电驱动中的薄膜电容，绝不只是「配角」
当我们在谈论汽车电气化时，我们到底在谈论什么？
一想到EV电气化升级创新，人们往往第一反应会想到主控单元或者功率元件等主要的“核心”电子元件，而疏忽电容器这样看似“配角”的存在。
而实际上，电容器对新能源汽车尤其是纯电汽车设计整体的性能产生至关重要的作用。
本文将从应用领域、技术趋势、产业格局三大角度，对薄膜电容进行尽可能的全面剖析。
01
从电解到薄膜
电容器应用领域未来在哪
此前，铝电解电容曾是世界上最流行的电容器，没有之一。
无论是在电子电气领域，还是在驱动系统的变频器，作为平滑用电容器来说，它的大容量和性价比长期以来无人能敌。
但随着应用需求的发展和深入，人们发现电解电容有一些硬伤，比如电压问题、使用寿命等等。而薄膜电容就此进入行业的视野当中。
相对于铝电解电容来说，薄膜电容耐压更高，且ESR（等效串联电阻）低、无极性、性能更加稳定，且寿命更长。
如图所示，我们可以看到薄膜电容与铝电解电容在纹波耐受能力上的巨大差异。
薄膜电容的性能特征：
对温度变化保持稳定的电容特性
耐电压性能卓越，最适合高电压用途
低损耗，因此抑制产品自身的发热，可实现节能化
有着敏锐的高频特性，过滤效果卓越
纹波电流耐量高，单位体积的电流密度大
具备自我恢复功能（自我修复），安全性卓越
高温环境下10年以上无需维护
从上述薄膜电容的一些特性来看，它与混动汽车以及纯电汽车应用领域中的需求有着高度重合，甚至可以说薄膜电容是电动汽车电气化的理想之选。
02
新能源OBC
薄膜电容的最佳舞台？
以OBC（车载充电器）来说，就是薄膜电容发挥性能优势的首选舞台之一。
OBC通常包括整流器电路以及DCDC转换器两大核心部件，前者负责将交流市电转换成充放用的直流电，后者则主要负责生成汽车运行所需的直流电压。
OBC在电动汽车中的作用
在其中，薄膜电容就可以在EMI滤波、DC-LINK、输出滤波与谐振腔等诸多方面进行应用。
薄膜电容在OBC中的应用场景
DC-LINK直流支撑
以DC-LINK为例，这是一颗负责在OBC整流电路和DCDC转换器之间做电流制成滤波的电容。
它的作用原理是吸收DC-LINK直流母线端的高脉冲电流，以防止在DC-LINK的阻抗上产生高脉冲电压，防止负载端受到过电压的影响。
而在这种应用场景之下，薄膜电容耐高压、大容量、无极性的特性，就非常适合DC-LINK滤波应用。
输出滤波
输出滤波电容也是薄膜电容的擅长领域，输出滤波主要是为了提升OBC直流输出的瞬态响应特性，这就需要电容具有大容量、ESR足够低的特性，而薄膜电容就能很好地满足这两大需求。
除了OBC，汽车上还有许多能够应用薄膜电容之处，但话说回来，薄膜电容虽好，但一颗能够上路的电容，还需要满足更严苛的规范，比如AEC-Q200等等。
这也就意味着，需要仔细看待薄膜电容技术的未来走向和趋势。
03
薄膜电容未来技术
趋势浅析
除了上述的应用领域之外，近年来薄膜电容主要在新能源汽车领域中，需要满足以下三点：
高输出、高效率带来的高电压化
电动汽车普及带来的低成本化
提高单位效率的轻量化与小型化
汽车领域的新应用和技术迭代，对薄膜电容提出了进一步小型化、支持高纹波电流、高温化等性能，故目前的开发方向主要可以分为以下5大部分：
通过介质膜的薄膜化实现小型化
通过开发蒸镀技术实现高耐电压化、长寿命化
通过降低ESR支持高纹波电流
通过开发构件的材料强化可靠性
通过优化结构设计强化散热性
混合动力汽车用薄膜电容器
所以，虽然薄膜电容的应用领域非常宽广，但随着电容器用介质膜的技术创新和薄膜化的推动，以及新能源汽车本身的高速发展，薄膜电容的规格目前依然需要重新评估。下面将以介质膜的薄膜化与蒸镀技术等技术趋势进行简要分析。
介质膜的薄膜化
首先，薄膜电容器用介质薄膜材料主要为聚酯薄膜和聚丙烯薄膜，膜的厚度决定了薄膜电容的体积，相同容量情况下膜厚减少一半，体积就能减少75%左右。
而目前聚丙烯膜的薄膜化可达到2.5μm，而这一数字也在不断突破，膜厚减少的量变，将决定薄膜电容应用的质变。
蒸镀技术
膜厚降低带来的问题就是耐电压，而蒸镀技术则关联到熔断器的功能。
故此会在蒸镀的金属上形成图案，而且在小段（区）的纹样上保持熔断器（安全机构）的功能。根据要求的性能开发蒸镀图案的纹样，并且具备高耐电压化和长寿命化。
高纹波电流
是否支持高纹波电流是薄膜电容应用的另一大技术攻关问题。聚丙烯膜也属于低损耗材料，由于蒸镀图案中形成的熔断器本身成为电阻，因此会增加高纹波电流的通电和发热。
故此，不仅开发了旨在高耐电压化和高纹波电流并存的蒸镀图案的纹样，而且还控制了蒸镀金属的膜厚，从而支持高纹波电流。
04
四大龙头+三大领域
新能源薄膜电容产值破6亿
最后我们再来看一下近三年来，薄膜电容的产业格局。
此前曾有机构预测，2020年国内薄膜电容器市场规模将达到102亿元左右，增长13%，实际情况似乎也是如此。
在这之中，我国薄膜电容行业的“四大金刚”分别是安徽铜峰、厦门法拉、南通江海以及航天彩虹，其中厦门法拉在薄膜电容上的产量更是高达25.58亿只。
目前，我国对于薄膜电容的需求领域，仍然以新能源为主，这里的新能源包括了三大行业——新能源汽车、光伏和风力发电。
其中最值得大书特书的，当属新能源汽车。2020年我国新能源汽车可累计额产量达到136.6万辆，按新能源汽车领域薄膜电容器产值为450元/辆，根据我国新能源汽车产量进行分析，2020年新能源汽车领域的薄膜电容器产值增长到约6.15亿元。
而风力发电与光伏发电领域的2020年前三季度产值分别达到了3.76亿和8.4亿元。
在如此宽阔的蓝海面前，薄膜电容再不是人们眼中的「配角」，而是正在逐渐成为能够变换汽车行业格局的核心「主演」之一。
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*素材来源：Vishay科威世科技、前瞻产业研究院、公开资料整理