从安全到性能:新一代车载电容器如何重塑新能源汽车产业格局

从安全到性能:新一代车载电容器如何重塑新能源汽车产业格局

  • 2025-05-09
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        随着汽车智能化进程加速,现代车辆已从单纯的机械产品进化为高度集成的电子系统。从基础的车窗控制、雨刷运作到核心的转向、制动等关键功能,都依赖于精密的车载计算单元实现数字化控制。当前行业正经历两大技术跃迁:

  1. 智能驾驶技术升级

  • ADAS系统渗透率持续攀升,2024年新车搭载率突破60%

  • 多传感器融合架构成为主流方案

  • 计算平台算力需求呈现指数级增长

  1. 软件定义汽车(SDV)兴起
    √ 硬件资源虚拟化技术成熟
    √ 整车OTA升级能力成为标配
    √ 服务化架构(SOA)重构电子电气架构

技术演进带来三大核心挑战:
• 算力需求激增:L4级自动驾驶需500+TOPS算力
• 能耗管理难题:电子系统功耗年增率达35%
• 电源系统瓶颈:传统元器件效率已接近物理极限

技术演进带来三大核心挑战:

• 算力需求激增:L4级自动驾驶需500+TOPS算力
• 能耗管理难题:电子系统功耗年增率达35%
• 电源系统瓶颈:传统元器件效率已接近物理极限

“我们扩充了新型电容器‘导电性高分子混合铝电解电容器(以下简称混合型电容器)’的产品阵容,这将有助于车载设备大功率化所需的电源电路更进一步实现高可靠性、长寿命化、高效化和小型化。”太阳诱电子公司ELNA的中村忠浩如是说。

电容器等构成车载电源电路的电子元器件,必须选择高可靠性、长寿命、高效率的产品。而且随着车载设备性能的提升,对于这些电子元器件的技术要求也越来越严格。

中村说:“车载电源电路的电容器大多采用多层陶瓷电容器(MLCC)以及更加符合耐高压化和大容量化需求的‘铝电解电容器’。但是铝电解电容器的技术已经充分成熟,在结构层面上已没有提高性能的余地,这就很难实现符合车载设备高性能化要求的特性”。

开关电源也用于车载电源电路中,出现了通过提高开关频率来推动实现高效化和小型化的趋势。能在100kHz以上的环境下运行的电源电路已经投入使用,在运用新一代材料氮化镓(GaN)的功率半导体电路中,也开始应用1MHz驱动。而现有的铝电解电容器都还不能胜任这些用途。

  中村又说道:“混合型电容器的电解质同时采用传统的电解液和低电阻导电性高分子。因此与铝电解电容器相比,混合型电容器可以在更宽的频带和温度范围内降低等效串联电阻(ESR)。ESR是用于表示电容器的电气特性和可靠性性能的指标之一,ESR值越低,电容器在电源电路中的平滑特性和瞬态响应特性就越良好,可以获得稳定的输出功率。并且,混合型电容器具有能在高频率下吸收噪音等卓越特性,所以能满足车载电源电路的要求。

图1从可支持的电压和开关频率来看电容器的大体分类

  可实现的特性因电容器的材料和结构而存在较大差异。混合型电容器可以在高开关频率下运转,并且适合处理电压电力较高的电源电路。这符合新一代车载电源的要求。

“全球的OEM(整车制造商)和一级供应商都已经决定在未来发售车型的电源电路中采用混合型电容器。”中村充满信心地说道。根据太阳诱电的推测,以2020年的所需数量为基准,混合型电容器的需求在2025年时迅速翻升至约2.5倍,并在2030年时达到约5.1倍。尽快建立能够开发并供应用户企业所需规格产品的体系,是电容器制造商的当务之急。

中村继续说:“本公司的优势在于丰富的产品线。尤其在提供大容量产品方面领先于其他公司。原本由多个小容量产品构成的电路,只要改用更大容量的产品,就能实现小型化和简单化。我们还为客户准备了耐高温的‘HVK系列’以及耐振动的‘HT·HTK系列’,满足您的应用场景。”

太阳诱电之所以能拥有如此丰富的产品阵容,其背景在于在车载用电容器领域中为大量客户供给产品的业绩。正因为与客户关系密切,才能及时应对未来所需电容器的规格要求。

中村说:“本公司采用日本国内一条龙的开发和生产方式,从而建立起能快速合理地应对电容器材料和元件结构,并进行开发和生产的业务体系。我们会尽快供应符合汽车产业所要求的特性的产品,如果需求有增加,我们也会完善增产体制来进行应对。”

混合型电容器有潜力让电源电路的性能得到飞跃性的提升,这是传统电容器所望尘莫及的。今后的运用场景也一定会越来越多。如果您的电源电路也需要技术革新,不妨考虑采用混合型电容器。




来源:

Baidu
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