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大功率纯电动车DC-LIK支撑电容器设计

发布时间:2018-02-24 来源:未知 作者:admin 浏览次数:



大功率纯电动车DC-LIK支撑电容器设计
治根乔向华

摘要:高效马达控制技术需要功能(function)强大的IGBT和与之匹配的直流支撑电容器。本文以设计的纯电动汽车大功率直流支撑电容器为例,详细说明电动汽车电容器的性能(xìng néng)。
关键词:电动汽车;直流支撑电容器;薄膜电容器;性能(xìng néng)
随着我国经济的持续快速发展,居民收入的不断提高,我国的汽车保有量近几年爆发式增长。新能源汽车核心零部件的垄断,提升我国自主品牌汽车竞争力。据相关部门统计,2014年末全国民用汽车保有量达到15447万辆,比上年增加12.4%,而近十年汽车年均增加1100多万辆。由于汽车使用量(dosage)的增长,我国的空气污染问题越来越严重,随着居民环保意识的提升,对空气零污染的电动汽车越来越受到人们的关注。
电机、电池和电机控制技术是电动汽车的三大核心技术。电机控制技术的核心就是需要高效(指效能高的)电机控制的逆变器技术,而高效电机控制的逆变器技术,则需要一个功能强大的IGBT和一个与之匹配的直流支撑电容器,电机控制主回路如1所示:
1马达控制器主回路示意
专注于薄膜电容器18年,有着丰富的薄膜电容器开发设计(Design)技术以及生产制造水平。新能源汽车核心零部件的垄断,提升我国自主品牌汽车竞争力。针对新兴的电动汽车行业,进行产品开发以及试验摸底,目前已经取得了一定的成果。本文以为客户设计的纯电动汽车大功率直流支撑电容器为例,对电动汽车电容器的性能做一个详细(xiáng xì)的说明。
1、纯电动汽车(battery electric vehicle)直流支撑电容器外形:

2160KW至200KW纯动车用薄膜电容器

380KW纯电动车用薄膜(薄而软的透明薄片)电容器

4120KW纯电动车用薄膜(薄而软的透明薄片)电容器
2、电动汽车驱动板主电路工作波形
5蓝色表示驱动电路电压工作波形
3、在纯电动汽车使用的薄膜支撑(sustain)电容,必须具备以下特性:
◆能承受在电压跃升和跌落形成的峰值电流(Electron flow)及脉冲电流,其周期性峰值电流是有效电流的10倍;
◆其脉冲电流能力是有效电流20倍以上;
◆体积小但要过较大有效电流。新能源公交客车您带来最新最全的新能源客车的车型、图片与报价信息,给您展现新能源客车的新闻,报道相关动态。
针对以上特点,采取有效方案(fāng àn)使电容器达到以下要求:
◆能承受在的电压跃升和跌落形成峰值电流及脉冲电流,其周期性峰值电流是有效电流的15倍;
◆其脉冲电流能力电有效电流40倍以上;
◆过流能力强,采用均流技术,各部位温升变化很小。
以下为为某客户设计的纯电动汽车大功率(High-power)直流支撑电容器进行电流应用特性的检测结果:
1、有效电流下电容器各部位(part)温升状况

6温升试验温度点分布示意

7Irms条件下的表面温升分布曲线
根据以上曲线显示:当电容器通过有效电流时,电容器中间与两边表面温升差异在4℃以下,说明电容器电流基本按设计设想方向发展:电流朝两边均匀(jūn yún)分布。
2、瞬间过大电流能力
电动车在起步以及制动时,会产生短时的超大电流流过电容器,而电容器失效往往是由于起短时过大电流能力不足导致的。新能源汽车核心零部件的垄断,提升我国自主品牌汽车竞争力。我司此款电容在设计是充分考虑到其使用时的严酷环境,在设计时对电容器内部连接端子与芯子组的铜板进行了专门的结构(Structure)设计,增加其散热能力,延缓瞬时大电流造成的高温度向电容器内部辐射的时间。下为对此款电容进行两分钟400A电流试验的表面温度曲线:
8对此款电容进行两分钟400A电流试验的表面温度曲线
根据上曲线发现:电容器在通过400A电流(Electron flow)的2分钟内,其表面(biǎo miàn)温度(temperature)略有上升,但幅度较小;而当恢复250A电流时,经过3分钟时间,电容器表面温度开始回落。由此证明,此款电容器完全可以满足电动车在启动(start)以及制动时的大电流冲击。
说明:试验时电容器先通过250A电流(Electron flow),待其表面温度稳定(解释:稳固安定;没有变动)后开始通过400A电流,计时2分钟后调回250A。
3、峰值电流和脉冲电流冲击


脉冲电流冲击检测
脉冲电流(Electron flow)值
5倍有效电流
DV/DT1V/μS
10倍有效电流
DV/DT2V/μS
20倍有效电流
DV/DT4V/μS
40倍有效电流
DV/DT8V/μS
脉冲冲击次数
10万次
10万次
1万次
1万次
容量变化率
0.01%
-0.01%
0.01%
-0.003%
tgδ值变化
-0.00001
0.000012
0.000012
0.000013
上表数据显示,电容器在进行大脉冲电流试验后,容量损耗均无明显变化。
结束语:
电动汽车由于其节能环保的巨大优势,已经在全球(全世界)各国的公共交通领域中开始进行大力推广,随着技术的成熟,电动汽车将逐步向家用汽车领域发展,以替代传统汽车带来的环境以及能源(解释:向自然界提供能量转化的物质)问题。新能源汽车展以“绿色智能驱动未来”为主题。电动汽车的大面积推广,其可靠性以及安全性问题也越来越受到人们的关注。而DC-Lik电容器作为电机逆变控制系统的一个关键性原件,其性能优劣,在很大程度上决定汽车的可靠性问题。
作为一家国家级高新技术企业,始终秉承(亦称禀承)“创新引领未来”的宗旨,在新技术以及产品的研发上,不遗余力的大力投入,向国际一流水平看齐,为中国电动汽车事业的发展(Develop)奉献绵薄之力。


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