专访 | 提高车载网络的性能不容易，村田有哪些简洁、可靠的静噪解决方案？

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。

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

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

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。

在静噪元件的小型化和高品质的大量生产方面具有绝对优势

⸺车载网络中使用了哪些用来提高可靠性的静噪元件呢？

车载网络的数据中掺杂的噪声分为“正常型噪声6”和“共模噪声”两种类型。去除正常型噪声时使用铁氧体磁珠7、电容器、电阻等，而去除共模噪声时则使用CMCC。

共模噪声在电缆或接口等处的差动信号出现相位偏移时产生。车载网络经常要处理差动信号，因此较常用到CMCC。村田可提供针对CAN/CAN-FD和车载以太网等各种符合车载网络规格的产品。

(a)正常模

(b)共模

⸺村田的车载静噪元件具备哪些特征和优势呢？

在小型化方面，我们具有不输给其他任何产品的优势。在针对车载网络之一——CAN*8的CMCC方面，一直以来都是在环状磁体上缠绕铜线的大型环形产品和4532（4.5×3.2mm）尺寸的自动绕线式产品占据了主要地位。现在，村田已经开发出了3225（3.2mmx2.5mm）尺寸的自动绕线式产品，并率先投放到了市场。

此外，我们认为村田在维持高品质的基础上大量生产产品方面也具备了优势。村田在家用产品市场方面拥有在维持高品质的前提下稳定生产大量CMCC的实绩，其数量远远超出用于车载的CMCC。今后，随着车载网络的高性能化以及利用范围的扩大，使用的CMCC数量想必也会激增。我认为大量供应推动小型化的CMCC是时代赋予村田的使命。

开发独家工艺，提高CMCC的重要特性

⸺汽车功能愈发倾向于高性能化，车载网络也将不断发展。在这样的技术发展趋势下，对于静噪元件有哪些技术方面的要求呢？

我认为，针对CAN和以太网的CMCC不仅需要降低损耗，其被称为模式变换的特性也将更加受到重视。模式变换特性是指正常型噪声变换为共模噪声的量，数值越小，就表示共模噪声越不容易产生。

CMCC由两条线圈组合而成，为了优化模式变换特性，就需要提高这一对线圈的对称性。村田目前已经成功改良了线圈设计和绕线方法，提高了线圈对称性。

⸺今后，在车载CMCC方面将沿着怎样的方向推进技术开发呢？

对于针对CAN和以太网的CMCC，为了应对新型车载网络规格，我们正在探讨元件构造和材料这两个方面的工作。对于村田在小型化方面的强项，我们也会对网络规格和市场动向给予关注并采取相应措施。

合并连接摄像头的信号线和电源线，推动车身轻量化

⸺接下来将就简化车载网络结构的电感器产品——PoC滤波器进行询问。PoC滤波器这一电子元件在车载网络中究竟发挥了怎样的作用呢？

PoC滤波器是减少构建车载网络的电缆数量所不可或缺的电子元件。

配备有高级驾驶辅助系统（ADAS）的汽车或无人驾驶汽车中安装有多台摄像头，用于收集判断行驶环境的信息。这些摄像头上连接了用于传输信号的信号线和用于提供电源的电源线。将这两条线合并，并通过一条同轴电缆同时传输信号和电源的技术即PoC，而分离数据信号和电源时所使用的电感器产品则是PoC滤波器。PoC滤波器的作用，在于利用低频信号容易通过，高频信号难以通过的电感器特性，使低频直流电源通过，并同时屏蔽高频数据信号。

在车载网络中，用于传输影像信号之类的大容量数据的SerDes*9中就采用了PoC技术。其原理是在信号线中安装电容器，仅让数据信号通过，而在电源线中则安装电感器，以防止高频信号入侵。通过在SerDes中运用PoC，可减少电缆数量并控制重量的增加。

传统方式

PoC系统

⸺对于在针对SerDes的PoC滤波器中使用的电感器，开发时需要注意哪些事项呢？

在PoC滤波器中，需要所使用的电感器具备阻抗随传输数据信号的频率而增高的特性。但是，SerDes所需要的电感器的频段从MHz宽至GHz，因此就必须实现宽频段下的高阻抗。

与普通电感器相比，村田的PoC滤波器中的电感器可在相同尺寸的条件下，确保更宽频段下的高阻抗。

追求应对更大的电流及更宽的信号频率

⸺不难想象，为了实现ADAS的高性能化和无人驾驶汽车，将有各种各样的传感器和电子元件被安装到汽车中。顺应这一技术发展趋势，在PoC滤波器方面你们将如何作出应对呢？

连接摄像头的SerDes的消耗电流有几百mA左右，但如果汽车中的PoC用途实现多样化，消耗电流就有可能增加。并且，今后如果通信速度进一步提升，信号的频率范围想必也会变得更宽。这就需要用于PoC滤波器的电感器在今后具备可以应对更大电流、更宽频带的性能。

同时，还需要实现PoC滤波器的小型化。要想实现PoC滤波器的小型化，就需要减少电感器或电阻等元件的数量，或者缩小元件体积。如果减少元件数量，就必须扩大每个元件可以应对的频率范围。而如果缩小元件的体积，就必须先确立能够在维持同等特性的条件下缩小体积的技术。用于PoC滤波器的电感器的开发工作面临着需同时兼顾高性能化和小型化的难题，而村田则将在技术开发过程中着重应对这一点。

⸺应对更宽范围的频率并且同时实现小型化应该相当具有难度。要实现这一点似乎需要花上相应的时间。与此同时，车载网络目前正在飞速发展。对于目前的技术需求，你们是如何应对的呢？

对于PoC滤波器的性能要求是非常严格的，的确，单独一个元件要想达到这一要求都是极其困难的。通常情况下，会将多个电感器和电阻结合，组成具有理想特性的PoC滤波器。为此，我们已准备了从支持低频率的大型产品，到支持高频率的小型产品等具备支持宽频率范围特性的电感器产品。此外，村田还计划在PoC滤波器的设计辅助工作上投入精力。我们正在考虑准备相应工具，以通过特性仿真，得出可满足特性需求的超合适的电感器组合方法。

目前，村田已对外公开了“偏置T电路的电感器选择支持工具”。

静噪等技术的进步，是运用AI等先进技术的必要条件

对于顺应CASE趋势的汽车革命，为了将无人驾驶汽车的大脑——人工智能（AI）和被称为电力汽车的心脏的变频器、电池等先进技术实际安装到汽车中，就必须备好各种周边技术。通过村田的车载电感器产品实现的、针对车载网络的静噪措施和PoC等，正可谓运用先进技术时不可或缺的代表性周边技术。

为了将先进的车载网络率先安装到汽车中，并在初期将产品投放到市场，就需要提前备好静噪元件等。可以说，CASE时代的汽车的进步，离不开村田的静噪元件和PoC滤波器的进一步升级。在用于智能手机的电子元件领域，村田的电子元件的进步已经达到了可以推动终端整体进步的水平。对于CASE时代汽车的进步而言，同样必不可少的村田电子元件将备受期待。

*备注

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。 6 正常型噪声是噪声源与信号源串联时产生的噪声。噪声会通过信号线传输到电脑等中。 7 铁氧体磁珠是将高频噪声转换为热损失后再将其去除的电子元件，呈将导线穿过用磁性材料——铁氧体制成的磁珠的构造。电流流过导线时，铁氧体磁珠就会产生磁通，起到电感器的作用。通过利用在高频段损耗较大的铁氧体，可有效吸收高频噪声。 8 CAN（Controller Area Network）是德国Robert Bosch公司在1983年开发的车载网络规格。作为行业标准技术，该规格已被大多数汽车制造商运用于引擎、制动控制和故障诊断等方面。由于具有针对噪声的高健壮性以及优异的错误检测机制，因此在诸多车载网络规格中，该规格多用于注重高可靠性的部分。 9 SerDes（Seralizer/Deserializer）即串行总线和并行总线互换的电路。在高速网络中，将内部通过并行总线传输的电子元件串联时会用到SerDes。

来源： Murata村田中国