汽车应用中的电容器 -凯发app官网登录

与几乎所有的电子产品一样，电容器也广泛应用于汽车系统。但是，随着越来越多的汽车采用替代的推进技术（电流和电路的管理变得日益重要），电容器的角色在不断扩展。与此同时，超级电容器中的创新技术使这些设备适合用于电动车辆 (ev) 和插电式混合动力车辆，在某些情况下补充甚至取代了蓄电池。

在新排放法规和奖励措施的激励下，预计 ev 的产量会迅速增加。未来几年，预计 ev（该类别包括纯电动车型和插电式混合动力汽车）的全球产量将增加六倍。根据市场调查公司 his, inc. 的估计，其年产量将从 2014 年的 409000 辆增加至 2021 年的 240 万辆。

这与预计的同一时期整个汽车市场边际利润增加 3.6% 形成了强烈对比。

政府帮助刺激电动汽车的需求

当地和国家政府是推动增加 ev 销售的主要力量。例如，加利福尼亚州的零排放车辆 (zev) 法规预计到 2025 年将使该州路面上行驶的 zev 超过 140 万辆。加利福尼亚州的 zev 定义包括插电式混合动力汽车和全电池驱动汽车。zev 法规旨在使加利福尼亚州实现到 2050 年将温室气体排放减少 80% 的目标。

努力达标

面向汽车市场的电容器主要遵守汽车电子委员会 q200 规范，该规范已成为汽车无源器件约定俗成的标准。q200 定义了不同类型无源器件的工作温度，包括用于汽车各用途的电容器。该规范根据设备的安装位置（是在发动机罩下方还是在乘客舱中）设置了不同的参数。

汽车电容器系列

各类汽车（包括如今主导市场的内燃机 (ice) 型汽车）的子系统中可以找到各式电容器。电容器供应商（如 epcos ag）提供各种用于舒适、安全和发动机控制单元应用的汽车级设备。

例如，舒适系统（如空调）、车窗刮水器以及用于车窗、座椅和其他用途的马达均采用了公司的铝质电解电容器。这些设备也用于关键的安全和控制系统中，比如动力转向系统、气囊控制系统和制动系统。此外，铝质电解电容器还用于发动机控制单元 (ecu) 的蓄电池控制、汽油和柴油发动机控制，以及燃料泵和风扇等用途的电动机传动。另外，无钥匙进入系统和轮胎压力监测系统中也能找到薄膜电容器的身影。

电动车辆推动了电容器需求

ev、插电式混合动力车辆和某些其他类型的机动车辆均采用电力传动系统。这些传动系统使电子元件和子系统的需求越来越大。

在这些车辆中，铝质电解电容器和薄膜电容器用于传动系统应用，包括增压逆变器、直流/直流转换器、电机逆变器、车载充电器和插墙式充电器。

电容器也可在再生制动系统（畅销的 toyota prius 混合动力汽车中采用的技术）中发挥重要作用。再生制动系统可以在汽车减速时重新利用以热量形式损失的动能，并将其转换成电能。这些电能可以在电容器中存储较短时间，然后可回收用于对汽车再次加速。

mazda 的 i-eloop 系统使用超级电容器来执行制动能量回收。双电层超级电容器中存储的电量用于为汽车电力系统（包括大灯、气候控制系统和音频设备）供电。虽然 mazda 在由传统 ice 推进的汽车中使用该技术，但基于超级电容器的再生制动系统也可以应用于 ev。

超级电容器充电的电动车辆

超级电容器未来将在 ev 市场发挥的作用远大于现在。制约某些 ev 推广的一个重要因素是其有限的续航里程。

tesla model s 是一款高档车，每充一次电能够以 55 英里/小时的速度行驶 300 多英里。但是，其他 ev 的续航里程要短很多，例如售价相对较低的 nissan leaf，一次充电只能行驶大约 84 英里。

ev 续航里程的限制原因在于大多数电动汽车中使用的锂离子电池。这些电池价格不菲，并且常常不能存储足够的电量以满足驾驶者的需求。此外，这些电池充电速度慢。

但是，近期在超级电容器领域的突破使超级电容器成为一种可行且卓越的锂离子电池替代产品。传统的超级电容器充电速度比蓄电池快很多，但不能保留足够的电量为 ev 供电。

韩国光州科学技术院开发的基于石墨烯的新型超级电容器技术可以解决这一问题。

石墨烯常被称为“神奇材料”，它是具有卓越性能的单原子厚度的碳原子层。石墨烯的一个有趣特点是其单位容量的表面积非常大，1 克材料便可覆盖 2,675 平方米的面积。石墨烯的这种大量有效表面使其可以存储大量静电。

光州科学技术院表示，在同等重量条件下，其研制的超级电容器现在可存储与锂离子电池一样多的能量，并可在不到四分钟的时间内完成充电。该技术的未来开发有望在容量方面超过锂离子电池。虽然这项技术仍然有待改进才能实现商业化，但这一开发成果表明了超级电容器技术具有代替 ev 中蓄电池的潜力。

电容器踏上征途

由于广泛用于传统的 ice 汽车，并且具有在 ev 车辆中日益普及的强劲势头，因此电容器和超级电容器将继续在汽车市场上发挥重要作用。