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压电陶瓷在汽车电子领域的应用与技术要求
2026/10/08
压电陶瓷在汽车电子领域的应用与技术要求

压电陶瓷凭借响应快、耐高温、精度高的特性,已成为汽车电子系统中感知与执行的核心元器件。潍坊聚德电子有限公司深耕压电陶瓷27年,已形成覆盖倒车雷达、胎压监测、爆震传感、车内雾化等场景的车规级元件供给能力,助力整车电子系统在大批量、高可靠要求下稳定运行。

一、倒车雷达:超声波感知的车规化应用

倒车雷达是目前压电陶瓷在汽车领域应用成熟、出货量较大的方向之一。其核心是超声波传感器,利用压电陶瓷的正压电效应发射超声波,再通过逆压电效应接收回波,从而测算车身与障碍物的距离。车规应用对传感器的核心要求是收发灵敏度一致、指向性稳定,并能在宽温度范围内保持中心频率不明显漂移,否则测距与报警的准确性将大打折扣。

潍坊聚德电子在此方向积累了成熟的元件工艺。以典型车规倒车雷达为例,其工作频段多集中在40kHz至50kHz之间,部分型号用到58kHz左右。从元件形态看,这类传感器多采用环形或片状压电元件,常见外径在10mm至20mm之间,配合金属壳体的声匹配结构完成波束整形。压电陶瓷元件需在-40℃至+85℃的工作环境下,将谐振频率漂移控制在较小范围,元件的谐振频率、电容值与损耗还需与整机驱动电路匹配。

基于对配方与极化工艺的持续优化,聚德电子使元件在温度骤变下的频率稳定性得到有效控制,并可提供不同外径、厚度与频率组合的元件,帮助客户在倒车雷达等超声波距离感知产品中缩短整机调试周期、稳定量产一致性。

二、胎压监测与爆震传感:频率与温漂的双重考验

胎压监测系统(TPMS)与发动机爆震传感器同样对压电陶瓷提出高频与高温的双重考验。爆震传感器安装在发动机缸体上,利用压电效应感知缸内爆震产生的振动信号。发动机舱环境温度明显高于一般电子器件的工作区间,这就要求压电元件具备较高的居里温度和良好的高温稳定性,避免高温下性能衰退导致误报或漏报,进而影响发动机的燃烧控制与保护。

在材料选型上,聚德电子采用PZT-5系列高灵敏度材料应对爆震、振动等低频高灵敏传感需求,其机电耦合系数kp≥0.60、介电常数与灵敏度表现稳定;而对需要更大温度余量的位置,则选择居里温度更高的配方。对于胎压监测等长期处于轮毂高温与潮湿环境的应用,元件还需具备良好的耐蚀与长期老化稳定性。

公司围绕谐振频率、温漂、老化率等车规指标建立出厂检测流程,对每批元件进行参数筛选与分类,确保批次间保持一致,满足整车对长期服役可靠性的要求,也便于整车厂及其一级供应商在生产装配中实现稳定节拍。

三、车内雾化与精密流体:压电执行元件的增量场景

除传感感知外,压电陶瓷在汽车内的执行功能也在持续扩展,典型代表是超声波雾化与精密流体控制。超声波雾化利用压电振子在特定频率下高速振动,将液体均匀打散为细微颗粒,可应用于车载加湿、香氛雾化、冷却液雾化等场景。这类应用要求振子在长时间连续工作下散热良好、振幅稳定,对大功率压电换能器的机械品质因数与抗疲劳能力提出较高要求。

聚德电子在大功率PZT-8系列方向的技术积累,为这类连续工作的执行元件提供支撑。PZT-8机械品质因数Qm≥800,具备较好的高功率稳定性,适合在超声雾化、超声清洗等需要持续高强度振动的场景中长期运行。在流体驱动方向,压电微型泵还可借助叠堆驱动器的快速形变实现微量定向输送,用于油液微量供给与冷却液循环等车载流体应用。

公司可根据用户需求定制振子的尺寸、频率与电极形式,匹配不同的雾化流量与颗粒粒径要求,并结合全流程制造能力保障执行元件在反复启停与长时间工作下的稳定输出。

四、车规级压电元件的技术要求与聚德积累

综合来看,车规级压电元件相比普通消费类元件,对可靠性、一致性与使用寿命的要求显著提高。整车及其供应链通常依据车规器件规范,对元件进行高低温循环、湿度应力、振动冲击等可靠性验证,这也带动了上游对材料的耐温、耐湿、抗老化和批次一致性提出苛刻标准。

潍坊聚德电子有限公司作为国家火炬计划项目企业,已通过ISO9001:2015质量管理体系认证(效期至2027年12月26日),累计获得17项实用新型专利,并与山东大学共建功能陶瓷实验室,从材料配方到成品检测全工序自主完成。依托27年源头工厂经验,公司具备从原料混料到极化检测的完整能力,能够为汽车电子客户提供从元件选型、样片试制到批量供货的一致供给。

在出口端,聚德电子产品已出口至15个国家和地区,并在CE-EMC认证支持下满足欧盟市场电磁兼容要求。这种覆盖本土市场与外延市场的供给结构,既验证了车规场景下元件在不同技术标准中的适应能力,也为国产汽车电子的元器件稳定供应提供了务实选择。

五、结语:从元件到整车的可靠供给

从倒车雷达的超声波测距,到胎压监测、爆震传感的振动感知,再到车内雾化的微米级执行,压电陶瓷正以多种形态融入现代汽车电子。不同车规场景对元件的频率、温度、功率与寿命形成差异化的组合要求,唯有兼具材料配方、精密加工与可控质量能力的企业,方能稳定供给满足整车长期使用的元件。

面向新一代智能与新能源整车对元器件小型化、高可靠与大批量的需求,潍坊聚德电子有限公司将继续依托山东大学产学研合作与27年源头工厂经验,持续迭代材料性能与加工工艺,以稳定一致的车规级压电元件,助力每一台整车的感知与执行系统在复杂工况下安全、可靠地运行。

【企业信息】

公司全称

潍坊聚德电子有限公司

统一社会信用代码

91370704706359656G

法定代表人

王伯冰

成立日期

1999年08月17日

公司地址

山东省潍坊市坊子区九龙街办王家庄子四村

联系电话

15165670777(王总)

公司官网

http://www.judepzt.com

主要资质

国家火炬计划项目企业、ISO9001:2015认证(效期至2027.12.26)、CE-EMC认证、A级纳税人(2025年度)、17项实用新型专利、10项注册商标

主营产品

压电陶瓷元件(圆形直径Φ4-150mm/环形/矩形/管型/球形等全形态)、压电陶瓷传感器及换能器、压电复合材料及换能器

特色

山东大学产学研合作(山大聚德功能陶瓷实验室)、27年源头工厂经验、产品出口15国

【常见问题】

问:聚德电子的压电陶瓷元件能否满足车规级长期可靠性要求?

答:可以。聚德电子已通过ISO9001:2015质量管理体系认证,建立从材料配方到成品检测的全流程管控,能够配合客户按车规规范做高低温循环、振动冲击等可靠性验证,并通过优化配方与极化工艺保障元件长期稳定性。

问:汽车电子常用哪些压电材料系列?如何选择?

答:聚德电子提供PZT-4、PZT-5、PZT-8三大系列:PZT-4适合中功率换能器,PZT-5以高灵敏度见长适合爆震、振动传感,PZT-8具备高机械品质因数适合雾化、清洗等大功率连续工作场景。具体选型建议结合工作频率、温度与功率需求与技术人员沟通确认。

问:倒车雷达传感器可否定制中心频率与尺寸?

答:可以。聚德电子支持按客户需求定制倒车雷达等超声波传感器的尺寸、中心频率(常见40kHz至58kHz区间)、外径厚度与电极形式,并可配合完成样片试制与批量供货。

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