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驱动用薄膜电容器的最新技术趋势

0 0 2022-12-09

近年来在混合动力汽车以及电动汽车用途中要求满足


①为实现电机驱动系统的高输出以及高效率的高电压化

②为实现汽车低耗能(或者低油耗)的小型化等条件。


在其驱动系统的变频器上,需要平滑直流电压的平滑用电容器,为此常规采用大容量且价廉物美的铝电解电容器。


不过,随着电容器用介质膜的技术创新和薄膜化的推动,如今要求重新评估具备高耐电压、低损耗、高纹波电流、长寿命等卓越的电气特性的薄膜电容器规格。


今后伴随混合动力汽车以及电动汽车的普及和广泛使用,系统的低成本化・小型化不可或缺,因此也要求薄膜电容器进一步改进小型化、支持高纹波电流、高温化等性能,因此需要开发具备:


通过介质膜的薄膜化实现小型化

通过开发蒸镀技术实现高耐电压化、长寿命化

通过降低ESR支持高纹波电流

通过开发构件的材料强化可靠性

通过优化结构设计强化散热性


等功能的薄膜电容器。



混合动力汽车用薄膜电容器


薄膜电容器的特征

作为薄膜电容器的电解质采用了几µm厚的塑料膜,在混合动力汽车以及电动汽车用途中主要使用了聚丙烯膜上蒸镀了金属作为内部电极的

蒸镀金属类(金属化膜),这些具备了如下所示的卓越的电气特性和安全性、高可靠性等特长。


①对温度变化保持稳定的电容特性

②耐电压性能卓越,最适合高电压用途

③低损耗,因此抑制产品自身的发热,可实现节能化

④有着敏锐的高频特性,过滤效果卓越

⑤纹波电流耐量高,单位体积的电流密度大

⑥具备自我恢复功能(自我修复),安全性卓越

⑦高温环境下10年以上无需维护


鉴于虽然使用聚丙烯膜的常规薄膜电容器的电气特性卓越,但是难以实现小型化,不易获得单位体积的电容,因此只限于部分用途上被使用。

如今随着介质膜的薄膜化和蒸镀技术的提高,在混合动力汽车以及电动汽车用途中薄膜电容器的需求急剧攀升。


薄膜电容器的最新技术趋势


介质膜的薄膜化

膜厚决定薄膜电容器的体积,因此如果膜厚减少1/2,则在相同容量的情况**积会变成1/4。聚丙烯膜的薄膜化达到了2.5µm,而且还在开发比这更薄的膜。


蒸镀技术(蒸镀图案)

伴随膜厚的薄膜化,需要提高耐电压。故此,会在蒸镀的金属上形成图案,而且在小段(区)的纹样上保持熔断器(安全机构)的功能。根据要求的性能开发蒸镀图案的纹样,并且具备高耐电压化和长寿命化。



蒸镀图案


支持高纹波电流

聚丙烯膜也属于低损耗材料,由于蒸镀图案中形成的熔断器本身成为电阻,因此会增加高纹波电流的通电和发热。故此,不仅开发了旨在高耐电压化和高纹波电流并存的蒸镀图案的纹样,而且还控制了蒸镀金属的膜厚,从而支持高纹波电流。

作者: 傲壹电子

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