העתיד של ייצור מסננים של יצרני ציוד מקורי בעידן של רכב חשמלי

חלוקת שוק המסננים האוטומotive לפי סוג הנעה (מנוע בעירה פנימית לעומת רכב חשמלי)

עולמה של מסנני רכב מתפצל לשניים, שכן יצרני רכבים מנסים להתמודד גם עם מנועי דלק טрадיציונים וגם עם רכבים חשמליים. לפי דיווח של Market Business Insights משנת 2023, כשמונה מתוך עשרה רכבים שנמכרים ברחבי העולם עדיין מונעים על ידי מנועי בעירה פנימית, אך השוק למסננים המיועדים במיוחד לרכב חשמלי גדל מהר יותר מכל תחום אחר כרגע. לחברות הרכב נדרשים גישות שונות לחלוטין לשני שווקים אלו. למכוניות המונעות במנועי דלק יש צורך בשינוי שמן קבוע, ניקוי מערכת הדלק ותפעול שגרתי של כניסת האוויר. לעומת זאת, לרכב החשמלי מציבים אתגרים חדשים, כגון שמירה על אויר נקי בתא הנהג מפני מזהמי הדרך, וניהול הפרעות אלקטרומגנטיות שיכולות להשפיע על אלקטרוניkę רגישה בתוך הרכבים.

ירידה בצורכי OEM בתחום המסננים לאויר ולאשון למנועים טрадיציוניים

הפופולריות הגוברת של כלי רכב חשמליים מציעה לצמצם את הביקוש לממייני אוויר למנוע בכ-34 אחוז ולממייני שמן בכ-29 אחוז עד סוף העשור. יצרני רכבים כבר מביטים אחרת במערכות הייצור הישנות שלהם, וחלק מהחברות מוסיפות כמעט מחצית מהשקעתן במחקר על ממיסים לפיתוח טכנולוגיית רכבים חשמליים במקום זאת. הפחתה בצורך בממיינים מסורתיים אלו משמעה שהמשחק כולו של חלקים לאוטו משנה כיוון בצורה דרמטית למדי. מה שהיה פעם ציוד סטנדרטי בכל רכב הופך כעת למיושן, כאשר התעשייה משנה הילוכים לקראת פתרונות תחבורה נקיים יותר.

עלייה בביקוש לפתרונות איכות אויר בתא נהיגה של רכב חשמלי

המהות השקטה של כלי רכב חשמליים גורמת לכך שרעשי מערכות מיזוג האוויר ניכרים יותר, מה שהוביל להתפתחויות מעניינות למדי בטכנולוגיית מסנני אוויר. האנשים דואגים הרבה יותר לאיכות האוויר בפנים של המכונית בימים אלה. לפי סקרים אחרונים, כשלושה רבעים מהאנשים שקנהו רכבים חשמליים בשנת 2023 התייחסו לאיכות האוויר בקוקפיט באותה מידה של חשיבות כמו למחיר ולביצועים בעת קבלת ההחלטה שלהם. יצרני רכבים חשמליים פרימיום אומצים במהירות, כאשר כמעט 60% מהדגמים המתקדמים מצוידים במסנני HEPA ומונה חלקיקים בזמן אמת כבר היום. מעבר לשמירה על בריאותם הטובה יותר של הנוסעים, מערכות מתקדמות אלו מהוות הבדל משמעותי באיך שהרכב מרגיש בכלל. בקרת אקלים שקטה וזריזה יותר יוצרת את החוויה הפרימיום שרבים מהנהגים מחפשים ברכב הבא שלהם.

השפעת מבנים חשמליים במתח גבוה (למשל, מערכות 800V) על צורכי הסינון

המעבר למערכות 800 וולט מביא יחד עם כמה אתגרים רציניים כשזה מגיע להפרעות אלקטרומגנטיות. הבעיה כה ניכרת, עד שהמהנדסים נאלצו לחשוב מחדש לחלוטין על איך הם מעצבים פילטרים להגנה על רכיבים אלקטרוניים עדינים. מה עושה את הדברים אפילו יותר מסובכים? פלטפורמות חדשות אלה צריכות פילטרים שמוקמים כ-30 אחוזים פחות מקום ברכב אך עדיין מטפלים בחום כ-2.5 פעמים יותר ממה שנדרש במערכות 400 וולט ישנות יותר. לכן אנו רואים שינוי לכיוון מסננים מתקדמים אלה שעושים חובה כפולה על ידי שילוב של הגנה על התאמה אלקטרומגנטית עם ניהול תרמי יעיל. עבור יצרני רכב העובדים בתוך מגבלות חבילות צמודות, גישה רב-פעיל זו מסייעת לעמוד בדרישות הביצועים הדורשות ללא הקרבת אמינות בעיצובים של מערכת הכוח החדשות ביותר שלהם.

עיצוב פילטר OEM מתקדם: מיניאטוריזציה, אינטגרציה ואתגרים של צפיפות כוח

התקדמות טכנולוגית בייצור מסננים לApplications EV

רבים מייצריה ראשוניים פונים לקלפי ננו-סיבים באמצעות לייזר יחד עם טכניקות ייצור תוספות כדי להתמודד עם הבעיות הספציפיות המתעוררות ברכבים חשמליים. גופי מסננים המיוצרים באמצעות טכנולוגיית דילוג תלת-ממד מצטיינים בערוצי קירור מובנים אשר עוזרים לנהל טוב יותר את החום במערכות סוללות. במקום להסתמך על חומרי סלולוז ישנים, החברות עוברות לתשתיות keramika בתדר גבוה. חומרים חדשים אלו אוספים כ-40 אחוזים נוספים של חלקיקים מאשר בעבר, ויכולים לעמוד בטמפרטורות של עד 150 מעלות צלזיוס מבלי להתפרק. ביצועים מסוג זה הופכים אותם לאispensABLE למערכות תמסורת מתקדמות ברכב החשמלי המודרני בעל הביצועים הגבוהים.

מגמות בהפחתת הגודל ופתרונות מסננים מודולריים לאינטגרציה קומפקטית

ראינו שינוי גדול בעיצוב כלי רכב חשמליים לאחרונה, כאשר ארכיטקטורה קומפקטית מקטינה את צורכי שטח המסננים בבערך 35% מאז תחילת 2021. יצרני רכב נעשים חכמים יותר עם מודולים הניתנים להצמדה שיש להם חיבורים סטנדרטיים בכל המוצרים. זה אומר שהם יכולים לדחוס מסנני אויר לקבינת הנוסעים, שields חום, ומסנני EMI מעיקים לתוך קופסה קטנה אחת בלבד, שמידותיה 200 סמ"ק. מה זה אומר על מדף הייצור? צוותי ההרכבה חוסכים כ-18 שעות אדם לכל רכב שנבנה. בנוסף, הקופסאות הקטנות האלה מגיעות עם חיישני IoT מובנים שמאפשרים לטכנאים לנטר את הביצועים מרחוק. התוצאה? פחות תקלות בעת נסיעה, ותכנון טוב יותר של תחזוקה ארוכת טווח עבור דילרים בכל מקום.

דרישה של יצרני ציוד מקורי לעיצובי מסננים קומפקטיים ומintegrיים בפלטפורמות EV עבות-כוח

יצרני רכבים דורשים היום מסנני אוויר שיכולים ללכוד 99.97 אחוז מהחלקיקים בגודל של 0.3 מיקרון, תוך שימוש בשטח שקטן בבערך 50 אחוז מזה שנדרש ע"י חלקים מסורתיים למנוע בעירה פנימית. רכבי חשמל מתקדמים מצוידים בדרך כלל במערכות סינון רב-שלביות בזמננו הזה. הקבוצות המתקדמות הללו כוללות לרוב טכנולוגיית צמצום אלקטרוסטטי יחד עם שכבות של פחם מופעל, ולפעמים גם כיסויים אנטי-מיקרוביאליים לשם אפקטיביות מרבית. כאשר כל גרם חשוב, יצרני רכב פונים לשימוש בקופסאות מיוחדות העשויות פולימרים מחוזקים בגרפן. חומרים אלו שומרים על עמידות אך שוקלים רק כ-1.2 קילוגרם ליחידה, כלומר כ-55 אחוז פחות מאשר ברכיבים רגילים מאלומיניום. זה הגיוני כשמדובר בניסיון לצמצם מיותר משקל בתהליכי עיצוב רכב.

מסנני תאימות אלקטרומגנטית (EMC): עדיפות גוברת במערכות OEM לרכב חשמלי

תאימות אלקטרומגנטית (EMC) ברכבים חשמליים: גורם ביצועים קריטי

כלי רכב חשמליים מייצרים 30% יותר הפרעות אלקטרומגנטיות (EMI) מאשר כלי רכב חשמליים (ICE) עקב סוללות מתח גבוה ואלקטרוניקה חשמלית. עובדה זו הופכת את מסנני EMC לחיוניים להגנה על מערכות ADAS, מידע ובידור ומערכות בקרה. עם 72% מכשלים ברכיבי רכב חשמליים הקשורים ל-EMI (MarketsandMarkets 2024), יצרני ציוד מקורי (OEM) משלבים כעת שיקולי EMC בשלב מוקדם של שלב התכנון.

שילוב מסנני EMC במערכות סוללה ובמערכות הנעה

ארכיטקטורות מודרניות של 800V דורשות סינון רב-שלבי כדי להתמודד עם:

• רעש בתדר גבוה מממיר SiC (200 MHz)
• הפרעה של מצב משותף במנועי היגוי
• תנודות מתח ב-DC-link העולות על 50V/µs

יצרנים מובילים משדרגים את מסנני EMC ישירות בתוך מודולי הסוללה, ובכך מקטינים את הקרינה היוצאת בממוצע ב-18dB בהשוואה לפתרונות חיצוניים. שילוב זה מפחית את התהודה בכבלים ומשפר את אמינות המערכת הכוללת.

דרישות תקינה ותקנים למסנני EMC ברכבים חשמליים

שווקי הרכבים החשמליים העולמיים מחויבים בתקנות חמורות בתחום EMC:

תקני ISO 11452-8 המעודכנים מחייבים כעת בדיקות רטט בסביבה אמיתית עבור מחברים מסננים, כדי לה confronting 12% מהתקלות בשטח שזוהו בהוצאת מוצרים של רכב ב-2022.

כוחות מניעיה לגדילת שוק המסננים לאבחנת EMC ברכב חשמלי וחיזיון מגמות

צפוים צמיחה של שוק המסננים לאבחנת EMC ברכב חשמלי בקצב גידול שנתי ממוצע של 29.4% עד 2030, בשל:

1. אמץ של מבנים חשמליים של 800V tr+ ב-67% מהרכבים החשמליים החדשים עד 2027
2. הרחבת מערכות טעינה דו-כיווניות
3. כללים חדשים של ה-FCC שמגבילים פליטה רחבה ממטעני DC מהירים

המורכבות של המסננים גדלה פי 3.8 מאז 2020, וכעת מגנטים משולבים תופסים 15% ממשטח הלוח של מערכת ניהול הסוללות (BMS) ברכבי EV מפוארים.

איזון בין ביצועי EMC לבין עלות ומשקל בייצור המוני

בעוד מסננים מבוססי גרפן מציעיםавכרים 40% טובים יותר של Ferrite בавכרי EMI, עלותם של 74$ ל-קילוואט מגבילה את השימוש בהן בייצור המוני. במקום זאת, יצרני ציוד מקוריים אומצים תיכנות היברידיות הכוללות:

• מעטפות ממתכת מורכבת בעריכה באמצעות דפוס (0.18$ לסמ"ק)
• קבלים קרמיים רב-שכביים עם התנגדות שקולת 0.5Ω
• מערכות התאמה אוטומטיות של עכבות שמפחיתות את זמן ההגדרה ב-83%

פתרונות אלו משיגים תאימות של 92% לדרישות EMC קלאס 3, תוך שמירה על משקל תת-מערכת מתחת ל-4.2 ק"ג ברכב חשמלי מסוג C.

חדשנות בחומרים ויכולות חכמות במסננים דור הבא של יצרני ציוד מקורי

אמצה של חומרים חדשים לשיפור עמידות תרמית ואלקטרית

יצרני ציוד מקורי מובילים בתחום חומרים מורכבים כגון פולימרים מוגברים בגרפן וחומרים מצעים מוכסים קרמיקה, אשר מציגים עמידות תרמית גבוהה ב-40% לעומת מסננים קונבנציונליים. חומרים אלו עמידים בטמפרטורות מעל 150°צ בסמוך לאחסוני סוללות ושומרים על חוזק דיאלקטרי של יותר מ-25 קילו-וולט למילימטר – מה שחיוני למניעת הקשתות במערכות 800V.

ביקוש גובר לפילטרים מחוברים עם יכולות ניטור בזמן אמת

מסננים חכמים הם כעת חיוניים לשמירה על בריאות של כלי רכב חשמליים. כשליש משני של יצרני חלקים לרכב הפכו את המסננים החכמים עם חיבורי אינטרנט למוקד עיקרי בתוכניות הפיתוח שלהם עד 2025. המסננים מצוידים בחיישנים מובנים שמניטרים הצטברות אבק, שינויים בלחץ וב wear-out של המסנן, ושולחים את כל המידע הזה ישירות למערכות תחזוקת הרכב. מבחני שדה מראים שהמערכות החכמות אלו מקטינות את התיקונים הלא צפויים בכ-שליש. חברות הרכב מתחילות להתקין מודולים מוכנים לרשתות 5G שיכולים לשלוח פרטי ביצועים חזרה למערכות המחשוב במפעל בתוך פחות מחצי שניה, מה שעוזר לטכנאים לדעת בדיוק מתי יש צורך לטפל בחלקים לפני שיתפתחו בעיות.

התמודדות עם אתגרים בייצור פילטרים של יצרן ציוד מקורי (OEM) במהלך המעבר לרכב חשמלי

עלויות, מורכבות טכנית ואתגרי שרשרת האספקה בייצור פילטרים לרכב חשמלי

תג המחיר של מערכות סינון מתקדמות גבוה בבערך 47 אחוז לעומת המודלים הרגילים, לפי דוח שרשרת האספקה האוטומotive העדכני משנת 2024. בשנה שעברה, חוסר בסמי-מוליכים עיכב בצורה משמעותית את התהליך כולו, והזיז את לוחות הייצור קדימה בין שמונה לשתים עשרה שבועות. בנוסף לכך, קיימים כל מיני בעיות גיאו-פוליטיות שמפוצלות את הקבלה על מינרלים נדירים הנחוצים לצורך פילטרים יעילים. גם אתגרים טכנולוגיים ממשיכים לצוץ. למפתחים יש עבודה רבה בפונדקם בניסיון לעצב חלקים שיעמדו במערכות של 800 וולט וברמות הפרעות אלקטרומגנטיות הגבוהות פי שלושה ממה שקיים במנועי בעירה פנימית מסורתיים. ואם זה לא היה מספיק, התקנות משתנות כל הזמן, כך שיצרנים צריכים כיום כ-22% יותר תצורות פילטרים שונותمقارنة למה שהיה להם רק לפני חמש שנים.

הגדלת הייצור כדי לעמוד בסטנדרטים מתפתחים של סינון ספציפיים ל-EV

תעשיית הרכב ניצבת בפני אתגר גדול, שכן יצרני ציוד מקוריים צריכים לשדרג כ-60 אחוז מקווי הייצור הנוכחיים כדי להתמודד עם עיצובי המסננים החדשים, ובמקביל לעמוד בדרישות הבטיחות הקשות של ASIL-D. לפי מחקר שוק עדכני של תחום היצרנות הרכבים החשמליים העולמי, אנו עדים לצמיחה בתלת ספרות בהתקנת מסננים חכמים במהלך השנים הקרובות. למה? מכיוון שהרגולציה ממשיכה להדק את דרישות לכידה של חלקיקים במערכות קירור של סוללות. כמה מהשחקנים הגדולים בייצור כבר החלו ליישם תצורות איסוף מודולריות, מה שמצריך ירידת עלויות הכנה מחדש של כ-שליש. הם גם משדרגים בינה מלאכותית לבדיקות איכות, ומשיגים שיעורי זיהוי של פגמים בשיעור של למעלה מ-99 נקודה משהו אחוז. ובהתאם לכך שיהיו בערך 15 ערכות בנייה שונות לרכב חשמלי בשוק עד אמצע העשור, חברות זקוקות לפתרונות גמישים שיכולים לתפקד בהפרשים שונים של מתח ומגבילים של מרחב צפוף, מבלי להקריב את הביצועים בתנאי העולם האמיתי.