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电解电容器提高了EV设计的效率万博投注网址

文章作者:Jorge Vacas

混合铝聚合物电容器利用纹波电流来克服电动汽车设计中的温度和振动挑战。万博投注网址

汽车扇区的电气化趋势显示，没有减压迹象，电解电容器已被证明是电动车辆（EVS）中的高密度动力输送的可靠源。特别是使用混合铝聚合物电容器导致更有效的汽车设计。

随着每一个月，至少有一个卡制造商宣布一个主要的发展 - 是一个完全新的电动车（EV）或升级到现有模型。分析师的最新研究Marketsandmarkets.表明电气化部门可能会以11.9％的复合年增长率扩大，达到2020年的2025美元，从2020年的737亿美元达到1296亿美元。这种快速增长反映了对研究和开发活动的令人难以置信的投资，因为EVS继续赢得广泛的消费者接受。

然而，技术进展不会被隔离发生。供应链在支持OEM方面发挥了巨大的努力，系统和组件专家提供跨越广泛的领域的创新解决方案。

电解电容器已经发展为电动汽车提供高循环寿命和快速充放电的高密度电源。混合铝聚合物电容器与聚合物和液体电解材料相结合，为轻型混合动力汽车(mhev)的48V架构提供出色的电气性能，成为汽车应用中极具前景的组件。

最新的混合铝聚合物电容器最典型地提供了一个小型封装中的非常高的纹波电流能力，当并联用于现有的48V汽车逆变器设计时，可以减少所需部件的数量，从而产生更流动的汽车设计。

低等效串联电阻的重要性

让我们深入研究混合铝聚合物电容器的设计和性能特点，以及它们在汽车应用中的应用。和传统的电解电容器一样，这些装置由铝箔和纸缠绕在金属罐中组成。这项创新来自于电解质，它结合了传统的湿液体和现代的导电聚合物(图1)。聚合物促进电导率并减少等效串联电阻（ESR），而湿电解质最大化接触表面区域并增加电压容差。

图1在杂交铝聚合物电容器结构中，电解质将常规湿液与现代导电聚合物结合在一起。来源：kemet.

这些先进材料和混合施工的组合产生了几种变化的效果。出于一开始，ESR是一个关键参数，因为它直接影响电容器的峰纹波能力以及其发热和温度性能。图2演示了在整个频率范围内，与传统电解质相比，混合电解质的串联电阻异常低。

图2混合动力车和传统电解电容器的ESR性能比较显示了混合施工的益处。资料来源：kemet.

当这些电容器在其纹波吸收限制下工作时，混合设计的异常低ESR具有显着的发热改善。高纹波电流的瞬态模拟显示混合动力设计的温度降低20°C（万博投注网址图3.)。

图3.混合动力和传统电解电容器的纹波电流温度比较显示了混合动力设计的20°C的温度降低。万博投注网址来源：kemet.

具体来说，在电动汽车中，负载变化和电压调节给工程师带来了重大的设计挑战。在恶劣的环境条件下，车载计算机、发动机控制单元、DC/DC变换器和48V逆变器都需要纹波稳定和电源解耦。在高纹波条件下，温度性能使得混合铝电容器非常适合在恶劣环境中需要适当平滑和解耦电源的敏感下游电子应用。

除温度性能外，汽车应用还需要高可靠性以满足AEC-Q200标准。在某些情况下，热冲击会导致电容器内的氧化物层的缺陷，导致过量的漏电流。然而，杂化聚合物电容器具有液体电解质的存在，允许氧化物的电化学生长具有柔软的自愈合机制。该过程不需要达到特定的最小电流，并且可以以相对较低的局部电流密度发生，允许平稳地恢复任何缺陷。因此，稳定泄漏并确保电容器的可靠性。

当这些坚固的机构与抗振动安装结构相结合时，汽车的额定寿命超过3000小时，耐冲击30克，工作温度范围从-55°C到125°C。值得注意的是，尽管混合电容器比传统的同类产品更昂贵，但其强劲的性能允许更严格的评级利润率，并可以导致价格竞争的设计可靠地运行在90%的评级。万博投注网址

混合电容产品开发

举个例子PHA225，具有极化全焊接设计，镀锡铜线引线的轴向结构，负极连接到壳体。PHA225绕组容纳在圆柱形铝罐中，具有高纯度铝盖和耐用的橡胶垫圈。这PH225同时，混合电容器的不同之处在于它包含径向冠，其允许其安装在立体位置。

PHA225和PHH225混合电容器都具有小尺寸和高纹波电流每单位体积，在设计汽车和工业应用时是有价值的属性。通过使用较小的高功率密度混合铝电容器并联用于现有的48V汽车逆变器设计，可以减少所需部件的数量并保持高纹波电流性能。两个电容器都是在大功率汽车应用中设计的理想选择，包括48V逆变器，冷却风扇，水泵，动力转向和制动和注射系统的DC-Link。

这两种组件都具有在+125°C工况下超过3000小时的工作时间、高达140°C的高温能力、高达40个臂、连续负载和自修复行为。

然后有A780系列，这代表了kemet的表面安装（V型芯片）混合铝聚合物电容器的第一释放（图4.)。该电容系列可以承受沉重的振动(高达30克)，满足汽车动力系统应用的严格设计要求，包括发动机控制单元，DC/DC转换器，48V逆变器MHEV，开关模式电源，和计算机电压调整模块。

图4.A780, PHA225和PHH225是AEC-Q200合格的电容器，以混合设计结合了高导电聚合物技术和液体电解材料。资料来源：kemet.