汽車鋁電解電容器的應(yīng)用與維護

周小兵

[摘? ? 要 ]近年來隨著經(jīng)濟水平的迅猛提升，我國道路硬化設(shè)施的不斷完善，各種交通工具涌入尋常百姓家，車子成為人們熟悉和日益關(guān)注的對象，鋁電解電容器作為汽車的核心組成部分，受到研發(fā)人員以及業(yè)內(nèi)人士的廣泛研討。本文以車鋁電解電容器為研究對象，首先闡述了電解電容器的一些基礎(chǔ)內(nèi)容，其次描述了其在汽車領(lǐng)域的應(yīng)運情況，并敘述了電解電容器的性能和特點，最后重點介紹了鋁點解電容器應(yīng)用于汽車行業(yè)中維護時需要注意的要點。為我國廣大的汽車維修人員提供理論上的參考借鑒，同時也為我國汽車愛好者更深入地了解鋁電解電容器提供參考幫助。

[關(guān)鍵詞]鋁電解電容器;應(yīng)運;維護

[中圖分類號]U463.6 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）11–00–03

[Abstract]In recent years， with the rapid improvement of the economic level and the continuous improvement of road hardening facilities in my country， various vehicles have flooded into the homes of ordinary people， and cars have become familiar and increasingly concerned by the people. Aluminum electrolytic capacitors are the core components of automobiles. After extensive discussions by R&D personnel and industry insiders， taking automotive aluminum electrolytic capacitors as the research object， firstly， some basic content of electrolytic capacitors were explained， and then the application situation in the automotive field was described， followed by the performance and performance of electrolytic capacitors. Features， and finally focuses on the points that need to be paid attention to when the aluminum point solution capacitor should be transported to the automotive industry for maintenance. It provides theoretical reference for the majority of automobile maintenance personnel in our country， and at the same time， it also provides reference for Chinese automobile enthusiasts to understand aluminum electrolytic capacitors more deeply.

[Keywords]aluminum electrolytic capacitor; should be shipped; maintenance

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷攀升，我國各行各業(yè)得到了迅猛發(fā)展，電子行業(yè)和家電行業(yè)通過融入先進技術(shù)來取得巨大的發(fā)展。電容器作為電子產(chǎn)品中的主要部件，被大量和廣泛使用，其中鋁電解電容器以價格低廉、質(zhì)量輕、體積小等特點成為電容器中最受歡迎的電容器。隨著科技更新的加快，電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代的頻率也進一步加快，這些特點使電容器的使用量進一步增大，尤其是這些年隨著人們可支出收入的增多，小轎車已成為廣大人民的主要出行工具，車鋁電解電容器是小轎車的關(guān)鍵組成部分，對其研究擁有很重要的現(xiàn)時意義。

1 電容器的定義和基本功能以及分類

1.1 電容器的定義和基本功能

電容器在物理學(xué)上給出的概率是在2個導(dǎo)電極板中間放置具有能放電性質(zhì)的物質(zhì)而形成的一個電子元件，它的作用是儲存電子，在電子設(shè)備中其起到關(guān)鍵的作用，是電子設(shè)備的不可或缺的電子元件，衡量電容器好壞的主要參數(shù)是比熱容C，比熱容的計算方法為電容的帶電總量和電勢差的比例，比熱容的大小代表著帶電體容納電荷的能力，比熱容的大小與帶電體的大小、空間以及形狀有著密切的聯(lián)系，與電荷總量不呈相關(guān)關(guān)系，電容器的主要功能是充電和放電，且其放電速度可以實現(xiàn)瞬時放電，不受電流大小的限制，因為其這些特點，我國機場航空燈需要產(chǎn)生瞬時高壓的技術(shù)問題依賴電容器即可解決。

1.2 電容器的分類

電容器按照介質(zhì)的組成不同，可以分為不同的電容器，電容器主要有如下幾種類型，分別為電解電容、普通電容以及真空電容器，其中運用最廣泛的是電解電容器，電解電容器在結(jié)構(gòu)上比較特殊，該電容器主要由陰極電解質(zhì)、陽極閥金屬以及電解質(zhì)這3部分組成，陽極閥金屬形成主要依靠氧化作用，常見的閥金屬有鋁、鈦、鈮等材料，電解電容器提高比容主要是通過對陽極閥金屬采取腐蝕技術(shù)或者粉體燒結(jié)結(jié)束來提高陽極的單位面積，從而擴大比容，目前市面上俏銷的電解電容器主要是鋁電解電容器，其陽極組成為鋁箔箱，陰極為電解液，形狀上大多以圓柱形居多，部分少見的也有長方體。

2 鋁電解電容器的基本概況

2.1 結(jié)構(gòu)

鋁電解電容器內(nèi)部拆分主要可以展現(xiàn)出以下單元件，其分別為電解紙、正極鋁箔、負極鋁箔以及浸有電解液的電解紙，外面主要由2根正負極引線以及1個封閉的外盒組成。

2.2 結(jié)構(gòu)特點

鋁電解電容器應(yīng)運范圍廣泛，相對于其它電解電容器，具有以下幾個方面的特點。

（1）鋁電解電容器的正極含有鋁箔，鋁箔的表面為三氧化二鋁的鈍化膜，其作用是與電路中的正極相連接。

（2）陰極箔位于鋁電解電容器的負極的連接處，鋁電解電容器的負級并不等同于其為負箔，位于負極中層的為電解質(zhì)，電解質(zhì)的形態(tài)可以是液態(tài)、固態(tài)或者溶膠，電解質(zhì)無法與外電路進行連接，需要依靠金屬電極的加入構(gòu)成一個回路，電解質(zhì)是電容器高強度工作和產(chǎn)品安全的重要保障，因為電容器電解質(zhì)的特殊性和重要性，近年來對電解質(zhì)的研究趨向深入。

（3）鋁電解電容器的比熱容的大小與電解質(zhì)的狀態(tài)有很大的關(guān)系，液態(tài)電解質(zhì)的比熱容值最大。

（4）鋁電解電容器正極氧化層的厚度可以人為的進行控制，因為該氧化層是采用陽極化成的方法得到。

2.3 性能優(yōu)勢

鋁電解電容器廣泛應(yīng)運的本質(zhì)原因是其在性能上相對于其他電容器具有很大的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下幾個方面;

（1）其在單位體積上的比熱容大，尤其是在電壓較小的條件下比較，其優(yōu)勢非常明顯，因此在一些體積較小的電子產(chǎn)品上其應(yīng)運最普遍，成效最突出。

（2）陽極箔具有自我防護作用，這種保護能力體現(xiàn)在陽極氧化膜受到破壞的時候，其可以通過自我修復(fù)，恢復(fù)到絕緣狀態(tài)，更不會出現(xiàn)疊加式破壞，防止電解質(zhì)被擊穿的現(xiàn)象發(fā)生。

（3）高場強的作用下鋁電解電容液也能正常工作，該電容液能承受的最大場強600 N/C，其承受能力為紙電解質(zhì)的30倍。

（4）鋁電解電溶液的額度電壓值在同等條件下可以獲得最高，研究表明其可以獲得高達上萬UF的電容值。

3 車鋁電解電容器的應(yīng)運情況、功能介紹以及性能與特征分析

3.1 應(yīng)運

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷向前邁進，各種高新技術(shù)應(yīng)運于汽車行業(yè)，汽車變得更加的智能化和安全化，與之相匹配的電容器的要求也變得更高，車鋁電解電容器在不斷的更新改進的過程中普遍運用于汽車行業(yè)，其具有電容量大、復(fù)雜度高等特點，車鋁電解電容器普遍具有耐高溫的性質(zhì)，研究表明車鋁電解電容器能在125℃的環(huán)境中正常使用，隨著汽車行業(yè)智能化時代的到來，汽車產(chǎn)品趨于功能多樣化、品質(zhì)優(yōu)質(zhì)化，鋁電解電容器大量運用于汽車各個部位，如當前汽車燈普遍采用的是高亮度的LED燈，其驅(qū)動電路采用的電解電容器必須高溫時有低ESR，且能耐高溫波電流，汽車車載娛樂系統(tǒng)中的很多電子元件都用到了鋁電解電容器，且根據(jù)各個電子元件的功能的不同，各個車載電子元件都有其特定的要求，如用于傳播聲音的擴音設(shè)備需使用高頻率品，除雜音用低損耗低漏電流品，音響回路和倒車雷達系統(tǒng)中均用到了鋁電解電容器。

3.2 鋁電解電容器的功能

鋁電解電容器的功能主要包括如下9個方面。

（1）旁路。鋁電解電容器的旁路具有很多，如電源旁路、輸入電路旁路等，其中電源旁路的作用是對變換器產(chǎn)生高頻紋波電流起到禁止進入電源中來的作用。

（2）濾波的作用。研究表明開關(guān)電源所提供的直流電中，根據(jù)傅立葉理論分析，直流電中總是參雜各種頻率的交流小分量，因此必須借助電解電容器的濾波作用，是開關(guān)電源所提供的直流電變得更加平穩(wěn)。

（3）耦合的作用。耦合作用是指電容器能隔絕直流電，只允許交流電的正常運行，因此在現(xiàn)實生活中以直流為能源之交流增幅電路就是利用電容器的耦合作用來隔絕直流傳達交流。

（4）電容器的放電作用。蓄電后的電容器在功能上有蓄電池的作用，蓄電后電容器的兩端會存在的電位差，連接在電容器兩端的電阻會在電池放電的作用下把電能持續(xù)轉(zhuǎn)換成熱能，汽車的尾燈閃爍閃光就是利用電池持續(xù)放電的原理。

（5）電容器具有火花防止和沖擊波吸收的作用。電容器因為兩極之間存在電位差，故能存電源獲得電能來儲存。

（6）電容器端電壓具有測定充電量的作用。其運用原理是電容器兩端之間的直流電壓與充電獲取的電量呈現(xiàn)出正相關(guān)的關(guān)系，這個特性被廣泛運用于計算機回路中。

（7）電容器具有交流電壓分頻的作用，其工作原理是通過在外加同一交流電壓于電容器。

（8）移向的作用。等值電路的研究可以了解到電容以及電感會不同的改變電流的相位，電感滯后，電容超前90°的相位。

（9）電容器具有降壓交流分量的作用，電容器具有各個等級的等值阻抗，因此一旦電路串聯(lián)入電容器，其在降壓的同時還具有省耗小的優(yōu)勢。

3.3 性能與特征分析

不同條件下鋁電解電容器的使用壽命不一致，影響鋁電解電容器使用因素的因子有溫度情況、濕度情況、震動情況以及所加電壓和紋波等狀況，鋁電解電容器根據(jù)所生產(chǎn)產(chǎn)品的級別不同使用壽命也不同，D級鋁電解電容器的使用時間僅為1 000 h，A級鋁電解電容器的使用時間可達到30 000 h，鋁電解電容器的失效模式下的衡量因素有擊穿短路、開路、容量下降、漏液以及極核短路或漏電等，鋁電解電容器在使用過程中的故障率根據(jù)使用時間的不同而不同，研究上主要將其劃分為3個階段。

（1）為制品使用后不久的時間內(nèi)發(fā)生的故障，其被稱作為初期故障期。

（2）進入穩(wěn)定期，在這個階段很少會產(chǎn)生故障。

（3）個階段是超過鋁電解電容器的使用壽命的磨耗期，這個階段產(chǎn)生故障的頻率很高且故障不易修復(fù)。鋁電解電容器在工作中偶然失效的概率與其他的工業(yè)產(chǎn)品的模式相同，符合正態(tài)分布的規(guī)律，鋁電解電容器的濾波和旁路作用在所有電容器中效果最佳，其能高效地濾除不太高頻率的紋波電壓或紋波電流，其根本原因在于鋁電解電容器容量大，具備足夠大小的ESR和ESL，鋁電解電容器根據(jù)出現(xiàn)故障的時間不同可以劃分為正常失效和早期失效這兩中類型，合格優(yōu)質(zhì)的鋁電解電容器產(chǎn)品在使用方式得當?shù)那闆r下皆可全壽命使用，引起早期失效情況的發(fā)生的主要原因是由于用戶使用和設(shè)計、施工時不可預(yù)見的外界故障所引起，鋁電解電容器的使用壽命與電解液體的干涸時間有很大的關(guān)系，按照級別可以分類為2 000 h、2 000～8 000 h、8 000～30 000 h、大于30 000 h這4個級別。影響電解電容器的使用壽命的因素包括高溫、高紋波電流和工作的電壓等因子，其中對鋁電解電容器壽命影響最嚴重的因素是工作環(huán)境的溫度，其溫度劃分可以劃為四個等級，鋁電解電容器工作環(huán)境的溫度與電解電容器之間的關(guān)系為工作環(huán)境溫度每降低10℃，其使用壽命延長一倍的效果。