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尼吉康:薄膜电容器实现技术突破,确保新能源汽车更加安全可靠

2017/07/07
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阅读需 25 分钟
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新能源汽车以节能环保的优势在中国市场取得了快速发展,越来越多年轻人在购车时开始将目光转向新能源汽车。据统计,2016 年中国市场的新能源汽车销量达到了 51 万辆,预计 2017 年会达到 70 万辆,到 2020 年会达到 500 万辆。随着新能汽车的数量快速增加,用户也会越来越关注其安全性,车身有没有电磁辐射,EMC 控制得如何?充电是否会燃烧?发生碰撞会不会产生电磁泄漏?电容器是新能源汽车的重要组成部件,汽车的安全性能和所使用的电容器品质息息相关,尼吉康为了提高新能源汽车的安全性对薄膜电容器技术进行了深入研究。

工艺突破实现小型化、轻量化
新能源汽车要想实现节能环保并增加续航,自身重量要得到控制。尼吉康的薄膜电容器是和全世界顶级的 PP 膜公司共同开发的,可以设计行业里最薄的薄膜。尼吉康电子贸易(上海)有限公司董事兼副总经理毛继东介绍,“我们并不生产薄膜,而是由供应商生产,但是我们要在透明的 PP 膜表面做蒸镀工艺,让液态变成气态,附着到 PP 膜上,这个工艺直接影响交货期和价格,因此这部分我们自己来做。”

正因为 PP 膜可以做到行业里最薄,因此尼吉康的薄膜电容器更加小型化和轻量化,这正是目前的电动汽车所需要的。为了增加续航时间,电动汽车在极力降低车身重量,如果采用尼吉康的薄膜电容器,只需更换品牌不用更换材料,车身的电容器重量就可以缩减 30 公斤。

 


左:尼吉康电子贸易(上海)有限公司董事兼副总经理 毛继东
右:尼吉康株式会社事业战略室室长 山本俊哉


长寿命,免维护
相对于铝电解电容器,薄膜电容器的优势在于,在高频环境里吸收噪音、过滤纹波的效果很好,而耐电流只差一点。从温度特性来看,薄膜电容器没有像铝电解电容器随着温度变化衰减 50%那么大,稳定性很好。

另外,薄膜电容器具有长寿命的特性。一般铝电解电容器的使命寿命是五千小时、一万小时、两万小时等几个档次,而薄膜电容器一般使用寿命在十年以上,能够实现免维护。毛继东解释,“免维护可以让业主的利益最大化,因为他们投钱以后,在一定的回报年限中,每次维护都需要付出成本,免维护会尽可能帮业主节约成本。”

带安全膜的电容器具有自愈性,确保设备更安全
洗衣机、空调等家电设备往往会遇到过压的情况,如果电容器的耐压值不够高就会当场烧坏,甚至引起爆炸起火,因此元器件厂商越来越注重安全可靠性研发。尤其是当今的新能源汽车,对电容器要求及其严格。毛继东表示,“我们的薄膜电容器都带自愈性,可以看到薄膜上做了熔断的格栅,而且没有连在一起,是有空隙的,原因是一旦薄膜电容器受到了外界电流的冲击就会短路,短路会把薄膜击穿,这个部分会温升导致材料的熔断,熔断以后两边就接在一起了,这个区域也就随之删除,它就又变成了断路的产品,所以产品自愈以后可塑性非常高。”

 


不带栅格的薄膜
 
带栅格的薄膜

从上图的样本可以看出,银色的部分是做了蒸镀的 PP 膜。把这张膜放大,膜里面有洞,有洞的地方就说明已经过电流被击穿了。被击穿以后,里面有熔断格栅,而这里是做了保护膜的,埋好了保险丝,安全性更高。

加安全膜和不加安全膜的薄膜电容器有什么本质区别?笔者认为还是要体现在实际应用中,尼吉康为此进行了一场加压实验,将两种薄膜电容器进行了对比。

 


不带安全膜的薄膜电容器损坏图

如图所示,这款不加安全膜的薄膜电容器耐压值约 900V,接好导线逐渐升压,当电压大于 900V 的时候,薄膜电容器膨胀炸开,同时开始燃烧。实验中只有一个薄膜电容器,燃烧是可控的,如果在有油、可燃物的情况,火势将难以控制,最终导致大面积燃烧。

毛继东强调,“尼吉康的所有产品都在内部做了安全格栅,目的是确保安全。我们是一家日本公司,我们的理念是在汽车变频器用到的回路里面,首先回路设计要有余量,要能屏蔽系统回路,确保系统安全。同时在我们的产品里,还加入了保护膜,确保双重安全,哪怕回路出现了问题,产品还是安全的。”

多地分散生产,降低交货风险
日本是一个地质灾害多发的国家,经常发生地震,尼吉康在日本有十几个工厂,建厂初期都经过了严格的选址,基本都避开了地震带,每个工厂都有超过四五十年的历史。同时,为了降低运输成本,尼吉康在全球的多个国家设立了生产工厂,进行分散生产,降低交货风险。在中国设有无锡和宿迁两个工厂,其中无锡做贴片铝电解电容器,宿迁做高分子铝电解电容器,同时薄膜电容器也会在宿迁生产。除了中国,在马来西亚也设有工厂。

毛继东指出,“随着新能源汽车的发展,近三年我们在中国汽车市场的销售额翻了五倍,中国市场的需求还会继续扩大,尼吉康 90%的产品在中国制造,同时在中国不断扩大生产基地。”

专注就是最大的优势
尼吉康是一家专注的公司,自 1950 年成立以来一直专注于铝电解电容器和薄膜电容器的研发,多年来积累了巨大的技术优势。毛继东分享道,“我们的产品优势有如下几点:第一,从原材料到成品的开发、生产都会自己做,可以做到成本便宜,交货期可控,产品质量有保障;第二,腐蚀技术独特,要缩小铝电解电容器的体积,必须把表面积做得足够大,这就用到腐蚀技术。在做过腐蚀的表面要做成氧化金属实现绝缘,耐压值可以做到 1000 伏;第三是电解液,因为铝电解电容器里面是半胶态的物质,它会对氧化铝进行修复,我们的电解液配方独特不易挥发,能够快速修复三氧化铝,同时产生尽量少的热能;第四,产品尺寸从 3.95 毫米到 250 毫米,温度范围从 -55℃到+105℃都涵盖,可以一次性帮助客户打包实现;第五是防震技术,因为很多客户关注的是耐震动,尼吉康有原部件防震实验来帮助客户了解设计中存在的问题,从而更快完成设计。”

“当然这些年中,应用也在不断发展,从而激励我们做了风力发电、手机等,后来做了汽车电子,现在做汽车电子 2.0、3.0 的模块,不断有新课题吸引我们挖掘。” 毛继东补充。
 

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