CN108735509A - 一种高散热电动汽车用薄膜电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及薄膜电容器技术领域，具体为一种高散热电动汽车用薄膜电容器，其能够结构紧凑，体积小，成本低，散热效果好，其包括壳体、引出电极，壳体内设置有电容器芯子和灌封料，其特征在于，壳体为底部安装有冷却金属板的塑料壳体，冷却金属板用于与电动汽车内部的冷却装置连接，电容器芯子通过铜板连接铜母排，铜母排与引出电极为一体化结构形成，铜母排靠近冷却金属板设置，铜母排与冷却金属板之间设置有绝缘纸。
Description
技术领域
本发明涉及薄膜电容器技术领域，具体为一种高散热电动汽车用薄膜电容器。
背景技术
随着世界各国开始注意生态环境的保护，电动汽车在能源选择上、对环境保护上独有的优势成为各国纷纷投入大量精力、物力、财力研发的重点。
电机控制器是新能源汽车核心部件，而薄膜电容器是电机控制器仅次于功率模块的重要元器件，在电机控制器回路中起直流支撑的作用。其一是吸收来自于逆变器向“DC-Link”索取的高幅值脉动电流，阻止其在“DC-Link”的阻抗上产生高幅值脉动电压，使逆变器端的电源电压波动保持在允许范围；其二是防止来自“DC-Link”的电压过冲和瞬时过电压对逆变器的影响。
现在电动汽车用薄膜电容器作为直流支撑电容，其采用高温聚丙烯膜作为介质，具有自我修复能力、耐过压能力强，寿命长等优点。但薄膜电容的使用温度有严格的上限，85℃以上就存在降额，在110℃使用就存在热失效的风险。而在电动汽车的使用条件下，仅是电容器工作的控制器箱内环境就有可能达到85℃以上，再加上电容器本身就会通过高频的大电流，其本身的发热会使其工作温度高10~20℃甚至更高。而现在电动汽车控制的发展往更高频，更高功率密度，更小体积发展，对于电容器的工作环境温度，散热条件又提出了更高的限制。
传统电动汽车用电容器的内部无散热装置，只能依赖于灌封料，外壳等将内部芯子/电极的热量传导向外部，而灌封料、外壳材质多样化使得不同材质间热导率不同，传导距离的远近使得电容器热阻不同，使得电容器应用环节工况复杂，失效风险高。因芯子、母排发热而造成内部热点温升高，电容器使用寿命缩短，条件恶劣时甚至会造成芯子热熔爆炸等失效。
在应用中为确保电容器不会因温度超出电容器的工作温度范围，一般选型时会留很大的富余量，这样会使产品成本高、体积大，造成浪费。而现在电机控制器提出产品往高功率、高密度、小型化改进，这样的要求下对电容器的要求更高。
因此，为防止电容发热过程中导致电控功能失效，或者导致整个系统不可用，设计一种具有高散热性能的薄膜电容器是现时急需解决的一个技术难题，也是一个有利于电动汽车往高稳定性，更高性能突破的技术创新。
发明内容
为了解决成本高、体积大，散热效果差的问题，本发明提供了一种高散热电动汽车用薄膜电容器，其能够结构紧凑，体积小，成本低，散热效果好。
其技术方案是这样的：一种高散热电动汽车用薄膜电容器，其包括壳体、引出电极，所述壳体内设置有电容器芯子和灌封料，其特征在于，所述壳体为底部安装有冷却金属板的塑料壳体，所述冷却金属板用于与电动汽车内部的冷却装置连接，所述电容器芯子通过铜板连接铜母排，所述铜母排与所述引出电极为一体化结构形成，所述铜母排靠近所述冷却金属板设置，所述铜母排与所述冷却金属板之间设置有绝缘纸。
其进一步特征在于，所述灌封料为高导热环氧树脂；
所述冷却金属板为复合铝板，所述铜板为紫铜板；
所述电容器芯子由至少两个单芯子并联而成，所述电容器芯子的金属化薄膜上镀有铝膜，所述铝膜两端边缘设有加厚层；
所述铜母排包括叠层布置的上层铜排、中间绝缘板和下层铜排，所述上层铜排与所述下层铜排分别通过所述铜板连接所述电容器芯子，所述引出电极连接所述上层铜排和所述下层铜排。
采用本发明的结构后，由于壳体为底部安装有冷却金属板的塑料壳体，该冷却金属板用于与电动汽车内部的冷却装置连接，可同时铜母排与引出电极为一体化结构形成，铜母排靠近冷却金属板设置，整体散热结构设计上缩短导热的距离，结构紧凑，体积小，成本低，有效地提高了电容器的整体散热功率，把电容器的散热功率提高了2~3倍，极大方便满足了大电流、发热功率高的使用场合的要求。
附图说明
图1为本发明外部结构示意图；
图2为本发明内部结构示意图；
图3为电容器芯子安装结构示意图；
图4为电容器芯子结构示意图；
图5为铜板结构示意图；
图6为铜母排结构示意图；
图7为壳体结构示意图；
图8为冷却金属板结构示意图。
具体实施方式
见图1至图8所示，一种高散热电动汽车用薄膜电容器，其包括壳体1、引出电极，壳体1内设置有电容器芯子3和灌封料5，壳体1为底部安装有冷却金属板12的塑料壳体11，冷却金属板12用于与电动汽车内部的冷却装置连接，可以是冷却水管道或者风冷散热器，有效降低电容工作温度，电容器芯子3通过铜板4连接铜母排2，铜母排2与引出电极为一体化结构形成，铜母排2靠近冷却金属板12设置，铜母排2与冷却金属板12之间设置有绝缘纸。
灌封料为高导热低线性膨胀系数环氧树脂，具有高导热阻燃的效果；冷却金属板12为复合铝板，铜板4为紫铜板。选择的冷却金属板12与环氧树脂其线性膨胀系数需接近塑料外壳，将冷却金属板12同时作为壳体的一部分，在起到散热作用下，同时节约空间，节省材料，节约成本。
电容器芯子3由两种单芯子31、32并联而成，电容器芯子3的金属化薄膜上镀有铝膜，铝膜两端边缘设有加厚层，选择方阻低的的薄膜，同时尽可能选择更窄宽度的薄膜，使电流在芯子流过的路径最短，减少电容本身发热，紫铜板41和紫铜板42分别用于单芯子31、32的连接；铜母排2包括叠层布置的上层铜排21、中间绝缘板23和下层铜排22，上层铜排21与下层铜排22分别通过铜板4连接电容器芯子31、32，引出电极连接上层铜排21和下层铜排22；灌封料填充壳体1内腔。
本发明电容器，除了大大提高散热功率外，还可以大大减小体积，电容器整体体积约为原方案的四分之三，减少安装尺寸，方便客户整机的小型化设计；本发明电容器通过内部结构优化，使结构紧凑，同时内部采用叠层母排技术，还可有效减少电容器杂散电感，增强电控性能的稳定性，提高使用寿命；本发明电容器把该类型的电容器设计为标准化的元件，客户在选择应用方面有极大的方便，更便于规范化，有利于产品的规模化使用。
Claims (5)
1.一种高散热电动汽车用薄膜电容器，其包括壳体、引出电极，所述壳体内设置有电容器芯子和灌封料，其特征在于，所述壳体为底部安装有冷却金属板的塑料壳体，所述冷却金属板用于与电动汽车内部的冷却装置连接，所述电容器芯子通过铜板连接铜母排，所述铜母排与所述引出电极为一体化结构形成，所述铜母排靠近所述冷却金属板设置，所述铜母排与所述冷却金属板之间设置有绝缘纸。
2.根据权利要求1所述的一种高散热电动汽车用薄膜电容器，其特征在于，所述灌封料为高导热环氧树脂。
3.根据权利要求1所述的一种高散热电动汽车用薄膜电容器，其特征在于，所述冷却金属板为复合铝板，所述铜板为紫铜板。
4.根据权利要求1所述的一种高散热电动汽车用薄膜电容器，其特征在于，所述电容器芯子由至少两个单芯子并联而成，所述电容器芯子的金属化薄膜上镀有铝膜，所述铝膜两端边缘设有加厚层。
5.根据权利要求1所述的一种高散热电动汽车用薄膜电容器，其特征在于，所述铜母排包括叠层布置的上层铜排、中间绝缘板和下层铜排，所述上层铜排与所述下层铜排分别通过所述铜板连接所述电容器芯子，所述引出电极连接所述上层铜排和所述下层铜排。
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