薄膜电容在新能源电动汽车上的应用

 电动汽车有许多系统都会用到电容， 其中在电驱、 OBC、 充电桩、 空调压缩机等系统中， 薄膜电容具备良好的应用空间。 我们测算， 2021 年电动汽车使用的薄膜电容价值量约为 28.6 亿元， 到 2025 年这一数字有望达到 92 亿元， 4 年的复合增长率为 33.9%。

1. 电驱系统使用的薄膜电容价值量约为 200-400 元

电驱是电动汽车最重要的核心部件， 是把电能转化为机械能来驱动汽车的核心部件， 起着传统汽车中“发动机+变速箱” 的作用。 在电驱系统中， 将动力电池输出的直流电转换成交流电是电驱系统的核心功能。薄膜电容在电驱之中 即承担着非常重要的功能。 简要而言， 在控制 IC与 IGBT/SiC 功率模块的共同作用下， 由电池输出的直流电变为稳定的交流电供电机转动。 但急剧的电流变化会造成大幅振荡电压， 从而会导致半导体器件耐压恶化， 并产生噪音， 薄膜电容在此处的作用为对上述剧烈变化的电流进行缓冲， 其重要性堪比 IGBT 模块。 如下图所示， 在

电动汽车的驱动系统中， 通常需要下述类型的薄膜电容：

① 直流支撑（DC-link） 电容， 对整流器的输出电压进行平滑滤波；

② 缓冲电容， 用于对电路系统进行保护， 也可采用陶瓷电容；

③ EMI， 抑制电容器， 用于消除电路中的高频噪声。

图 1： 薄膜电容在电驱系统中起到非常重要的作用

数据来源： TDK

电驱系统使用的薄膜电容价值量约为 200-400 元。 电动汽车的直流支撑电容多以定制化为主， 标准型号较少。 参考 TDK的 B3277 系列产品，容量在 100-200μ F 的产品价格分布在某经销商网站上的报价在 280 元-540 元不等， 由于实际销售产品时的价格应远低于我们查询到的价格，因此我们估算直流支撑电容的实际销售价格应在 200 元-400 元， 我们保守按单颗 250 元估算。 其余缓冲电路、 EMI 等价格较便宜， 普遍在 10元以下， 因此在后续的测算过程中， 我们假设电驱系统使用的薄膜电容价值量约为 260 元。

2. OBC系统使用的薄膜电容价值量估算在 50-100 元OBC系统是电动汽车另 一使用 薄膜电容价值量较大的系统。 如下图所示， 薄膜电容在 OBC 系统中可承担抑制 EMI、 DC-Link、 谐振电容、 输出滤波电容等功能。

图2： 薄膜电容在 OBC 系统的应用

数据来源： Cntronics

OBC 使用的薄膜电容价值量估算在 50-100 元。 OBC 系统中， 价值量较高的也是直流支撑电容， 如松下 EZPV 系列在某经销网站的售价在 66元以上。 其他用于 EMI、 平滑等功能的电容价格较低， 如某经销网站上ECWFG 系列的报价约 6.5 元， ECQUA、 ECQE 等系列电容在某经销网站的售价均在 2 元以下。 我们依此估算 OBC 系统中对薄膜电容的使用量约为 50-100 元， 在后续的测算过程中， 我们假设 OBC 系统使用的薄膜电容价值量为 60 元。

3. 其他车载系统也有薄膜电容的用武之地

在电动汽车上， DC-DC 开关电源、 48V 变频器、 无线充电系统、 空调变频器等系统中也均各自 需要使用不同类型的薄膜电容。 但由于这些系统中使用的薄膜电容器单价均在 10 元以下， 且有陶瓷电容或铝电解电容的替代方案， 我们在后续的测算中暂不考虑这部分系统对薄膜电容需求的价值量。

4. 直流充电桩市场有望成长

直流充电桩是薄膜电容在新能源车领域的另 一场景。 充电桩包括直流充电桩与交流充电桩， 对电容使用价值量较高的场景主要在于直流充电桩，

主要在于三类功能需求：

 输入的三相电路每两路之间、 每路对地线的 7 颗、 以及输出直流电的正负 极之间以及各自 对地线的 3 颗， 合计 10 颗 EMI 电容

 LC 谐振电路， 确保输入 AC-DC 模块的电流频率的稳定， 共计 3 颗；

 直流支撑电容， 价值量最贵的一颗电容

图 3： 充电桩对薄膜电容的需求包括输入/输出 EMI、 谐振、 直流支撑

数据来源： TDK

直流充电桩对薄膜电容的需求量约为 80-100 元。 我们同 样参考松下EZPV、 ECWFG、 ECQUA、 ECQE 等产品的报价， 估算出单台直流充电桩对薄膜电容需求的价值量应在 80-100 元。目前充电桩领域使用电解电容的方案仍然比较多 ， 主要原因在于充电桩的维护相对方便， 对寿命的要求比光伏、 汽车等领域的需求较低， 电解电容的价格相对低廉可以降低成本。 未来随着充电桩市场的发展， 市场对充电桩寿命提出更高的要求之时， 薄膜电容有望在此市场获得发展。

5. 2025 年电动汽车对薄膜电容的需求量有望超过90 亿元为测算薄膜电容在电动汽车领域的市场规模， 我们做以下假设：

 电动汽车上每个电机搭配的薄膜电容价值量为 260 元， 未来随着续航里程的增长， 价值量也随之增长， 但由于行业规模化生产之后成本降低， 相同规格的电容价格也会随之下降， 因此假设未来每个电机搭配的薄膜电容价值量保持不变；

 不同配置的电动汽车会搭配 1-4 台电机， 假设平均每辆车搭载 1.5台电机；

 OBC 使用的薄膜电容价值量为 60 元。

 2021 年全球电动车销量为 675 万辆， 并根据 ALB 假设到 2025 年全球电动车销量为 2170 万辆， 2022-2025 年保持相同的增速。

因此， 我们测算 2021年电动汽车使用的薄膜电容价值量约为 28.6亿元，到 2025 年这一数字有望达到 92 亿元， 4 年的复合增长率为 33.9%， 是

薄膜电容下游领域内 最重要的增长下游。