薄膜电容器在新能源汽车上应用

薄膜电容器是以金属箔当电极，将它和聚乙酯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚碳酸酯等塑料薄膜从两端重叠后，卷绕成圆筒状结构的电容器。  

依塑料薄膜的种类又被分别称为聚乙酯电容（又称Mylar电容）、聚丙烯电容（又称PP电容），聚苯乙烯电容（又称PS电容）和聚碳酸电容。

典型的薄膜电容结构

新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源，新能源汽车包括混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车、其他新能源（如高效储能器、二甲醚）汽车等各类别产品。  

电机，电池和电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就是需要高效电机控制的逆变器技术，高效电机控制的逆变器技术则需要一个功能强大的IGBT模块和一个 与之匹配的直流支撑电容器。       

薄膜电容的技术优点

早期直流支撑薄膜电容都是采用电解电容，随着薄膜电容技术的发展，特别是基膜本身技术的发发展和金属化采用分割的技术出现，不仅使得薄膜电容的体积在越做越小的同时，产品的耐压水平还保持在相当的水平，现在越来越多的公司采用高温聚丙烯薄膜电容器的作为直流支撑电容，一个典型的例子就是丰田公司的RIUS车型的改进;而国内车企典型代表是比亚迪F3DM和E6，都使用薄膜电容器作为直流支撑电容。第一代丰田Prius使用的滤波电容器是电解电容器，从第二代开始，便开始使用薄膜滤波电容器组  

a.产品安全性好，耐过压能力强  

由于薄膜电容器具有自愈额现象，而且薄膜电容的设计是按照1EC61071的标准，电容抗浪涌电压能力大于1.5的额定电压，加上电容采用分割膜技术，见图4，电容理论上不会产生短路击穿的现象，这大大提高了这类电容的安全性，典型的失效模式是开路。在特定应用中电容的抗峰值电压能力也是考察电容的重要指标。实际上，对电解电容而言，允许承受的最大浪涌电压是1.2倍，这种情况迫使使用者不得不考虑峰值电压而非标称电压。  

b.良好的温度特性，产品温度使用范围广，可以从-40C-105C  

直流支撑薄膜电容器采用的高温聚丙烯薄膜，具有聚酯薄膜和电解电容没有的温度稳定性。  

随着温度的升高，聚丙烯膜电容器容量总体是下降的，但下降的比例是很小的，大概是300PPM/C;而聚酯膜不管是在高温阶段还是在低温阶段，容量随温度变化则大了很多，为+200~+600PPM/C。  

c.频率特性稳定，产品高频特性好  

目前大部分的控制器开关频率在约10KHZ，这就要求产品的高频性能好，对于电解电容器和聚酯膜电容器来说，这个要求是个难题。  

d.没有极性，能承受反向电压  

薄膜电容器的电极是蒸镀在薄膜上纳米级的金属，产品是没有极性的，故对使用者来说非常方便，不需要考虑正负极的问题;而对电解电容器来说，如果超过1.5倍Un的反向电压被加在电解电容上时，会引起电容内部化学反应的发生。如果这种电压持续足够长的时间，电容会发生爆炸，或者随着电容内部压力的释放电解液会流出。  

e.额定电压高，不需要串联和平衡电阻  

为了提高输出功率，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。现在市场上给电机提供的电池电压典型值有280V， 330V及480V，与之匹配的电容不同厂家不太一-样，但大体是会选择比如450V， 600V， 800V，容量从0.32mF到2mF ，而电解电容器的额定电压不高于500V，所以当母线电压高于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、成本，也增加了电路中的电感和ESR。

薄膜电容器在新能源汽车上应用

电池、电机和电机控制技术是新能源汽车的三大核心。在电机驱动和控制电路中，需要的主要电子元器件是功率半导体器件IGBT、控制IC 以及电容器，其中，IGBT 占大约2/3的成本。  

电机控制技术的核心就是需要高效电机控制的逆变器技术，高效电机控制的逆变器技术则需要一个功能强大的IGBT模块和一个与之匹配的直流支撑电容器。  

电机控制器主回路示意图   

一直以来，陶瓷电容和铝电解电容是市场上最为常见的电容类电子元器件，广泛的应用于各类电子产品中，主要在电路系统中的起滤波、调频、隔直流及时间控制等作用。  

随着汽车电气化的加剧，汽车电路系统的电压和输出功率有了大幅度的提升，关键部件对电子元器件的耐压耐冲击能力要求更为严格。工作条件的变化对电子系统中的电容元器件的性能提出新的要求，从而拉动了汽车产业对薄膜电容器的需求。  

薄膜电容器是电动汽车驱动电路中的主要元件，主要起平滑的作用。逆变器将电池的直流电通过转换器转换成变动较小的电压，再通过IGBT开关元件转换成近似于交流电的矩形波，由此产生的浪涌电压很大，需要采用平滑电容器消除。

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