薄膜電容在新能源電動(dòng)汽車上的應(yīng)用

 電動(dòng)汽車有許多系統(tǒng)都會(huì)用到電容， 其中在電驅(qū)、 OBC、 充電樁、 空調(diào)壓縮機(jī)等系統(tǒng)中， 薄膜電容具備良好的應(yīng)用空間。 我們測(cè)算， 2021 年電動(dòng)汽車使用的薄膜電容價(jià)值量約為 28.6 億元， 到 2025 年這一數(shù)字有望達(dá)到 92 億元， 4 年的復(fù)合增長(zhǎng)率為 33.9%。

1. 電驅(qū)系統(tǒng)使用的薄膜電容價(jià)值量約為 200-400 元

電驅(qū)是電動(dòng)汽車最重要的核心部件， 是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能來驅(qū)動(dòng)汽車的核心部件， 起著傳統(tǒng)汽車中“發(fā)動(dòng)機(jī)+變速箱” 的作用。 在電驅(qū)系統(tǒng)中， 將動(dòng)力電池輸出的直流電轉(zhuǎn)換成交流電是電驅(qū)系統(tǒng)的核心功能。薄膜電容在電驅(qū)之中 即承擔(dān)著非常重要的功能。 簡(jiǎn)要而言， 在控制 IC與 IGBT/SiC 功率模塊的共同作用下， 由電池輸出的直流電變?yōu)榉€(wěn)定的交流電供電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。 但急劇的電流變化會(huì)造成大幅振蕩電壓， 從而會(huì)導(dǎo)致半導(dǎo)體器件耐壓惡化， 并產(chǎn)生噪音， 薄膜電容在此處的作用為對(duì)上述劇烈變化的電流進(jìn)行緩沖， 其重要性堪比 IGBT 模塊。 如下圖所示， 在

電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中， 通常需要下述類型的薄膜電容：

① 直流支撐（DC-link） 電容， 對(duì)整流器的輸出電壓進(jìn)行平滑濾波；

② 緩沖電容， 用于對(duì)電路系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)， 也可采用陶瓷電容；

③ EMI， 抑制電容器， 用于消除電路中的高頻噪聲。

圖 1： 薄膜電容在電驅(qū)系統(tǒng)中起到非常重要的作用

數(shù)據(jù)來源： TDK

電驅(qū)系統(tǒng)使用的薄膜電容價(jià)值量約為 200-400 元。 電動(dòng)汽車的直流支撐電容多以定制化為主， 標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)較少。 參考 TDK的 B3277 系列產(chǎn)品，容量在 100-200μ F 的產(chǎn)品價(jià)格分布在某經(jīng)銷商網(wǎng)站上的報(bào)價(jià)在 280 元-540 元不等， 由于實(shí)際銷售產(chǎn)品時(shí)的價(jià)格應(yīng)遠(yuǎn)低于我們查詢到的價(jià)格，因此我們估算直流支撐電容的實(shí)際銷售價(jià)格應(yīng)在 200 元-400 元， 我們保守按單顆 250 元估算。 其余緩沖電路、 EMI 等價(jià)格較便宜， 普遍在 10元以下， 因此在后續(xù)的測(cè)算過程中， 我們假設(shè)電驅(qū)系統(tǒng)使用的薄膜電容價(jià)值量約為 260 元。

2. OBC系統(tǒng)使用的薄膜電容價(jià)值量估算在 50-100 元OBC系統(tǒng)是電動(dòng)汽車另 一使用 薄膜電容價(jià)值量較大的系統(tǒng)。 如下圖所示， 薄膜電容在 OBC 系統(tǒng)中可承擔(dān)抑制 EMI、 DC-Link、 諧振電容、 輸出濾波電容等功能。

圖2： 薄膜電容在 OBC 系統(tǒng)的應(yīng)用

數(shù)據(jù)來源： Cntronics

OBC 使用的薄膜電容價(jià)值量估算在 50-100 元。 OBC 系統(tǒng)中， 價(jià)值量較高的也是直流支撐電容， 如松下 EZPV 系列在某經(jīng)銷網(wǎng)站的售價(jià)在 66元以上。 其他用于 EMI、 平滑等功能的電容價(jià)格較低， 如某經(jīng)銷網(wǎng)站上ECWFG 系列的報(bào)價(jià)約 6.5 元， ECQUA、 ECQE 等系列電容在某經(jīng)銷網(wǎng)站的售價(jià)均在 2 元以下。 我們依此估算 OBC 系統(tǒng)中對(duì)薄膜電容的使用量約為 50-100 元， 在后續(xù)的測(cè)算過程中， 我們假設(shè) OBC 系統(tǒng)使用的薄膜電容價(jià)值量為 60 元。

3. 其他車載系統(tǒng)也有薄膜電容的用武之地

在電動(dòng)汽車上， DC-DC 開關(guān)電源、 48V 變頻器、 無線充電系統(tǒng)、 空調(diào)變頻器等系統(tǒng)中也均各自 需要使用不同類型的薄膜電容。 但由于這些系統(tǒng)中使用的薄膜電容器單價(jià)均在 10 元以下， 且有陶瓷電容或鋁電解電容的替代方案， 我們?cè)诤罄m(xù)的測(cè)算中暫不考慮這部分系統(tǒng)對(duì)薄膜電容需求的價(jià)值量。

4. 直流充電樁市場(chǎng)有望成長(zhǎng)

直流充電樁是薄膜電容在新能源車領(lǐng)域的另 一場(chǎng)景。 充電樁包括直流充電樁與交流充電樁， 對(duì)電容使用價(jià)值量較高的場(chǎng)景主要在于直流充電樁，

主要在于三類功能需求：

? 輸入的三相電路每?jī)陕分g、 每路對(duì)地線的 7 顆、 以及輸出直流電的正負(fù) 極之間以及各自 對(duì)地線的 3 顆， 合計(jì) 10 顆 EMI 電容

? LC 諧振電路， 確保輸入 AC-DC 模塊的電流頻率的穩(wěn)定， 共計(jì) 3 顆；

? 直流支撐電容， 價(jià)值量最貴的一顆電容

圖 3： 充電樁對(duì)薄膜電容的需求包括輸入/輸出 EMI、 諧振、 直流支撐

數(shù)據(jù)來源： TDK

直流充電樁對(duì)薄膜電容的需求量約為 80-100 元。 我們同 樣參考松下EZPV、 ECWFG、 ECQUA、 ECQE 等產(chǎn)品的報(bào)價(jià)， 估算出單臺(tái)直流充電樁對(duì)薄膜電容需求的價(jià)值量應(yīng)在 80-100 元。目前充電樁領(lǐng)域使用電解電容的方案仍然比較多 ， 主要原因在于充電樁的維護(hù)相對(duì)方便， 對(duì)壽命的要求比光伏、 汽車等領(lǐng)域的需求較低， 電解電容的價(jià)格相對(duì)低廉可以降低成本。 未來隨著充電樁市場(chǎng)的發(fā)展， 市場(chǎng)對(duì)充電樁壽命提出更高的要求之時(shí)， 薄膜電容有望在此市場(chǎng)獲得發(fā)展。

5. 2025 年電動(dòng)汽車對(duì)薄膜電容的需求量有望超過90 億元為測(cè)算薄膜電容在電動(dòng)汽車領(lǐng)域的市場(chǎng)規(guī)模， 我們做以下假設(shè)：

? 電動(dòng)汽車上每個(gè)電機(jī)搭配的薄膜電容價(jià)值量為 260 元， 未來隨著續(xù)航里程的增長(zhǎng)， 價(jià)值量也隨之增長(zhǎng)， 但由于行業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)之后成本降低， 相同規(guī)格的電容價(jià)格也會(huì)隨之下降， 因此假設(shè)未來每個(gè)電機(jī)搭配的薄膜電容價(jià)值量保持不變；

? 不同配置的電動(dòng)汽車會(huì)搭配 1-4 臺(tái)電機(jī)， 假設(shè)平均每輛車搭載 1.5臺(tái)電機(jī)；

? OBC 使用的薄膜電容價(jià)值量為 60 元。

? 2021 年全球電動(dòng)車銷量為 675 萬輛， 并根據(jù) ALB 假設(shè)到 2025 年全球電動(dòng)車銷量為 2170 萬輛， 2022-2025 年保持相同的增速。

因此， 我們測(cè)算 2021年電動(dòng)汽車使用的薄膜電容價(jià)值量約為 28.6億元，到 2025 年這一數(shù)字有望達(dá)到 92 億元， 4 年的復(fù)合增長(zhǎng)率為 33.9%， 是

薄膜電容下游領(lǐng)域內(nèi) 最重要的增長(zhǎng)下游。