CN102969908A - 一种电动车辆逆变器用电容器单元组合结构 - Google Patents

一种电动车辆逆变器用电容器单元组合结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于电动车辆逆变器用电容器单元组合结构，包括：一只侧视大致为“L”型弯角的层叠母线排；两只或两只以上数量的铝电解电容器，其横向(卧式)并列安装后宽度与三相开关模块长度相当；一只带有三对正负极引出端子的吸收(Snubber)电容器，其长度与三相开关模块长度和铝电解电容器并列安装后宽度相当，放置于“L”型层叠母线排弯角处靠近三相开关模块的位置，当吸收(Snubber)电容器的引出端子、层叠母线排接线端子和三相开关模块输入端子重合，螺栓安装后形成空间布局紧凑的电容器单元，可以与三相开关模块及电子控制单元(ECU)组成大致方形体的占用空间，便于电动车辆集成化安装。

Description

一种电动车辆逆变器用电容器单元组合结构
技术领域：
本发明涉及电动车辆HEV/EV驱动控制器，为提高内部空间利用率，节省安装空间，减小体积便于集成化安装，其吸收(Snubber)电容器、母线电压平滑用大容量铝电解电容器及连接母线排，紧凑的布局安装结构。
背景技术：
电动车辆HEV/EV驱动控制逆变器将来自蓄电池的直流电，通过三相开关模块输出三相交流电驱动电机，开关模块和电机的分布电感在母线上产生的高频和低频电压纹波，需要吸收(Snubber)电容器和大容量铝电解电容器进行平滑滤波。使三相开关模块的开关元件得到平稳安定的电压源。
为降低三相开关模块进行开关操作时产生的冲击电压峰值，需要将吸收(Snubber)电容器尽量靠近三项开关模块安装，而且大容量滤波铝电解电容器和开关模块电路连接的母线尽量缩短，以降低电感和阻抗值。
对于电动车辆HEV/EV驱动控制逆变器来说，需要部件体积尽量小型化和减少元器件数量，各组成部分按规定的电路要求合理布局，提高集成安装效率和功率密度。HEV/EV驱动控制逆变器作为核心部件之一，对其降低重量和减小体积是开发工程师的重要工作内容。
通常逆变器需要使用3只吸收(Snubber)电容器和2只以上的铝电解电容器，由于圆柱型的铝电解电容器与方块形的吸收(Snubber)电容器组装困难且部件数目众多，存在组装作业复杂，工时增大的不良情况。
由于以上情况，目前电动车辆HEV/EV驱动控制逆变器倾向于采用将方块外形的吸收(Snubber)电容器和DC-LINK薄膜电容器用汇流条连接成模组后，一体化外壳封装的HEV/EV‘专用’薄膜电容器。但是DC-LINK薄膜电容器容量密度相比铝电解电容器容量密度低很多，会导致一些较大功率驱动控制逆变器体积结构大型化的不良情况。
发明内容：
考虑到以上情况，在综合铝电解电容器直径、吸收(Snubber)电容器和三相开关模块长度的特点后，采用一只侧视大致为“L”型层叠母线排将多只适当直径的铝电解电容器并列安装，其组合宽度与三相开关模块电路接线端子侧的长度及一只吸收(Snubber)薄膜电容器或三只吸收(Snubber)薄膜电容器的长度(和)相当；将吸收(Snubber)薄膜电容器放置于“L”型层叠母线排弯角处靠近三相开关模块的位置，吸收(Snubber)薄膜电容器的正负极接线端子与“L”型层叠母线排开关模块侧的正负极引出端子还有三相开关模块输入电路正负极接线端子螺栓孔重合锁定安装。
由此获得HEV/EV逆变器空间大致为方形体，且相对元器件数量减少，在较大功率驱动控制逆变器中应用，拥有较高空间利用率和容量密度，布局结构紧凑，方便HEV/EV逆变器集成安装的一种电容器单元组合结构。
此处大致为“L”型的母线排及其两端并联安装的铝电解电容器和吸收(Snubber)薄膜电容器称为电容器单元。
本发明提供了一种用于电动车辆HEV/EV驱动逆变器中的电容器单元，其在电动车辆驱动控制器中使用可以有效的减小逆变器的体积，而且可以降低三相开关模块电路与电容器之间的阻抗。
根据本发明的母线电容器单元由两只或两只以上数量横向(卧式)放置安装的铝电解电容器；一只或者三只吸收(Snubber)薄膜电容器和一只侧视大致为“L”型弯角的层叠母线排组成。
L”型弯角的层叠母线排的输入侧将铝电解电容器安装连接成组，层叠母线排负载侧与三相开关模块电路端子连接；吸收(Snubber)电容器放置在三相开关模块与铝电解电容器中间层叠母线排“L”型弯角处位置。使铝电解电容器、吸收(Snubber)电容器和三相开关模块二维的并列布置。
此处三相开关模块输入电路端子；层叠母线排负载侧接线端子；吸收(Snubber)电容器的引出接线端子，三者正负极端子对应，安装孔重合用螺栓锁定。三相开关模块输入电路端子可以先吸收(Snubber)电容器引出接线端子接触也可以先层叠母线排负载侧接线端子接触，所以可以是吸收(Snubber)电容器在上层叠母线排在下，也可以是层叠母线排在上吸收(Snubber)电容器在下。
具体见实施例。
附图说明：
图1是根据本发明实施的侧视大致为“L”型弯角的层叠母线排立体图。
图2是根据本发明实施的层叠母线排的输入端将铝电解电容器成组连接安装立体图。
图3是根据本发明实施完整的三相开关模块、吸收(Snubber)电容器、L”型层叠母线排、铝电解电容器安装结构，布局示意立体图。
图4是根据本发明实施的三相开关模块、吸收(Snubber)电容器、L”型层叠母线排、铝电解电容器安装结构的侧视图。
图中数字标注说明：
11、12、13：铝电解电容器；
14、15、16、17、18、19：层叠母线排用于铝电解电容器的螺栓安装孔；
20、21：输入侧层叠母线排正负极母线接线端子；
22：大致为“L”型弯角的层叠母线排；
23、24、25、26、27、28：层叠母线排用于连接三相开关模块电路端子的螺栓安装孔；
29：有三对正负极接线端子的吸收(Snubber)电容器；
30：三相开关模块。
具体实施方式：
以下将参考附图描述本发明的优选实施例。
图1是侧视大致为“L”型的层叠母线排，为了部件的轻量化考虑，在保证母线排载流能力和物理结构强度足够的情况下，可以将母线排两端连接铝电解电容和三相开关模块位置以外的中间位置减小宽度；结合吸收(Snubber)电容器的宽度、高度信息可以对“L”型层叠母线排的弯角位置作优化；结合铝电解电容器的直径信息对“L”型层叠母线排电容器连接侧的尺寸作优化。另外需要层叠母线排的接线端子通过母线排弯角角度调整其高度与三相开关模块接线端子高度对应。
其中20、21输入正负极母线接线端子可以根据实际车辆集成化安装要求，调整其所处位置、方向、角度。
此母线排是本发明的核心结构部件，可以采用热压方式结构成型的层叠母线排也可以采用注塑方式结构成型的母线排。
图2是三只横向(卧式)放置的铝电解电容器11、12、13、并列安装在“L”型层叠母线排上。此处如果三相开关模块采用水冷却系统导致高度超过铝电解电容器直径的一半，则“L”型层叠母线排需要反转方向使用，即倒“L”型使用。
图3是在“L”型层叠母线排输入侧将铝电解电容器安装连接成组后，与一只有三对正负极接线端子的吸收(Snubber)电容器和三相开关模块输入电路端子重合安装。23～28每个螺栓安装点都是下层三相开关模块输入电路端子，中间是层叠母线排连接端子，上层是吸收(Snubber)电容器引出端子；或者下层三相开关模块输入电路端子，中间是吸收(Snubber)电容器引出端子，上层是层叠母线排连接端子。
安装完整后，三相开关模块、吸收(Snubber)电容器和铝电解电容器占用面积大致为一个方形。
图4是三相开关模块、吸收(Snubber)电容器和铝电解电容器和“L”型层叠母线排完整安装后，从侧视图看三相开关模块、吸收(Snubber)电容器和铝电解电容器二维并列的布置，可以看到铝电解电容器能方便地通过增减长度改变其电压、容量规格，吸收(Snubber)电容器能通过增减高度改变电压、容量规格，因而本发明的电容器单元组合方式通用性较好。

Claims (8)

1.一种电动车辆逆变器用电容器单元组合结构，包括：一只侧视大致为“L”型弯角的母线排；两只或两只以上数量的铝电解电容器，横向(卧式)并列安装在母线排输入端；一只或者三只吸收(Snubber)电容器，其长度或长度和与三相开关模块输入端子侧的长度和铝电解电容器横向(卧式)并列安装后宽度相当，放置于“L”型母线排弯角处靠近三相开关模块的位置，当吸收(Snubber)电容器的引出端子、母线排接线端子和三相开关模块输入端子重合，螺栓安装后形成空间布局紧凑的电容器单元，可以与三相开关模块及电子控制单元(ECU)组成大致方形体的逆变器，便于电动车辆集成化安装。
2.根据权利要求1所述用于电动车辆逆变器的电容器单元组合结构，其中所述的“L”型弯角的母线排的特征是：在保证母线排载流能力和物理结构强度足够的情况下，可以将母线排两端连接铝电解电容和三相开关模块的位置除外其它中间位置减小宽度。
3.根据权利要求1所述用于电动车辆逆变器的电容器单元组合结构，其中所述的“L”型弯角的母线排的特征是：可以采用热压方式结构成型的层叠母线排，也可以采用注塑方式结构成型的母线排。
4.根据权利要求1所述用于电动车辆逆变器的电容器单元组合结构，其中所述的“L”型弯角的母线排的特征是：母线排的附件可以使母线排整体成其他不规则外形，侧视构成大致为“L”型弯角以母线排内的连接导体弯角为准。
5.根据权利要求1所述用于电动车辆逆变器的电容器单元组合结构，其中所述的“L”型弯角的母线排的特征是：连接铝电解电容器端的母线排可以是串联连接结构即由三层(条)连接导体构成。
6.根据权利要求1所述用于电动车辆逆变器的电容器单元组合结构，其特征是：铝电解电容器、吸收(Snubber)电容器与三相开关模块二维的并列布置。
7.根据权利要求1所述用于电动车辆逆变器的电容器单元组合结构，其特征是：吸收(Snubber)电容器的长度(和)可以与铝电解电容器横向(卧式)并列安装后宽度和三相开关模块输入端子侧的长度有较大差距，不影响组成大致方形体逆变器。
8.根据权利要求1所述用于电动车辆逆变器的电容器单元组合结构，所述的电容器单元可以与三相开关模块及电子控制单元(ECU)组成大致方形体的逆变器，其中的三相开关模块可以包括附属的散热器，即三相开关模块输入端子侧的长度可以包括散热器的长度。
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