模塊化電容器平滑高壓電動(dòng)汽車(chē)電池的輸出

直流鏈路電容器是電動(dòng)汽車(chē)牽引逆變器的核心元件。這些無(wú)源元件用于平滑和穩(wěn)定從電池傳輸?shù)侥孀兤鞯闹绷麟妷?。同時(shí)，這些電容器還能限制去耦尖峰以及由功率供應(yīng)中的MOSFET或IGBT在負(fù)載變化時(shí)快速開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的電壓波動(dòng)。因此，它們直接影響系統(tǒng)的電能效率和密度。

TDK推出了一組名為xEVCap的模塊化直流鏈路電容器構(gòu)件，以適應(yīng)系統(tǒng)的具體需求。該電容器具有最小的電阻（ESR）和電感（ESL），目標(biāo)是乘用車(chē)、商用車(chē)和非公路電動(dòng)汽車(chē)的牽引逆變器。xEVCap電容器電壓等級(jí)分別為500V、650V、850V和920V，并可應(yīng)對(duì)SiC MOSFET和GaN功率FET的超快開(kāi)關(guān)速度。

該系列薄膜電容器的額定電流范圍為35至60A（10 kHz下），ESL評(píng)級(jí)為14 nH或17 nH（1 MHz下）。根據(jù)額定電壓，這些元件支持60至270 μF的電容。

直流鏈路電容器在電動(dòng)汽車(chē)中的作用是什么？

每輛現(xiàn)代電動(dòng)汽車(chē)的核心是一個(gè)高壓電池組，工作電壓范圍從48V直流至800V。直流工作電壓越高，為實(shí)現(xiàn)相同輸出功率所需的電流越少，這與更高性能密切相關(guān)。

牽引逆變器將電池組的高壓直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電，用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)在加速過(guò)程中工作，而在制動(dòng)過(guò)程中又將交流電轉(zhuǎn)回直流電。直流鏈路電容器是系統(tǒng)的核心構(gòu)件之一，它在電池和負(fù)載之間充當(dāng)中介緩沖器。這種電容器還廣泛應(yīng)用于與電網(wǎng)相連的太陽(yáng)能和其他可再生能源系統(tǒng)。

直流鏈路電容器被并聯(lián)安裝在連接高壓電池的逆變器輸入級(jí)和輸出級(jí)的功率FET之間。它的主要作用是平滑從一端流向另一端的直流電壓。該裝置可消除系統(tǒng)在啟動(dòng)和加速時(shí)突然要求大量電流時(shí)產(chǎn)生的波動(dòng)，并管理直流總線的雜散電感。這些波動(dòng)可能會(huì)影響功率質(zhì)量，從而對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的效率和續(xù)航產(chǎn)生不利影響。

xEVCap：用于直流鏈路電容器的模塊化元件

隨著電動(dòng)汽車(chē)功率水平的不斷提高，直流鏈路電容器越來(lái)越成為一個(gè)關(guān)鍵元件。該電容器必須能夠存儲(chǔ)大量能量并應(yīng)對(duì)電壓、電流和溫度的快速變化。如果設(shè)計(jì)不足，直流鏈路電容器可能會(huì)提前失效或負(fù)面影響電動(dòng)汽車(chē)的電力電子性能；而設(shè)計(jì)過(guò)度則會(huì)使該元件過(guò)于笨重且成本高昂。

因此，這種電容器很少是現(xiàn)成的元件，而是需要根據(jù)系統(tǒng)的具體要求進(jìn)行定制設(shè)計(jì)，這可能會(huì)拖延設(shè)計(jì)過(guò)程。TDK希望通過(guò)其xEVCap技術(shù)取代傳統(tǒng)電力電子設(shè)備，這種技術(shù)更具模塊化和靈活性。這些電容器采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸，包括85×47×40.5 mm、97.5×35.5×42.5 mm和109×47×40.5 mm。B25654A001具有焊接到母線或電路板的引線，而B(niǎo)25654A002則帶有用于焊接或擰緊到母線的平端子。

xEVCap系列專(zhuān)注于高可靠性和耐用性。TDK表示，這些電容器能夠在短時(shí)間內(nèi)承受高于其額定電壓的電壓：額定850V的電容器在105°C下可容忍890V達(dá)100小時(shí)，并可承受高達(dá)1200V的瞬態(tài)電壓沖擊。

這些模塊化電容器還設(shè)計(jì)用于承受道路環(huán)境的嚴(yán)峻考驗(yàn)。TDK稱(chēng)，這些電容器能夠在-40至100°C的溫度范圍內(nèi)工作，并符合最新的汽車(chē)AEC-Q200和IEC TS 63337標(biāo)準(zhǔn)。