A. Hohe Produktsicherheit und starke Überspannungsfestigkeit

Da Folienkondensatoren selbstheilende Eigenschaften besitzen und gemäß der Norm 1EC61071 konstruiert sind, beträgt ihre Stoßspannungsfestigkeit mehr als das 1,5-fache der Nennspannung. Dank der Split-Film-Technologie ist ein Kurzschluss theoretisch ausgeschlossen, was die Sicherheit dieses Kondensatortyps deutlich erhöht. Der typische Ausfallmechanismus ist ein offener Stromkreis. In bestimmten Anwendungen ist die Spitzenspannungsfestigkeit ebenfalls ein wichtiges Bewertungskriterium. Bei Elektrolytkondensatoren ist die maximal zulässige Stoßspannung auf das 1,2-fache begrenzt, weshalb Anwender die Spitzenspannung anstelle der Nennspannung berücksichtigen müssen.

B. Gute Temperatureigenschaften, der Temperaturbereich des Produkts ist breit, von -40 °C bis 105 °C.

Die in DC-Trägerfolienkondensatoren verwendete Hochtemperatur-Polypropylenfolie weist eine Temperaturstabilität auf, die Polyesterfolien- und Elektrolytkondensatoren nicht erreichen. Mit steigender Temperatur nimmt die Kapazität des Polypropylenfolienkondensators zwar insgesamt ab, jedoch nur geringfügig (ca. 300 ppm/°C). Die Kapazität des Polyesterfolienkondensators hingegen ändert sich mit der Temperatur deutlich stärker, sowohl im Hoch- als auch im Tieftemperaturbereich, nämlich um +200 bis +600 ppm/°C.

C. Stabile Frequenzcharakteristik, gute Hochfrequenzeigenschaften des Produkts

Aktuell liegen die Schaltfrequenzen der meisten Controller bei etwa 10 kHz, was gute Hochfrequenzeigenschaften des Produkts erfordert. Für Elektrolytkondensatoren und Polyesterfolienkondensatoren stellt diese Anforderung ein Problem dar.

D. Keine Polarität, verträgt Verpolungsspannung

Die Elektroden von Folienkondensatoren bestehen aus nanometergroßen Metallen, die auf dünne Schichten aufgebracht sind. Da das Produkt keine Polarität aufweist, ist es für Anwender sehr benutzerfreundlich, da die Unterscheidung zwischen Plus- und Minuspol entfällt. Bei Elektrolytkondensatoren führt eine angelegte Sperrspannung von mehr als dem 1,5-Fachen der Induktivität Un zu einer chemischen Reaktion im Inneren des Kondensators. Hält diese Spannung lange genug an, kann der Kondensator explodieren oder der Elektrolyt durch den entstehenden Innendruck austreten.

E. Hohe Nennspannung, keine Serien- und Ausgleichswiderstände erforderlich

Um die Ausgangsleistung zu steigern, wird bei Hybrid- und Brennstoffzellenfahrzeugen die Bordspannung tendenziell erhöht. Typische Bordspannungen für Motoren auf dem Markt sind 280 V, 330 V und 480 V. Die dazu passenden Kondensatoren variieren je nach Hersteller, liegen aber üblicherweise bei 450 V, 600 V oder 800 V und haben Kapazitäten von 0,32 µF bis 2 µF. Die Nennspannung von Elektrolytkondensatoren beträgt maximal 500 V. Bei einer Bordspannung über 500 V lässt sich die Spannungsfestigkeit des Kondensatorsystems nur durch Reihenschaltung von Elektrolytkondensatoren erhöhen. Dies führt jedoch nicht nur zu einem größeren Volumen und höheren Kosten des Kondensatorsystems, sondern auch zu einer höheren Induktivität und einem höheren ESR-Wert im Schaltkreis.

F. Niedriger ESR-Wert, hohe Widerstandsfähigkeit gegen Restwelligkeit

Der Folienkondensator weist eine Kapazität von über 200 mA/µF auf, der Elektrolytkondensator hingegen eine Restwelligkeitskapazität von 20 mA/µF. Dadurch kann die im System benötigte Kondensatorkapazität erheblich reduziert werden.

G. Niedrige ESL

Die induktivitätsarme Auslegung des Wechselrichters erfordert, dass dessen Hauptkomponente, der DC-Zwischenkreiskondensator, eine extrem niedrige Induktivität aufweist. Hochleistungsfähige DC-Zwischenkreis-Filterfolienkondensatoren integrieren die Stromschiene in das Kondensatormodul, um deren Selbstinduktivität (< 30 nH) zu minimieren und so den Schwingungseffekt bei der erforderlichen Schaltfrequenz deutlich zu reduzieren. Daher kann der parallel zum DC-Zwischenkreiskondensator geschaltete Absorptionskondensator oft weggelassen und die Kondensatorelektrode direkt mit dem IGBT verbunden werden.

H. Hohe Stoßstromfestigkeit

Es hält kurzzeitig hohen Strömen stand. Die Wellenschneidtechnologie und die Technologie zur Verdickung der Kondensatorbeschichtung verbessern die Stoßstrom-, Temperatur- und Stoßfestigkeit des Produkts.

J. Lange Lebensdauer

Die Alterungsbeständigkeit des Films sorgt für eine sehr lange Lebensdauer des Folienkondensators. Insbesondere bei Nennspannung und Nennbetriebstemperatur beträgt die Lebensdauer mehr als 15.000 bis 20.000 Stunden; bei einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 30 km/h kann die Lebensdauer 450.000 km erreichen, womit die Lebensdauer des Kondensators für die Laufleistung des Autos ausreichend ist.

 

Hochleistungsfähige DC-Link-Folienkondensatoren nutzen neue Fertigungsverfahren und metallisierte Folientechnologie. Sie erhöhen die Energiedichte herkömmlicher Folienkondensatoren, wodurch sich deren Größe reduziert. Zudem integrieren sie Kondensatorkern und Sammelschiene, um den flexiblen Größenanforderungen der Kunden gerecht zu werden. Dies führt nicht nur zu einem kompakteren Wechselrichtermodul, sondern reduziert auch die Streuinduktivität im Anwendungskreis erheblich und verbessert so dessen Stabilität. Die in Elektrofahrzeugen eingesetzten Schaltungen stellen hohe Anforderungen an Spannung, Stromstärke, Überspannungsfestigkeit, Rückspannungsfestigkeit, Spitzenstromfestigkeit und lange Lebensdauer. Folienkondensatoren sind daher die optimale Wahl für die DC-Unterstützung in Elektrofahrzeugen.