자동차 전기화의 혁신적인 변화와 솔루션

최근 몇 년 동안 자동차 산업은 차량 전동화의 급속한 발전으로 인해 혁명적인 변화를 겪고 있습니다. 기술의 발전과 환경 의식의 증가로 인해 자동차 제조업체와 소비자들은 전기차(EV) 및 전동화 기술의 연구, 개발, 구현에 점점 더 초점을 맞추고 있습니다. 이러한 변화는 기존 내부 연소 엔진 차량에 도전을 제기할 뿐만 아니라 자동차 산업의 새로운 경쟁 환경을 의미합니다. 이러한 맥락에서 차량 전동화 개발 동향을 이해하는 것은 중요한 동시에 피할 수 없는 주제로 떠오르고 있습니다. 이 글은 차량 전동화의 적용 요구사항을 탐구하고, 변화하는 이 분야에서 무라타가 제공하는 관련 솔루션을 논의하는 것을 목표로 합니다.

자동차의 전기화가 전자 부품 수요 증가를 촉진하고 있습니다

차량이 점점 더 전기화됨에 따라 전자 부품에 대한 수요가 크게 증가할 것으로 예상됩니다. 특히 배터리 기술의 혁신은 전기 차량의 주행 거리 및 충전 속도를 크게 개선시켰습니다. 차량은 또한 더욱 스마트하고 연결성이 강화되어, V2X(차량-모든 것) 통신 및 자율 주행 기술과 같은 기술을 통합함으로써 운전 안전성과 사용자 경험을 향상시키고 있습니다.   또한 환경 의식의 증가와 에너지 절약 노력으로 인해 시장 수요도 증가하고 있습니다. 소비자들은 점점 더 전기차 및 친환경 차량을 선호하고 있으며, 이는 전기화 기술의 적용과 시장 침투를 촉진하고 있습니다. 게다가, 여러 나라에서 전기차 개발을 장려하기 위해 정부 지원 정책 및 보조금 제도를 도입하여 자동차 전기화 산업의 성장을 더욱 가속화하고 있습니다.   무라타는 고성능 자동차 부품에 대한 수요 증가를 예상하며, 신뢰성 향상에 중점을 둔 지속적인 제품 개발을 추진하고 있습니다. 고온 환경에서도 정상 작동을 보장하고 안전 기능을 강화함으로써, 무라타는 고부하 조건에서도 전력 전자 시스템의 안정적 작동에 기여하고 있습니다.   무라타는 엔지니어들이 차세대 운송 응용 기술을 선도할 수 있도록 지원하는 부품을 설계하고 제조하는 데 헌신하고 있습니다. 혁신적인 전자 제품에 대한 지속적인 수요는 전기차(EV), 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS), 인포테인먼트 시스템, 서비스로서의 모빌리티(MaaS)와 같은 신흥 모빌리티 기술을 지원합니다.   자동차 적용을 위한 제품군은 매우 다양하며, 차량 전기화를 위한 인버터, BMS(배터리 관리 시스템), OBC(온보드 충전기), DC-DC 컨버터, 엔진 ECU는 물론, 차량 연결성을 위한 TCU(차량 텔레매틱스 제어 유닛) 및 IVI(차량 내 인포테인먼트)를 포함합니다. 또한, 자동차 AD/ADAS(첨단 운전자 지원 시스템)를 위한 ADAS, APA(자동 주차 보조), LiDAR, 레이더, 센싱 카메라와 같은 제품 및 자동차 조명, EPS(전동식 동력 조향), PKE(패시브 키리스 엔트리)/TPMS(타이어 압력 모니터링 시스템), 게이트웨이/차량 내 LAN 등의 차량 차체/섀시/안전 관련 제품도 포함됩니다.   무라타는 자동차 전기화 적용을 위해 특별히 맞춤화된 종합 솔루션을 제공합니다. 아래에서는 무라타가 제공하는 관련 제품의 주요 기능적 특징을 소개하겠습니다. 

고온 필름 커패시터 및 NTC 서미스터는 자동차 요구 사항을 충족합니다

먼저 무라타는 고온용 필름 커패시터를 소개했습니다. 이 커패시터는 플라스틱 폴리머 필름을 유전체로 사용하는 제품으로, 주파수 및 온도 특성이 우수하며 DC 바이어스가 없고 높은 절연 저항을 특징으로 합니다. 최근 몇 년간 일반적으로 사용되는 유형은 내부 전극이 필름에 증착된 금속화 필름 커패시터입니다.   필름 커패시터는 구조 및 유전체 재료의 유형에 따라 분류될 수 있습니다. 필름 커패시터의 구조는 일반적으로 "권선형"과 "층상형"의 두 가지 유형으로 나뉩니다. 권선형은 폴리머 필름을 감고 스탬핑한 후 케이스에 삽입하는 방식이며, 층상형은 여러 층의 폴리머 필름을 적층한 후 케이스에 삽입하는 방식입니다. 현재 제조가 용이하기 때문에 권선형이 더 널리 사용됩니다.   필름 커패시터는 PP, PET, PEN, PPS 등의 다양한 폴리머 재료를 유전체로 사용합니다. 필름 커패시터의 특성은 사용된 유전체 재료의 종류에 따라 크게 달라지며, 그 응용 분야도 다양합니다. 예를 들어, PP 필름 커패시터는 자가 치유 특성이 우수하고 신뢰성이 높아 자동차 및 산업 장비 애플리케이션에서 널리 사용됩니다.   현재 자동차 및 산업 애플리케이션에서 일반적으로 사용되는 PP 필름 커패시터의 작동 온도는 일반적으로 최대 105°C까지 작동을 보장할 수 있습니다. 또한, 무라타의 FH 시리즈는 높은 유전율을 갖는 고온 내성 필름을 사용하여 125°C에서 지속적으로 작동할 수 있습니다. 이러한 커패시터는 고온 환경에서도 자가 치유 기능을 갖추고 있어 기존의 PP 필름 커패시터에 비해 소형화가 가능합니다. FH 시리즈의 주요 애플리케이션으로는 높은 온도 내성과 신뢰성을 요구하는 하이브리드 및 전기 자동차의 평활 커패시터와 산업 장비가 포함됩니다.   한편, NTC(네거티브 온도 계수) 서미스터는 온도가 상승하면 저항이 감소하는 특성을 따른 열 민감형 저항입니다. 에어컨의 온도 표시기, 스마트폰, 주전자, 다리미의 온도 조절 기기 및 전력 장비의 전류 제어 기기 등 다양한 애플리케이션에서 온도 센서로 널리 사용됩니다. 차량의 전기화가 진행됨에 따라 NTC 서미스터는 자동차 제품에서 점점 더 많이 사용되고 있습니다.   무라타는 1984년 경 NTC 서미스터를 대량 생산하기 시작했으며, 현재 칩 기반 제품을 주로 포함한 라인업을 제공하고 있습니다. 무라타의 NCU 시리즈 NTC 서미스터는 온도 감지에 사용되는 SMD 칩 유형의 온도 센서로, 높은 신뢰성을 가지고 있으며 신뢰성 요구가 높은 자동차 시장에 적합합니다. 이러한 제품은 넓은 온도 범위에서 온도 감지 및 보정 기능을 제공합니다.

자동차 신호 및 전력 전송 응용을 위한 공통 모드 초크 코일

고소음 환경으로 특징지어지는 자동차 환경에서 효과적인 노이즈 필터링은 매우 중요합니다. 무라타(Murata)는 EMI 억제 필터(EMC 및 노이즈 억제) 적용을 위해 공통 모드 초크 코일(Common Mode Chokes Coils, CMCC)을 선보였습니다. 공통 모드 초크 코일은 USB/HDMI/MIPI를 비롯하여 자동차용 CAN/CAN-FD/100Base-T1/1000Base-T1/SerDes/A2B® 등에서 일반적으로 사용되는 차동 전송 라인, 전원 라인, 오디오 라인에서 문제가 되는 공통 모드 노이즈를 줄이기 위해 설계된 필터입니다. 공통 모드 초크 코일은 신호에 영향을 주지 않으며(높은 컷오프 주파수 유지), 수 MHz에서 수백 MHz에 이르는 주파수 범위의 공통 모드 노이즈를 제거하기에 적합합니다.   공통 모드 초크 코일은 두 가지 장점을 제공합니다. 첫째, 신호와 노이즈의 주파수가 겹치더라도 전도 모드가 다르다면 노이즈를 제거할 수 있습니다. 둘째, 높은 차동 전류에서도 성능 저하를 유발하는 자기 코어 포화 현상이 발생하지 않습니다.   무라타는 자동차 애플리케이션용으로 다양한 신호 라인에 적합한 여러 공통 모드 초크 코일을 제공합니다. 멀티미디어 엔터테인먼트 시스템에서 사용하는 USB, HDMI, LVDS 및 기타 신호 라인의 경우 컴팩트하고 저프로파일(multilayer type)인 DLM11SN_HZ2를 사용할 수 있으며, 이 제품은 고속 차동 신호 라인의 신호 파형에 영향을 미치지 않으면서 노이즈를 줄여줍니다. 권선형 DLW21SZ_HQ2는 -40°C ~ 105°C의 넓은 온도 범위에서 동작하며, 자체 공명 주파수가 매우 높아 더 높은 컷오프 주파수를 제공하며, 우수한 고속 신호 전달 특성을 가집니다. 또한 DLW21SZ_XQ2는 높은 공통 모드 임피던스 및 탁월한 노이즈 감소 특성을 제공하며, 고속 차동 신호 라인의 신호 파형에 영향을 미치지 않으면서 노이즈를 줄여줍니다.   안전 애플리케이션을 위해 권선형 DLW21SH_HQ2는 -40°C ~ 125°C의 온도 범위에서 동작하며, 매우 높은 자체 공명 주파수로 인해 더 높은 컷오프 주파수를 제공하고, 우수한 고속 신호 전달 특성을 제공합니다. DLW31SH_SQ2는 고주파 대역에서 높은 임피던스를 달성하여 넓은 주파수 대역에서 우수한 노이즈 감소 효과를 나타내며, 지정된 온도 범위 내에서 자동차 애플리케이션에 적합합니다. 이외에도 무라타는 CAN/FlexRay 애플리케이션, 차량용 이더넷, 전원 라인 애플리케이션에 적합한 다양한 공통 모드 초크 코일을 제공합니다.

고품질 자동차 등급 크리스탈 유닛 및 전력 인덕터

Murata는 자체적인 패키징 기술을 활용하여 뛰어난 품질, 대량 생산 가능성, 경제성을 제공하는 자동차용 등급의 수정 발진기(XRCGB 시리즈, XRCGE 시리즈)도 제공합니다. 이 수정 발진기는 차량 내 이더넷 PHY를 위한 차세대 자동차 통신 표준을 충족하도록 설계되었으며 고객의 요구를 충족할 수 있는 제품 사양을 갖추고 있습니다. 부하 용량(Cs) 옵션으로 6pF, 8pF, 10pF 등이 제공됩니다. 또한, +125°C 및 +150°C에서 사용 가능한 제품이 제품 라인업에 추가되었습니다.   Murata의 자동차용 등급 수정 발진기는 자동차 사용에 필요한 신뢰성 요구사항(AEC-Q200)을 충족하며, +125°C에서 1000시간의 고온 노출, -55°C~+125°C 범위에서 1000번의 온도 사이클, +85°C에서 85% 습도, DC6V에서 1000시간의 습한 환경 부하, +125°C에서 DC6V로 1000시간의 고온 부하를 포함한 다양한 테스트를 거쳤습니다.   이 수정 발진기는 ECU의 소형화에 적합하며 치수는 2.0×1.6mm로 설계되었습니다. 3.2×2.5mm 크기와 비교하여 크기를 놀랍게도 60% 감소시켰습니다. 이들은 고신뢰성 패키징을 위한 CERALOCK 기술을 활용하며, 충격 저항 등 우수한 기계적 및 기후 저항 속성을 제공합니다.   Murata의 독자적인 입자 검사 기술은 생산 중 수정 발진기 특성 저하를 유발할 수 있는 결함 제품을 정확히 식별합니다. 모양 설계는 AOI(자동 광학 검사)에 적합하며, 솔더 필렛의 가시성을 높이는 소형 모서리 전극을 특징으로 합니다.   Murata는 ISO16750-3(엔진 진동 테스트)을 준수하는 파워 인덕터를 제공하며, 자동차 파워트레인 및 안전 장치에 추천됩니다. MDH10060C-100MB# 및 MDH10060C-101MB#가 포함되며, 치수는 길이 10.1±0.3mm, 너비 10.0±0.3mm, 높이 6.0±0.3mm로 설계되었습니다. 측정 주파수 0.1MHz에서 10μH±20%의 인덕턴스를 지원하며, 동작 온도 범위(자체 온도 상승 포함)는 -55°C에서 150°C입니다. 이 제품들은 자속이 차폐된 페라이트 자기 코어를 특징으로 합니다.   MDH10060C-100MB#에 대한 경우, 인덕턴스 변화(Isat) 기준 정격 전류는 4.8A(최대)/6A(표준)이며, 온도 상승(Itemp) 기준 정격 전류는 3.4A(최대)/5.2A(표준)입니다. 최대 DC 저항은 0.0247Ω, DC 저항은 0.019Ω±30%입니다.   MDH10060C-101MB#에 대한 경우, 인덕턴스 변화(Isat) 기준 정격 전류는 1.5A(최대)/1.9A(표준)이며, 온도 상승(Itemp) 기준 정격 전류는 1.2A(최대)/1.8A(표준)입니다. 최대 DC 저항은 0.208Ω이며, DC 저항은 0.160Ω±30%입니다.

결론

자동차 전동화의 트렌드는 기술 혁신, 시장 수요, 정책 지원을 포함한 다양한 측면에서 계속해서 진화할 것으로 보입니다. 이러한 진화는 자동차 산업의 미래에 기회와 도전을 동시에 제시합니다. 자동차 전동화로의 변화에 대응하기 위해, Murata는 자동차 관련 제품의 개발 속도를 가속화하고 설계 유연성을 강화하는 것을 목표로 한 다양한 솔루션을 선보이고 있습니다. 폭넓은 제품 포트폴리오를 통해 Murata의 솔루션은 자동차 산업의 다양한 요구를 충족하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다.   공간 제약으로 인해 본 기사에서는 Murata가 제공하는 관련 제품 중 일부만 다루고 있습니다. Murata의 자동차 관련 제품 솔루션에 대한 더 많은 정보는 Murata 또는 Arrow에 문의하시어 자세한 내용과 도움을 받아보시기 바랍니다.