การวิจัยอุตสาหกรรม|วิธีการเลือกตัวเก็บประจุแบบฟิล์มสำหรับมอเตอร์ยานยนต์ คู่มือการเลือกที่ครอบคลุม

I. การกำหนดข้อกำหนดการใช้งาน: ข้อกำหนดพิเศษสำหรับตัวเก็บประจุแบบฟิล์มในมอเตอร์ยานยนต์
ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มในระบบมอเตอร์ของยานยนต์พลังงานใหม่ส่วนใหญ่จะใช้งานในอินเวอร์เตอร์ โดยทำหน้าที่หลัก เช่น การรองรับ DC การกรอง และการบัฟเฟอร์ สภาพแวดล้อมการทำงานมีข้อกำหนดที่เข้มงวดมากกว่าการใช้งานในอุตสาหกรรมหรือเครื่องใช้ในบ้าน:

ความสามารถในการทนต่อแรงดันไฟฟ้าสูง: ด้วยการนำแพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้าสูง 800V- มาใช้อย่างแพร่หลาย ส่วนประกอบต่างๆ จะต้องทนต่อแรงดันไฟฟ้าชั่วคราวได้สูงถึง 2000V- ซึ่งเกินขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้า 650–670V ของตัวเก็บประจุอลูมิเนียมอิเล็กโทรลีติคอย่างมาก
ความสามารถในการปรับตัวต่อสภาพแวดล้อมที่แข็งแกร่ง: ช่วงอุณหภูมิการทำงานในห้องมอเตอร์ครอบคลุม -40 องศาถึง +125 องศา และส่วนประกอบต่างๆ จะต้องสัมผัสกับสภาพการทำงานที่ซับซ้อนอย่างต่อเนื่อง เช่น การสั่นสะเทือนและความชื้นสูง
ข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือที่เข้มงวด: ส่วนประกอบต้องมีอายุการใช้งานที่กำหนดมากกว่า 100,000 ชั่วโมงตลอดวงจรชีวิตของยานพาหนะ โดยไม่มีความเสี่ยงต่อความล้มเหลว-จุดเดียว
ความต้องการเร่งด่วนสำหรับการย่อขนาด: เพื่อให้สอดคล้องกับแนวโน้มการออกแบบในปัจจุบันที่เกี่ยวข้องกับการบูรณาการที่สูงและการลดน้ำหนักในระบบขับเคลื่อนไฟฟ้า ข้อกำหนดสำหรับความหนาแน่นของความจุไฟฟ้าต่อหน่วยปริมาตรจึงเพิ่มขึ้นทุกปี

ครั้งที่สอง รายการพารามิเตอร์การเลือกหลัก: การยืนยันตัววัด 20 รายการจาก 5 หมวดหมู่
ตามแนวทางการคัดเลือกที่ออกโดยสมาคมอุตสาหกรรมชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์และคู่มือทางเทคนิคของผู้ผลิตชั้นนำ การเลือกตัวเก็บประจุแบบฟิล์มสำหรับมอเตอร์ยานยนต์ต้องมีการตรวจสอบพารามิเตอร์ต่อไปนี้ตามลำดับ:

1. พารามิเตอร์ทางไฟฟ้าพื้นฐาน (รายการสอบเทียบบังคับ)

ชื่อพารามิเตอร์	ข้อกำหนดในการคัดเลือก	หมายเหตุ
ความจุที่กำหนด	ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดการจัดเก็บและการกรองพลังงานของวงจร ในแอปพลิเคชันลิงก์ DC ของไดรฟ์ไฟฟ้า- โดยปกติความจุจะอยู่ในช่วง μF และค่าจะต้องอยู่ภายในซีรีส์ E24/E12	หากความจุต่ำกว่าขีดจำกัดล่างสำหรับตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม ให้เลือกตัวเก็บประจุแบบเซรามิก หากเกินขีดจำกัดบน ให้เลือกตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า
ความอดทนของความจุ	สำหรับการใช้งานมาตรฐาน ให้เลือก ±5% (คลาส J-) หรือ ±10% (คลาส K-) สำหรับการใช้งานเรโซแนนซ์ที่แม่นยำ ให้เลือก ±1% (คลาส F-)	พิกัดความเผื่อที่แน่นเกินไปอาจเสี่ยงต่อการสั่นพ้องของวงจร
แรงดันไฟฟ้าที่ได้รับการจัดอันดับ	แยกแยะระหว่างค่าพิกัด DC และ AC; ต้องสงวนอัตราความปลอดภัยไว้ที่ 20%–30% และแรงดันไฟฟ้าในการทำงานจริงควรน้อยกว่า 80% ของค่าพิกัด	ต้องตรวจสอบทั้งแรงดันไฟสูงสุดและแรงดัน RMS
ปัจจัยการกระจาย (tanδ)	จัดลำดับความสำคัญของผลิตภัณฑ์ที่ทำจากโพรพิลีน tanδควรได้รับการควบคุมภายในช่วง 0.0001–0.002	ตัวเก็บประจุโพลีเอสเตอร์มีค่า tanδ ประมาณ 0.001–0.01 และเหมาะสำหรับความถี่ต่ำ-ถึง-กลางเท่านั้น

 

2. พารามิเตอร์ประสิทธิภาพความถี่สูง- (การตรวจสอบคีย์สำหรับการใช้งานระบบขับเคลื่อนไฟฟ้า)
ความต้านทานอนุกรมที่เทียบเท่า (ESR): สำหรับการใช้งานการสลับความถี่สูง-ในระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า ให้เลือกรุ่นที่มี ESR ต่ำ (โดยทั่วไป<10 mΩ) to minimize self-heating of the device.
ความถี่เรโซแนนซ์ในตัว- (SRF): ความถี่ในการทำงานจะต้องต่ำกว่า SRF อย่างมาก สำหรับวงจรคลาส 1 MHz- ให้เลือกอุปกรณ์ที่มี SRF มากกว่าหรือเท่ากับ 10 MHz เพื่อป้องกันไม่ให้อุปกรณ์แสดงพฤติกรรมแบบเหนี่ยวนำ
3. พารามิเตอร์ความน่าเชื่อถือ (จำเป็นสำหรับข้อกำหนดอายุการใช้งานที่ยาวนาน-)
Insulation Resistance: Must be >10,000 MΩ·μF เพื่อลดกระแสรั่วไหลและปรับปรุงความเสถียรที่อุณหภูมิสูง
ความสามารถในการรักษาตัวเอง-: จัดลำดับความสำคัญของผลิตภัณฑ์โดยใช้เทคโนโลยีฟิล์มบาง-เคลือบโลหะ เมื่อเกิดการสลายตัวของอิเล็กทริกเฉพาะจุด ชั้นโลหะจะระเหยกลายเป็นโซนฉนวน และฟื้นฟูการทำงานตามปกติโดยอัตโนมัติ
อายุการใช้งาน: ภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด อายุการใช้งานต้องเกิน 100,000 ชั่วโมง สำหรับสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและความชื้นสูง- โปรดดูกราฟการย่อยสลายอายุการใช้งานของผู้ผลิตที่ 85 องศา /85% RH
4. พารามิเตอร์ด้านสิ่งแวดล้อม (ข้อกำหนดเกรดยานยนต์หลัก)
ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ: จัดลำดับความสำคัญของผลิตภัณฑ์ที่ทำจากโพลีโพรพีลีน-โดยมีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิติดลบ (-100 ถึง -250 ppm/ องศา ) เนื่องจากผลิตภัณฑ์เหล่านี้แสดงความผันผวนของความจุน้อยกว่าเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง วัสดุโพลีเอสเตอร์มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเป็นบวก (+300 ถึง +600 ppm/ องศา ) และมีเสถียรภาพต่ำกว่า
ช่วงอุณหภูมิในการทำงาน: ต้องครอบคลุมช่วง -40 องศาถึง +125 องศาเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดการรับรองเกรดยานยนต์ของ AEC-Q200
การควบคุมอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น: ตัวเก็บประจุโพลีโพรพีลีนต้องมีอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นในตัวเอง-<5°C; during full-power aging tests, the temperature at the lead solder joints must be measured to avoid thermal breakdown risks
5. พารามิเตอร์โครงสร้างและการติดตั้ง
ประเภทบรรจุภัณฑ์: เลือกแพ็คเกจการติดตั้งลีดในแนวรัศมี/แนวแกน (ผ่าน-รู) หรือพื้นผิว SMD- ตามโครงร่าง PCB
ข้อกำหนดการเดินสายไฟแบบขนาน: เมื่อใช้ตัวเก็บประจุหลายตัวแบบขนาน ให้ปรับการเดินสายให้เหมาะสมเพื่อให้แน่ใจว่ามีการแบ่งปันกระแสไฟฟ้าที่สม่ำเสมอทั่วทั้งตัวเก็บประจุแต่ละตัว และป้องกันไม่ให้ส่วนประกอบแต่ละชิ้นเกิดความร้อนสูงเกินไปและความล้มเหลว

III. ข้อควรพิจารณาที่สำคัญสำหรับการคัดเลือกตามแนวโน้มทางเทคนิค
1. ความเข้ากันได้กับแพลตฟอร์มไฟฟ้าแรงสูง-
สำหรับรถยนต์ที่ติดตั้งแพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้าสูง 800V- ควรให้ความสำคัญกับตัวเก็บประจุแบบฟิล์มพิเศษที่มีแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงพิกัด 1,200V หรือสูงกว่า ผลิตภัณฑ์ที่ทำจากวัสดุอิเล็กทริกที่ทนทานต่ออุณหภูมิสูง-ใหม่- เช่น โพลีฟีนิลีนซัลไฟด์ (PPS) และโพลีอิไมด์ (PI) ควรได้รับการพิจารณาเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดด้านอุณหภูมิในการทำงานที่สูงขึ้น

2. การปรับเปลี่ยนสำหรับการกำหนดค่ามอเตอร์หลายตัว-
ยานพาหนะ-มอเตอร์หรือหลาย-มอเตอร์-ขับเคลื่อนทุกล้อ- (AWD) ต้องใช้ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มแรงดันสูง-ในจำนวนที่สอดคล้องกัน ควรกำหนดค่าความจุรวมไว้ที่ 1.5 ถึง 2 เท่าของกำลังทั้งหมดของระบบขับเคลื่อนไฟฟ้า และต้องตรวจสอบความสามารถในการต้านทานกระแสกระเพื่อม

IV. การอ้างอิงการเลือกห่วงโซ่อุปทาน
ในตลาดตัวเก็บประจุฟิล์มยานยนต์ทั่วโลกในปัจจุบัน ซัพพลายเออร์ในประเทศได้รับอุปทานเกรดยานยนต์-ขนาดใหญ่- ผู้ผลิตชั้นนำ เช่น Faratron, Eagle Peak Electronics, Jianghai Co., Ltd., Shengye Electric และ Aiwa Group ต่างได้รับการรับรองจากผู้ผลิตรถยนต์รายใหญ่ทั้งหมด ต้นทุนผลิตภัณฑ์ของพวกเขาต่ำกว่าผู้ผลิตในต่างประเทศ เช่น Panasonic, TDK และ KEMET ถึง 15%–20% และอัตราการทดแทนในประเทศก็เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง

V. แนวโน้มการคัดเลือกในอนาคต
ตามการคาดการณ์ของสมาคมอุตสาหกรรมชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์แห่งประเทศจีน การเลือกตัวเก็บประจุแบบฟิล์มสำหรับมอเตอร์ยานยนต์จะแสดงแนวโน้มสำคัญสามประการในช่วงสามปีข้างหน้า:

การให้คะแนนแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น: เพื่อตอบสนองความต้องการของแพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้า-สูง-พิเศษที่เกิน 1,000 V วัสดุไดอิเล็กทริกจะได้รับการอัปเกรดเป็นวัสดุฉนวนโพลีโพรพีลีนและวัสดุฉนวนคอมโพสิตที่ได้รับการดัดแปลง
การย่อขนาด: ความหนาของฟิล์มจะทะลุผ่านกำแพงขนาด 3 ไมครอน โดยคาดว่าจะมีความจุความจุต่อหน่วยปริมาตรเพิ่มขึ้นมากกว่า 30%
การบูรณาการสูง: การบูรณาการอย่างค่อยเป็นค่อยไปกับโมดูล IGBT เพื่อลดพื้นที่ที่วงจรต่อพ่วงครอบครอง และเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานของระบบขับเคลื่อนไฟฟ้า