La transformation révolutionnaire et les solutions dans l'électrification automobile

Ces dernières années, l'industrie automobile a connu une transformation révolutionnaire grâce au développement rapide de l'électrification des véhicules. Avec les avancées technologiques et une conscience environnementale croissante, les fabricants automobiles et les consommateurs se concentrent de plus en plus sur la recherche, le développement et la mise en œuvre de véhicules électriques (EV) et de technologies d'électrification. Ce changement présente non seulement des défis pour les véhicules à moteur à combustion interne traditionnels, mais il marque également un nouveau paysage compétitif dans le secteur automobile. Dans ce contexte, comprendre les tendances en matière de développement de l'électrification des véhicules est devenu un sujet crucial et inévitable. Cet article vise à explorer les exigences d'application de l'électrification des véhicules et à discuter des solutions associées proposées par Murata dans ce domaine en évolution.

L'électrification des automobiles stimule la croissance de la demande de composants électroniques

À mesure que les véhicules deviennent plus électrifiés, la demande en composants électroniques devrait augmenter considérablement. L'innovation technologique, en particulier dans la technologie des batteries, a conduit à des améliorations significatives de l'autonomie et de la vitesse de charge des véhicules électriques. Les véhicules deviennent également plus intelligents et mieux connectés, intégrant des technologies comme la communication véhicule-à-tout (V2X) et la conduite autonome pour améliorer la sécurité au volant et l'expérience utilisateur.

La demande du marché est également en hausse en raison d'une sensibilisation accrue à l'environnement et des efforts de conservation de l'énergie. Les consommateurs optent de plus en plus pour des véhicules électriques et respectueux de l'environnement, ce qui stimule l'application et la pénétration des technologies d'électrification sur le marché. De plus, divers pays ont introduit des politiques de soutien gouvernemental et des mesures de subvention pour inciter au développement des véhicules électriques, accélérant ainsi la croissance de l'industrie de l'électrification automobile.

Murata prévoit une augmentation de la demande pour des composants automobiles haute performance, ce qui incite un développement continu de produits axés sur une fiabilité accrue. En garantissant un fonctionnement normal à des températures élevées et en renforçant les caractéristiques de sécurité, Murata contribue au fonctionnement stable des systèmes d'électronique de puissance sous des charges importantes.

L'engagement de Murata réside dans la conception et la fabrication de composants qui permettent aux ingénieurs de révolutionner la prochaine génération d'applications dans le domaine des transports. Le besoin constant de produits électroniques innovants soutient les technologies mobiles émergentes telles que les véhicules électriques (VE), les systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS), les systèmes d'infodivertissement et la Mobilité en tant que Service (MaaS).

La gamme de produits pour les applications automobiles est variée, englobant les onduleurs, BMS (systèmes de gestion de batterie), OBC (chargeurs embarqués), convertisseurs DC-DC, ECU moteur pour l’électrification des véhicules, ainsi que TCU (unité de contrôle télématique) et IVI (systèmes d'info-divertissement embarqués) pour la connectivité des véhicules. De plus, des produits pour les systèmes AD/ADAS automobiles (systèmes avancés d'aide à la conduite), tels que ADAS, APA (assistance au stationnement automatisé), LiDAR, radar et caméras de détection, ainsi que l'éclairage automobile, EPS (direction assistée électrique), PKE (entrée passive sans clé)/TPMS (systèmes de surveillance de la pression des pneus), passerelles/réseaux embarqués, et d'autres pour la carrosserie/châssis/sécurité des véhicules.

Murata propose une gamme complète de solutions spécialement conçues pour les applications d'électrification automobile. Ci-dessous, je vais présenter certaines caractéristiques fonctionnelles clés des produits pertinents proposés par Murata.

Les condensateurs à film haute température et les thermistances NTC répondent aux exigences automobiles

Tout d'abord, Murata a introduit des condensateurs à film haute température, qui sont des condensateurs utilisant un film en polymère plastique comme matériau diélectrique. Ils présentent de bonnes caractéristiques de fréquence et de température, aucune polarisation en courant continu et une résistance d'isolation élevée. Ces dernières années, le type couramment utilisé est le condensateur à film métallisé, où les électrodes internes sont déposées par vaporisation sur le film.

Les condensateurs à film peuvent être classés en fonction de la structure et du type de matériau diélectrique. La structure des condensateurs à film peut généralement être divisée en deux types : "enroulé" et "stratifié". Le type enroulé consiste à enrouler et estampiller des films polymères, qui sont ensuite insérés dans un boîtier. Le type stratifié implique l’empilement de plusieurs couches de films polymères, qui sont ensuite insérés dans un boîtier. Actuellement, le type enroulé est plus couramment utilisé en raison de la facilité de fabrication.

Les condensateurs à film utilisent divers matériaux polymères tels que PP, PET, PEN et PPS comme matériaux diélectriques. Les caractéristiques des condensateurs à film varient considérablement en fonction du type de matériau diélectrique utilisé, et leurs applications diffèrent également. Par exemple, les condensateurs à film en PP possèdent de bonnes propriétés d’auto-régénération et une grande fiabilité, ce qui les rend largement utilisés dans les applications automobiles et les équipements industriels.

Actuellement, la température de fonctionnement des condensateurs en film PP couramment utilisés dans les applications automobiles et industrielles peut généralement assurer un fonctionnement jusqu'à 105°C. De plus, la série FH de Murata utilise un film résistant aux hautes températures avec une constante diélectrique élevée, permettant un fonctionnement continu à 125°C. Ces condensateurs disposent également de capacités d'autorégénération dans des environnements à haute température, permettant une miniaturisation par rapport aux condensateurs en film PP précédents. Les applications cibles de la série FH incluent des condensateurs de lissage pour véhicules hybrides et électriques nécessitant une résistance thermique et une fiabilité élevées, ainsi que des équipements industriels.

D'autre part, les thermistances NTC (Negative Temperature Coefficient) sont des résistances sensibles à la chaleur, nommées d'après leur caractéristique de diminution de la résistance à mesure que la température augmente. Elles sont couramment utilisées comme capteurs de température dans diverses applications telles que les indicateurs de température dans les climatiseurs, les dispositifs de contrôle de la température dans les smartphones, les bouilloires et les fers à repasser, ainsi que comme dispositifs de contrôle du courant dans les équipements électriques. Avec l'électrification croissante des véhicules, les thermistances NTC sont de plus en plus utilisées dans les produits automobiles.

Murata a commencé la production en masse de thermistances NTC vers 1984 et propose actuellement une gamme principalement constituée de produits à base de puces. Les thermistances NTC de la série NCU de Murata sont des capteurs de température de type puce SMD utilisés pour la détection de température. Elles offrent une haute fiabilité et conviennent au marché automobile avec des exigences élevées en matière de fiabilité, offrant des fonctions de détection et de compensation de la température sur une large plage de températures.

Bobines d'arrêt mode commun pour les applications de transmission de signaux et d'énergie dans l'automobile

Dans l'environnement automobile, caractérisé par des niveaux de bruit élevés, un filtrage efficace du bruit est crucial. Murata a introduit des bobines d'arrêt en mode commun (CMCC) pour une application dans des filtres de suppression EMI (CEM et suppression de bruit). Les bobines d'arrêt en mode commun sont des filtres conçus pour réduire le bruit en mode commun qui devient problématique dans les lignes de transmission différentielle (couramment utilisées dans les USB/HDMI/MIPI, ainsi que dans les réseaux automobiles CAN/CAN-FD/100Base-T1/1000Base-T1/SerDes/A2B®), les lignes d'alimentation et les lignes audio. Les bobines d'arrêt en mode commun n'affectent pas le signal (avec une fréquence de coupure élevée) et sont très adaptées pour éliminer le bruit en mode commun dans la plage de fréquences de plusieurs MHz à plusieurs centaines de MHz.

Les bobines d'arrêt en mode commun offrent deux avantages : même si la fréquence du signal et du bruit se chevauchent, tant que le mode de conduction est différent, le bruit peut être éliminé. De plus, même avec des courants différentiels élevés, la saturation du noyau magnétique, qui peut altérer les performances, ne se produit pas.

Pour les applications automobiles, Murata propose diverses bobines de choc en mode commun adaptées à différentes lignes de signal. Pour les lignes de signal USB, HDMI, LVDS et autres dans les systèmes de divertissement multimédia, le modèle compact et à profil bas de type multicouche DLM11SN_HZ2 peut être utilisé, ne produisant aucun impact sur la forme d'onde du signal différentiel à haute vitesse et offrant une réduction du bruit. Le modèle à enroulement DLW21SZ_HQ2 fonctionne dans une large plage de températures (-40 à 105°C) et possède une fréquence d'auto-résonance très élevée, permettant une fréquence de coupure plus élevée et d'excellentes caractéristiques de transmission de signal à haute vitesse. Le DLW21SZ_XQ2 offre une impédance en mode commun élevée, une excellente réduction du bruit, aucun impact sur la forme d'onde du signal différentiel à haute vitesse, et assure une réduction du bruit.

Pour les applications de sécurité, le type d'enroulement DLW21SH_HQ2 fonctionne dans une plage de températures de -40 à 125°C, avec une très haute fréquence d'auto-résonance, permettant une fréquence de coupure plus élevée et d'excellentes caractéristiques de transmission de signaux à haute vitesse. Le DLW31SH_SQ2 atteint une haute impédance dans la bande de haute fréquence, une réduction de bruit excellente sur une large bande de fréquences, et convient aux applications automobiles dans la plage de températures spécifiée. De plus, Murata propose diverses bobines d'inductance à mode commun pour les applications CAN/FlexRay, Ethernet embarqué et lignes d'alimentation.

Unités de cristal de qualité automobile et inductances de puissance de haute qualité

Murata propose également des résonateurs à cristal de qualité automobile (séries XRCGB, XRCGE) avec une technologie d'emballage unique de Murata, offrant une excellente qualité, des capacités de production en masse et une rentabilité accrue. Ces résonateurs à cristal sont conçus pour répondre aux normes de communication automobile de nouvelle génération pour les PHY Ethernet embarqués, avec des spécifications produits pouvant satisfaire aux exigences des clients. Ils disposent d'options de capacité de charge (Cs) de 6pF, 8pF, 10pF, etc. De plus, des produits évalués pour +125°C / +150°C ont été ajoutés à la gamme de produits.

Les résonateurs à cristal de qualité automobile de Murata répondent aux exigences de fiabilité pour une utilisation automobile (AEC-Q200) et subissent divers tests, y compris 1000 heures d'exposition à haute température à +125°C, 1000 cycles de température allant de -55°C à +125°C, 1000 heures de charge en humidité biaisée à +85°C, 85% HR, DC6V, et 1000 heures de charge à haute température à +125°C, DC6V.

Ces résonateurs à cristal sont dotés d’un boîtier compact et fiable, adapté à la réduction de taille des ECU, avec des dimensions de 2,0×1,6 mm. Par rapport à la taille de 3,2×2,5 mm, ils réalisent une réduction de taille remarquable de 60 %. Ils utilisent la technologie CERALOCK pour un boîtier à haute fiabilité, offrant d’excellentes propriétés de résistance mécanique et climatique, telles que la résistance aux chocs.

La technologie propriétaire de dépistage des particules de Murata identifie avec précision les produits défectueux contenant des particules susceptibles de provoquer une détérioration des caractéristiques des résonateurs à cristal pendant la production. La conception de la forme est adaptée à l'AOI (Inspection Optique Automatique) et comporte des électrodes d'angle de petite taille qui améliorent la visibilité des filets de soudure.

Murata propose également des inductances de puissance conformes à la norme ISO16750-3 (test de vibration pour moteur), recommandées pour les groupes motopropulseurs automobiles et les dispositifs de sécurité, y compris les modèles MDH10060C-100MB# et MDH10060C-101MB#. Ces inductances de puissance ont des dimensions de 10,1±0,3mm (longueur), 10,0±0,3mm (largeur) et 6,0±0,3mm (hauteur), avec une inductance de 10μH±20% à une fréquence de mesure de 0,1MHz, et une plage de température de fonctionnement (incluant l'élévation de température propre) de -55°C à 150°C. Elles sont dotées de noyaux magnétiques en ferrite blindées.

Pour le MDH10060C-100MB#, le courant nominal pour le changement d'inductance (Isat) est de 4,8A (maximum) / 6A (typique), et le courant nominal pour l'élévation de température (Itemp) est de 3,4A (maximum) / 5,2A (typique), avec une résistance DC maximale de 0,0247Ω et une résistance DC de 0,019Ω±30%.

Pour le MDH10060C-101MB#, le courant nominal pour le changement d'inductance (Isat) est de 1,5A (maximum) / 1,9A (typique), et le courant nominal pour l'élévation de température (Itemp) est de 1,2A (maximum) / 1,8A (typique), avec une résistance DC maximale de 0,208Ω et une résistance DC de 0,160Ω±30%.

Conclusion

La tendance à l'électrification automobile est appelée à continuer d'évoluer sur divers fronts, y compris l'innovation technologique, la demande du marché et le soutien politique. Cette évolution présente à la fois des opportunités et des défis pour l'avenir de l'industrie automobile. En réponse à cette transition vers l'électrification automobile, Murata a introduit une gamme de solutions visant à accélérer la vitesse de développement et à améliorer la flexibilité de conception des produits liés à l'automobile. Avec un portefeuille diversifié de produits, les solutions de Murata jouent un rôle significatif pour répondre aux besoins dynamiques du secteur automobile.

En raison des contraintes d'espace, cet article couvre uniquement une sélection de produits connexes proposés par Murata. Pour plus d'informations sur les solutions de produits liés à l'automobile de Murata, veuillez contacter Murata ou Arrow pour obtenir plus de détails et d'assistance.