CN101997403A - 用于机动车电气系统的电磁干扰滤波器 - Google Patents

用于机动车电气系统的电磁干扰滤波器 Download PDF

Info

Publication number
CN101997403A
CN101997403A CN2010102580145A CN201010258014A CN101997403A CN 101997403 A CN101997403 A CN 101997403A CN 2010102580145 A CN2010102580145 A CN 2010102580145A CN 201010258014 A CN201010258014 A CN 201010258014A CN 101997403 A CN101997403 A CN 101997403A
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
conductive member
conductive
electrically connected
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2010102580145A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101997403B (zh
Inventor
N·H·赫伦
D·S·卡尔森
D·唐
M·D·科里奇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of CN101997403A publication Critical patent/CN101997403A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101997403B publication Critical patent/CN101997403B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0213—Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0216—Reduction of cross-talk, noise or electromagnetic interference
    • H05K1/023—Reduction of cross-talk, noise or electromagnetic interference using auxiliary mounted passive components or auxiliary substances
    • H05K1/0233—Filters, inductors or a magnetic substance
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1422—Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
    • H05K7/1427—Housings
    • H05K7/1432—Housings specially adapted for power drive units or power converters
    • H05K7/14329—Housings specially adapted for power drive units or power converters specially adapted for the configuration of power bus bars
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
    • H05K9/0066—Constructional details of transient suppressor
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0213—Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0216—Reduction of cross-talk, noise or electromagnetic interference
    • H05K1/023—Reduction of cross-talk, noise or electromagnetic interference using auxiliary mounted passive components or auxiliary substances
    • H05K1/0231—Capacitors or dielectric substances
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007—Types of components
    • H05K2201/1003—Non-printed inductor

Abstract

本发明涉及用于机动车电气系统的电磁干扰滤波器。用于机动车电气系统的滤波器包括基底，所述基底具有第一和第二导电构件。第一和第二输入端子安装到所述基底。所述第一输入端子被电连接到所述第一导电构件，所述第二输入端子被电连接到所述第二导电构件。多个电容器安装到所述基底。每个电容器被电连接到所述第一和第二导电构件中的至少一个。第一和第二功率连接器安装到所述基底。所述第一功率连接器被电连接到所述第一导电构件，所述第二功率连接器被电连接到所述第二导电构件。共模扼流圈被联接到所述基底且设置成使得所述共模扼流圈围绕所述基底以及所述第一和第二导电构件的至少一部分延伸。

Description

用于机动车电气系统的电磁干扰滤波器
关于联邦政府资助研究或研发的声明
本发明在由美国能源局授予的DE-FC26-07NT43123的政府支持下作出。政府在本发明中具有一定的权利。
技术领域
本发明总体上涉及机动车电气系统，且更具体地涉及用于机动车电气系统的电磁干扰(EMI)滤波器。
背景技术
近年来，技术的发展以及样式的不断尝试使得机动车的设计产生了实质性改变。其中一种改变涉及机动车内电气系统的复杂性，特别是采用电压供应源的替代推进车辆，例如混合动力、蓄电池电动、以及燃料电池车辆。这种替代推进车辆通常使用一个或多个电动马达，通常由直流(DC)功率源提供动力，可能与另一个致动器结合以驱动车轮。
这种车辆通常使用两个独立电压源，例如蓄电池和燃料电池，以便为驱动车轮的电动马达提供动力。功率电子器件，例如直流-直流(DC/DC)变换器，通常用于管理和传输来自于一个电压源的DC功率并转换为更大或更小的电压。同样，由于替代推进机动车通常包括直流(DC)功率供应源，因而也设置直流-交流(DC/AC)逆变器(或功率逆变器)，以将DC功率变换为马达通常需要的交流(AC)功率。
由于这些电气系统的复杂性，因而产生各种电磁干扰(EMI)，这会妨碍一些部件(包括逆变器和变换器)的性能。因而，通常设置EMI滤波器以减少由EMI引起的任何不利影响。然而，滤波器通常使用非常多数量的部件，稍微有些大，且显著地增加成本。
因此，期望提供具有减少数量的部件和较小尺寸的用于机动车电气系统的EMI滤波器，同时降低成本。此外，本发明的其它期望特征和特性将从随后的说明结合附图以及前述技术领域和背景技术显而易见。
发明内容
提供一种用于机动车电气系统的滤波器。所述滤波器包括：基底，所述基底具有第一和第二导电构件；安装到所述基底的第一和第二输入端子，所述第一输入端子被电连接到所述第一导电构件，所述第二输入端子被电连接到所述第二导电构件；安装到所述基底的多个电容器，每个电容器被电连接到所述第一和第二导电构件中的至少一个；安装到所述基底的第一和第二功率连接器，所述第一功率连接器被电连接到所述第一导电构件，所述第二功率连接器被电连接到所述第二导电构件；以及共模扼流圈，所述共模扼流圈被联接到所述基底且设置成使得所述共模扼流圈围绕所述基底以及所述第一和第二导电构件的至少一部分延伸。
提供一种用于机动车功率电子器件单元的电磁干扰(EMI)滤波器。所述滤波器包括：基底，所述基底具有第一和第二导电层以及位于所述第一和第二导电层之间的绝缘层，所述基底具有第一、第二和第三部分，所述第三部分位于第一和第二部分之间；安装在所述基底的第一部分上的第一和第二输入端子，所述第一输入端子被连接到所述第一导电层，所述第二输入端子被连接到所述第二导电层；安装在所述基底的第三部分上的多个滤波电容器，每个滤波电容器被电连接到所述第一和第二导电层中的至少一个；共模扼流圈，所述共模扼流圈被联接到所述基底且设置成使得所述共模扼流圈围绕所述基底以及所述第一和第二导电层的至少一部分延伸；以及安装在所述基底的第二部分上的第一和第二功率连接器，所述第一功率连接器被电连接到所述第一导电层，所述第二功率连接器被电连接到所述第二导电层。
提供一种机动车推进系统。所述推进系统包括：电动马达；至少一个直流(DC)电压源；被联接到所述电动马达和所述至少一个DC电压源的功率逆变器，所述功率逆变器具有多个功率开关装置；被联接到所述至少一个DC电压源和功率逆变器的电磁干扰(EMI)滤波器；以及控制器，所述控制器与所述功率逆变器操作性连通且被联接到所述电动马达和所述至少一个DC电压源，所述控制器配置成操作所述多个功率开关装置。所述EMI滤波器包括：基底，所述基底具有第一和第二导电构件；安装到所述基底的第一和第二输入端子，所述第一输入端子被连接到所述第一导电构件，所述第二输入端子被连接到所述第二导电构件；安装到所述基底的多个滤波电容器，每个滤波电容器被电连接到所述第一和第二导电构件中的至少一个；安装到所述基底的第一和第二功率连接器，所述第一功率连接器被电连接到所述第一导电构件，所述第二功率连接器被电连接到所述第二导电构件；以及共模扼流圈，所述共模扼流圈被联接到所述基底且设置成使得所述共模扼流圈围绕所述基底以及所述第一和第二导电构件的至少一部分延伸。
方案1.一种用于机动车电气系统的滤波器，所述滤波器包括：
基底，所述基底具有第一和第二导电构件；
安装到所述基底的第一和第二输入端子，所述第一输入端子被连接到所述第一导电构件，所述第二输入端子被连接到所述第二导电构件；
安装到所述基底的多个电容器，每个电容器被电连接到所述第一和第二导电构件中的至少一个；
安装到所述基底的第一和第二功率连接器，所述第一功率连接器被电连接到所述第一导电构件，所述第二功率连接器被电连接到所述第二导电构件；以及
共模扼流圈，所述共模扼流圈被联接到所述基底且设置成使得所述共模扼流圈围绕所述基底以及所述第一和第二导电构件的至少一部分延伸。
方案2.根据方案1所述的滤波器，其中，所述第一输入端子和所述第二输入端子被安装到基底的第一部分，第一功率连接器和第二功率连接器被安装到基底的第二部分。
方案3.根据方案2所述的滤波器，其中，所述共模扼流圈围绕基底的第三部分延伸。
方案4.根据方案3所述的滤波器，其中，基底的第一部分和第二部分位于基底的第三部分的相对侧上。
方案5.根据方案4所述的滤波器，其中，电容器被安装到基底的第三部分。
方案6.根据方案1所述的滤波器，其中，第一导电构件和第二导电构件均是在基底的第一部分和第二部分之间延伸的一体金属件。
方案7.根据方案6所述的滤波器，其中，基底具有基底宽度，第一导电构件和第二导电构件具有相应的第一宽度和第二宽度，第一宽度和第二宽度与基底宽度大致相同。
方案8.根据方案7所述的滤波器，其中，第一导电构件是第一铜层，第二导电构件是第二铜层，且其中，基底还包括在第一铜层和第二铜层之间的绝缘层。
方案9.根据方案8所述的滤波器，其中，所述多个电容器中的至少一个被电连接到第一导电构件和第二导电构件，所述多个电容器中的至少一个被电连接到第一导电构件和接地端子，所述多个电容器中的至少一个被电连接到第二导电构件和接地端子。
方案10.根据方案10所述的滤波器，还包括安装到基底上的集成电路。
方案11.一种用于机动车功率电子器件单元的电磁干扰(EMI)滤波器，所述滤波器包括：
基底，所述基底具有第一和第二导电层以及位于所述第一和第二导电层之间的绝缘层，所述基底具有第一、第二和第三部分，所述第三部分位于第一和第二部分之间；
安装在所述基底的第一部分上的第一和第二输入端子，所述第一输入端子被连接到所述第一导电层，所述第二输入端子被连接到所述第二导电层；
安装在所述基底的第三部分上的多个滤波电容器，每个滤波电容器被电连接到所述第一和第二导电层中的至少一个；
共模扼流圈，所述共模扼流圈被联接到所述基底且设置成使得所述共模扼流圈围绕所述基底以及所述第一和第二导电层的至少一部分延伸；以及
安装在所述基底的第二部分上的第一和第二功率连接器，所述第一功率连接器被电连接到所述第一导电层，所述第二功率连接器被电连接到所述第二导电层。
方案12.根据方案11所述的滤波器，其中，所述共模扼流圈围绕基底的第三部分延伸。
方案13.根据方案12所述的滤波器，其中，第一导电层和第二导电层均是在基底的第一部分和第二部分之间延伸的一体金属件。
方案14.根据方案13所述的滤波器，其中，所述多个电容器中的至少一个被电连接到第一导电层和第二导电层，所述多个电容器中的至少一个被电连接到第一导电层和接地端子，所述多个电容器中的至少一个被电连接到第二导电构件和接地端子。
方案15.根据方案14所述的滤波器，其中，基底具有基底宽度，第一导电层和第二导电层具有相应的第一宽度和第二宽度，第一宽度和第二宽度与基底宽度大致相同。
方案16.一种机动车推进系统，包括：
电动马达；
至少一个直流(DC)电压源；
被联接到所述电动马达和所述至少一个DC电压源的功率逆变器，所述功率逆变器具有多个功率开关装置；
被联接到所述至少一个DC电压源和功率逆变器的电磁干扰(EMI)滤波器，所述EMI滤波器包括：
基底，所述基底具有第一和第二导电构件；
安装到所述基底的第一和第二输入端子，所述第一输入端子被连接到所述第一导电构件，所述第二输入端子被连接到所述第二导电构件；
安装到所述基底的多个滤波电容器，每个滤波电容器被电连接到所述第一和第二导电构件中的至少一个；
安装到所述基底的第一和第二功率连接器，所述第一功率连接器被电连接到所述第一导电构件，所述第二功率连接器被电连接到所述第二导电构件；以及
共模扼流圈，所述共模扼流圈被联接到所述基底且设置成使得所述共模扼流圈围绕所述基底以及所述第一和第二导电构件的至少一部分延伸；以及
控制器，所述控制器与所述功率逆变器操作性连通且被联接到所述电动马达和所述至少一个DC电压源，所述控制器配置成操作所述多个功率开关装置。
方案17.根据方案16所述的机动车驱动系统，其中，第一导电构件和第二导电构件均是在基底的第一部分和第二部分之间延伸的一体金属件。
方案18.根据方案17所述的机动车驱动系统，其中，基底具有基底宽度，第一导电构件和第二导电构件具有相应的第一宽度和第二宽度，第一宽度和第二宽度与基底宽度大致相同。
方案19.根据方案18所述的机动车驱动系统，其中，第一导电构件是第一铜层，第二导电构件是第二铜层，且其中，基底还包括在第一铜层和第二铜层之间的绝缘层。
方案20.根据方案19所述的机动车驱动系统，其中，所述多个电容器中的至少一个被电连接到第一导电构件和第二导电构件，所述多个电容器中的至少一个被电连接到第一导电构件和接地端子，所述多个电容器中的至少一个被电连接到第二导电构件和接地端子。
附图说明
本发明将在下文结合以下附图描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且
图1是根据本发明的一个实施例的电磁干扰(EMI)滤波器的等角投影图；
图2是沿图1中的线2-2截取的EMI滤波器的端视图；
图3是图1的EMI滤波器中的基底的一部分的等角投影图；
图4是根据本发明的另一个实施例的与栅极驱动器电路一体形成的EMI滤波器的等角投影图；
图5是根据本发明的一个实施例的示例性机动车的示意图；
图6是图5的机动车内的电压源逆变器系统的框图；和
图7是图5的机动车内的蓄电池、逆变器和电动马达的示意图。
具体实施方式
以下具体实施方式本质上仅为示例性的且不旨在限制本发明或本发明的应用和使用。此外，并非旨在受限于前述技术领域、背景技术、发明内容或以下具体实施方式中提出的任何明确的或隐含的理论。
下面的描述涉及被“连接”或“联接”在一起的元件或特征。本文所使用的“连接”可指代一个元件/特征被机械地接合到(或者直接地连通)另一个元件/特征，并且不必是直接地。类似地，“联接”可指代一个元件/特征直接地或间接地接合(或者直接地或间接地连通)另一个元件/特征，并且不必是机械地。然而，应当理解，尽管两个元件在一个实施例中被描述为“连接”，在替代实施例中，类似的元件可以被“联接”，并且反之亦然。因此，尽管本文示出的示意图示出了元件的示例性布置，但是在实际的实施例中也可以出现附加的中间元件、装置、特征或部件。
此外，此处描述的各种部件和特征可以涉及使用特殊的数字描述词，例如第一，第二，第三等，以及位置和/或角度描述词，例如水平的和竖直的。然而，这些描述词仅用于与附图有关的描述性目的，不应当认为是限制性的，因为各种构件可以在其它实施例中重新布置。应当理解，图1-7仅仅是描述性的，并且可能不是按照比例绘制的。
图1-图7示出了用于机动车电气系统的电磁干扰(EMI)滤波器。所述滤波器包括基底，所述基底具有第一和第二导电构件。第一和第二输入端子安装到所述基底。所述第一输入端子被电连接到所述第一导电构件，所述第二输入端子被电连接到所述第二导电构件。多个电容器安装到所述基底。每个电容器被电连接到所述第一和第二导电构件中的至少一个。第一和第二功率连接器安装到所述基底。所述第一功率连接器被电连接到所述第一导电构件，所述第二功率连接器被电连接到所述第二导电构件。共模扼流圈被联接到所述基底且设置成使得所述共模扼流圈围绕所述基底以及所述第一和第二导电构件的至少一部分延伸。
滤波器可以电连接到机动车功率电子器件单元(例如，直流-交流(DC/AC)逆变器或直流-直流(DC/DC)变换器)。在一个实施例中，滤波器被一体形成，从而使用单个基底，滤波器电容器安装在所述基底上且共模扼流圈围绕所述基底延伸。
图1、2和3示出了根据本发明的一个实施例的EMI滤波器10。滤波器10包括基底12、第一和第二输入端子14和16、滤波电容器18、第一和第二组功率连接器20和22、以及共模扼流圈24。
参考图1，基底12是大致矩形的，且具有第一部分26、第二部分28和第三部分30。第一部分26和第二部分28对应于基底12的相应端部，而第三部分30对应于基底12的中间部分且在第一部分26和第二部分28之间。如图3所示(未按比例绘制)，基底12包括第一导电构件32、第二导电构件34和多个绝缘层36。在一个实施例中，第一导电构件32和第二导电构件34是由导电材料(例如铜)制成的层且均具有例如在100微米(μm)和1毫米(mm)之间的厚度38。如图所示，第一导电构件32和第二导电构件34(至少在其一部分处)均具有延伸经过整个基底12(即，大致经过基底的长度和宽度)(包括在基底12的第一部分26和第二部分28之间)的宽度40。
如图所示，在所示实施例中，存在三个绝缘层36，一个在第一导电构件32和第二导电构件34之间，另外两个分别形成基底12的上表面和下表面。虽然未示出，但是绝缘层36具有例如在50μm和0.5mm之间的厚度。绝缘层可以是“预浸”复合材料，如通常理解的那样。在一个实施例中，基底12是重铜电路板，如本领域通常理解的那样。基底12安装到框架42，框架42可以是机动车的车架或车身的一部分，如下文所述。
参考图1和3，输入端子14和16位于基底12的第一部分26上且可以大致由导电构件32和34的暴露部分(即，基底12的上表面上的绝缘层36的部分已经去除)构成。虽然未详细示出，但是应当理解的是，第一输入端子被电连接到第一导电构件32(且可能与其一体形成)，同时第二输入端子16被电连接到第二导电构件34且与第一导电构件32电绝缘(例如，使用穿过第一导电构件32形成的导电通路和绝缘件)。
滤波电容器18安装到基底12的第三部分30且包括至少一个“线对线”电容器(例如，“X”型电容器)和两个“线对底盘”电容器(例如，“Y”型电容器)，如通常理解的那样。具体地，虽然未具体示出，但是X型电容器被电连接在第一导电构件32和第二导电构件34之间。一个Y型电容器被电连接在第一导电构件32和接地端子(例如，框架42)之间，另一个Y型电容器被电连接在第二导电构件34和接地端子之间。
第一组功率连接器20和第二组功率连接器22安装到基底12的第二部分28。每个连接器20和22是大致圆柱形的，且是“凸型”连接器，如通常理解的那样。虽然未具体示出，但是第一组功率连接器20被电连接到第一导电构件32，第二组功率连接器22被电连接到第二导电构件34同时与第一导电构件32绝缘。
参考图1和图2，共模扼流圈24是围绕基底12的第三部分30卷绕或延伸的闭合椭圆形环(即，具有从中穿过的开口)的形状。共模扼流圈24包括铁芯(或线圈或环)42。在所示实施例中，共模扼流圈24既不机械地也不电气地直接连接到基底12，而是通过框架(未示出)的另一部分悬置到位。
在使用中，EMI滤波器10例如被电连接在DC电压源和功率电子器件单元(例如，逆变器或变换器)之间。具体地，输入端子14和16被电连接到电压源的相应正(+)端子和负(-)端子，功率连接器20和22被连接到功率电子器件单元内的开关或晶体管(例如，第一组连接器20可被连接到第一组开关的源极侧，第二组连接器22可被连接到第二组开关的漏极侧)。当电流流经EMI滤波器10时，第一导电构件32和第二导电构件34用作母线。如本领域技术人员将理解的，高频“噪音”通过滤波电容器18和共模扼流圈24削弱，从而改进功率电子器件的性能。
上述EMI滤波器的一个优势在于，由于输入端子、滤波电容器、功率连接器和导电构件(即，母线)一体形成到一个基底(延伸通过共模扼流圈)中，因而减少总体尺寸和滤波器中所使用的部件的数量。因而，减少了制造成本且简化了组件。
图4示出了根据本发明的另一个实施例的EMI滤波器46。类似于上文所示的EMI滤波器，EMI滤波器46包括基底48、第一和第二输入端子50和52、滤波电容器54和共模扼流圈56。虽然未详细示出，但是类似于上文所述的那样，基底48包括第一和第二构件或母线，第一和第二构件或母线将输入端子50和52和功率电容器54相互电连接且延伸穿过共模扼流圈56。图4特别感兴趣的地方在于EMI滤波器46与栅极驱动器电路58一体形成，如通常理解的那样。即，EMI滤波器46被机械地连接到栅极驱动器电路58，且虽然未示出，但是导电构件被电连接到栅极驱动器电路。还应当理解的是，基底48可具有其它微电子部件，例如，安装到其上的集成电路，其可考虑栅极驱动器电路58的一些功能。
图4所示实施例的进一步优势在于，由于EMI滤波器与栅极驱动器电路一体形成，因而，可进一步减少部件的总数量。因而，可节省更多的空间且可进一步减少成本。
图5示出了可以实施上述EMI滤波器的示例性车辆(或机动车)110。机动车110包括底盘112、车身114、四个车轮116、和电子控制系统118。车身114设置在底盘112上并且基本上包围机动车110的其它部件。车身114和底盘112可共同地形成车架。车轮116每一个都旋转地联接到位于车身114的相应角部附近的底盘112上。
机动车110可以是多种不同类型的机动车中的任一种，例如，轿车、货车、卡车、或运动型车辆(SUV)，并且可以是两轮驱动(2WD)(即，后轮驱动或前轮驱动)、四轮驱动(4WD)或全轮驱动(AWD)。机动车110还可结合有多种不同类型的发动机中的任一种或组合，例如，汽油或柴油燃料内燃机、“灵活燃料车辆”(FFV)发动机(即，使用汽油和酒精的混合物)、气体化合物(例如，氢气和/或天然气)燃料发动机、燃烧/电动马达混合动力发动机(即，例如在混合动力电动车辆(HEV)中)、和电动马达。
在图5所示出的示例性实施例中，机动车110是HEV，并且还包括致动器组件120、蓄电池(或高压蓄电池或DC电压源)122、功率变换器组件(例如，逆变器或逆变器组件)124和散热器126。致动器组件120包括内燃机128和电动马达/发电机(或马达)130。
仍参考图5，内燃机128和/或电动马达130一体形成，使得一个或两者通过一个或多个驱动轴132被机械地联接到至少一些车轮116。在一个实施例中，机动车110是“串联HEV”，其中，内燃机128未直接联接到变速器，而是联接到发电机(未示出)，用于给电动马达130提供动力。在另一个实施例中，机动车110是“并联HEV”，其中，内燃机128直接联接到变速器，例如，通过使电动马达130的转子旋转地联接到内燃机128的驱动轴来实现。
散热器126在其外部被连接到车架，且虽然未详细示出，但是其中包括多个冷却通道且被联接到发动机128和逆变器124，冷却通道容纳冷却流体(即，冷却剂)，例如水和/或乙二醇(即，防冻剂)。
仍参考图5，在所示实施例中，逆变器124接收冷却剂且与电动马达130共用冷却剂。然而，其它实施例可使用用于逆变器124和电动马达130的独立冷却剂。散热器126可类似地连接到逆变器124和/或电动马达130。
电子控制系统118与致动器组件120、高压蓄电池122和逆变器124操作性连通。虽然未详细示出，但是电子控制系统118包括各种传感器和机动车控制模块或电子控制单元(ECU)(例如逆变器控制模块、马达控制器和车辆控制器)、以及包括存储在其上(或在其它计算机可读介质中)的指令的至少一个处理器和/或存储器，用于执行下文所述的过程和方法。
图6示出了根据本发明的示例性实施例的电压源逆变器系统(或电驱动系统)134。电压源逆变器系统134包括与脉宽调制(PWM)调制器138(或脉宽调制器)和逆变器124(在其输出处)操作性连通的控制器136。PWM调制器138被联接到栅极驱动器139，栅极驱动器139继而具有联接到逆变器124的输入的输入。逆变器124具有联接到马达130的第二输出。控制器136和PWM调制器138可与图1所示的电子控制系统118一体形成。
图7更详细地示意性地示出了图5和6的蓄电池122、逆变器124和马达130。逆变器124包括联接到马达130的三相电路。更具体地，逆变器124包括开关网络，具有被联接到蓄电池122(即，电压源(Vdc))的第一输入和被联接到马达130的输出。虽然示出了单个电压源，但是可以使用具有两个串联源的分布DC链路。
如本领域技术人员理解的那样，在一个实施例中，电动马达130包括定子组件140(包括导电线圈或绕组)和转子组件142(包括铁磁芯和/或磁体)、以及变速器和冷却流体(未示出)。定子组件140包括多个(例如，三个)导电线圈或绕组144、146和148，其每个与电动马达130的三个相中的一个相关联，如通常理解的那样。转子组件142包括多个磁体150且被旋转地联接到定子组件140，如通常理解的那样。磁体150可以包括多个电磁极(例如，16个极)，如通常理解的那样。应当理解的是，上文提供的说明旨在是可以使用的一种类型的电动马达的势力。本领域技术人员将理解，下文所述的技术可以应用于任何类型的电动马达。
开关网络包括三对(a，b和c)串联功率开关装置(或开关)，开关装置带有与马达130的每个相对应的反并联二极管(antiparallel diode)(即，与每个开关反并联)。每对串联开关包括第一开关或晶体管(即“高”开关)152、154和156和第二开关(即“低”开关)158、160和162，第一开关或晶体管(即“高”开关)152、154和156具有联接到蓄电池122的正极的第一端子，第二开关(即“低”开关)158、160和162具有联接到蓄电池122的负极的第二端子以及联接到相应第一开关152、154和156的第二端子的第一端子。
如通常理解的那样，每个开关152-162可以是独立半导体装置(例如，在半导体(例如，硅)基底(例如，模)上形成的集成电路中的绝缘栅双极晶体管(IGBT))的形式。如图所示，二极管164以反并联的配置(即，“整流二极管”)被连接到每个开关152-162。因而，每个开关152-162和相应二极管64可以理解为形成开关二极管对或组，在所示实施例中包括其中的六个开关二极管对或组。
仍参考图7，逆变器124和/或马达130包括多个电流传感器166，每个传感器配置成检测通过马达130的相应绕组144、146和148(和/或通过相应开关152-162或二极管164)的电流。
应当注意的是，上文所述的EMI滤波器10可以被电连接在蓄电池122和开关152-162之间。具体地，第一输入端子14可被连接到蓄电池122的正端子(+)，第二输入端子16可被连接到蓄电池122的负端子(-)。第一组功率连接器20可分别电连接到开关152、154和156的源极侧。第二组功率连接器22可分别电连接到开关158、160和162的漏极侧。
在正常操作(即，驾驶)期间，参考图5、6和7，机动车110通过借助于内燃机128和电动马达130以交替方式和/或借助于内燃机128和电动马达130同时地提供功率给车轮116而操作。为了给电动马达130提供动力，DC功率从蓄电池122(在燃料电池机动车的情况下，燃料电池)提供给逆变器124，在功率被送至电动马达130之前，逆变器124将DC功率变换为AC功率。如本领域技术人员将理解的那样，DC功率变换为AC功率大致通过以“开关频率”(例如，12千赫兹(kHz))操作(即，重复地开关)逆变器124内的晶体管而执行。通常，控制器136产生用于控制逆变器124的开关动作的脉宽调制(PWM)信号。逆变器124然后将PWM信号转换为用于操作马达130的调制电压波形。
虽然已经在上述详细描述中阐述了至少一个示例性实施例，但应当理解存在大量的变型。还应当理解的是，示例性实施例或多个示例性实施例仅仅是示例，并不意在以任何方式限制本发明的范围、应用或配置。相反，上述详细描述将为本领域的技术人员提供实施示例性实施例或多个示例性实施例的便捷路径。应当理解的是，可对元件的功能及设置进行各种改变而不脱离由所附权利要求及其合法等价物界定的本发明的范围。

Claims (10)

1.一种用于机动车电气系统的滤波器，所述滤波器包括：
基底，所述基底具有第一和第二导电构件；
安装到所述基底的第一和第二输入端子，所述第一输入端子被连接到所述第一导电构件，所述第二输入端子被连接到所述第二导电构件；
安装到所述基底的多个电容器，每个电容器被电连接到所述第一和第二导电构件中的至少一个；
安装到所述基底的第一和第二功率连接器，所述第一功率连接器被电连接到所述第一导电构件，所述第二功率连接器被电连接到所述第二导电构件；以及
共模扼流圈，所述共模扼流圈被联接到所述基底且设置成使得所述共模扼流圈围绕所述基底以及所述第一和第二导电构件的至少一部分延伸。
2.根据权利要求1所述的滤波器，其中，所述第一输入端子和所述第二输入端子被安装到基底的第一部分，第一功率连接器和第二功率连接器被安装到基底的第二部分。
3.根据权利要求2所述的滤波器，其中，所述共模扼流圈围绕基底的第三部分延伸。
4.根据权利要求3所述的滤波器，其中，基底的第一部分和第二部分位于基底的第三部分的相对侧上。
5.根据权利要求4所述的滤波器，其中，电容器被安装到基底的第三部分。
6.根据权利要求1所述的滤波器，其中，第一导电构件和第二导电构件均是在基底的第一部分和第二部分之间延伸的一体金属件。
7.根据权利要求6所述的滤波器，其中，基底具有基底宽度，第一导电构件和第二导电构件具有相应的第一宽度和第二宽度，第一宽度和第二宽度与基底宽度大致相同。
8.根据权利要求7所述的滤波器，其中，第一导电构件是第一铜层，第二导电构件是第二铜层，且其中，基底还包括在第一铜层和第二铜层之间的绝缘层。
9.一种用于机动车功率电子器件单元的电磁干扰(EMI)滤波器，所述滤波器包括：
基底，所述基底具有第一和第二导电层以及位于所述第一和第二导电层之间的绝缘层，所述基底具有第一、第二和第三部分，所述第三部分位于第一和第二部分之间；
安装在所述基底的第一部分上的第一和第二输入端子，所述第一输入端子被连接到所述第一导电层，所述第二输入端子被连接到所述第二导电层；
安装在所述基底的第三部分上的多个滤波电容器，每个滤波电容器被电连接到所述第一和第二导电层中的至少一个；
共模扼流圈，所述共模扼流圈被联接到所述基底且设置成使得所述共模扼流圈围绕所述基底以及所述第一和第二导电层的至少一部分延伸；以及
安装在所述基底的第二部分上的第一和第二功率连接器，所述第一功率连接器被电连接到所述第一导电层，所述第二功率连接器被电连接到所述第二导电层。
10.一种机动车推进系统，包括：
电动马达；
至少一个直流(DC)电压源；
被联接到所述电动马达和所述至少一个DC电压源的功率逆变器，所述功率逆变器具有多个功率开关装置；
被联接到所述至少一个DC电压源和功率逆变器的电磁干扰(EMI)滤波器，所述EMI滤波器包括：
基底，所述基底具有第一和第二导电构件；
安装到所述基底的第一和第二输入端子，所述第一输入端子被连接到所述第一导电构件，所述第二输入端子被连接到所述第二导电构件；
安装到所述基底的多个滤波电容器，每个滤波电容器被电连接到所述第一和第二导电构件中的至少一个；
安装到所述基底的第一和第二功率连接器，所述第一功率连接器被电连接到所述第一导电构件，所述第二功率连接器被电连接到所述第二导电构件；以及
共模扼流圈，所述共模扼流圈被联接到所述基底且设置
成使得所述共模扼流圈围绕所述基底以及所述第一和第二导
电构件的至少一部分延伸；以及
控制器，所述控制器与所述功率逆变器操作性连通且被联接到所述电动马达和所述至少一个DC电压源，所述控制器配置成操作所述多个功率开关装置。
CN2010102580145A 2009-08-18 2010-08-18 用于机动车电气系统的电磁干扰滤波器 Expired - Fee Related CN101997403B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/543,285 US8476989B2 (en) 2009-08-18 2009-08-18 Electromagnetic interference filter for automotive electrical systems
US12/543,285 2009-08-18
US12/543285 2009-08-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101997403A true CN101997403A (zh) 2011-03-30
CN101997403B CN101997403B (zh) 2013-11-20

Family

ID=43604874

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010102580145A Expired - Fee Related CN101997403B (zh) 2009-08-18 2010-08-18 用于机动车电气系统的电磁干扰滤波器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8476989B2 (zh)
CN (1) CN101997403B (zh)
DE (1) DE102010030917B4 (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103891116A (zh) * 2011-10-31 2014-06-25 日立汽车系统株式会社 电子装置
CN104380851A (zh) * 2012-06-27 2015-02-25 大陆汽车有限责任公司 制造过程优化的滤波装置
WO2016202240A1 (zh) * 2015-06-16 2016-12-22 联合汽车电子有限公司 电磁兼容滤波器
CN108072781A (zh) * 2016-11-18 2018-05-25 现代摩比斯株式会社 用于检测逆变器的大功率线路的漏电流的装置和方法
CN108832868A (zh) * 2018-08-29 2018-11-16 北斗航天汽车（北京）有限公司 电机控制器集成母排及母排装配方法
CN109478695A (zh) * 2017-02-02 2019-03-15 株式会社Lg化学 用于选择接地电容器的装置和方法
CN110401341A (zh) * 2018-04-24 2019-11-01 Zf 腓德烈斯哈芬股份公司 Emv滤波器
DE102019103832A1 (de) * 2019-02-15 2020-08-20 Webasto SE Vorrichtung zur Unterdrückung von EMV-Gleichtaktstörungen in Kfz- Hochvoltanwendungen

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9531288B2 (en) 2012-11-21 2016-12-27 Liebert Corporation Systems and methods for balancing UPS output voltages during transitions between operating modes
US20140139299A1 (en) * 2012-11-21 2014-05-22 Liebert Corporation EMI Filter Assemblies For Busbars Of An UPS
EP3696972A1 (en) 2019-02-12 2020-08-19 Mahle International GmbH Filter module for reducing differential and common mode noise and method to manufacture such a filter module
DE102019133954B4 (de) * 2019-12-11 2021-08-05 Hanon Systems Anordnung zur Filterung von Störungen
DE102021110983A1 (de) * 2021-04-29 2022-11-03 Schaeffler Technologies AG & Co. KG EMV-Filtervorrichtung aufweisend eine laminierte Leiterstruktur; sowie Leistungselektronikmodul
DE102021110986A1 (de) * 2021-04-29 2022-11-03 Schaeffler Technologies AG & Co. KG EMV-Filtervorrichtung mit integriertem Stromsensor und integrierter Kapazität; sowie Leistungselektronikmodul
DE102021110991A1 (de) * 2021-04-29 2022-11-03 Schaeffler Technologies AG & Co. KG EMV-Filtervorrichtung mit einer gehäuseseitig festgelegten Leiterstruktur; sowie Leistungselektronikmodul

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06151176A (ja) * 1992-11-13 1994-05-31 Mitsubishi Electric Corp ノイズフィルタ
CN1929050A (zh) * 2005-08-18 2007-03-14 Tdk株式会社 电子部件及其制造方法
CN101022250A (zh) * 2006-02-13 2007-08-22 株式会社日立产机系统 电力变换装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6208098B1 (en) * 1998-03-02 2001-03-27 Yaskawa Electric America, Inc. Variable frequency drive noise attenuation circuit
DE102005013509B4 (de) 2004-03-30 2019-07-18 Schaffner Emv Ag EMV Filter
JP2010051044A (ja) * 2008-08-19 2010-03-04 Murata Mfg Co Ltd 小型モータ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06151176A (ja) * 1992-11-13 1994-05-31 Mitsubishi Electric Corp ノイズフィルタ
CN1929050A (zh) * 2005-08-18 2007-03-14 Tdk株式会社 电子部件及其制造方法
CN101022250A (zh) * 2006-02-13 2007-08-22 株式会社日立产机系统 电力变换装置

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103891116A (zh) * 2011-10-31 2014-06-25 日立汽车系统株式会社 电子装置
CN103891116B (zh) * 2011-10-31 2016-09-28 日立汽车系统株式会社 电子装置
CN104380851A (zh) * 2012-06-27 2015-02-25 大陆汽车有限责任公司 制造过程优化的滤波装置
CN104380851B (zh) * 2012-06-27 2017-11-10 大陆汽车有限责任公司 制造过程优化的滤波装置
WO2016202240A1 (zh) * 2015-06-16 2016-12-22 联合汽车电子有限公司 电磁兼容滤波器
CN108072781A (zh) * 2016-11-18 2018-05-25 现代摩比斯株式会社 用于检测逆变器的大功率线路的漏电流的装置和方法
CN108072781B (zh) * 2016-11-18 2020-06-09 现代摩比斯株式会社 用于检测逆变器的大功率线路的漏电流的装置和方法
CN109478695A (zh) * 2017-02-02 2019-03-15 株式会社Lg化学 用于选择接地电容器的装置和方法
CN110401341A (zh) * 2018-04-24 2019-11-01 Zf 腓德烈斯哈芬股份公司 Emv滤波器
CN108832868A (zh) * 2018-08-29 2018-11-16 北斗航天汽车（北京）有限公司 电机控制器集成母排及母排装配方法
DE102019103832A1 (de) * 2019-02-15 2020-08-20 Webasto SE Vorrichtung zur Unterdrückung von EMV-Gleichtaktstörungen in Kfz- Hochvoltanwendungen
WO2020165326A1 (de) 2019-02-15 2020-08-20 Webasto SE Vorrichtung zur unterdrückung von emv-gleichtaktstörungen in kfz-hochvoltanwendungen

Also Published As

Publication number Publication date
CN101997403B (zh) 2013-11-20
US8476989B2 (en) 2013-07-02
US20110043303A1 (en) 2011-02-24
DE102010030917A1 (de) 2011-04-07
DE102010030917B4 (de) 2018-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101997403B (zh) 用于机动车电气系统的电磁干扰滤波器
CN101388615B (zh) 用于将直流功率转换为交流功率的方法和系统
US9295184B2 (en) Scalable and modular approach for power electronic building block design in automotive applications
US8279620B2 (en) Low inductance power electronics assembly
CN100566026C (zh) 具有集成电流传感器的功率变换器的连接器
CN101417602B (zh) 功率模块对称布置的功率换流器组件
US8563154B2 (en) Battery assembly with immersed cell temperature regulating
CN101901797B (zh) 具有嵌入式门电路的电力电子功率模块
US8139371B2 (en) Power electronics devices with integrated control circuitry
US8624427B2 (en) Vehicular electrical systems, automotive electrical systems, and automotive propulsion systems
US8212510B2 (en) Fiber optically communicated motor temperature and position signals
CN1835357A (zh) 用于车辆的逆变器单元
CN102267396A (zh) 车辆电气系统
US7973433B2 (en) Power electronics devices with integrated gate drive circuitry
US8157037B2 (en) Motor sensor assembly for alternative fuel vehicles
US8354816B2 (en) Power module layout for automotive power converters
US7924134B2 (en) Inductor packaging for power converters
US20090001909A1 (en) Automotive power inverter with reduced capacitive coupling
CN111376741A (zh) 车辆电源系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20131120

Termination date: 20210818