汽车铝电解电容器的应用与维护

周小兵

[摘    要 ]近年来随着经济水平的迅猛提升，我国道路硬化设施的不断完善，各种交通工具涌入寻常百姓家，车子成为人们熟悉和日益关注的对象，铝电解电容器作为汽车的核心组成部分，受到研发人员以及业内人士的广泛研讨。本文以车铝电解电容器为研究对象，首先阐述了电解电容器的一些基础内容，其次描述了其在汽车领域的应运情况，并叙述了电解电容器的性能和特点，最后重点介绍了铝点解电容器应用于汽车行业中维护时需要注意的要点。为我国广大的汽车维修人员提供理论上的参考借鉴，同时也为我国汽车爱好者更深入地了解铝电解电容器提供参考帮助。

[關键词]铝电解电容器;应运;维护

[中图分类号]U463.6 [文献标志码]A [文章编号]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

随着科学技术水平的不断攀升，我国各行各业得到了迅猛发展，电子行业和家电行业通过融入先进技术来取得巨大的发展。电容器作为电子产品中的主要部件，被大量和广泛使用，其中铝电解电容器以价格低廉、质量轻、体积小等特点成为电容器中最受欢迎的电容器。随着科技更新的加快，电子产品的更新换代的频率也进一步加快，这些特点使电容器的使用量进一步增大，尤其是这些年随着人们可支出收入的增多，小轿车已成为广大人民的主要出行工具，车铝电解电容器是小轿车的关键组成部分，对其研究拥有很重要的现时意义。

1 电容器的定义和基本功能以及分类

1.1 电容器的定义和基本功能

电容器在物理学上给出的概率是在2个导电极板中间放置具有能放电性质的物质而形成的一个电子元件，它的作用是储存电子，在电子设备中其起到关键的作用，是电子设备的不可或缺的电子元件，衡量电容器好坏的主要参数是比热容C，比热容的计算方法为电容的带电总量和电势差的比例，比热容的大小代表着带电体容纳电荷的能力，比热容的大小与带电体的大小、空间以及形状有着密切的联系，与电荷总量不呈相关关系，电容器的主要功能是充电和放电，且其放电速度可以实现瞬时放电，不受电流大小的限制，因为其这些特点，我国机场航空灯需要产生瞬时高压的技术问题依赖电容器即可解决。

1.2 电容器的分类

电容器按照介质的组成不同，可以分为不同的电容器，电容器主要有如下几种类型，分别为电解电容、普通电容以及真空电容器，其中运用最广泛的是电解电容器，电解电容器在结构上比较特殊，该电容器主要由阴极电解质、阳极阀金属以及电解质这3部分组成，阳极阀金属形成主要依靠氧化作用，常见的阀金属有铝、钛、铌等材料，电解电容器提高比容主要是通过对阳极阀金属采取腐蚀技术或者粉体烧结结束来提高阳极的单位面积，从而扩大比容，目前市面上俏销的电解电容器主要是铝电解电容器，其阳极组成为铝箔箱，阴极为电解液，形状上大多以圆柱形居多，部分少见的也有长方体。

2 铝电解电容器的基本概况

2.1 结构

铝电解电容器内部拆分主要可以展现出以下单元件，其分别为电解纸、正极铝箔、负极铝箔以及浸有电解液的电解纸，外面主要由2根正负极引线以及1个封闭的外盒组成。

2.2 结构特点

铝电解电容器应运范围广泛，相对于其它电解电容器，具有以下几个方面的特点。

（1）铝电解电容器的正极含有铝箔，铝箔的表面为三氧化二铝的钝化膜，其作用是与电路中的正极相连接。

（2）阴极箔位于铝电解电容器的负极的连接处，铝电解电容器的负级并不等同于其为负箔，位于负极中层的为电解质，电解质的形态可以是液态、固态或者溶胶，电解质无法与外电路进行连接，需要依靠金属电极的加入构成一个回路，电解质是电容器高强度工作和产品安全的重要保障，因为电容器电解质的特殊性和重要性，近年来对电解质的研究趋向深入。

（3）铝电解电容器的比热容的大小与电解质的状态有很大的关系，液态电解质的比热容值最大。

（4）铝电解电容器正极氧化层的厚度可以人为的进行控制，因为该氧化层是采用阳极化成的方法得到。

2.3 性能优势

铝电解电容器广泛应运的本质原因是其在性能上相对于其他电容器具有很大的优势，主要体现在以下几个方面;

（1）其在单位体积上的比热容大，尤其是在电压较小的条件下比较，其优势非常明显，因此在一些体积较小的电子产品上其应运最普遍，成效最突出。

（2）阳极箔具有自我防护作用，这种保护能力体现在阳极氧化膜受到破坏的时候，其可以通过自我修复，恢复到绝缘状态，更不会出现叠加式破坏，防止电解质被击穿的现象发生。

（3）高场强的作用下铝电解电容液也能正常工作，该电容液能承受的最大场强600 N/C，其承受能力为纸电解质的30倍。

（4）铝电解电溶液的额度电压值在同等条件下可以获得最高，研究表明其可以获得高达上万UF的电容值。

3 车铝电解电容器的应运情况、功能介绍以及性能与特征分析

3.1 应运

随着科学技术的不断向前迈进，各种高新技术应运于汽车行业，汽车变得更加的智能化和安全化，与之相匹配的电容器的要求也变得更高，车铝电解电容器在不断的更新改进的过程中普遍运用于汽车行业，其具有电容量大、复杂度高等特点，车铝电解电容器普遍具有耐高温的性质，研究表明车铝电解电容器能在125℃的环境中正常使用，随着汽车行业智能化时代的到来，汽车产品趋于功能多样化、品质优质化，铝电解电容器大量运用于汽车各个部位，如当前汽车灯普遍采用的是高亮度的LED灯，其驱动电路采用的电解电容器必须高温时有低ESR，且能耐高温波电流，汽车车载娱乐系统中的很多电子元件都用到了铝电解电容器，且根据各个电子元件的功能的不同，各个车载电子元件都有其特定的要求，如用于传播声音的扩音设备需使用高频率品，除杂音用低损耗低漏电流品，音响回路和倒车雷达系统中均用到了铝电解电容器。

3.2 铝电解电容器的功能

铝电解电容器的功能主要包括如下9个方面。

（1）旁路。铝电解电容器的旁路具有很多，如电源旁路、输入电路旁路等，其中电源旁路的作用是对变换器产生高频纹波电流起到禁止进入电源中来的作用。

（2）滤波的作用。研究表明开关电源所提供的直流电中，根据傅立叶理论分析，直流电中总是参杂各种频率的交流小分量，因此必须借助电解电容器的滤波作用，是开关电源所提供的直流电变得更加平稳。

（3）耦合的作用。耦合作用是指电容器能隔绝直流电，只允许交流电的正常运行，因此在现实生活中以直流为能源之交流增幅电路就是利用电容器的耦合作用来隔绝直流传达交流。

（4）电容器的放电作用。蓄电后的电容器在功能上有蓄电池的作用，蓄电后电容器的两端会存在的电位差，连接在电容器两端的电阻会在电池放电的作用下把电能持续转换成热能，汽车的尾灯闪烁闪光就是利用电池持续放电的原理。

（5）电容器具有火花防止和冲击波吸收的作用。电容器因为两极之间存在电位差，故能存电源获得电能来储存。

（6）电容器端电压具有测定充电量的作用。其运用原理是电容器两端之间的直流电压与充电获取的电量呈现出正相关的关系，这个特性被广泛运用于计算机回路中。

（7）电容器具有交流电压分频的作用，其工作原理是通过在外加同一交流电压于电容器。

（8）移向的作用。等值电路的研究可以了解到电容以及电感会不同的改变电流的相位，电感滞后，电容超前90°的相位。

（9）电容器具有降压交流分量的作用，电容器具有各个等级的等值阻抗，因此一旦电路串联入电容器，其在降压的同时还具有省耗小的优势。

3.3 性能与特征分析

不同条件下铝电解电容器的使用寿命不一致，影响铝电解电容器使用因素的因子有温度情况、湿度情况、震动情况以及所加电压和纹波等状况，铝电解电容器根据所生产产品的级别不同使用寿命也不同，D级鋁电解电容器的使用时间仅为1 000 h，A级铝电解电容器的使用时间可达到30 000 h，铝电解电容器的失效模式下的衡量因素有击穿短路、开路、容量下降、漏液以及极核短路或漏电等，铝电解电容器在使用过程中的故障率根据使用时间的不同而不同，研究上主要将其划分为3个阶段。

（1）为制品使用后不久的时间内发生的故障，其被称作为初期故障期。

（2）进入稳定期，在这个阶段很少会产生故障。

（3）个阶段是超过铝电解电容器的使用寿命的磨耗期，这个阶段产生故障的频率很高且故障不易修复。铝电解电容器在工作中偶然失效的概率与其他的工业产品的模式相同，符合正态分布的规律，铝电解电容器的滤波和旁路作用在所有电容器中效果最佳，其能高效地滤除不太高频率的纹波电压或纹波电流，其根本原因在于铝电解电容器容量大，具备足够大小的ESR和ESL，铝电解电容器根据出现故障的时间不同可以划分为正常失效和早期失效这两中类型，合格优质的铝电解电容器产品在使用方式得当的情况下皆可全寿命使用，引起早期失效情况的发生的主要原因是由于用户使用和设计、施工时不可预见的外界故障所引起，铝电解电容器的使用寿命与电解液体的干涸时间有很大的关系，按照级别可以分类为2 000 h、2 000～8 000 h、8 000～30 000 h、大于30 000 h这4个级别。影响电解电容器的使用寿命的因素包括高温、高纹波电流和工作的电压等因子，其中对铝电解电容器寿命影响最严重的因素是工作环境的温度，其温度划分可以划为四个等级，铝电解电容器工作环境的温度与电解电容器之间的关系为工作环境温度每降低10℃，其使用寿命延长一倍的效果。