新能源汽车薄膜电容器的应用及主要企业

1、结构及优势

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。

图表 1 典型的薄膜电容结构

目前用于新能源汽车直流支撑的薄膜电容器，大部分是使用高温聚丙烯膜作为介质，聚丙烯薄膜电容器有如下的优点：

·产品安全性好，耐过压能力强；

·良好的温度特性，产品温度使用范围可以从-40℃-105℃；

·频率特性稳定，产品高频特性好；

·没有极性，能承受反向电压；

·额定电压高，不需要串联和平衡电阻；

·低ESR，通过耐纹波电流能力强；

·低ESL；

·抗浪涌电流能力强；

·使用寿命长

2、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。

图表 2 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。

早期的平滑电容器曾采用铝电解电容，但为了提高效率，电机驱动的最大电压从500V提高到了650V后，铝电解电容的耐压不足，薄膜电容器成为主流，PRIUS从第二代开始采用薄膜电容器。

图表 3 第一代丰田Prius电机控制器

图表 4 第二代丰田Prius电机控制器

丰田普锐斯第二代产品就将原有的铝电解电容器替换成为薄膜电容器。一方面是因为薄膜电容的耐压耐冲击特性使它非常适合在新能源汽车的电气环境下使用。另一方面，在过去多年的发展中，薄膜电容器的体系和重量减少了3~4 倍，同时改进了金属化的分割技术，从而极大的帮助了薄膜电容的发展。

在新能源汽车领域，现有的铝电解电容器未来将部分被薄膜电容所取代。目前已有越来越多的公司用薄膜电容替代电解电容。比亚迪“秦”和特斯拉 Model 3都采用了薄膜电容器。

同时，在DC/DC、电机控制系统、电池管理系统等高压电气单元中，薄膜电容的使用量也会随着新能源汽车的推广和普及而上升。

3、主要企业

从全球来看，日本的Nichicon、德国的Wima、意大利的ICEL、美国的CDE等，是顶级的薄膜电容器生产商，其中，WIMA 的产品主要用于高品质的音响，Nichion 主要用于电子产品，而CDE 是专业的变频器薄膜电容生产商。

另外，如日本的NISSI、荷兰的飞利浦，以及台湾的凯励、昱电、华容等，也都是世界知名的薄膜电容器生产商。

在产量方面，日本的松下电工和德国的EPCOS、美国的Kemet 是全球最主要的薄膜电容生产商。

在国内，厦门法拉电子是最大的薄膜电容器生产商，法拉电子是国内薄膜电容市场龙头，产品涵盖全系列薄膜电容器。公司是比亚迪的主要供应商，同时，也通过一些电控公司（如中山大洋和上海电驱动）成为进入国内多家车企业的样品供应商。

另外，江海股份是国内铝电解电容的龙头企业，目前也布局新能源用薄膜电容项目。

薄膜电容器领域还有铜峰电子（交流薄膜电容器，用于机车电容）、南洋科技（电容器用薄膜）等上市公司。