薄膜电容的国内外应用现状及性能分析

摘 要：随着现在全球倡导低碳环保，绿色出行，新能源电动汽车的发展越来越迅速，而薄膜电容凭借自己的优势——优于一般的工作性能和让其他电容难以企及的可靠性为新能源电动汽车发展带来了发展的机遇。

关键词：绿色；薄膜；新能源

中图分类号：TM53 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）18-0166-02

Abstract： With the global promotion of low-carbon environmental protection and green travel， new energy electric vehicles are being developed more and more rapidly. And the thin film capacitors， with their own advantages superior to the general performance and reliability other capacitors fail to reach， have brought new opportunities for the development of new energy electric vehicles.

Keywords： green； thin film； new energy

1 国内外现状

在全世界有很多的薄膜电容制造商，但是能被称为世界级的也就日本的Nichicon，德国的Wima，意大利的ICEL，美国的CDE等。其中，WIMA的产品方向主要用于制造高品质的音响，Nichion的产品主要在电子产品方向，而CDE则是做专业的变频器薄膜电容。世界上薄膜电容器除了以上说的那些，还有一些也是做的比较好，像日本NISSI、荷兰飞利浦虽不如上面那些声名赫赫，但也有些名气，而如台湾凯励、昱电、华容等稍逊一些公司也有一些市场份额。而在产量方面来说，全球薄膜电容的大半部分则是日本松下电工和德国EPCOS、美国Kemet一起占据着。作为全球的前五大薄膜电容器厂商——法拉电子公司，也在积极大力拓展变频家电和新能源市场，因为这些市场上薄膜电容器的缺口还是很大的。目前它生产的交流薄膜电容器可以应用于像新能源混合动力汽车、风电能、太阳能等现在发展方向大好多个领域，也在竞争激烈的薄膜电容器中分得一杯羹。现在市场需要高频、大容量、大电流、低阻抗、高电压、高dv/dt的薄膜电容，所以这为以后薄膜电容器的发展提供了方向。

通过查阅大量的资料来看，我认为国家将在电网建设、电气化铁路建设、节能照明及混合动力汽车等方面会投入大量的资金和技术支持。消费类电子产品的快速发展和不断更新换代的速度不容小觑，将会推动数字化、信息化及网络化建设的进一步快速发展，使我国科技永远走在前列，而薄膜电容器也变得越来越重要、越来越不可或缺。

聚酯薄膜在我国原先应用于磁带、计算机记录带等磁性材料方面，现在大多用于食品包装和电子部件、光学部件、电容器方面，这是一种进步也是一种新的发展趋势，证明我国越来越能发现其的多种用途。而现在中国大陆的电容器产能大量，但多数还是为低端产品。中国电子元件行业协会电容器分会秘书长潘大男就指出：“现如今国内的电容器企业应顺应市场的变化，同时也密切关注前瞻性得行业，不断推出适应不同整机要求的产品，才能做大做强”。我觉得目前来说电容器的厂商应该在各种发电设备、节能、电动设备、交通设备、直流输变电、三网合一、网络电视等行业的发展上下功夫。

2 薄膜电容的性能优势

就现在社会的发展趋势来说，汽车电气化的加剧生产，使汽车中电路系统的电压和输出功率迈出了又一大步，而社会的发展需求则对关键部件中电子元器件的耐压能力和耐冲击特性提出了更为严格的要求。现在社会日新月异的各种变化都对电子系统有了别样的要求。而电容元器件性能也要随之变化，这就导致了薄膜电容器对汽车产业来说越来越重要。举个例子来说，像丰田这样的跨国大公司就决定普锐斯的第二代产品就将替换掉原有的电容器而改用薄膜电容器。在电动新能源汽车的电气环境下，让薄膜电容的耐压耐冲击特性发挥的更充分，现如今薄膜电容比其他电容经济性的覆盖了600VDC～1200VDC之间的电压范围。

对薄膜电容器来说，它的的耐压耐冲击能力就是它在电容器中的最大武器。它由聚丙烯制备而成，自愈性能比一般电容器要强，像高频、高压、高稳定、高脉冲和交流场合中，它的身影都是必不可少的。在新能源汽车的運用中，电机的驱动电路、转换电路、电池系统等都是它身影必在的地方。在电机驱动电路中，反向脉冲电压会因IGBT关闭时会出现，所以要并联几只薄膜电容器来作为直流滤波电容。而电源滤波电路在电池管理系统运用中，薄膜电容在高频滤波中会有更好展现。薄膜电容器在诸如电子通讯、家电、电力电气化铁路、混合动力汽车、各种发电等多个行业有很好发展，这些行业发展在这几年发展迅速又势不可挡，直接推动了薄膜电容器市场进入一个黄金时期。

前面说具有良好的耐压耐冲击能力的薄膜电容器是非常有竞争力的，而衡量电容器抗过压能力的一个重要指标就是自愈性。当工作电压高于额定值时，短路就会因为薄膜介质在某个位置存在的缺陷被击穿而出现。但是电弧会让击穿点的金属化层会转瞬融化并汽化。而在这段时间内放电区的长度不断拓展变大。而放电结束后，汽化掉的一部分介质会因为放电区的温度的骤降因凝华又凝聚在一起，这时候一层绝缘层就会在放电电极的周围悄悄出现，把击穿的区域分离开，让电容器的两极正常工作不受其绝缘影响。因此使工作的可靠性上一个台阶，这个性能是薄膜电容器又一秘密武器。正是薄膜电容器的这个秘密武器，使薄膜电容器的抗浪涌电压能力达到了普通电容器难以企及的额定电压1.5倍还多。同时，由于金属化分割膜技术在薄膜电容器的塑料薄膜介质的使用，使得理论上不会再出现短路击穿的可能，这让薄膜电容器又加强了其耐压能力，安全性在理论上也会更上一层楼。

除了良好的耐压耐冲击的秘密武器，薄膜电容器还有一个秘密武器——良好的温度特性，与其他电容器不同的是它的介质材料是高温聚丙烯薄膜，它特有的温度特性使它可以在-40℃到105℃来回游动不受影响。经过专业测量，在固定频率下薄膜电容器和它的好兄弟电解电容器电容量随温度的变化是不同的，由此可以分析出：温度的逐渐升高会让薄膜电容器的电容量会因为总体电容量的下降而下降，但下降的幅度很小，几乎可忽略不计，大约维持在300PPM/℃；而电解电容器的电容量就不一样了，它不论是在什么温度情况下随温度变化值都比较大，约为200-600PPM/℃。薄膜電容器这种特有的温度特性，让它对使用环境没有那么大的要求，无论是在极寒的东北、炎热的塔克拉玛干沙漠地区或是其他极端的自然环境下都能够正常工作。

3 薄膜电容在电动汽车上的应用

我国的薄膜电容器在不断且快速的发展中，它的前景被业界很多人看好，其中最重要的是国家，从国家前瞻产业研究院发布的《2015-2020年中国薄膜电容器行业市场前瞻与投资规划分析报告》的报告中可以看出，在2007年年底世界上最大的BOPP电容膜的龙头老大的位子就非我国莫属了，全世界一半电容薄膜有都出自中国，并且年需求量约数万吨并还在不断增长中。近年来国内电容薄膜的快速发展使得产量也在不断增加，需求不仅国外在持续增加，国内也在不断增长。“十一五”期间，国内在聚丙烯电子薄膜上电容器的复合增长率在15%以上。而在2013这一年，我国薄膜电容器更是得到了高速发展同比增长14.6%，行业的市场规模惊人地达到了61.58亿元，这表明电容薄膜在我国的发展已势不可挡。但是现在我国的薄膜电容器市场的规模却整体偏小，不过最近几年薄膜电容行业发展非常迅速。尤其是下游市场需求更是迅速增长，相信我国未来几年薄膜电容器的市场规模将慢慢赶上。以薄膜电容器使用率较高的汽车领域为例，近几年我国汽车的年产销量均在2000万辆以上，截至2014年9月，我国汽车保有量已经接近1.5亿辆。这对我国的薄膜电容器来说是非常大的机遇，如果抓住它我国的薄膜电容器的发展将会跟上世界的脚步。汽车产业对以后薄膜电容器需求让人难以想象。

根据调查显示厦门法拉电子是最大的薄膜电容器生产商，为了保持行业的领先优势，该公司计划投资1.1亿用于扩建新能源薄膜电容器，投入生产后将会有3亿uF/年的生产能力。而且根据另一个调查了解，国际风电的巨头维斯塔斯等厂商也已经开始启用薄膜电容器，准备在未来分一杯羹。而在国内，在铝电解电容器中占主导地位的江海股份也宣布将建设10条高压薄膜电容器的生产线，并树立了一个来年产近百万只耐压且容量大的薄膜电容器的目标，这也是为以后薄膜电容器在新能源汽车的发展做准备。早在2011年的时候，铝电解电容器在全球的市场就狂卷35.21亿美元，所以就算以其中只有5%用于汽车领域来说，汽车领域的铝电解电容器的市场规模也会达到11亿人民币，这个机会是谁都不会放过的，而这部分市场以后将是薄膜电容的天下。而且对于在高压电气单元中像DC/DC、电机控制系统、电池管理系统等中，薄膜电容都有很大的优势。将来新能源汽车的发展会给薄膜电容一个很大的机遇，这将是一种新中国的新趋势。

新能源汽车的动力问题大多都是依靠电能来实现。所以研究方向和技术难点就在于如何快速有效地储存电能，从而提高电动汽车的车载电量和续航能力，并且尽量让其轻便娇小是我们目前面临的主要问题。现在的电动汽车一般都在用蓄电池，但这种电池车载电量小、续航能力一般。而在堵车的情况下，车辆需要频繁的加速、减速、制动，而每次制动的时间都很短。在这种时候电机会产生脉动的再生电流。如果我们能够把再生电流利用起来，将车辆减速时产生的动能通过能量转换技术转化成电能并储存在电池中进行再生利用，这会让电动汽车的车载能量增加和续航能力增长，也会让电动汽车在汽车行业更有话语权。由于蓄电池的充电时间很长。所以在经济方面来说蓄电池用作再生能量的存储很不划算，因为它的回收效率太低，会直接导致利润降低。但是薄膜电容器就不一样了，它仅仅只需要短短几秒钟的时间就可以完成充放电过程，如果把它运用在电动汽车中，将会带来巨大的经济效益。而且我认为将薄膜电容器作为电动汽车的辅助动力源，电动汽车的车载能量及续航里程就将进入一个新时代。

4 结束语

总而言之，随着经济的发展，科技的进步，人们生活质量的提升，对生活提出了更高的要求。在新能源电动汽车的发展历程中，薄膜电容充分发挥自身优势，有效的利用于新能源电动汽车之中，以此提升用户对新能源汽车的信赖度，不断研究与创新，进而实现真正的低碳，环保，绿色。

参考文献：

[1]孙骏.薄膜电容在电动汽车制动能量回收中的应用研究[A].2010中国汽车工程学会年会论文集[C].2010.

[2]徐静江.薄膜电容器的特性研究[J].浙江大学学报，1992（01）：7.

[3]罗荣海.薄膜电容替代电解电容在DC-Link电容中的运用分析[J].电子世界，2013（13）.

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