薄膜電容DC-LINK電容 在新能源汽車中的實(shí)際應(yīng)用和分析

新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動(dòng)力來(lái)源，新能源汽車包括混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車、燃料電池電動(dòng)汽車、氫發(fā)動(dòng)機(jī)汽車、其他新能源（如高效儲(chǔ)能器、二甲醚）汽車等各類別產(chǎn)品。

電機(jī)、電池和電機(jī)控制技術(shù)是新能源汽車的三大核心。電機(jī)控制技術(shù)的核心就是需要高效電機(jī)控制的逆變器技術(shù)，高效電機(jī)控制的逆變器技術(shù)則需要一個(gè)功能強(qiáng)大的IGBT模塊和一個(gè) 與之匹配的直流支撐電容器

薄膜電容器產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)

早期直流支撐薄膜電容都是采用電解電容，隨著薄膜電容技術(shù)的發(fā)展，特別是基膜本身技術(shù)的發(fā)發(fā)展和金屬化采用分割的技術(shù)出現(xiàn)，不僅使得薄膜電容的體積在越做越小的同時(shí)，產(chǎn)品的耐壓水平還保持在相當(dāng)?shù)乃剑F(xiàn)在越來(lái)越多的公司采用高溫聚丙烯薄膜電容器的作為直流支撐電容，一個(gè)典型的例子就是豐田公司的RIUS車型的改進(jìn);而國(guó)內(nèi)車企典型代表是比亞迪F3DM和E6，都使用薄膜電容器作為直流支撐電容。第一代豐田Prius使用的濾波電容器是電解電容器，從第二代開始，便開始使用薄膜濾波電容器DC-LINK電容替代。

A、產(chǎn)品安全性好，耐過(guò)壓能力強(qiáng)

由于薄膜電容器具有自愈額現(xiàn)象，而且薄膜電容的設(shè)計(jì)是按照1EC61071的標(biāo)準(zhǔn)，電容抗浪涌電壓能力大于1.5的額定電壓，加上電容采用分割膜技術(shù)，電容理論上不會(huì)產(chǎn)生短路擊穿的現(xiàn)象，這大大提高了這類電容的安全性，典型的失效模式是開路。在特定應(yīng)用中電容的抗峰值電壓能力也是考察電容的重要指標(biāo)。實(shí)際上，對(duì)電解電容而言，允許承受的最大浪涌電壓是1.2倍，這種情況迫使使用者不得不考慮峰值電壓而非標(biāo)稱電壓。

B、良好的溫度特性，產(chǎn)品溫度使用范圍廣，可以從-40C-105C

直流支撐薄膜電容器采用的高溫聚丙烯薄膜，具有聚酯薄膜和電解電容沒有的溫度穩(wěn)定性，隨著溫度的升高，聚丙烯膜電容器容量總體是下降的，但下降的比例是很小的，大概是300PPM/C;而聚酯膜不管是在高溫階段還是在低溫階段，容量隨溫度變化則大了很多，為+200~+600PPM/C。

C、頻率特性穩(wěn)定，產(chǎn)品高頻特性好

目前大部分的控制器開關(guān)頻率在約10K HZ，這就要求產(chǎn)品的高頻性能好，對(duì)于電解電容器和聚酯膜電容器來(lái)說(shuō)，這個(gè)要求是個(gè)難題。

D、沒有極性，能承受反向電壓

薄膜電容器的電極是蒸鍍?cè)诒∧ど霞{米級(jí)的金屬，產(chǎn)品是沒有極性的，故對(duì)使用者來(lái)說(shuō)非常方便，不需要考慮正負(fù)極的問(wèn)題;而對(duì)電解電容器來(lái)說(shuō)，如果超過(guò)1.5倍Un的反向電壓被加在電解電容上時(shí)，會(huì)引起電容內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。如果這種電壓持續(xù)足夠長(zhǎng)的時(shí)間，電容會(huì)發(fā)生爆炸，或者隨著電容內(nèi)部壓力的釋放電解液會(huì)流出。

E、額定電壓高，不需要串聯(lián)和平衡電阻

為了提高輸出功率，混合動(dòng)力汽車和燃料電池汽車的母線電壓有不斷提高的趨勢(shì)?，F(xiàn)在市場(chǎng)上給電機(jī)提供的電池電壓典型值有280V， 330V及480V，與之匹配的電容不同廠家不太一-樣，但大體是會(huì)選擇比如450V， 600V， 800V，容量從0.32mF到2mF ，而電解電容器的額定電壓不高于500V，所以當(dāng)母線電壓高于500V時(shí)，系統(tǒng)只能通過(guò)串聯(lián)電解電容器來(lái)提高電容器組的耐壓水平。這樣，不僅增加了電容器組的體積、成本，也增加了電路中的電感和ESR。

F、低ESR，通過(guò)耐紋波電流能力強(qiáng)

薄膜電容器大于200mA/μF，電解電容通過(guò)紋波電流能力為20mA/μF，這個(gè)特點(diǎn)能大大減小系統(tǒng)中所需要的電容器的容量。

G、低ESL

逆變器的低電感設(shè)計(jì)要求其主要元件DC-Link電容器要有極其低的電感。高性能DC-Link 直流濾波薄膜電容器通過(guò)把母線整合到電容器模塊里，使它的自感降到最低（《30nH），大大減小了在必要開關(guān)頻率下的震蕩效應(yīng)。因此，并聯(lián)在DC-Link電容器_上的吸收電容經(jīng)常被省略掉，電容器電極直接接到IGBT.上。

H、抗浪涌電流能力強(qiáng)

能夠承受瞬間的大電流，，采用波浪分切的技術(shù)和電容鍍膜加厚邊技術(shù)，可以提高產(chǎn)品浪涌電流溫度和機(jī)械沖擊的能力

J、使用壽命長(zhǎng)

薄膜不易老化的特性決定了薄膜電容器優(yōu)很長(zhǎng)的壽命，特別在額定電壓和額定使用溫度下，使用壽命大于15000-20000小時(shí);如果按平均30Km/H，則在壽命期可以有450000Km，電容的壽命對(duì)于汽車的行駛里程是足夠的。

高性能DC-LINK薄膜電容器是一種采用新的制作工藝和金屬化薄膜技術(shù)的電容器，它增加了傳統(tǒng)薄膜電容器的能量密度，即電容的體積也隨之縮小。另一個(gè)方面它通過(guò)將電容器芯子和母排整合的方式來(lái)滿足客戶靈活的尺寸要求，不僅使得整個(gè)逆變器模塊更加緊湊，也大大降低應(yīng)用電路中的雜散電感，使電路的性能更加優(yōu)越。電動(dòng)汽車中使用的電路設(shè)計(jì)有高電壓、高有效值電流、有過(guò)壓、有反向電壓、有高峰值電流、同時(shí)還有長(zhǎng)壽命的要求，薄膜電容無(wú)疑是電動(dòng)汽車作為直流支撐電容的最佳選擇。

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