【电动新视界】水冷薄膜电容发展建议及常捷电容厂介绍

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母线电容的定义

在电机控制器中，电池包的直流电作为输入电源，需要通过直流母线与电机控制器连接，该方式叫 DC-LINK 或者直流支撑，其中的电容我们称之为母线电容或者支撑电容或者 DC-LINK电容。由于电机控制器从电池包得到有效值或者峰值很高的脉冲电流的同时，会在直流支撑上产生很高的脉冲电压使得电机控制器难以承受，所以需要选择母线电容来连接。母线电容的作用母线电容的作用：

1、平滑母线电压，使电机控制器的母线电压在 IGBT 开关的时仍比较平滑；2、降低电机控制器 IGBT 端到动力电池端线路的电感参数，削弱母线的尖峰电压；

3、吸收电机控制器母线端的高脉冲电流；

4、防止母线端电压的过充和瞬时电压对电机控制器的影响。

母线电容的变迁

母线电容由最开始的电解电容变迁到现在普遍使用的薄膜电容，但电解电容并没有完全消失不用，在 MOS 管作为功率器件的低速车或者物流车的控制器上仍然采用多个电解电容并联使用。丰田 Prius 第一代电控就是采用的电解电容，采用的三个松下电解电容器，规格为：450V/2700uF，丰田 Prius 在第二代电控系统中采用了薄膜电容。

比亚迪薄膜电容器

金属薄膜电容器

电解电容器

电解电容与薄膜电容的对比

1、电解电容的优点是容量比薄膜电容大；

2、薄膜电容相对于电解电容优势；

3、薄膜电容具有更良好的温度和频率特性；

4、薄膜电容没有极性，能够承受反向电压；

5、薄膜电容额定电压高，不需要串联平衡电阻；

6、薄膜电容采用干式设计，没有电解液泄露的危险，没有酸污染；

7、薄膜电容更低的 ESR，更强的耐纹波电流的能力；

8、薄膜电容更强的抗脉冲电压能力；

9、薄膜电容更长的寿命；

10、薄膜电容更加灵活的外形设计，可根据不同的需求进行定制。

应用电解电容器的控制器

薄膜电容

薄膜电容的特点

无极性；
ESR极低；
允许比较高的电流流过；
工作电压可以很高；
温度范围宽；
基本上无寿命限制；
金属化电极具有自愈功能。

二代普锐斯应用的薄膜电容器

薄膜电容里薄膜的厚度不是越薄越好。薄膜电容的薄膜有份镀金属薄膜，基膜一般有分聚丙烯和聚酯两种。基膜越厚，所承受的电压就越高，反之，所承受的电压就越低。

薄膜电容器是以金属箔当电极，将其和聚乙酯，聚丙烯，聚苯乙烯或聚碳酸酯等塑料薄膜，从两端重叠后，卷绕成圆筒状的构造之电容器。而以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。

其结构和纸介电容相同，介质是涤纶或者聚苯乙烯等。涤纶薄膜电容，介电常数较高，体积小，容量大，稳定性比较好，适宜做旁路电容。聚苯乙烯薄膜电容，介质损耗小，绝缘电阻高，但是温度系数大，可用于高频电路。

吉泰科应用的某款薄膜电容器实物图

发展趋势

定制薄膜电容已发展了近10年时间，但基础外形并无太多创新。由于受限于基础材料特性，现阶段无法应用低成本的材料提高电容的最高耐温上限，目前薄膜电容已经成了控制器内部耐温能力的最短板，有些电控厂家已有在电容底面或者侧面设置水冷区域，帮助电容散热，使得整机的功率上限得以提高，功率密度得以大幅提升。因此，我建议更进一步，将电容直接融入水冷结构中，将电容外壳赋予更多的承载责任，成为整机的壳体，电容作为部件，以封胶的工艺方式融合其中。如下两图。

水冷电容控制器模块

水冷电容模块示意图

独立防护水冷薄膜电容控制器

打破传统塑料外壳电容的封装形式，采用铝压铸金属外壳作为薄膜电容的承载壳体，将电容与壳体融为一体。
电容处于水道周围，散热效率获得极大提高；
共模电感、直流母排与接插件等均置于电容的封胶范围，这样做的好处是：封胶工艺使内部零件装配牢固，热传导性好，散热效率高；壳体空间利用率最大化，将电容安装脚等闲置空间充分利用起来。
直流高压端子与电容铜排直接连接，节省转接铜排，同时处于电容封胶区域，提高接插件的散热能力；
全汽车及元件，最高耐温125°（薄膜电容105°）功率上限大幅提升；
薄膜电容内部设置温度传感器，将电容的温控纳入到监控范畴，增加电容的自我保护功能，增加薄膜电容的耐久性。

此方案仅是抛砖引玉，还有很多细节需要斟酌打磨，可行性未经过任何验证，效仿者需自行承担开发相关类似方案所产生的损失。笔者希望每个行业都能走出自己创新之路，以创新谋发展，杜绝同质化竞争，避免在低价绞杀中疲惫度日。

常捷公司概况

常州常捷科技有限公司是一家港商独资高新技术企业，其前身是创建于上世纪六十年代初的常州市无线电元件二厂，至今具有50多年薄膜电容的研发、制造、销售和服务经验，几十年经营实践中积淀了深厚的企业文化，为公司的稳健发展奠定了坚实的人文基础。

企业拥有一支具备创新能力、快速响应的专业研发团队，一支训练有素、高度稳定的一线技术工人队伍，可为客户提供聚酯、聚丙烯和聚苯硫醚的各类介质的薄膜电容器。2012年被江苏省科技厅授牌“江苏省新能源金属化薄膜电容器工程技术研究中心”。

目前，公司拥有23项具有自主知识产权的国家专利技术，具备雄厚的技术创新和新产品研发能力；公司主要批量生产：交／直流滤波、IGBT/IGCT 突波吸收、谐振和储能电容器，以及高达数十万伏的超高压薄膜电容器。产品广泛应用于风能、太阳能、新能源汽车、电力机车、大功率开关电源、超高压电源、高压变频器以及高压输变电行业，产品性能及关键技术同行业领先。

公司持续跟踪国际前沿技术，坚持科技创新，发展电力电子电容器及汽车电控器母线电容已成为公司可持续发展的战略核心，坚持走专业化、集约化发展道路，推动企业绿色、可持续发展。

公司地处长江三角洲、沪宁线中段，地理位置优越，海、陆、空交通便捷，能为海内外客户提供优质的产品和快捷满意的服务。