為新能源汽車保駕護航，汽車電容的發(fā)展

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠(yuǎn)）作為三大無源器件之一的電容，是任何硬件電路都離不開的基礎(chǔ)被動元器件。各個應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)都有著電容的身影，這些元件不僅關(guān)系到硬件電路整體的穩(wěn)定性，還決定了電子設(shè)備質(zhì)量的優(yōu)劣。

新能源汽車是現(xiàn)在電容非?；馃岬膽?yīng)用方向，電容的濾波、吸收和諧振這些基礎(chǔ)功能助力構(gòu)建起了新能源汽車的核心電控系統(tǒng)。從整車角度來說，汽車電容既增強了汽車性能，又有助于保障汽車的使用壽命。

新能源汽車中的電容應(yīng)用

不同的電壓等級和不同容值下，有很多種電容類別，從小容值到大容值大致上分為陶瓷電容、薄膜電容、鋁電解電容。當(dāng)然在超高容值范圍里還有目前比較有話題度的雙電層電容，也就是超級電容。在高壓低容值范圍內(nèi)，陶瓷電容的覆蓋面非常廣，而鋁電解電容有很高的容值，但是工作電壓相對較低，薄膜電容則介于二者之間，雖然容值上限不及鋁電解電容，工作電壓上限不及陶瓷電容，但是綜合來看具有高容值且電壓等級也不低。

新能源汽車?yán)?，陶瓷電容類別下的細(xì)分類別MLCC電容以及DC薄膜電容是目前最火的兩個品類。MLCC容值上限在100uF左右，電壓上限則在1000V左右，DC薄膜電容的覆蓋范圍要更廣一些。鋁電解電容作為一類傳統(tǒng)的汽車電容技術(shù)也在不斷進(jìn)步，鋁電解電容器的容量是由陽極箔決定的，采用特殊的蝕刻工藝加工最大限度擴大其表面積讓鋁電解電容器具有遠(yuǎn)超其他電容的單位體積容量并實現(xiàn)極具吸引力的單位容量比成本。

DC薄膜電容在新能源汽車中的使用場景主要集中在電控、車載DC/DC和OBC中。新能源汽車需要考慮到抗震、高溫、高壓大電流、高可靠性等諸多要求，電解電容雖然容值足夠但其他方面無法完全滿足需求。DC薄膜電容開始不斷取代電解電容，更好地去適配新能源車應(yīng)用，目前業(yè)界多以特性非常優(yōu)異的聚丙烯薄膜電容為主。DC薄膜電容良好的自愈能力意味著器件耐過壓能力強，高頻性好，可以明顯提高電動汽車的性能、延長蓄電池的使用期限，從而解決新能源車?yán)m(xù)航里程短的問題。

MLCC，目前最熱的電容器。受益于汽車市場的蓬勃發(fā)展，MLCC成為用量最大、發(fā)展最快的電子元件之一，也因其小型化和大容量化，正逐步搶奪鋁電解、鉭電解、薄膜電容的市場。市面上有個說法，“汽車是MLCC的集合體”，車規(guī)級MLCC的重要性可見一斑。車載用高信賴性MLCC包括軟端子電容、支架電容和三端子電容。軟端子電容在端電極中加入了柔性樹脂層，可減少因應(yīng)力導(dǎo)致的“彎曲裂紋”問題，支架電容在端電極上安裝了金屬框架，具備大容值、低ESL和高信賴性的特點，而三端子電容則采用貫通式結(jié)構(gòu)，具備低ESL特點，可在廣頻帶中起到降噪去耦的作用。這些MLCC在汽車中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛而且用量非常大，從ADAS到各種控制系統(tǒng)，從定位模塊到電池管理模塊等等。

超級電容則憑借高功率密度、寬溫域等熱性，為汽車電源等場景提供了不少助力。目前這個賽道還處于起步階段，市場需求的確在不斷擴大，但相關(guān)產(chǎn)品的不完善之處還是存在，前景還是很不錯的。

汽車電容市場概況

先看鋁電解電容，根據(jù)中國電子元件行業(yè)協(xié)會的相關(guān)數(shù)據(jù)，2020年全球鋁電解電容的市場規(guī)模在62.7億美元，2021年市場規(guī)模在63.3億美元左右，2022年全球市場規(guī)模約在64億美元。汽車鋁電解電容在整個下游應(yīng)用中的占比在5%左右，2022年全球汽車鋁電解電容市場規(guī)模大概在3.2億美元。

汽車鋁電解電容以Chemi-con、Nichicon、TDK、Vishay、Rubycon和Panasonic這些廠商為主導(dǎo)，大部分為日系廠商。國內(nèi)的主要廠商有艾華集團、江海股份這些。

根據(jù)中汽協(xié)的相關(guān)數(shù)據(jù)測算，2020全球市場規(guī)模全球新能源汽車用薄膜電容器市場規(guī)模在13.7億元，2022年市場規(guī)模在40億元左右，預(yù)計在2025年超過90億元。

薄膜電容廠商市占率靠前的有松下、TDK、基美、法拉電子、Nichicon，這些廠商占據(jù)了全球市場份額的半壁江山。雖然國際廠商具備技術(shù)優(yōu)勢，但隨著國內(nèi)成本優(yōu)勢廠商的崛起，薄膜電容器供應(yīng)鏈向國內(nèi)核心廠商集中，以法拉電子和江海股份為代表的中國廠商正在完成技術(shù)追趕，持續(xù)提升市場份額。

MLCC市場大家應(yīng)該有所了解，消費電子產(chǎn)品需求持續(xù)低迷，車規(guī)級MLCC需求迅速增長，對比明顯。以村田為首的幾大日系MLCC廠商正快馬加鞭向“車規(guī)級市場”轉(zhuǎn)型。村田、TDK、太陽誘電這幾大日系MLCC廠商都紛紛表示過因智能手機、PC產(chǎn)量減少，庫存調(diào)整壓力加大，導(dǎo)致MLCC等電子零件需求預(yù)估將較原先預(yù)期下滑，紛紛下調(diào)了業(yè)績預(yù)測。各大廠商在消費電子市場需求下降的情況下，都開始縮減支出，將產(chǎn)品線加快向車用市場轉(zhuǎn)移。

根據(jù)Paumanok數(shù)據(jù)，MLCC 2021年全球市場規(guī)模已達(dá)1147億元，其中汽車領(lǐng)域應(yīng)用占比為12%，2021年汽車MLCC市場規(guī)模為137.64億元。同時根據(jù)中國電子元件協(xié)會數(shù)據(jù)，純電動車的MLCC單車用量約為18000只，預(yù)計到2025年，全球汽車用MLCC需求量將達(dá)到4730億只。

國產(chǎn)MLCC廠商目前處于第三梯隊，供應(yīng)的產(chǎn)品雖然以中低端居多，也在加大研發(fā)投入，從而實現(xiàn)產(chǎn)品競爭力的提升。如風(fēng)華高科、微容電子等廠商從2022下半年已陸續(xù)推出低容值車規(guī)產(chǎn)品并實現(xiàn)產(chǎn)能提升。

而在超級電容這一塊，據(jù)QYResearch統(tǒng)計，2021年全球超級電容器市場銷售額達(dá)到了12億美元，預(yù)計2028年將達(dá)到58億美元，年復(fù)合增長率可達(dá)24.3%。Maxwell是市場占有率最高，其他的國際廠商還有松下、NEC Tokin、NessCap等，國內(nèi)的寧波中車、上海奧威科技、江海股份等的超級電容器產(chǎn)品也都相當(dāng)不錯。

汽車電容發(fā)展趨勢

從技術(shù)方向來看，不管是鋁電解電容、MLCC、還是薄膜電容，為了適應(yīng)汽車應(yīng)用都在不斷升級迭代。以鋁電解電容為例，使用導(dǎo)電性好的聚合物和電解液代替純液體電解液以最大限度提升電容器的紋波電流能力，TDK去年就推出了混合聚合物鋁電解電容器進(jìn)一步減少并聯(lián)電容器的數(shù)量，實現(xiàn)了更高效率和更大功率的電容器組設(shè)計。Vishay則在今年推出了汽車級微型鋁電解電容器，紋波電流性能提升的同時進(jìn)一步減小了尺寸。

薄膜電容則在材料、自愈性、失效開路、低耗散系數(shù)上進(jìn)一步做突破，從EMI濾波到PFC電容，到DC-link電容，LLC諧振階段的電容，以及最后的輸出電容，這些地方都會受益于薄膜電容性能提高。同時為了輔助OBC往小體積高功率方向的發(fā)展，薄膜電容現(xiàn)在也是盡可能往小體積做（前提是通過雙85測試）。

車規(guī)MLCC的技術(shù)門檻很高，對安全可靠性的要求一直都很嚴(yán)苛，目前車規(guī)MLCC正在向小型化、大容量發(fā)展。因為隨著新能源汽車的發(fā)展，汽車的控制也需要達(dá)到PC、手機同等的控制功能，這一需求需要更多的電容來實現(xiàn)降噪，為了減少去耦電容的數(shù)量，基板的小型化是非常有必要的。雖然MLCC在消費內(nèi)市場呈疲軟態(tài)勢，但在汽車電子領(lǐng)域，它獨特的優(yōu)勢不可替代，依舊火熱。

小結(jié)

薄膜電容彌補了電解電容的不足，在新能源車OBC、DC/DC上得到廣泛應(yīng)用，火熱的MLCC依靠其獨樹一幟的降噪、抗干擾能力一路為駕駛保駕護航。除此之外，還有一些基于壓電陶瓷技術(shù)、反鐵電電容器技術(shù)的特殊電容也為新能源汽車系統(tǒng)提供了極其緊湊實用的解決方案。在新能源汽車飛速發(fā)展的形勢下，各類電容也需要在小型化、高容化、高耐電壓性以及高可靠性上持續(xù)升級。