在前篇中，我們提到了CASE時(shí)代的汽車(chē)中裝有大規(guī)模、復(fù)雜、高速的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)，為了使其在保證安全性和可靠性的前提下運(yùn)行，需要達(dá)到一定的技術(shù)水平。目前，村田制作所（以下稱(chēng)"村田"）通過(guò)提供電感器產(chǎn)品，正在為車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，以及安全性、可靠性的保障方面作出貢獻(xiàn)。在后篇中，我們從村田開(kāi)發(fā)及提供的車(chē)載電感器產(chǎn)品中著重選擇了兩類(lèi)產(chǎn)品，并詢(xún)問(wèn)了這些產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)及今后發(fā)展的方向性。這兩類(lèi)產(chǎn)品分別是防止電子控制系統(tǒng)進(jìn)行錯(cuò)誤操作的靜噪元件之一——共模扼流圈（CMCC），以及可減少電纜數(shù)量的PoC濾波器。
在靜噪元件的小型化和高品質(zhì)的大量生產(chǎn)方面具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)
?車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中使用了哪些用來(lái)提高可靠性的靜噪元件呢？
車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)中摻雜的噪聲分為“正常型噪聲*1）”和“共模噪聲”兩種類(lèi)型。去除正常型噪聲時(shí)使用鐵氧體磁珠*2）、電容器、電阻等，而去除共模噪聲時(shí)則使用CMCC。
共模噪聲在電纜或接口等處的差動(dòng)信號(hào)出現(xiàn)相位偏移時(shí)產(chǎn)生。車(chē)載網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常要處理差動(dòng)信號(hào)，因此較常用到CMCC。村田可提供針對(duì)CAN/CAN-FD和車(chē)載以太網(wǎng)等各種符合車(chē)載網(wǎng)絡(luò)規(guī)格的產(chǎn)品。
(a)正常模
(b)共模
*1）正常型噪聲是噪聲源與信號(hào)源串聯(lián)時(shí)產(chǎn)生的噪聲。噪聲會(huì)通過(guò)信號(hào)線傳輸?shù)诫娔X等中。
*2）鐵氧體磁珠是將高頻噪聲轉(zhuǎn)換為熱損失后再將其去除的電子元件，呈將導(dǎo)線穿過(guò)用磁性材料——鐵氧體制成的磁珠的構(gòu)造。電流流過(guò)導(dǎo)線時(shí)，鐵氧體磁珠就會(huì)產(chǎn)生磁通，起到電感器的作用。通過(guò)利用在高頻段損耗較大的鐵氧體，可有效吸收高頻噪聲。
?村田的車(chē)載靜噪元件具備哪些特征和優(yōu)勢(shì)呢？
*3）CAN（Controller Area Network）是德國(guó)Robert Bosch公司在1983年開(kāi)發(fā)的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)規(guī)格。作為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，該規(guī)格已被大多數(shù)汽車(chē)制造商運(yùn)用于引擎、制動(dòng)控制和故障診斷等方面。由于具有針對(duì)噪聲的高健壯性以及優(yōu)異的錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制，因此在諸多車(chē)載網(wǎng)絡(luò)規(guī)格中，該規(guī)格多用于注重高可靠性的部分。
此外，我們認(rèn)為村田在維持高品質(zhì)的基礎(chǔ)上大量生產(chǎn)產(chǎn)品方面也具備了優(yōu)勢(shì)。村田在家用產(chǎn)品市場(chǎng)方面擁有在維持高品質(zhì)的前提下穩(wěn)定生產(chǎn)大量CMCC的實(shí)績(jī)，其數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出用于車(chē)載的CMCC。今后，隨著車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的高性能化以及利用范圍的擴(kuò)大，使用的CMCC數(shù)量想必也會(huì)激增。我認(rèn)為大量供應(yīng)推動(dòng)小型化的CMCC是時(shí)代賦予村田的使命。
開(kāi)發(fā)獨(dú)家工藝，提高CMCC的重要特性
?汽車(chē)功能愈發(fā)傾向于高性能化，車(chē)載網(wǎng)絡(luò)也將不斷發(fā)展。在這樣的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)下，對(duì)于靜噪元件有哪些技術(shù)方面的要求呢？
我認(rèn)為，針對(duì)CAN和以太網(wǎng)的CMCC不僅需要降低損耗，其被稱(chēng)為模式變換的特性也將更加受到重視。模式變換特性是指正常型噪聲變換為共模噪聲的量，數(shù)值越小，就表示共模噪聲越不容易產(chǎn)生。
CMCC由兩條線圈組合而成，為了優(yōu)化模式變換特性，就需要提高這一對(duì)線圈的對(duì)稱(chēng)性。村田目前已經(jīng)成功改良了線圈設(shè)計(jì)和繞線方法，提高了線圈對(duì)稱(chēng)性。
?今后，在車(chē)載CMCC方面將沿著怎樣的方向推進(jìn)技術(shù)開(kāi)發(fā)呢？
對(duì)于針對(duì)CAN和以太網(wǎng)的CMCC，為了應(yīng)對(duì)新型車(chē)載網(wǎng)絡(luò)規(guī)格，我們正在探討元件構(gòu)造和材料這兩個(gè)方面的工作。對(duì)于村田在小型化方面的強(qiáng)項(xiàng)，我們也會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)格和市場(chǎng)動(dòng)向給予關(guān)注并采取相應(yīng)措施。
合并連接攝像頭的信號(hào)線和電源線，推動(dòng)車(chē)身輕量化
?接下來(lái)將就簡(jiǎn)化車(chē)載網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的電感器產(chǎn)品——PoC濾波器進(jìn)行詢(xún)問(wèn)。PoC濾波器這一電子元件在車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中究竟發(fā)揮了怎樣的作用呢？
PoC濾波器是減少構(gòu)建車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的電纜數(shù)量所不可或缺的電子元件。
配備有高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）的汽車(chē)或無(wú)人駕駛汽車(chē)中安裝有多臺(tái)攝像頭，用于收集判斷行駛環(huán)境的信息。這些攝像頭上連接了用于傳輸信號(hào)的信號(hào)線和用于提供電源的電源線。將這兩條線合并，并通過(guò)一條同軸電纜同時(shí)傳輸信號(hào)和電源的技術(shù)即PoC，而分離數(shù)據(jù)信號(hào)和電源時(shí)所使用的電感器產(chǎn)品則是PoC濾波器。PoC濾波器的作用，在于利用低頻信號(hào)容易通過(guò)，高頻信號(hào)難以通過(guò)的電感器特性，使低頻直流電源通過(guò)，并同時(shí)屏蔽高頻數(shù)據(jù)信號(hào)。
在車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中，用于傳輸影像信號(hào)之類(lèi)的大容量數(shù)據(jù)的SerDes*4）中就采用了PoC技術(shù)。其原理是在信號(hào)線中安裝電容器，僅讓數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)，而在電源線中則安裝電感器，以防止高頻信號(hào)入侵。通過(guò)在SerDes中運(yùn)用PoC，可減少電纜數(shù)量并控制重量的增加。
傳統(tǒng)方式
PoC系統(tǒng)
*4）SerDes（Seralizer/Deserializer）即串行總線和并行總線互換的電路。在高速網(wǎng)絡(luò)中，將內(nèi)部通過(guò)并行總線傳輸?shù)碾娮釉?lián)時(shí)會(huì)用到SerDes。
?對(duì)于在針對(duì)SerDes的PoC濾波器中使用的電感器，開(kāi)發(fā)時(shí)需要注意哪些事項(xiàng)呢？
在PoC濾波器中，需要所使用的電感器具備阻抗隨傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的頻率而增高的特性。但是，SerDes所需要的電感器的頻段從MHz寬至GHz，因此就必須實(shí)現(xiàn)寬頻段下的高阻抗。
與普通電感器相比，村田的PoC濾波器中的電感器可在相同尺寸的條件下，確保更寬頻段下的高阻抗。
追求應(yīng)對(duì)更大的電流及更寬的信號(hào)頻率
?不難想象，為了實(shí)現(xiàn)ADAS的高性能化和無(wú)人駕駛汽車(chē)，將有各種各樣的傳感器和電子元件被安裝到汽車(chē)中。順應(yīng)這一技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，在PoC濾波器方面你們將如何作出應(yīng)對(duì)呢？
連接攝像頭的SerDes的消耗電流有幾百mA左右，但如果汽車(chē)中的PoC用途實(shí)現(xiàn)多樣化，消耗電流就有可能增加。并且，今后如果通信速度進(jìn)一步提升，信號(hào)的頻率范圍想必也會(huì)變得更寬。這就需要用于PoC濾波器的電感器在今后具備可以應(yīng)對(duì)更大電流、更寬頻帶的性能。
同時(shí)，還需要實(shí)現(xiàn)PoC濾波器的小型化。要想實(shí)現(xiàn)PoC濾波器的小型化，就需要減少電感器或電阻等元件的數(shù)量，或者縮小元件體積。如果減少元件數(shù)量，就必須擴(kuò)大每個(gè)元件可以應(yīng)對(duì)的頻率范圍。而如果縮小元件的體積，就必須先確立能夠在維持同等特性的條件下縮小體積的技術(shù)。用于PoC濾波器的電感器的開(kāi)發(fā)工作面臨著需同時(shí)兼顧高性能化和小型化的難題，而村田則將在技術(shù)開(kāi)發(fā)過(guò)程中著重應(yīng)對(duì)這一點(diǎn)。
?應(yīng)對(duì)更寬范圍的頻率并且同時(shí)實(shí)現(xiàn)小型化應(yīng)該相當(dāng)具有難度。要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)似乎需要花上相應(yīng)的時(shí)間。與此同時(shí)，車(chē)載網(wǎng)絡(luò)目前正在飛速發(fā)展。對(duì)于目前的技術(shù)需求，你們是如何應(yīng)對(duì)的呢？
對(duì)于PoC濾波器的性能要求是非常嚴(yán)格的，的確，單獨(dú)一個(gè)元件要想達(dá)到這一要求都是極其困難的。通常情況下，會(huì)將多個(gè)電感器和電阻結(jié)合，組成具有理想特性的PoC濾波器。為此，我們已準(zhǔn)備了從支持低頻率的大型產(chǎn)品，到支持高頻率的小型產(chǎn)品等具備支持寬頻率范圍特性的電感器產(chǎn)品。此外，村田還計(jì)劃在PoC濾波器的設(shè)計(jì)輔助工作上投入精力。我們正在考慮準(zhǔn)備相應(yīng)工具，以通過(guò)特性仿真，得出可滿(mǎn)足特性需求的超合適的電感器組合方法。
* 目前，村田已對(duì)外公開(kāi)了“偏置T電路的電感器選擇支持工具”。
左起：管理負(fù)責(zé)人后藤、高級(jí)產(chǎn)品工程師菊地
靜噪等技術(shù)的進(jìn)步，是運(yùn)用AI等先進(jìn)技術(shù)的必要條件
對(duì)于順應(yīng)CASE趨勢(shì)的汽車(chē)革命，為了將無(wú)人駕駛汽車(chē)的大腦——人工智能（AI）和被稱(chēng)為電力汽車(chē)的心臟的變頻器、電池等先進(jìn)技術(shù)實(shí)際安裝到汽車(chē)中，就必須備好各種周邊技術(shù)。通過(guò)村田的車(chē)載電感器產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的、針對(duì)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的靜噪措施和PoC等，正可謂運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)時(shí)不可或缺的代表性周邊技術(shù)。
為了將先進(jìn)的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)率先安裝到汽車(chē)中，并在初期將產(chǎn)品投放到市場(chǎng)，就需要提前備好靜噪元件等。可以說(shuō)，CASE時(shí)代的汽車(chē)的進(jìn)步，離不開(kāi)村田的靜噪元件和PoC濾波器的進(jìn)一步升級(jí)。在用于智能手機(jī)的電子元件領(lǐng)域，村田的電子元件的進(jìn)步已經(jīng)達(dá)到了可以推動(dòng)終端整體進(jìn)步的水平。對(duì)于CASE時(shí)代汽車(chē)的進(jìn)步而言，同樣必不可少的村田電子元件將備受期待。
