Knowles推出直流支撑电容器用于电动汽车，有助于抵消逆变器、电机控制器和电池系统中电感的影响

时间： 2022-03-21 来源：Knowles

技术问答

调查显示，近年来中国电动汽车行业快速发展，电动汽车保有量持续增长。在电动汽车相关技术快速发展的带动下，未来电动汽车的渗透率有望进一步提升。

按动力源的不同，国内主流电动汽车可分为：纯电动汽车(BEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)、燃料电池汽车(FCEV)三类，其中纯电动车占据主导地位，其动力源为高效率充电电池。那么电动汽车是如何为电池充电的呢？

一、车载充电器（OBC）的构成

新能源汽车包括插电式中搭载有车载充电器 (OBC)（如图1），它负责为牵引用蓄电池充电。车载充电器（OBC）的组成部分有：

交直流转换器：将来自电网的交流电 (AC) 转换为直流电 (DC)
中间直流电路：用于能量缓冲
下一级的直流变换器：调整产生的电压以向电池提供正确的直流电平。

二、直流支撑电容器在电动汽车中应用为功率转换器和滤波器

直流支撑电容器Cbulk位于整流器和直流转换器之间。直流支撑电容器通常用于功率转换器，作为输入源到具有不同瞬时功率、电压和频率的输出负载之间的缓冲器。

在电动汽车应用中，直流支撑电容器有助于抵消逆变器、电机控制器和电池系统中电感的影响。直流支撑电容器还可用作滤波器，保护电动汽车电路系统免受电压尖峰、浪涌和电磁干扰 (EMI) 的影响。为保持良好的性能，电容器所需的特性包括：

高直流额定电压：300V~500V
高容值：200µF~1500µF
工作温度范围：-40℃~+250℃
低等效串联电阻 (ESR)：<1.5mΩ
高均方根 (RMS)电流容量
高机械强度

电动汽车中存在大量转换器和逆变器，选择合适的高压、高容直流支撑电容器对整个系统的正常运行至关重要。

为了获取大容值，通常需要用到多个电容器或电容器阵列。对此，楼氏电容（KNOWLES）推荐使用可提供高容值的内叠层电容 StackiCapTM——1812-4040，250V-1.2kV，100nF-5.6µF的X7R电容器。直流支撑电容器还必须能够处理两倍的线路频率。为了达到这个效果，常见的电路布置为片式多层陶瓷电容器(MLCC)与其他类型的电容器并联使用。

三、直流支撑电容器还被应用为电机驱动电路中的逆变器

直流支撑电容器还被用于电动汽车内的另一个电路系统——电机驱动电路中的逆变器（如图3所示）。逆变器在加速时将来自电池的直流电转换为三相交流电以驱动牵引电机，然后在制动时将交流电转换回直流电。它还检测电机的速度和位置并驱动绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 功率级。

在该电路系统中，直流支撑电容器或平滑电容器 Cs 并联放置在电压逆变器的直流（电池）和交流（负载）侧之间。电容器规格与之前的OBC示例非常相似，因此同样推荐使用具有高RMS电流容量的X7R系列内叠层电容StackiCapTM。此类应用对容值有较高要求，因此小尺寸的片式多层陶瓷电容器（MLCC）可以与薄膜和铝电解电容器一起使用，以更接近绝缘栅双极晶体管（IGBT）开关器件的效果并改善高频衰减的问题。

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