101MB#。这些功率电感器的尺寸为10.1±0.3mm（长度）、10.0±0.3mm（宽度）、6.0±0.3mm（高度），支持的感量为10μH±20%，测量频率为0.1MHz，工作温度范围（包括自温升）为-55°C至150°C。它们采用屏蔽式铁氧体磁芯。   对于MDH10060C-100MB#，感量变化额定电流（Isat）为4.8A（最大）/ 6A（典型），温升额定电流（Itemp）为3.4A（最大）/ 5.2A（典型），最大直流电阻为0.0247Ω，直流电阻为0.019Ω±30%。   对于MDH10060C-101MB#，感量变化额定电流（Isat）为1.5A（最大）/ 1.9A（典型），温升额定电流（Itemp）为1.2A（最大）/ 1.8A（典型），最大直流电阻为0.208Ω，直流电阻为0.160Ω±30%。

结论

汽车电气化的趋势将在技术创新、市场需求和政策支持等多个方面持续演进。这一发展为汽车行业的未来带来了机遇与挑战。为了应对这一汽车电气化的转型，村田推出了一系列解决方案，旨在加速汽车相关产品的开发速度并提高设计灵活性。凭借多样化的产品组合，村田的解决方案在满足汽车行业动态需求方面发挥了重要作用。   由于篇幅限制，本文仅介绍了村田部分相关产品。如需了解村田汽车相关产品解决方案的更多信息，请联系村田或安富利（Arrow）以获取进一步详情与支持。