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明仕康分析薄膜电容在新能源汽车中的应用

来源:  发布时间:2019-05-28   点击量:85

新能源汽车是指使用非常规汽车燃料作为一种能源。新能源汽车包括混合动力电动汽车、纯电动汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车、其他新能源(如高效蓄电池、二甲醚)汽车等各类产品。

电动机、蓄电池和电动机控制技术是新能源汽车的三大核心。电机控制技术的核心是需要高效率电机控制的逆变器技术。高效率电机控制的逆变器技术需要一个强大的igbt模块和匹配的直流支持电容器。

薄膜电容的技术优点

早期,随着薄膜电容技术的发展,特别是基膜技术的发展和金属化技术的出现,电解电容器在直流支撑薄膜电容器中得到了广泛的应用。不仅薄膜电容的体积越来越小,而且产品的耐压水平也保持在相当的水平。目前,越来越多的企业采用高温聚丙烯薄膜电容器作为直流配套电容器。一个典型的例子是丰田的Rius车型的改进;国内汽车公司的典型代表是比亚迪(BYD)的F3 DM和E6,这两家公司都使用薄膜电容器作为直流支撑电容器。丰田普锐斯第一代使用的滤波电容器是电解电容器,薄膜滤波电容器组从第二代开始使用。

A、产品安全性好,耐过压能力强力。

由于薄膜电容器具有自愈现象,薄膜电容器按1EC61071标准设计,电容器的抗浪涌电压能力大于1.5额定电压,电容器采用分膜技术,理论上电容器不会导致短路故障。现象,这大大提高了这类电容器的安全性,典型的故障模式是开路。特定应用中电容器的峰值电压能力也是电容的重要指标。实际上,对于电解电容器,允许承受的最大浪涌电压是1.2倍,这迫使用户必须考虑峰值电压而不是标称电压。

B良好的温度特性。该产品可在-40摄氏度到105摄氏度的各种温度范围内使用。

用于直流支撑薄膜电容器的高温聚丙烯薄膜具有聚酯薄膜和电解电容器所不具备的温度稳定性。随着温度的升高,聚丙烯酸酯薄膜电容器的容量普遍下降,但下降的比例很小,约为300ppm/c;但是,无论聚酯膜是在高温还是低温下,容量都会随着温度的变化而发生很大的变化,即+200~+600ppm/c。

C频率特性稳定,产品高频特性好。

目前,大多数控制器的开关频率大约为10kHz,这需要产品的高频性能,这对于电解电容器和聚酯薄膜电容器来说是一个困难的问题。

D无极性,可承受反向电压

薄膜电容器的电极为纳米级镀在薄膜上的金属,其产品不具有极性,因此很方便用户考虑正负电极的问题。对于电解电容器,如果对电解电容器施加1.5倍以上的反向电压,电容器内会发生化学反应。如果电压持续足够长的时间,电容器就会爆炸,或者电解液会随着电容器内部压力的释放而流出。

E、额定电压高,不需要串联和平衡电阻

为了提高混合动力汽车和燃料电池汽车的输出功率,混合动力汽车和燃料电池汽车的母线电压有不断提高的趋势。目前市场上电动机的典型电池电压值分别为280V、330V和480V,匹配电容器各不相同,但一般选择450V、600V、800V,容量为0.32mF~2mF。电解电容器的额定电压不高于500V,当母线电压高于500V时,系统只能通过串联电解电容器来提高电容器组的耐压水平。这样不仅增加了电容器组的体积和成本,而且增加了电路的电感和ESR。

F低ESR,有很强的抵挡蠕动电流的能力。
薄膜电容大于200 mA/μF,电解电容器通过纹波电流达到20 mA/μF,大大降低了系统所需的电容容量。厦门法拉赫等国内制造商目前推出的产品从04平方米到0.5平方米不等,最大纹波电流从几十安培到几百安培不等。

G、低ESL

逆变器的低电感设计要求其主部件直流侧电容具有极低的电感。通过将母线集成到电容模块中,高性能DC-Link直流滤波器薄膜电容器最大限度地减小了其自感(“30nH”),并在必要的开关频率下大大减小了振荡效应,因此,经常省略DC-Link电容器上的并行吸收电容,而电容电极直接连接到IGBT.GO上。

H、抗浪涌电流能力强

能承受大电流的瞬间,采用波切割技术和电容涂层加厚边缘技术,能提高产品的浪涌电流温度和机械冲击能力

I、使用寿命长
薄膜不易老化的特点决定了薄膜电容器具有优良的长寿命,特别是在额定电压和额定使用温度下,其使用寿命可达15000小时以上。如果你按平均30公里/小时,你可以有4500000公里在你的生活,和电容器的寿命是足够的里程的汽车。

高性能直流环节薄膜电容器是一种采用新的制造技术和金属化薄膜技术的电容器。它增加了传统薄膜电容器的能量密度,即减小了电容器的体积。另一方面,它不仅使整个逆变模块更加紧凑,而且通过将电容核心与总线集成,大大降低了应用电路中的杂散电感,以满足用户的灵活尺寸要求。使电路的性能更优越。用于电动汽车的电路设计具有高电压、高有效电流、过电压、反向电压、高峰值电流、长寿命等特点。薄膜电容无疑是电动汽车直流支撑电容的最佳选择。


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