Panasonic Industry kündigt die kommerzielle Produktion der branchenweit ersten ^*1 hochkapazitiven ^*2 leitfähigen Polymer-Hybrid-Aluminium-Elektrolytkondensatoren für die Automobilindustrie an, die garantiert bei 135 °C funktionieren

Tokio, Japan–Panasonic Industry Co., Ltd. (Hauptsitz: Minato-ku, Tokio; Representative Director, President, CEO: Shinji Sakamoto) gab heute den Beginn der kommerziellen Produktion seiner leitfähigen Polymer-Hybrid-Aluminium-Elektrolytkondensatoren der ZL-Serie bekannt. Die Serie umfasst die branchenweit ersten Modelle mit hoher Kapazität, die garantiert bis 135 °C funktionieren. Diese Kondensatoren wurden für den Einbau in elektronische Steuergeräte (ECUs) ^[1] für Elektrofahrzeuge (mittlerweile auch als xEVs bezeichnet, ein Sammelbegriff für Elektrofahrzeuge und alle ihre Untertypen), einschließlich Hybriden, entwickelt. Die Massenproduktion soll im Februar 2024 beginnen.

Leitfähige Polymer-Hybrid-Aluminium-Elektrolytkondensatoren, die sich durch hohe Kapazität und hohen Strom auszeichnen, sind für die Reduzierung des Stromrauschens und die Stabilisierung der Schaltkreisspannung in Steuergeräte-Stromversorgungsschaltkreisen verantwortlich. In einem typischen xEV werden mehr als 100 Packungen verwendet. Sie sind Schlüsselgeräte, die für die Elektrifizierung und fortschreitende Digitalisierung von Fahrzeugen unverzichtbar sind. In den letzten Jahren hat die Zahl der in Fahrzeugen eingebauten Steuergeräte zugenommen, und ihr Stromverbrauch ist im Zuge der Elektrifizierung der Fahrzeuge und der Verbreitung des autonomen Fahrens gestiegen. Insbesondere Anwendungen wie fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme (ADAS) ^[2], elektrische Servolenkung (EPS) ^[3] und automatisches Bremsen erfordern zur Verbesserung der Sicherheit ein redundantes Design mit zwei identischen Schaltkreisen, die in einem Fahrzeug installiert sind, was zu einem Trend führt hin zu einer weiteren Erhöhung der Anzahl der pro Steuergerät eingesetzten Kondensatoren. Der begrenzte Platz, der für den Einbau in die Fahrzeugkarosserie zur Verfügung steht, erfordert jedoch, dass Steuergeräte hohe Ströme in kompakter Größe verarbeiten müssen, was die im Steuergerät erzeugte Wärmemenge erhöht. Daher müssen Kondensatoren nicht nur hitzebeständiger sein, sondern auch einen kleineren Formfaktor haben und gleichzeitig mehr Kapazität als je zuvor bieten.

Panasonic Industry begann 2012 mit der Massenproduktion leitfähiger Polymer-Hybrid-Aluminium-Elektrolytkondensatoren und war mit branchenweit ersten Produkten führend. Kürzlich hat das Unternehmen seine proprietäre Elektrolyt- und hochpräzise Elektrodenfolienwickeltechnologie für die kommerzielle Produktion der Kondensatoren der ZL-Serie weiterentwickelt. Diese in fünf Hauptgrößen erhältlichen Kondensatoren überwinden dank Wärmekontrollmaßnahmen die Einschränkungen des Schaltungsdesigns und erreichen eine um eine Stufe kleinere Größe als die bestehenden Standardprodukte der ZC-Serie, ohne dass sich die Kapazität ändert.

Mithilfe seiner proprietären Gerätetechnologie möchte Panasonic Industry die Leistung und Zuverlässigkeit von Elektrofahrzeugen verbessern und das Gewicht der Geräte reduzieren. Dies wiederum führt zu einer verbesserten Kraftstoffeffizienz und trägt durch die Reduzierung der Anzahl der verwendeten Teile und Materialien zu einer geringeren Umweltbelastung bei.

Die leitfähigen Polymer-Hybrid-Aluminium-Elektrolytkondensatoren von Panasonic für die Automobilindustrie weisen die folgenden Merkmale auf:

*1 Ab dem 28. Februar 2024 wird für die Modelle mit der branchenweit höchsten Kapazität in fünf Hauptgrößen (ø5 x 5,8 bis ø10 x 10,2) für Automobilanwendungen, die in den leitfähigen Polymer-Hybrid-Aluminium-Kondensatoren enthalten sind, eine Betriebsdauer von 4.000 Stunden bei 135 °C garantiert (für Kondensatoren in den Größen ø5 und ø6 wird eine Betriebsdauer von 2.000 Stunden bei 135 °C garantiert). (Daten Panasonic Industry)
*2 Stand 28. Februar 2024: Die Modelle mit der branchenweit höchsten Kapazität in fünf Hauptgrößen (ø5 x 5,8 bis ø10 x 10,2) für Automobilanwendungen sind in den leitfähigen Polymer-Hybrid-Aluminium-Kondensatoren enthalten (Daten Panasonic Industry).

Es ist schwierig, die Eigenschaften von Elektrodenfolien mit hoher Kapazität in Hochtemperaturumgebungen zu stabilisieren. Die Entwicklung von Kondensatoren mit hoher Kapazität und hoher Hitzebeständigkeit gestaltete sich schwierig. Panasonic Industry hat nun eigenständig einen neuen Elektrolyten entwickelt, der durch eine überarbeitete Materialzusammensetzung die Eigenschaften von Elektrodenfolien auch in Hochtemperaturumgebungen stabilisieren kann. Durch das Erreichen einer garantierten Betriebstemperatur von 135 °C können Einschränkungen im Schaltungsdesign aufgrund von Wärmekontrollmaßnahmen selbst bei Kondensatoren mit hoher Kapazität überwunden werden, was zu kompakteren elektronischen Steuergeräten führt.

Um einen Kondensator bei gleichbleibender Kapazität zu miniaturisieren, muss die Kapazität der inneren Elektrodenfolien erhöht werden. Elektrodenfolien mit hoher Kapazität weisen jedoch eine geringere Festigkeit als herkömmliche Elektrodenfolien auf, was ihre Herstellung erschwert und ihre Zuverlässigkeit erschwert. Panasonic Industry ist die stabile Massenproduktion von Elektrodenfolien mit hoher Kapazität gelungen. Dies gelang durch eine proprietäre, hochpräzise Folienwickeltechnologie zur Maximierung der Wickelabmessungen und durch die Weiterentwicklung einer einheitlichen Polymerbildungstechnologie. Infolgedessen haben die Kondensatoren der ZL-Serie in fünf Hauptgrößen die branchenweit höchste Kapazität erreicht, die mehr als 1,7-mal so hoch ist wie die der bestehenden Standardprodukte der ZC-Serie des Unternehmens. Kondensatoren der ZL-Serie erreichen im Vergleich zu Kondensatoren der ZC-Serie die gleiche Leistung bei kleinerer Größe.

Für die gewünschte Kapazität bietet die ZL-Serie Kondensatoren in einer Größe, die um eine Stufe kleiner ist als die bestehenden Standardprodukte der ZC-Serie von Panasonic Industry, und ermöglicht eine Reduzierung der Anzahl der verwendeten Kondensatoren. Dies spart Platz für Kondensatormontagebereiche und trägt durch die Miniaturisierung der Geräte und eine Verringerung der Anzahl der verwendeten Teile und Materialien zu einer Verringerung der Umweltbelastung bei.

• Reduzierung des Welligkeitsstroms ^[4] und Stabilisierung der Spannung von DC/DC-Stromversorgungen in Steuergeräten, beispielsweise für ADAS, Zone Control Units (ZCUs) ^[5] und Motoren

• Reduzierung der Stromwelligkeit in Steuerkreisen von Wechselrichtern zum Antrieb von EPS, Pumpen, Kompressoren und Motoren

• Lebensdauer: Garantierte Betriebsdauer von 4.000 Stunden bei 125 °C, 4.000 Stunden bei 135 °C (garantierte Betriebsdauer von 2.000 Stunden bei 135 °C für Kondensatoren mit den Größen ø5 und ø6,3)
• Temperaturbereich: -55 °C bis 135 °C
• Welligkeitsstrom: 100 kHz, 125 °C/135 °C
• ESR: 100 kHz, 20 °C

* Kondensatoren in Größen gleich oder größer als ø6,3 können vibrationsbeständige Spezifikationen unterstützen (verfügbare Größen: ø6,3 x 6,1, ø6,3 x 8,0, ø8 x 10,5, ø10 x 10,5)

Abkürzung für Electronic Control Unit. Allgemeiner Begriff für Geräte (Einheiten), die Systeme mithilfe elektronischer Schaltkreise steuern, und bezieht sich hauptsächlich auf in Fahrzeugen installierte Einheiten.

ADAS ist eine Abkürzung für Advanced Driver Assistance Systems.
ADAS ist ein allgemeiner Begriff für Funktionen, die das Fahren unterstützen, indem sie es dem Fahrzeug selbst ermöglichen, Informationen über seine Umgebung zu erfassen, dem Fahrer genaue Anzeigen und Warnungen bereitzustellen und das Fahrzeug im Namen des Fahrers zu steuern, um die Sicherheit und den Komfort des Fahrers zu gewährleisten .

EPS ist die Abkürzung für Electric Power Steering und bezeichnet ein Gerät, das die Lenkung eines Fahrzeugs elektrisch unterstützt. Dieses Gerät treibt den Motor nur dann an, wenn Hilfe erforderlich ist. Im Vergleich zur herkömmlichen hydraulischen Servolenkung (ein System, das die Motorkraft zum Antrieb des Lenkmechanismus nutzt) trägt es zu einem geringeren Kraftstoffverbrauch bei.

Wenn an einen Kondensator eine Spannungsschwankung angelegt wird, wird an den Kondensator ein Lade- oder Entladestrom angelegt, der der Spannungsschwankung entspricht. Der diesem Kondensator zugeführte Strom wird als Rippelstrom bezeichnet.

Eine ZCU bezieht sich auf eine Architektur, die ein zentrales Gateway zur Verwaltung der in einem Elektrofahrzeug installierten Kommunikations- und Steuerungsanwendungen verwendet. Die Anwendungen werden nach ihrem Einsatzort klassifiziert (das Fahrzeug wird in zwei bis sechs Bereiche unterteilt, beispielsweise vorne oder hinten).

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