De passieve componenten van Panasonic vormen de basis van talrijke moderne mobiliteitsoplossingen. Ze ondersteunen elektrische voertuigen, hogesnelheidstreinsystemen, verbeteren de prestaties van e-bikes en dragen bij aan de betrouwbaarheid van landbouwmachines.
Huidige vooruitgang hangt grotendeels af van de ontwikkeling van transport, wat het cruciale belang van geavanceerde transportsystemen benadrukt. De huidige transportinfrastructuur omvat een breed scala aan machines: van personenauto's en bedrijfsvoertuigen tot spoorwegnetwerken, elektrische fietsen en automatisch geleide voertuigen (AGV's) die worden gebruikt in industriële en landbouwtoepassingen. Om de mate van geavanceerdheid van deze systemen echt te begrijpen, moeten we ons concentreren op de basis van elektronica, en specifiek op passieve componenten. De evolutie en betrouwbaarheid van modern transport hangen in grote mate af van significante prestaties in dit fundamentele gebied.
Door gebruik te maken van de meest geavanceerde LCR-componenttechnologie van Panasonic — bekend om hoge prestaties, uitzonderlijke efficiëntie, veiligheid en betrouwbaarheid — zijn onze transportnetwerken veiliger, slimmer en efficiënter geworden dan ooit tevoren.
Veranderende markteisen in de transportsector
De versnelling van elektrificatie en automatisering heeft de eisen aan componenten in de gehele transportsector radicaal veranderd. Ze moeten zich kenmerken door hoge betrouwbaarheid en hoge stromen kunnen hanteren.
Daarnaast moet ook de snelle groei van de elektrische fietsenmarkt worden overwogen:
verhoogd motorvermogen: van 500W tot meer dan 750W;
toename van het systeemvoltage van 36V naar 48V, en zelfs 60V;
geïntegreerd ontwerp: compacte modules met hoge functionaliteit.
Om aan deze veranderende eisen te voldoen, omvatten de sleutelkenmerken van componenten zaken zoals:
hoge stroomprestaties (lage DCR en ESR voor verhoogde efficiëntie);
thermische stabiliteit (gegarandeerde werking in een breed temperatuurbereik, bijvoorbeeld van -55°C tot 170°C);
miniaturisatie (kleine componenten voor oppervlaktemontage, SMD);
beperking van elektromagnetische storingen (verminderd niveau van uitgestraalde ruis);
lange levensduur en hoge prestaties gedurende de gehele levensduur.
Hybride condensatoren – prestaties en duurzaamheid
Marktleidende hybride condensatoren van Panasonic met ultralage ESR-waarden en hoge capaciteit maken compacte ontwerpen mogelijk zonder verlies van prestaties, waardoor het eenvoudiger wordt om geïntegreerde infotainment- en besturingssystemen in voertuigen te creëren. Van het verzekeren van soepele, betrouwbare werking in elektrische en autonome auto's, via ondersteuning van de hoge snelheidseisen van spoorwegsystemen, tot het voeden van aandrijvingen van elektrische fietsen en landbouwmachines — passieve componenten van Panasonic vormen de basis van moderne mobiliteitsoplossingen.
Technische uitdagingen in transporttoepassingen
Hantering van hoge stromen. Elektrische fietsen en AGV's met een uitgangsvermogen van 500W tot 6kW vereisen DC-link-condensatoren in staat om rimpelstromen van 20…60A te dragen. Conventionele elektrolytische componenten vereisen het gebruik van meerdere elementen, wat het oppervlak van de printplaat vergroot.
Lange-termijn betrouwbaarheid. Elektrische voertuigen en AGV's vereisen tegenwoordig een levensduur van 10 jaar bij meer dan 4000 uur werking bij een temperatuur van 125°C, wat de typische garantie van 2000 uur van traditionele elektrolytische condensatoren overschrijdt.
Veiligheid in noodmodi. Hoewel polymeercondensatoren hoge stromen weerstaan, bestaat er in geval van falen het risico op kortsluiting, wat kan leiden tot brand of systeemuitval. Automobiel- en industriële normen vereisen noodmodi met een open circuit om secundaire schade te voorkomen.
Technologie van hybride condensatoren van Panasonic
Hybride condensatoren van Panasonic combineren elektrolytische en polymeertechnologieën om de bovengenoemde problemen uitgebreid aan te pakken.
Prestatievergelijking (bijv. 47µF, 35V):
combinatie van hoge betrouwbaarheid van elektrolytische condensatoren (lage LC, open modus) met hoge stroomprestaties van polymeercondensatoren (lage ESR);
tweemaal de duurzaamheid vergeleken met conventionele condensatoren
4,5 keer toename van de toegestane rimpelstroom.
Hybrid cap has High Reliability (Low LC, Open mode) and suitable for Large Current (Low ESR)
35V47uF (Dia 6.3mm)
E-Cap
Hybrid
Polymer Cap
Electrolyte
Liquid
Polymer + Liquid
Polymer
LC (mA)
◯ 0.01CV
◯ 0.01CV
✕ 0.2CV
Life end mode
◯ Open
◯ Open
✕ Open (Accidental short)
Humidity
◯ 85℃ 85%RH
◯ 85℃ 85%RH
✕ 60℃ 95%RH
Endurance
✕ 125℃ 2000h
◯ 125℃ 4000h
✕ 125℃ 2000h
Ripple current (125℃ 100kHz)
✕ 197 mA
◯ 900 mA
◯ 1000 mA (* 3100mA at 105℃)
ESR (20℃ 100kHz)
✕ 450 mΩ
◯ 60 mΩ
◯ 26 mΩ
Low temperature, High-frequency characteristics
✕ Unstable
◯ Stable
◯ Stable
legenda:◯ : goed ✕ : slecht
Belangrijkste productseries
De belangrijkste productseries van Panasonic in het aanbod van hybride componenten:
ZUU – zeer hoge capaciteit en hantering van aanzienlijke rimpelstromen.
In de onderstaande tabel worden de onderscheidende kenmerken van de afzonderlijke series gepresenteerd:
Serie
Capaciteit
Rimpelstroom
Miniaturisatie
ZTU
1,7 keer groter dan bij de basis hybride serie (bijv. 330µF → 560µF, φ10×10,2mm)
1,8 keer (bijv. 2900mA → 3500mA)
φ10×10,2mm → φ8×10,2mm (kleinere behuizing bij dezelfde capaciteit)
ZUU
Serie met de grootste capaciteit tot 1000µF
Grootste serie rimpelstroom tot 6100mA
Kosten- en ruimtebesparing dankzij 1-op-veel vervangers.
Voorbeeld van toepassing in elektrische fietsen
Hieronder worden twee voorstellen gepresenteerd voor het gebruik van Panasonic hybride condensatoren in circuits van elektrische fietsen. Het uitgangspunt is een aandrijfinverterontwerp van 6kW voor een driefasige motor. Het circuit wordt gevoed door een 48V lithium-ionbatterij.
Een conventioneel ontwerp zou het gebruik van 12 condensatoren van 150µF (63V) met afmetingen φ10×16,5mm vereisen.
Voorstel 1 (ZUU): 63V, 180µF, φ10×16.5mm × 8 pcs.
• totale capaciteit: 1440 µF
• rimpelstroom: 44A RMS
• aantal componenten verminderd met 33%
Ontwerp met laag profiel (hoogte verminderd van 16,5mm naar 12,5mm, reductie van 24%). Verhoogde circuitprestaties met de voorgestelde componenten
Voorbeeld van toepassing in de automobielsector
Zoals eerder vermeld, is een belangrijk gebied waar het gebruik van Panasonic-componenten helpt om de afmetingen van circuits te verminderen, de automobielsector. Laten we eens kijken hoe zo'n miniaturisatie er in de praktijk uitziet.
Een conventioneel ontwerp zou het gebruik van 4 condensatoren voor een spanning van 25V en een capaciteit van 470µF vereisen, die afmetingen hebben van φ10×12,5mm. Met behulp van Panasonic-componenten (serie ZUU) zijn 2 stuks van 25V, 1000µF voldoende, met elk een afmeting van φ10×16,5mm. Dit geeft de volgende parameters:
capaciteit: 2000 µF (+6,4%),
toegestane rimpelstroom 12,2A RMS,
aantal componenten verminderd met 50%.
Vergelijking van beide circuits met inachtneming van de vereiste PCB-oppervlakteVoorbeeld: koelventilator (24V, 4kW, driefasenmotor)
In een standaardontwerp zouden 11 condensatoren van 470µF/35V worden gebruikt, waarvan elk een afmeting heeft van φ10×16,5 mm. ZUU-componenten verminderen dit aantal tot 9 stuks componenten van 680µF/35V (φ10×16,5mm). Dit betekent een verandering:
18-procent toename van de totale capaciteit (6120 µF),
18-procent afname van het aantal componenten.
Hybride condensatoren verbeteren niet alleen de parameters, maar verminderen ook de PCB-oppervlakte
Voorbeeld: DC–DC-omzetter in een OBC-boordlader
Dit type omzetter werkt doorgaans met de volgende parameters: 400 V uitgangsspanning en 12 V ingangsspanning. In de conventionele schakeling worden 8 condensatoren van 470 µF/25 V gebruikt met afmetingen φ10 × 10,2 mm. Panasonic reduceert dit aantal tot 5 componenten van de ZV-serie met specificaties 330 µF/25 V (φ10 × 10,2 mm). Hierdoor worden twee doelen bereikt:
het aantal componenten wordt met 38 % verminderd,
het equivalent presteren wordt behouden dankzij de ESR-karakteristieken.
Betere ESR-waardes maken het mogelijk een condensatorbank met minder capaciteit te gebruiken
Compact ontwerp van vermogensinductoren
Panasonic vermogensinductoren combineren geavanceerde materiaalkennis met state-of-the-art ontwerp, wat uitstekende prestaties levert in een breed scala aan toepassingen. Dankzij de patentierte metal-composiet kern (MC) technologie van Panasonic kunnen deze inductoren tot 103 A stroom dragen, terwijl ze compacte afmetingen behouden van 5 × 5 mm tot 15 × 15 mm.
De MC-kernstructuur biedt lage DC-weerstand, hoge verzadigingsstroom en uitstekende warmteafvoer, waarmee stabiele en efficiënte vermogensconversie mogelijk is in ruimtes met beperkte omvang. Vermogensinductoren van Panasonic zijn ideaal voor automotive, industriële en telecommunicatietoepassingen en bieden ontwerpers een veelzijdige oplossing voor hoog-efficiënte DC–DC-omzetters, spanningsregelaars en vermogensmodules van de volgende generatie.
Technische uitdagingen en oplossingen
Beperking van elektromagnetische storing.Het schakelen op hoge frequentie in elektrische fietsen en AGV-voertuigen genereert elektromagnetische storingen. Conventionele inductoren met ferietkern hebben hoge magnetische fluxverliezen, wat het voldoen aan elektromagnetische compatibiliteit (EMC) normen bemoeilijkt.
Beperkingen bij miniaturisatie.Met toenemende systeemspanning tot 48…60 V moeten inductoren stroom boven 5 A aankunnen zonder aanzienlijke toename van de omvang.
Warmtebeheer.Werken met hoge stroom veroorzaakt temperatuurstijging, wat invloed heeft op inductiviteit-stabiliteit en circuitefficiëntie, vooral nabij motoren. Panasonic inductoren bieden branche-leidende betrouwbaarheid en uitstekende thermische stabiliteit.
De parameters van Panasonic MC Core inductoren bieden een antwoord op al deze uitdagingen.
Afmetingen
Hieronder staat een vergelijking tussen compacte Panasonic inductoren (met metal-composiet kern) en standaard feriet inductoren 22µH.
De tabel toont een aanzienlijk verschil in grootte en verzadigingsstroom.
Laag niveau van elektromagnetische storing
Fluxverliezen in inductoren met metal-composiet kern zijn aanzienlijk lager vergeleken met ferrietcomponenten. Verminderde fluxverstrooiing resulteert in een lagere stralingsruis, wat het voldoen aan EMC-eisen vergemakkelijkt voor automotive en AGV-toepassingen. Vergelijking van elektromagnetische straling tussen ferriet en Panasonic MC elementen
Stabiliteit van inductiviteit
Een andere troef van MC inductoren van Panasonic is de stabiele inductiviteit, die zich uit in drie eigenschappen:
geen harde verzadigingskarakteristiek;
stabiel gedrag over het gehele temperatuurbereik;
hoge tolerantie voor overgangsstromen.
Vergelijking van verzadigingskarakteristieken voor ferriet- en MC-kern elementenBetrouwbaarheid
Het is ook de moeite waard om enkele extra kenmerken van Panasonic inductoren (specifiek voor bepaalde modellen) te benadrukken die met duurzaamheid te maken hebben:
voldoen aan de AEC-Q200 norm;
bedrijfstemperatuurbereik van –40 °C tot 150 °C;
weerstand tegen vibraties tot 50 G;
doorlaatspanning 80 V (zorgt voor 67 % marge voor 48 V systemen).
Toepassing in elektrische fietsen / AGV-schakelingen
De onderstaande illustraties tonen het gebruik van Panasonic MC-kerninductoren in typische schakelingen van kleine elektrische voertuigen. In het schema is de inductor geplaatst om de stroom vanuit het accupakket te stabiliseren.Filterinductor in de voedingskring van een driefasen-motorcontroller.
Werking in batterijsystemen
Het toepassen van Panasonic-inductoren in lithium-ion batterijsystemen (bijv. 48 V) biedt een reeks voordelen:
Ruimtebesparing in het BMS-printontwerp: bereikt door miniaturisatie (57% minder oppervlak, 74% minder volume).
Vereenvoudigde EMI-maatregelen: dankzij lage strooiflux.
Gegarandeerde ontwerpmarge: door hoge verzadigingsstroomcapaciteit.
Verhoogde betrouwbaarheid: behouden door uitstekende thermische stabiliteit.
Ondersteuning van hogere systeemspanningen: geschikt voor 48–60 V en hoger.
Hoge weerstand tegen spanning en stroom: geoptimaliseerd voor next-generation voedingssystemen.
Thermische stabiliteit van inductoren: zorgt voor constante prestaties bij verhoogde temperaturen.
Geïntegreerde compacte constructies: ideaal voor laagprofiel SMD-toepassingen.
Hoog-presterende chipweerstanden
Panasonic chipweerstanden bieden essentiële ondersteuning in transportsystemen waar vermogensdichtheid, precisie en bestendigheid tegen omgevingsinvloeden cruciaal zijn.
De ERJP- en ERJB-series leveren hoog vermogen in compacte behuizingen, ideaal voor hoogvermogensschakelingen in elektrische voertuigen en e-bikes. Voor nauwkeurige regeling biedt de ERA-serie nauwe toleranties en een lage TCR-waarde. In zware omstandigheden, zoals landbouw- en spoorwegtoepassingen, zorgt de ERJU-serie voor zwavelbestendigheid en langdurige betrouwbaarheid, wat een veilige en efficiënte werking op uiteenlopende transportplatforms ondersteunt.
Vereiste eigenschappen van schakelingen in de transportsector
Onderstaande tabel toont typische eisen aan weerstanden in transporttoepassingen en geeft aan welke Panasonic-producten het meest geschikt zijn.
Functie
Belangrijkste eisen
Technische uitdagingen
Aanbevolen oplossingen
Spanningsmeting
Hoge precisie (±0,1%), lage temperatuurcoëfficiënt TCR (~25 ppm), langdurige stabiliteit
Nauwkeurige detectie van kleine spanningsveranderingen en temperatuurdrift
ERA-serie precisieweerstanden
Spanningsdeler
Hoge spanningsvastheid (500 V), groot weerstandsbereik (10 MΩ), naleving van kruip- en afstandseisen
Seriële koppeling van laagspanningsweerstanden verhoogt componentaantal en PCB-oppervlak
Hoogspanningsweerstanden: ERA8P en ERJPM8
Stroomdetectie
Lage weerstand, hoog vermogen (1–3 W), thermische stabiliteit (155 °C)
Warmteontwikkeling door hoge stroom, trillingen en hoge temperatuur
Stroommeetweerstanden: ERJB/D en ERJ*BW
Gate-aansturing
Hoog vermogen (3 W), goede warmteafvoer bij continu gebruik, thermische stabiliteit in automotive omgevingen
Continue vermogensverliezen veroorzaken thermische belasting en weerstandsdaling
Hoogvermogenweerstanden ERJP of ERJB/D
Omgevingsbetrouwbaarheid
Bestand tegen zwavel en trillingen, langdurige betrouwbaarheid
Zwavelhoudende gassen, vocht en hoge temperaturen
Zwavelbestendige weerstanden: ERJU/S-serie
Oplossingen voor concrete problemen
De eigenschappen van de afzonderlijke series in bovenstaande tabel hebben een directe en aanzienlijke invloed op het ontwerp van elektronische schakelingen. Hieronder worden deze aspecten toegelicht aan de hand van concrete voorbeelden.
Spanningsmeting en de ERA-serie
Het nauwkeurig detecteren van kleine spanningsveranderingen vereist het minimaliseren van weerstandsdrift veroorzaakt door temperatuurschommelingen. Transportsystemen werken onder zware omstandigheden bij temperaturen van –40 °C tot 125 °C of hoger, waardoor lage TCR-waarden en langdurige stabiliteit essentieel zijn voor betrouwbare werking. Deze eigenschappen worden geboden door ERA-serie weerstanden (dunne-film weerstanden).
Belangrijkste kenmerken:
Weerstandstolerantie ±0,1%, TCR ±25 ppm/K
Beperkte prestatie- en betrouwbaarheidsafname bij langdurig gebruik en temperatuurschommelingen
Verbeterde totale tolerantie garandeert langdurige betrouwbaarheid
De hoge betrouwbaarheid is bereikt dankzij het gebruik van gepatenteerd weerstandsmateriaal(±0,1% tolerantie na duurzaamheidstests). Constructie van ERA dunne-film weerstanden en hun stabiele karakteristiek in de tijd
Spanningsdelers met de series ERA8P en ERJPM8
In BMS-spanningsdetectieschakelingen genereren in serie geschakelde accucellen hoge spanningen (300–500 V). Traditioneel worden hiervoor meerdere laagspanningsweerstanden in serie gebruikt, wat het aantal componenten en het benodigde PCB-oppervlak vergroot en ontwerp- en kostenuitdagingen met zich meebrengt. Daarnaast is het waarborgen van voldoende kruip- en isolatieafstanden op een compacte printplaat essentieel voor veiligheidsnormen, wat het ontwerp verder bemoeilijkt. Hier bieden de ERA8P- en ERJPM8-series een effectieve oplossing.
Belangrijke kenmerken zijn onder andere:
maximale spanningsbelasting van het component: 500 V;
vermindering van het aantal benodigde weerstanden.
Toepassing van Panasonic-weerstanden bij de opbouw van een spanningsdeler
Dankzij de zeer nauwkeurige spanningsdelingsfactor(VD = V × R2 / (3R1 + R2))wordt in de accuspanningsdetectieschakeling de nauwkeurigheid van het BMS aanzienlijk verbeterd. Bovendien maken Panasonic-componenten een reductie van het aantal weerstanden mogelijk:
Benadrukt moet worden dat de daadwerkelijke reductie van het aantal componenten afhankelijk is van de geldende eisen voor isolatie- en kruipafstanden.
Vergelijking van spanningsdelers opgebouwd met standaardweerstanden en ERJPM8-componenten.
Resistance value x usage
Resistance tolerance (%)
TCR (x10⁻⁶/K)
Working voltage (V)
PCB sizing* (mm²)
Current :
Other company
2012 Thin film resistance
300 kΩ
x 10 in-line
± 0.1
± 25
150 x 10 p
= 1500
40.25
Suggestion A : ERA8PEB
1206
Thin film high resistance
1 MΩ
x 3 in-line
± 25
500 x 3 p
= 1500
21.15 (About 48% Reduction)
Suggestion B : ERJPM8F
1206
High resistance and high withstand voltage
± 1
± 100
21.15 (About 48% Reduction)
Voor stroommeting: ERJB/D en ERJ*BW-series
Hoge stromen genereren aanzienlijke warmte, wat in combinatie met trillingen en thermische spanningen kan leiden tot weerstandsd drift en meetonnauwkeurigheden. Stroomdetectieschakelingen, zoals in tractiesystemen van elektrische voertuigen, laadsystemen en zekeringbeveiligingen, vereisen weerstanden met lage weerstand, hoog vermogen en uitstekende stabiliteit. Voor deze toepassingen biedt Panasonic de *_ERJB/D- en ERJ_BW-series**.
De *_ERJ_BW-serie (met dubbelzijdige resistieve structuur) wordt gekenmerkt door een zeer lage weerstand (tot 5 mΩ) en een unieke constructie die hoog vermogen in een kleinere behuizing** mogelijk maakt, wat bijdraagt aan een kleinere PCB. Doorsnede van de dubbelzijdige resistieve structuurVerkleining van de afmetingen dankzij het gebruik van componenten in formaat 0805
De ERJB/D-serie (type met brede aansluitingen) vermindert het aantal componenten en maakt miniaturisatie, gewichtsreductie en lagere PCB-kosten mogelijk. De constructie met meerdere resistieve elementen verdeelt de belasting, waardoor lokale temperatuurstijgingen in de heetste zones worden beperkt. De langere aansluitingen dempen thermische schokken in vergelijking met standaard chipweerstanden. Verschil in constructie tussen Panasonic-weerstanden en componenten van andere fabrikanten
De gescheiden structuur van de resistieve elementen zorgt voor een betere verdeling van de belasting en resulteert in verbeterde thermische eigenschappen, wat wordt geïllustreerd met meetgrafieken en thermische beelden: Verminderde opwarming van weerstanden opgebouwd uit meerdere resistieve elementenGate-aansturing van transistoren (ERJP- en ERJB-series)
Gate-aansturingsschakelingen in tractiesystemen van elektrische voertuigen en omvormers worden blootgesteld aan continue vermogensverliezen tijdens snel schakelen, wat aanzienlijke warmte genereert. Standaardweerstanden beschikken vaak niet over voldoende vermogen en thermisch beheer, wat leidt tot weerstandsd drift en een verkorte levensduur. De ERJPA/P0- en ERJB/D-series zijn hoogvermogenweerstanden met geoptimaliseerde warmteafvoer en stabiele thermische constructie, die zorgen voor betrouwbare gate-aansturing.
Componenten van de ERJB/D-serie kunnen conventionele chipweerstanden vervangen om PCB-miniaturisatie en gewichtsreductie te realiseren. Hoge overspanningsbestendigheid voorkomt defecten en garandeert een optimale veiligheidsmarge tijdens het ontwerp. De speciale structuur van deze hoogvermogencomponenten verdeelt de belasting gelijkmatig en voorkomt lokale spanningsconcentraties. Structuur van het resistieve element in ERJPA-serie componenten
Omgevingsbestendigheid: ERJU- en ERJS-series
In buitenomgevingen of omgevingen met zwavelhoudende stoffen – zoals industriële AGV’s en landbouwmachines – zijn weerstanden met zilvergebaseerde aansluitingen gevoelig voor verzwaveling, wat kan leiden tot circuitonderbrekingen of prestatieverlies. In combinatie met vocht en hoge temperaturen verhogen deze factoren het risico op uitval aanzienlijk tijdens langdurig gebruik. De materialen die worden toegepast in ERJU- en ERJS-serie weerstanden minimaliseren deze risico’s.
Kenmerken van zwavelbestendigheid:
voorkomt circuitonderbrekingen door verzwaveling en verhoogt de betrouwbaarheid;
elimineert de noodzaak van PCB-afdichting, wat de kosten verlaagt;
hoogvermogen type (brede aansluitingen) – ERJC (formaat 1020, 2 W, 10 mΩ–1 Ω). Foto’s en grafieken tonen de degradatie van contacten door verzwaveling en de weerstand van Panasonic-componenten tegen schadelijke invloeden
Samenvatting
Panasonic breidt zijn aanbod consequent uit op basis van innovatieve componenten voor de transportsector. Het bedrijf levert producten die elektrificatie en automatisering van voertuigen ondersteunen en zo mobiliteit veiliger, efficiënter, beter geïntegreerd en kosteneffectiever in productie maken.
Bijlage: overzicht van producten en potentiële toepassingen
Discussie (0 opmerking(en))