随着绿色能源革命的兴起，纯电、增程等新能源汽车市场渗透率不断上升。电车核心部件—电机控制器负责调节电池和电机之间的能量流，是电动汽车的心脏。目前市场主流的电机控制器采用两电平逆变器结构，其中有三个核心组件：功率模块及散热器组件，DC-Link电容，EMI滤波器。功率模块一般采用HPD模块、DCM模块或小封装的SSC模块，体积相对固定，视具体的功率而定。EMI滤波器通常根据整车剩余空间做定制化设计。在设计初期，首先要详细考虑的就是DC-Link电容的特性参数和结构方案，对整个控制器的功率密度、输出性能以及长期可靠性都有重要影响。
DC-Link电容（母线电容）在电机控制器中起到吸收纹波电流、平滑纹波电压的作用，业界多采用薄膜电容作为DC-Link电容，其体积、重量和价格占据着整个控制器的20%~35%。如果控制器要达到现今市场35 kW/L-40 kW /L，甚至更高功率密度要求，并严格控制成本以提高竞争力，就必须精准设计电容容值、纹波电流以及最高温升等性能参数。本文就从以上三个维度来阐述母线电容的设计方法。
在计算纹波电流前，我们先假设一个比较大的电容值以维持母线电压的恒定。母线电容的纹波电流由电机运行特性、调制策略、母线电压等因素决定。电机运行在不同的速度和转矩条件下，会导致逆变器输出电压、d轴/q轴电流相应变化，体现在三相电路即为相电流、调制比和功率因数的变化。在SVPWM调制方式下，可推导得到母线电容纹波电流有效值与上述三个物理量之间的关系，如下式所示。
上式表明，电容纹波电流与输出相电流有效值成正比，在调制比M小于0.98时，与功率因数成正比，M大于0.98时，与功率因数成反比。在输出电流和功率因数都确定的情况下，调制比满足下式时，纹波电流有极大值。
由于电机和电控设计时会考虑线缆发热，从而约束最大相电流如200A，因此可以得到在最大相电流情况下纹波电流与调制比、功率因数的三维曲面，从而得到在不同工况下电容电流的选型极值。
对于800V高压平台的新能源汽车电驱系统而言，行业内通常要求支撑电容的纹波电压小于8V峰峰值。上一节阐述了逆变器由于开关动作所导致的非线性纹波电流，这个电流被电容所吸收，便会引起电容电压波动。另一方面，在一个开关周期内的支撑电容充放电量并不相等，多个开关周期的累积差形成电容电压脉动，该脉动以为周期变化，即脉动频率为逆变器输出频率的3倍。两种纹波要素的比例取决于开关频率和输出频率的比值（即载波比）。在工业应用中，输出频率若较低如50Hz，开关频率在3kHz以上，电容纹波以低频脉动为主；在电驱应用中，输出频率可达数百至上千Hz，而目前开关频率在15kHz左右，高频纹波幅值可能更大。
高频纹波电流产生的电压纹波与电容容值，开关频率，调制比，输出电流幅值以及负载功率因数有关。特别地，纹波电压与开关周期、输出电流成线性关系，与电容的容值成反比。并且在一个调制波周期的不同时刻（电角度），纹波电压会发生变化。针对SVPWM调制，当功率因数为1时，最大的纹波电压发生在调制比M=1/3处，此时最大的纹波电压表达式为：
上式为理论推导的结果，可以作为初步选型参考。考虑实际的控制算法、寄生参数以及低频分量，最好通过电路仿真的形式进一步修正。
相比电解电容，薄膜电容等效串联电阻较小（如200kW等级薄膜电容ESR在0.5-1mΩ左右），可有效降低母线电容的功率损耗，降低电容散热需求，延长使用寿命。根据上文计算纹波电流，可得电容组件的损耗表达式如下。
由于母线电容内部是n个电容芯包并联而成，则单个芯子的等效串联电阻为n*ESR。由传热学可知，芯子产生的热量以传导的方式传递到外壳壁面，并通过壁面与空气发生热对流，与散热器发生热传导，将热量带出。在给定的散热结构和散热条件下，厂商提供电容芯子的热阻，便可以估算电容芯子的温升。
可以通过改善芯子材料，优化加工工艺等方法降低ESR，设计合理有效的散热结构，降低电容器热阻，达到限制母线电容温升的目的。
除了上述因素，母线电容的寄生电感包括母排电感也需谨慎限制，会影响功率器件关断过电压；电容的结构可以和散热器、滤波器集成，进一步加强散热性能、提高功率密度。因此直流母线电容的设计是一个系统性的问题，器件应力的精准评估、契合边界的集成设计将有助于设计出更高密度、更加可靠的电控系统。
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