以及时准确的产品开发,推动车载网络进步的村田车载电感器产品(前篇)

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车载网络掌握CASE时代汽车发展的关键

目前,全世界的汽车行业的企业正在以“CASE(联网、自动化、共享服务安全性、电动化)”为核心,对汽车的功能和构造进行着大规模革新。这些正在进行中的本质性革新如同对汽车进行重新发明,而今后10年内汽车所发生的变化,想必会比过去50年间的变化要大的多。

CASE时代的汽车也许更适合被称为电子设备。1978年,“防抱死制动系统(ABS)*1)”首次在市面上销售的汽车中投入使用。从此之后,电子控制车载装置的数量便开始逐渐增加。如今,从行驶、停止、转弯等基本功能,到追求安全性、舒适性、高效性、附加价值等的功能,汽车中配备的各种功能都由电子控制系统进行操作。并且,现在安装在一辆汽车中的用于控制的电脑(ECU)*2)已达到数十台以上,而用于检测装置运行情况和行驶环境的传感器更是数不胜数。

为了实现可谓“电子化集大成之作”的完全无人驾驶汽车,车载电子控制系统还将继续升级。并且,每个单独的ECU和传感器的性能也将稳步提升。除此之外,近年来,用于多个ECU和传感器之间的数据交换的车载网络的性能和可靠性的提升,也为汽车整体的功能提升带来了极为重要的影响。这是因为,根据获取自摄像头的行驶环境信息和获取自GPS的位置信息等,自动控制转向等各种功能之间的联动操作已经实际得到了运用。

汽车电子

在车载网络中,必须做到静噪和结构简洁化

提高车载网络的性能和可靠性并非易事。这是因为,随着网络的高速化和复杂化,连接ECU和传感器的电缆的信号中将会掺杂外界噪声,引发故障的可能性也会随之变大。对于提高车载网络的可靠性来说,高速通信电缆密集分布于狭窄空间的车内是非常严峻的环境。这就需要在实现更高速的车载网络时利用静噪元件提高可靠性。

此外,还必须做到车载网络结构的进一步简洁化。在目前安装于车内的电缆中,大型汽车的电缆重达50至60kg。如果能在构建车载网络时减少电缆数量,实现轻量化,就有助于减少油费(电力汽车的电费),提高汽车的运动性能。

电感器的作用和利用方法

电感器的作用和利用方法

通过家用产品培养的村田技术,将在CASE时代的电子元件中发挥作用

村田制作所(以下称"村田")提供各种推动车载网络进步的产品。其中,代表性产品包括静噪元件*3)之一的共模扼流圈(CMCC)*4),以及用于将信号线和电源线合并为一条线的技术——“PoC(Power over Coax)”*5)的电感器。将高频难以通过的特性利用到高频静噪中的是CMCC。而从同一条电缆输送的交流控制信号和直流电源中分离出交流控制信号、仅使直流电源通过的则是PoC滤波器。

为了实现汽车功能和构造发生巨变的CASE时代的汽车,在及时开发、提供满足比以往高技术要求的产品方面,作为电子元件供应商的村田备受期待。并且,由于车载电子控制系统规模的扩大,村田还需建立能以稳定的质量提供更多产品的体系。通过提供智能手机等家用设备的电子元件,村田已在及时开发并大量生产高品质的小型、高性能电子元件方面积累了一定的优势,而这些优势将在CASE时代的汽车车载电子元件的开发及供应方面发挥较大的作用。

推动车载网络发展的村田电感器产品

村田开发、提供各种构建高性能车载网络时不可或缺的电感器产品。车载网络的相关技术开发正在日新月异,面对即将到来的CASE时代,这些技术开发的节奏也在逐渐加快。对于村田而言,则需要率先开发应对最新车载网络规格的产品,确立开发和生产体系,以确保能够在必要的时候,提供必要数量的、具备必要特性的电子元件。我们向负责开发车载电感器产品的村田的工程师们询问了村田在这一领域的优势,以及他们在技术革新发展显著的环境下,为实现及时的产品开发而开展的工作。

左起:管理负责人后藤、高级产品工程师菊地
左起:管理负责人后藤、高级产品工程师菊地

认清技术发展趋势,及早开发具有未来市场价值的电子元件

⸺村田目前正在提供哪些车载电感器产品呢?

我们的产品涵盖铁氧体磁珠、CMCC等静噪元件,以及用于电源电路、高频电路的电感器等构建车载电子系统时不可或缺的电感器产品。

⸺这些种类丰富的车载电感器产品会给汽车行业的企业客户带来哪些益处呢?

除电感器产品以外,村田还提供电容器、热敏电阻等多种用于车载的电子元件。客户只需提出要求,我们就能一步到位地基本集齐针对各种用途的必要的电子元件,为客户带来直接利益。

至于间接利益,我们则可以根据汽车电子控制系统的技术发展趋势,率先准备并提供有效的解决方案。这是因为,通过全面提供构建系统的电子元件,村田可以积累对于车载系统的最新需求的见识,并率先开发具有未来市场价值的产品。

⸺目前汽车行业正面临着巨大的变革。可以预见,对于未来的汽车车载电子元件,将源源不断地出现不同于以往的需求。在出现新的需求时,及时提供具备理想功能和特性的电子元件在我看来是非常重要的。

没错。尤其是在提高技术革新发展显著的车载网络的可靠性方面不可或缺的静噪元件,必须要在投放市场之前的非常早期的阶段就提前备好具有在未来必备的特性的电子元件,以避免发生成功开发高性能无人驾驶系统后无法获取静噪元件,从而无法将其实际安装到汽车中的情况。

处于大规模化、复杂化、高速化进程中的车载网络

⸺在车载网络相关的静噪元件方面,需要应对的技术发展趋势有哪些呢?

为了实现ADAS的高性能化和无人驾驶汽车,车载摄像头和传感器的数量正在急剧增加。同时,ECU也正向着高性能化方向发展,数据处理能力也在明显提高。这就加快了连接摄像头、传感器与电脑的车载网络的高速化,导致电缆数量也随之持续增加。

随着新型车载网络规格的引入,车载网络的大规模化、高速化也将得到发展。新型车载网络规格对于静噪元件的要求也与以往不同,变得更加多样化。村田将通过及时提供应对陆续推出的新型车载网络技术标准的静噪元件,为车载网络的发展贡献一份力量。此外,与静噪元件这一切入点略有不同,在车载摄像头方面得到广泛运用的PoC电感器也是推动车载网络发展的产品之一。

⸺静噪元件和PoC滤波器这类电感器产品对于车载网络的发展而言是不可或缺的电子元件呢。

对于我们而言,还有另外一项任务。那就是针对汽车行业的客户,开发并提供应对新型车载网络的全新静噪方法和评估方法。目前的汽车行业中存在许多无人驾驶、电力汽车、联网、服务开发等需要投入经营资源的开发案件。因此就导致大家目前无暇顾及静噪问题。但村田在这一领域却具备了丰富的技术经验和专业知识。我们在公司内部设置了电波暗室,并在进行有效的静噪方法的研究后提出方案,以满足汽车行业的需求。

⸺车载网络等的标准化运动主要正在欧美国家展开。村田是如何把握国外的次时代技术开发和标准化运动的动向,又是如何作出应对的呢?

村田国外办事处的业务办公室成员正在积极参加标准化组织的集会,收集最新信息。此外,在此之前的阶段,我们还正在与率先开发对应标准化技术的车载网络用IC的半导体制造商携手,开发出各应用领域所需的电感器和静噪元件。

备注说明:

*1)防抱死制动系统(ABS),即在易打滑的路面上制动时防止发生轮胎抱死现象的系统。传感器检测到轮胎可能抱死时,会自动调节制动压力,保证即使在完全踩下制动的情况下也能安全地操纵方向盘。ABS推动了当今ADAS(Advanced Driver Assistance System)的实现,是预防事故发生的“主动安全”的先驱。

*2)ECU(Electronic Control Unit)即控制车载设备的电脑。市面上目前已经出现一辆汽车中安装有100个以上个ECU的车型。随着车载设备控制性能的高度提升,安装个数也呈增加趋势。

*3)静噪元件是吸收、去除网络和电脑所处理的控制信号和数据中掺杂的不必要的噪声,仅使有意义的信号通过的电子元件。

*4)共模扼流圈(CMCC)是在不影响信号的前提下,利用两个对称的线圈去除差分传输、平衡传输、电源、音频线所造成的共模噪声的滤波器。此处提到的共模噪声,是指在流过信号传输线与地线(设备外壳和地面等)之间的微量寄生电容的电流中,因地线晃动而产生的噪声。由于介入了难以控制状态的地线,因此就需要在传输线上采取严密的措施。CMCC包括多层型、滤波器型和绕线型。其中用于车载的是需要具备高性能的绕线型。

*5)PoC(Power over Coax)是将连接车载摄像头等的信号传输线和供电电源线合并为一条线,通过一条同轴电缆同时传输数据和电源的技术。

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