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Das Kabinendesign steht in Zusammenhang mit dem Fahr- und Fahrgastkomfort sowie der Sicherheit eines Fahrzeugs. Intelligente Kabinen integrieren verschiedene IT- und Künstliche-Intelligenz-Technologien, um eine integrierte digitale Plattform im Fahrzeuginneren zu schaffen, die dem Fahrer ein intelligentes Erlebnis bietet und die Fahrsicherheit fördert. Die kontinuierliche Weiterentwicklung intelligenter Kabinensysteme basiert auf der Unterstützung passiver Bauelemente. Drosseln spielen in intelligenten Kabinen eine wichtige Rolle, hauptsächlich zur Energiespeicherung, Filterung, Störunterdrückung und Glättung des Stroms. Die Auswahl hochzuverlässiger, automotivtauglicher Drosseln trägt dazu bei, dass Fahrzeugkabinen effizienter und intelligenter werden.
1- Anwendungen von automotivtauglichen Drosseln in Kabinen
Induktivitäten sind in nahezu jedes Modul des intelligenten Cockpits integriert, einschließlich Infotainment (Autoverstärker), Fahrzeuginformationsanzeige (Instrumententafel/HUD-Stromversorgung), Mensch-Maschine-Interaktion (Sprachdialog, Navigation), intelligente Fahrwahrnehmung und -steuerung (Fahrzeuginsassenüberwachung, Sitzklimatisierung und andere Motorantriebe), Netzwerkkommunikation, Cockpit-Domain-Controller und mehr.
Laut einschlägigen Datenstatistiken wird die Anzahl der pro hochwertiges, intelligentes Cockpit-Fahrzeug verwendeten Induktivitäten bis 2025 150 bis 180 Einheiten erreichen, wobei 50 % für das Energiemanagement und 30 % für Kommunikationssysteme genutzt werden. Ein hoher Betriebstemperaturbereich, hervorragende Schwingfestigkeit sowie hohe Zuverlässigkeit (konform mit AEC-Q200-Standards) sind mittlerweile Standardanforderungen an Automotive-Induktivitäten geworden. Die spezifischen Anwendungsszenarien und Anforderungen an die Induktivitäten sind wie folgt.
1.1 Information und Unterhaltungssysteme
In der Boost-DC-DC-Stromversorgung des Autoverstärkers nutzt der DC-DC-Wandler Leistungsinduktivitäten mit hoher Strombelastbarkeit und geschaltete Induktivitäten, um einen stabilen Betrieb unter kontinuierlichen Hochstrom-Bedingungen sicherzustellen. Zusätzlich werden Induktivitäten mit niedrigem DCR eingesetzt, um Kupferverluste zu reduzieren. In der Filterstufe des Audioverstärkers kommen Class-D-Induktivitäten zum Einsatz, um durch Netzrippel verursachtes Audio-Heulen zu unterdrücken.
1.2 Informationssysteme für die Anzeige
Das intelligente Cockpit-Informationssystem umfasst eine zentrale Bedienanzeige in großer Ausführung, ein vollständig digitales Instrumentenpanel, HUD usw. und verwendet in der Regel formgeschweißte Induktivitäten sowie Hochfrequenz-Induktivitäten (Betriebsfrequenz 2 MHz). Die formgeschweißten Induktivitäten zeichnen sich durch hohe Leistungsdichte und hohe Effizienz aus und erfüllen die Anforderungen an eine stabile Stromversorgung von Anzeigegeräten; Hochfrequenz-Induktivitäten werden bei fahrzeuginternen Hochgeschwindigkeitsschnittstellen (wie Ethernet, USB usw.) eingesetzt, um hochfrequenten Rauschens bei erhöhten Übertragungsraten zu unterdrücken und somit die Signalqualität sicherzustellen; die CAN-Bus-Schnittstelle verwendet Gleichtakt-Drosseln, um zu verhindern, dass Instrumentendaten durch Motoren gestört werden und Bildschirmflimmern verursachen.
1.3 Mensch-Maschine-Interaktionssystem
Kleine Leistungsinduktivitäten werden im Allgemeinen in Touchscreen- und biometrischen Erkennungssensorkreisen eingesetzt; der Leistungsfilter zur Geräuschunterdrückung bei Sprachsteuerung (wie Mikrofonarrays) verwendet Ferritperlen, um hochfrequente Störungen, die durch Fahrzeugladegeräte eingeführt werden, herauszufiltern.
1.4 Netzwerkkommunikationssystem
In Datenübertragungsleitungen für die Fahrzeugüberwachung wird eine Kombination aus Hochfrequenzinduktivitäten und PoC-Modulen verwendet, um Gleichstromversorgung und Videosignalübertragung über dieselbe Leitung zu realisieren. Die Induktivitätsprodukte erfordern breite Betriebsfrequenz und hohe Impedanzmerkmale. Bei Gigabit-Ethernet-Kommunikationsschnittstellen werden üblicherweise Gleichtaktinduktivitäten eingesetzt, um Gleichtaktstörungen von Differenzsignalen zu unterdrücken.
1.5 Fahrzeuginnenraum-Domänensteuergerät
Der Kabinen-Domain-Controller ist das "Gehirn" für das Infotainmentsystem, das digitale Armaturenbrett, den HUD, die Klimasteuerung und sogar einige ADAS-Funktionen des Fahrzeugs, die eine stabile und saubere Stromversorgung erfordern. Die zentrale Rolle der Drosseln im Kabinen-Domain-Controller besteht in der Energiespeicherung und Filterung in DC-DC-Wandlern.
1.6 Streaming-Rückspiegel
Streaming-Rückspiegel erfassen mithilfe von hochauflösenden externen Rückfahrkameras primär in Echtzeit die Verkehrssituation hinter dem Fahrzeug und zeigen die Bilder auf einem Bildschirm anstelle von herkömmlichen Spiegeln an. Als grundlegende Komponente in Stromversorgungssystemen und im elektromagnetischen Kompatibilitätsdesign werden Drosseln ebenfalls häufig in Schaltungen von Streaming-Rückspiegeln eingesetzt.
Anwendungsschema für intelligente Automobileinsatzkabinen
2- Leistungsanforderungen an Drosseln in intelligenten Fahrerkabinen
Die intelligente Cockpit-Einheit, als zentrales Modul der Fahrzeugelektronik, stellt äußerst strenge Anforderungen an Drosseln, die eine stabile Stromversorgung, reine Signale und einen effizienten Energieumwandlungsprozess in komplexen Umgebungen sicherstellen müssen. Unter Berücksichtigung branchenspezifischer technischer Standards und praktischer Produktanwendungen ergeben sich folgende Hauptanforderungen an die Leistungsmerkmale von Drosseln:
2.1 Umweltverträglichkeit und hohe Zuverlässigkeit
Breiter Temperaturbereich: Unterstützt Betriebstemperaturen von -55 °C bis +150 °C oder höher (einige Anwendungen im Motorraum erfordern bis zu +170 °C), um den Dauerbetrieb elektronischer Module im Innenraum (wie z. B. Zentraldisplay, ADAS-Controller) unter extremen Kälte- oder Hochtemperaturbedingungen zu gewährleisten.
2.2 Hohe Effizienz und geringe Verluste
Die Auswahl von Induktivitäten mit geringem DCR kann die Gleichstromverluste in der Spule reduzieren, was zu niedrigeren Leistungsverlusten und höherer Wirkungsgrad führt und die Reaktionsgeschwindigkeit des intelligenten Cockpits effektiv verbessert. Die Automotive-qualifizierten formgepressten Induktivitäten von CODACA haben durch Material- und Verfahrensinnovationen den DCR um 30 % gesenkt und den Wirkungsgrad auf über 98 % gesteigert.
2.3 Hoher Sättigungsstrom und weiche Sättigungseigenschaften
Die Induktivität muss transiente Spitzenströme unterstützen, ohne in Sättigung zu geraten, um sicherzustellen, dass der SoC-Chip während plötzlicher Steigerung der Rechenleistung keinen Spannungseinbruch erfährt. Einige der Automotive-qualifizierten Hochstrominduktivitäten von CODACA verwenden eigens entwickelte Legierungspulverkern-Materialien, die hervorragende weiche Sättigungseigenschaften aufweisen und einen maximalen Sättigungsstrom von bis zu 422 A erreichen.
2.4 Hohe Frequenz und Störunterdrückung
Mit der zunehmenden Verbreitung von SiC- und GaN-Bauelementen muss die Frequenz der Stromversorgung für intelligente Cockpits über 2 MHz unterstützen, wobei Induktivitäten mit geringen Kernverlusten und hoher Eigenresonanzfrequenz erforderlich sind, um eine Effizienzverschlechterung durch hochfrequentes Schalten zu vermeiden. Bei der Geräuschunterdrückung können vollständig abgeschirmte, spritzgegossene Induktivitäten hochfrequentes Rauschen effektiv reduzieren, während Gleichtakt-Drosseln in Fahrzeugcockpits eingesetzt werden, um Gleichtakt-Rauschstörungen auf Strom- und Signalleitungen zu unterdrücken.
2.5 Miniaturisierung und hohe Integration
Um sich an die platzsparende Anordnung elektronischer Systeme im Fahrzeuginnenraum anzupassen, sind Induktivitäten mit kompakten, kleinen Abmessungen erforderlich. Die automotivtauglichen Spritzgussinduktivitäten von CODACA haben eine minimale Größe von 4 mm × 4 mm × 2 mm und erfüllen die Anforderungen hinsichtlich geringer Baugröße, hoher Strombelastbarkeit und hoher Leistungsdichte durch prozess- und materialseitige Innovationen.
2.6 AEC-Q200 Automobilprodukt-Zuverlässigkeitsprüfungen
Induktivitäten für intelligente Cockpits müssen die AEC-Q200-Automobilprodukt-Zuverlässigkeitsprüfungen bestehen, um den zuverlässigen und stabilen Betrieb der Automobilelektronik in komplexen Umgebungen sicherzustellen. Zuverlässigkeitsprüfungen für Induktivitäten umfassen hauptsächlich über zehn Prüfungen wie Temperaturwechsel, Langzeitlagerung bei hoher Temperatur, Feuchteprüfung, Vibrations- und Schockprüfung sowie Lötfähigkeitsprüfungen. Das CNAS-Labor von CODACA kann AEC-Q200-Prüfungen gemäß Kundenanforderungen eigenständig durchführen und Prüfberichte ausstellen.
3- CODACA bietet hochzuverlässige, komplette Automotive-Grade-Induktivitätslösungen aus einer Hand für intelligente Cockpits
CODACA widmet sich seit über 24 Jahren der Forschung und Entwicklung von Induktivitäten und hat eigenständig mehrere Serien entwickelt, wie zum Beispiel automotive geformte Induktivitäten, automotive Hochstrom-Leistungsinduktivitäten, automotive Induktivitäten für Digitalverstärker sowie automotive Common-Mode-Drosseln. Es bietet eine Komplettlösung für automotive Induktivitäten mit verschiedenen Kategorien und hoher Zuverlässigkeit für die Automobilelektronik, erfüllt die Anforderungen des Fahrzeuginnenraums an Miniaturisierung, geringe Verluste und hohe Effizienz von Induktivitäten und trägt so zur effizienten und intelligenten Entwicklung intelligenter Fahrzeugkabinensysteme bei.
3.1 Automotive Hochstrom-Leistungsinduktivität
In intelligenten Kabinensystemen werden Leistungsdrosseln mit hohem Strom hauptsächlich in DC-DC-Wandlern von Leistungsmanagementmodulen und Filterkreisen eingesetzt. Die automotivtauglichen Leistungsdrosseln von CODACA zeichnen sich durch geringe Verluste und hohen Sättigungsstrom aus, wobei der maximale Sättigungsstrom 422 A erreicht und ein Arbeitstemperaturbereich von -55 °C bis +170 °C vorliegt, was sie für komplexe automobile elektronische Umgebungen geeignet macht.
3.2 Automotivtaugliche Drossel für Digitalverstärker
Drosseln für Digitalverstärker werden hauptsächlich zur Audioausgangsfilterung in Fahrzeugkabinen verwendet. Um den Konstruktionsanforderungen an Automotive-Leistungsverstärker bezüglich geringer Baugröße, hoher Leistung, geringer Verzerrung und hoher Zuverlässigkeit gerecht zu werden, hat CODACA mehrere Serien automotivtauglicher digitaler Leistungsdrosseln eigenständig entwickelt, um eine höhere Wirkungsgrad und größere Ausgangsleistung zu erzielen und somit eine hochwertige Audiowiedergabe sicherzustellen.
3.3 Automotivtaugliche vergossene Drossel
Der für die Automobilindustrie geeignete, formgegossene Induktor von CODACA nutzt magnetische Kernmaterialien mit geringen Verlusten und innovative Elektrodentechnologie, um technische Herausforderungen wie die Verwindung von Spulen und das Rissbilden des Produkts während des Formgebungsprozesses zu bewältigen. Er reduziert die Gesamtverluste des Induktors um mehr als 30 %, arbeitet bei einer hohen Temperatur von bis zu 170 °C und erreicht einen Wirkungsgrad von bis zu 98 %, wodurch die Zuverlässigkeit von Fahrzeugcockpit-Systemen und die Effizienz der Gleichspannungswandlung (DC-DC) wirksam verbessert wird.
3.4 EMI-Bauteile
Störschutzspulen (Common Mode Chokes) und Magnetperlen werden häufig in Kommunikationssystemen und Leistungsfilter-Schaltungen von Automotive-Cockpits eingesetzt, um Störungen zwischen Signalleitungen und Stromversorgungsleitungen zu unterdrücken. CODACA bietet eine Reihe von EMI-Bauteilen für Automotive-Cockpits an, darunter automobiltaugliche Common-Mode-Drosseln und Magnetperlen.
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