爱普科斯推出用于起停式系统的坚固铝电解电容器

编辑:爱普科斯EPCOS

专题:爱普科斯EPCOS产品新闻

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2009/8/10 19:47:18

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爱普科斯可提供多种用于汽车电子的电解电容器;这些电容器列于名为《汽车应用铝电解电容器》的数据手册中。这些电容器的特点是耐高波纹、高温度稳定性,并且在多数情况下具有坚固的外壳和优秀的可靠性。
停走交通对气候环境和您的钱包都有不利影响。起停式系统用于减轻这一问题的影响,其作用是在遇到红灯或交通堵塞时熄灭引擎,并在离合器被激活后立即启动引擎。因此而带来的节约是相当可观的:假设一条7公里长的城市交通路线上有12次停车,每次15秒钟,二氧化碳排放和耗油率可降低8%。如果停车时间更长,节约也会更多。

    但是,不断地熄灭和重新启动引擎也会对汽车的电气系统及其使用的元件造成高负荷。在现今的汽车中,由于辅助电气装置越来越多,系统已经超过负荷。这些装置包括冷却剂、燃料和液压泵、风扇马达以及电子控制和刹车系统。因此,这些车辆需要输出功率达3.8 kW的发电机以保证为所有系统稳定供电。

    此外,电池不再装载于发电机附近的引擎舱内,而是在行李箱内,以便使重量分布更佳。由于电气系统的电流较高,并且使用长引线与发电机连接,电池不再足以使电气系统稳定。为了消除关联的电压波纹,爱普科斯生产的铝电解电容器已经作为具有高电流处理能力和低自感的EMI抑制电容器使用许多年。

 高负荷应用的新型铝电解电容器

    由于在引擎启动时有高达300 A的充电电流短暂流动,新的起停式系统会在很大程度上对电气系统及电容器施加额外的负担。传统的电容器在这些负荷下会达到极限。为满足增加的要求,爱普科斯已经开发出新型铝电解电容器,用于汽车行业。这类电容器可在汽车的整个使用寿命期间降低发电机的高波纹,并承受高负荷和数十万次引擎启动和熄灭。

    在开发新型电容器的过程中,需要特别注意避免产生氢气和薄膜氧化。在高充电和放电电流下,电容器内不同的电位分布和电气不对称可能会引起这些问题。

    高电容密度的极端紧凑的电容器对内部不对称特别灵敏。这是因为只有用于补偿电位差的低电流流过电容器内用作隔离层的薄而密的绝缘间隔纸片。

    用于起停系统的径向式和轴向式型号的适宜性检查表明轴向式不需要重新设计。轴向电容器的优点在于其轴向结构的高对称性和阴极与阳极薄膜的间隙更小。为了适应将来更严格的要求,已经开发出并成功测试了一款特殊轴向脉冲设计。

    爱普科斯还改善了径向式系统的电气对称性,从而将其内部动态电位差降到最低。这些深层开发中的一部分已经用于产品中,并已经证明其价值,例如在电子灯镇流器中。但是,由于设计原因,这些措施只能减少而无法彻底消除各种不对称。这是因为这类电容器中存在由端子的两个穿孔引起的空腔。

 在实际测试中选择电容器

    要测试电容器对某项应用的适宜性,必须使用最初设定的电压进行测试。标准的对称电压可能引起电容器过载或欠载。关于电容器是受到快速充电还是快速放电脉冲负荷的信息对设计和测试非常重要,因为电容器中会发生不同的电化学过程。内部漏电流的方向也不同。表1显示的是不同充电和放电脉冲的预期结果。

表1:不同充电和放电脉冲下氢和氧化物的形成

电流

氧化物

缓慢充电、缓慢放电

快速充电、缓慢放电

仅在阴极薄膜的少数点

在整个阴极薄膜

缓慢充电、快速放电

在整个阴极薄膜

仅在阴极薄膜的少数点

快速充电、快速放电

在整个阴极薄膜并且在某些点较强

在整个阴极薄膜并且在某些点较强

     气体和氧化物由沿电解液和阴极薄膜流动的电位补偿电流产生。这些在电化学上作为漏电流的电流在电容器内部循环。它们不能根据电流平衡(流入和流出电容器的电荷总数)而确定为漏电流。充电电流和放电电流之间的差异越大,导电通路在电容器内延伸的空间越大。这同样适用于电流的循环方向,而循环方向取决于充电电流和放电电流哪个更大。

    局部强化的氢的产生导致电解液在这些临界点发生化学变化。在有明显变化的点,即使没有发生短路故障,也会在再充电测试之后对电容器进行内部分析和评估。进行持续的测试以鉴别更早的破坏。爱普科斯使用的所有低压电解液已经在轴向电容器中进行过这种不规则性测试,并且在下列所述的所有测试中未发生故障。

    在快速充电测试中,轴向电容器在470 A电流下被迅速充电至40 V,并在0.2秒钟之后通过100-Ω电阻器缓慢放电。该测试以2秒钟的周期循环进行。

在85℃环境温度下,即使经过200,000次0 V至40 V的快速充电循环,电容器仍不会产生不需要的气体。关键电气数据显示10 kHz条件下,电容量减少仅约3%,阻抗上升约20%。采用慢速充电、快速放电的反向测试也不会导致电容器的压力明显上升。电容量则微降1%。该测量同样进行200,00次循环。

   这些测量证明快速充电过程中产生的负荷,与传统的放电过程相比(例如使用闪光灯),能够使电容器产生更大的变化。无论在何种测试温度和电压下,所有已经测试的电容器在40 V和125℃条件下经过3000小时的进一步持续性测试后仍没有发生改变,并且电气参数仍处于正常范围。

 适合于起停操作

     这些测试表明先进的轴向和紧凑型圆壳电解电容器(大尺寸)能够满足起停式系统的高充电和放电要求。

    爱普科斯可提供多种用于汽车电子的电解电容器;这些电容器列于名为《汽车应用铝电解电容器》的数据手册中。这些电容器的特点是耐高波纹、高温度稳定性,并且在多数情况下具有坚固的外壳和优秀的可靠性。表2列举了大多数重要类型的概况。

 表2:汽车电子铝电解电容器的主要数据

 

关键字: EPCOS, 爱普科斯, 铝电解电容

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