中國粉體網(wǎng)訊  電動化浪潮下汽車的各大系統(tǒng)設(shè)計均發(fā)生翻天覆地的變化，不僅發(fā)動機變速箱等這些大總成正經(jīng)歷一場變革，其零部件材料及設(shè)計的新舊更替也在迅速刷新著整條產(chǎn)業(yè)鏈。

車用傳感器作為汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，是汽車電子控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。目前，隨著汽車電子化和自動化程度越來越高，車用傳感器成為了汽車必要零件，一輛普通的家用轎車上的傳感器數(shù)量可多達200余只。

對于壓電陶瓷型傳感器來講，常見的有壓電陶瓷爆震傳感器、超聲波傳感器、加速度傳感器等，其主要是利用其壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)來實現(xiàn)各種測量和控制功能。比如：

聲納：汽車倒車雷達、泊車輔助系統(tǒng)等都需要使用聲納進行距離測量。壓電陶瓷可以作為聲納的發(fā)射器和接收器，利用其壓電效應(yīng)將電信號轉(zhuǎn)換成聲波信號，并將接收到的聲波信號轉(zhuǎn)換成電信號。

慣性傳感器：慣性傳感器可以測量汽車的加速度、角速度等信息，從而實現(xiàn)車輛穩(wěn)定性控制、安全氣囊等功能。壓電陶瓷可以作為慣性傳感器的振動元件，利用其壓電效應(yīng)將機械振動轉(zhuǎn)換成電信號。

壓力傳感器：汽車發(fā)動機需要對氣缸內(nèi)的壓力進行監(jiān)測，以確保燃燒效率和排放水平。壓電陶瓷可以作為壓力傳感器的敏感元件，利用其逆壓電效應(yīng)將受力變形轉(zhuǎn)換成電信號。

加速度計：加速度計可以測量汽車的加速度和傾斜角度等信息，從而實現(xiàn)車輛穩(wěn)定性控制、自動駕駛等功能。壓電陶瓷可以作為加速度計的敏感元件，利用其壓 電效應(yīng)將機械振動轉(zhuǎn)換成電信號。

壓電陶瓷在汽車領(lǐng)域中有著重要的應(yīng)用價值，2022年全球壓電陶瓷市場規(guī)模達65.13億元（人民幣），中國壓電陶瓷市場規(guī)模達27.75億元，據(jù)預(yù)測，2028年全球壓電陶瓷市場規(guī)模將增長至87.37億元，預(yù)測期間CAGR將達到4.8%。近年來，隨著我國汽車保有量急劇增加，人們對汽車安全性和舒適性要求也越來越高，而又隨著壓電陶瓷材料、結(jié)構(gòu)等技術(shù)的進一步發(fā)展，環(huán)保、復(fù)合、納米等新型壓電陶瓷必將在汽車領(lǐng)域中的得到更進一步的發(fā)展與應(yīng)用。

除了壓電陶瓷之外，當(dāng)下趨于“新四化”發(fā)展的汽車，更離不開介電陶瓷。介電陶瓷是通過調(diào)節(jié)陶瓷的介電性質(zhì)，使之具有介電常數(shù)高、介質(zhì)損耗低和介電常數(shù)溫度系數(shù)適當(dāng)?shù)忍匦缘囊活愄沾�。介電陶瓷主要用于陶瓷電容器和微波介質(zhì)元件。

其中，片式陶瓷電容器（MLCC）是世界上用量最大、發(fā)展最快的片式元件之一，在陶瓷電容器中產(chǎn)值占比超過90%。汽車實現(xiàn)“新四化”，都是通過各種電子元器件組成的功能模塊實現(xiàn)的，作為通用的基礎(chǔ)元件，MLCC是使用數(shù)量最多的被動元件之一。

在傳統(tǒng)燃油車中，動力系統(tǒng)需約600顆MLCC；安全系統(tǒng)用量最多，大概需要1000-1500顆MLCC；舒適系統(tǒng)需求近1000顆MLCC；娛樂系統(tǒng)也需要500顆以上，并隨著顯示屏等車內(nèi)電子器件的增加而增加。

在電動車中，一輛混合動力汽車的MLCC需求量在12000顆左右，而純電動汽車可達到18000顆左右，例如某款具備L2+自動駕駛的電動汽車上，MLCC使用數(shù)量達到1萬顆以上，部分高端車型對MLCC的用量甚至達到3萬顆。

如果電動化和高度的自動駕駛功能的配置繼續(xù)深化的話，MLCC的使用量還會進一步增加。鑒于MLCC在汽車上的廣泛應(yīng)用及新能源汽車的不斷普及，據(jù)JW Insights預(yù)計，全球車載MLCC用量將于2025年增長至約6500億顆，是2021 年用量的1.6倍，其中新能源汽車MLCC用量超3300億顆；中國市場也處于快速增長狀態(tài)，MLCC用量將從2021年的約1500億顆提升至2025年的超2800 億顆，占全球比重也將從2021年的 37.7%提升至2025年的43.5%。

此外，介電陶瓷電容器具有高功率密度、快速充放電能力、優(yōu)異的疲勞耐久性和良好的高溫穩(wěn)定性等優(yōu)點，是固態(tài)電源系統(tǒng)中不可或缺的作用無源元件。而具有基于偶極取向的物理電源的陶瓷電容器具有比鋰離子電池和固體氧化物燃料電池相對較低的能量密度。因此，提高陶瓷電容器的能量密度對于擴大其實際應(yīng)用至關(guān)重要。

中國粉體網(wǎng)于2023年9月12日在合肥舉辦“第一屆電動車用陶瓷材料技術(shù)研討會”。屆時，來自華中科技大學(xué)張海波教授將帶來《介電、壓電陶瓷及其在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用 》的報告，講一講介電、壓電陶瓷在汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用及未來發(fā)展趨勢。

報告人介紹

張海波，任職于華中科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院、材料成形與模具技術(shù)國家重點實驗室教授，泰國Thammasat University講席教授、越南胡志明工業(yè)大學(xué)（IUH）客座教授。先后主持國家級項目20余項。發(fā)表學(xué)術(shù)論文150余篇。

參考來源：

劉馬利等：壓電陶瓷在汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用研究

特陶人：JAC精選 | 介電儲能陶瓷的研究進展與展望

中國粉體網(wǎng)：車用MLCC的“錢”景

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青）

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