CN107437800B - 车载滤波装置、车载充电设备和车辆 - Google Patents

车载滤波装置、车载充电设备和车辆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种车载滤波装置、车载充电设备和车辆，该车载滤波装置包括：三相滤波器；单相滤波器，其正极输出端与三相滤波器的任意一相输出端相连；滤波切换组件，其分别与三相滤波器、单相滤波器和电网相连，滤波切换组件通过控制三相滤波器和单相滤波器进行切换，以在进行三相充/放电或单相充/放电时滤除车载充电设备与电网之间相互充放电时产生的电磁干扰。该车载滤波装置实现了三相充/放电滤波和单相充/放电滤波的兼容，满足了车辆在不同充/放电场景下的滤波需求，当进行三相充/放电时切换至三相滤波器进行滤波，当进行单相充/放电时切换至单相滤波器进行滤波，从而降低了车载充电设备与电网之间的EMC干扰。

Description

车载滤波装置、车载充电设备和车辆
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种车载滤波装置、车载充电设备和车辆。
背景技术
从世界首款混合动力车和世界首款纯电动车发布后，电机驱动系统因其效率高、响应快、能源清洁、污染小等特点被各个车厂列入研发计划，随着国际标准对汽车排放要求，以及国家政策、充电设施的逐步完善，纯电动车、插电混动车发展迅速，电机控制器作为电动车的“心脏”、“大脑”，影响着整车的各项性能。随着电动车迅速发展，国际上逐步对电动车EMC(Electro Magnetic Compatibility，电磁兼容性)提出规范要求，车辆充电设备(控制器、车载充电器等)对电网干扰需符合要求。因此，相关技术中的电动车辆充电方案有待改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种车载滤波装置，实现了三相充/放电滤波和单相充/放电滤波的兼容，且通过滤波降低了车载充电设备与电网之间的EMC干扰。
本发明的第二个目的在于提出一种车载充电设备。
本发明的第三个目的在于提出一种车辆。
为了实现上述目的，本发明第一方面提出的车载滤波装置，包括：三相滤波器；单相滤波器，所述单相滤波器的正极输出端与所述三相滤波器的任意一相输出端相连；滤波切换组件，所述滤波切换组件分别与所述三相滤波器、所述单相滤波器和电网相连，所述滤波切换组件通过控制所述三相滤波器和所述单相滤波器进行切换，以在进行三相充/放电或单相充/放电时滤除车载充电设备与所述电网之间相互充放电时产生的电磁干扰。
根据本发明提出的车载滤波装置，实现了三相充/放电滤波和单相充/放电滤波的兼容，满足了车辆在不同充/放电场景下的滤波需求，当需要进行三相充/放电时切换至三相滤波器进行滤波工作以降低车载充电设备与电网之间的EMC干扰，单相充/放电时切换至单相滤波器进行滤波工作以降低车载充电设备与电网之间的EMC干扰。
为了实现上述目的，本发明第二方面提出的车载充电设备，包括本发明第一方面提出的车载滤波装置。
根据本发明提出的车载充电设备，由于具有了该车载滤波装置，实现了三相充/放电滤波和单相充/放电滤波的兼容，满足了车辆在不同充/放电场景下的滤波需求，在进行三相充/放电或单相充/放电时均降低了车载充电设备与电网之间的电磁干扰。
为了实现上述目的，本发明第三方面提出的车辆，包括本发明第二方面提出的车载充电设备。
根据本发明提出的车辆，在进行三相充/放电或单相充/放电时均降低了车载充电设备与电网之间产生的电磁干扰。
附图说明
图1A是相关技术中的三相滤波器的电路原理图；
图1B是单相充电时发生漏电的原理示意图；
图2是相关技术中的单相滤波器的电路原理图；
图3是根据本发明一个实施例的车载滤波装置的方框示意图；
图4A是根据本发明一个具体实施例的车载滤波装置的电路图；
图4B是根据本发明一个具体实施例的车载滤波装置的应用拓扑图；
图5是根据本发明一个实施例的车载充电设备的方框示意图；
图6是根据本发明一个实施例的车辆的方框示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
电动车辆在进行充放电时，车辆的车载充电设备和电网之间由于充放电存在电磁干扰，为了满足IEC61851法规要求，降低车辆充电时车载充电设备(如，电机控制器、车载充电器等)对电网的EMC干扰，可以通过在充电口处增加滤波器来实现。即在电网与车载充电设备之间增加滤波器，以降低车载充电设备对电网的干扰。
其中，图1A是相关技术中的一种三相滤波器的结构示意图。如图1A所示，滤波器一般由磁性元器件和容性元器件组成，其中一种电容安装在动力线对地线之间，称之为Y电容(即C7＇和C8＇)，其中，Y电容会形成漏电流，在车辆充电时漏电流较大会对人体有安全风险，也不满足相关法规RCD小于30mA的要求。当车载充电设备进行三相充电时，由于三相电平衡，通过Y电容的电流较小，对系统工作影响较小。但是，当车载充电设备切换为单相充电时，如图1B所示，等效为只有A相对PE线有电容，A相交流电通过电容对PE短路，容易造成漏电流过大，使充电桩或供电装置跳闸。虽然减小Y电容可以有效减小漏电流的产生，但滤波器为满足滤波要求还需要增加其它元器件，从而会在体积和成本上得不偿失。
由于相关技术中的三相滤波器不能兼容单相滤波的功能，那么，当车载充电设备需要进行单相充电时，还需要重新设计增加单相滤波器，其中，图2所示为相关技术中单相滤波器的电路原理图。
基于上述分析中存在的问题，本发明提出了一种车载滤波装置、车载充电设备和车辆。
下面结合附图描述本发明实施例的车载滤波装置、车载充电设备和车辆。
图3是根据本发明一个实施例的车载滤波装置的方框示意图。如图3所示，本发明实施例的车载滤波装置100，包括：三相滤波器10、单相滤波器20和滤波切换组件30。
其中，单相滤波器20的正极输出端与三相滤波器10的任意一相输出端相连；滤波切换组件30分别与三相滤波器10、单相滤波器20和电网相连，滤波切换组件30通过控制三相滤波器10和单相滤波器20进行切换，以在进行三相充/放电或单相充/放电时滤除车载充电设备与电网之间相互充放电时产生的电磁干扰。
例如，如图4A和图4B所示，当车载充电设备需要进行三相充电时，通过滤波切换组件30控制三相滤波器10进行滤波工作，即电网电流通过三相滤波器10对车辆的电池充电，以抑制车载充电设备对电网的干扰；当车载充电设备需要进行单相充电时，通过滤波切换组件30控制单相滤波器20进行滤波工作，即电网电流通过单相滤波器20对车辆的电池充电，以抑制车载充电设备对电网的干扰。
本发明提出的车载滤波装置，实现了三相充/放电滤波和单相充/放电滤波的兼容，满足了车辆在不同充/放电场景下的滤波需求，当需要进行三相充/放电时切换至三相滤波器进行滤波工作以降低车载充电设备与电网之间产生的EMC干扰，单相充/放电时切换至单相滤波器进行滤波工作以降低车载充电设备与电网之间的EMC干扰。
在本发明的一个实施例中，单相滤波器20的正极输出端o4与三相滤波器10的第一相输出端o1相连，滤波切换组件30，包括：第一开关K1，第一开关K1的公共端a0与电网的第一相线相连，第一开关K1的第一端a1与三相滤波器10的第一相输入端i 1相连，第一开关K1的第二端a2与单相滤波器20的正极输入端i4相连；第二开关K2，第二开关K2的公共端b0与电网的中线相连，第二开关K2的第一端b1与三相滤波器10的中线输入端in相连，第二开关K2的第二端b2与单相滤波器20的中线输入端i5相连；第三开关K3，第三开关K3的一端与单相滤波器20的中线输出端o5相连，第三开关K3的另一端与三相滤波器10的第二相输出端o2相连。
在本发明的一个实施例中，第一开关K1和第二开关K2均为单刀双掷开关。
其中，当第一开关K1的公共端与第一开关K1的第一端接通、第二开关K2的公共端与第二开关K2的第一端接通且第三开关K3断开时，三相滤波器10进行滤波工作；当第一开关K1的公共端与第一开关K1的第二端接通、第二开关K2的公共端与第二开关K2的第二端接通且第三开关K3吸合时，单相滤波器20进行滤波工作。
例如，如图4A和图4B所示，三相滤波器10的第一相输出端o1为A相输出端，滤波切换组件30包括第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3。当车载充电设备采用三相充电方式时，第一开关K1的公共端与K1的第一端接通(即与三相滤波器10的A相输入端接通)、第二开关K2的公共端与K2的第一端接通(即与三相滤波器10的中线输入端接通)且第三开关K3断开，从而通过三相滤波器10的滤波后进行三相充电；当车载充电设备采用单相充电方式时，第一开关K1的公共端与K1的第二端接通(即与单相滤波器20的正极输入端接通)、第二开关K2的公共端与K2的第二端接通(即与单相滤波器20的中线输入端接通)且第三开关K3吸合，从而通过单相滤波器20的滤波后进行单相充电。
在本发明的一个实施例中，如图4A所示，三相滤波器10包括：第一电感L1，第一电感L1的一端为三相滤波器10的第一相输入端i 1，第一电感L1的另一端为三相滤波器10的第一相输出端o1；第二电感L2，第二电感L2的一端为三相滤波器10的第二相输入端i2，第二电感L2的另一端为三相滤波器10的第二相输出端o2；第三电感L3，第三电感L3的一端为三相滤波器10的第三相输入端i3，第三电感L3的另一端为三相滤波器10的第三相输出端o3；第一电容C1，第一电容C1的一端与第一电感L1的另一端相连；第二电容C1，第二电容C1的一端与第二电感L2的另一端相连，第二电容C2的另一端与第一电容C1的另一端相连；第三电容C3，第三电容C3的一端与第三电感L3的另一端相连，第三电容C3的另一端与第一电容C1的另一端和第二电容C2的另一端相连；第四电容C4，第四电容C4的一端与第一电感L1的一端相连；第五电容C5，第五电容C5的一端与第二电感L2的一端相连，第五电容C5的另一端与第四电容C4的另一端相连；第六电容C6，第六电容C6的一端与第三电感L3的一端相连，第六电容C6的另一端与第四电容C4的另一端和第五电容C5的另一端相连；第七电容C7，第七电容C7的一端分别与第四电容C4的另一端、第五电容C5的另一端和第六电容C6的另一端相连，第七电容C7的另一端接地。
具体地，通过调节三相滤波器10中的电感值和电容值，可以减小车载充电设备对电网的干扰。
更具体地，当使用三相滤波器10进行滤波工作时，三相滤波器10内部的共模电容(电容C1、C2和C3)和差模电容(电容C4、C5、C6和C7)，可以有效抑制车载充电设备对电网的电磁干扰。
进一步地，如图4A所示，单相滤波器20包括：第四电感L4，第四电感L4的一端为单相滤波器20的正极输入端i4，第四电感L4的另一端为单相滤波器20的正极输出端o4，第四电感L4的另一端o4与第一电感L1的另一端相连；第五电感L5，第五电感L5的一端为单相滤波器20的中线输入端i5，第五电感L5的另一端为单相滤波器20的中线输出端o5，第五电感L5的另一端o5与第三开关K3的一端相连；第八电容C8，第八电容C8的一端与第四电感L4的一端相连；第九电容C9，第九电容C9的一端与第五电感L5的一端相连，第九电容C9的另一端与第八电容C8的另一端相连；第十电容C10，第十电容C10的一端分别与第八电容C8的另一端和第九电容C9的另一端相连，第十电容C10的另一端接地。
具体地，通过调节单相滤波器20中的电感值和电容值，可以减小车载充电设备对电网的干扰。
更具体地，相比于图1A和图2所示的单独的三相滤波器和单相滤波器来讲，本发明实施例的车载滤波装置通过设计第三开关K3，可以使单向滤波器20和三相滤波器10共用基侧电容(如图4A中的电容C1、C2和C3)，从而减少了元器件的数目，节省了车载滤波装置的空间，降低了成本。
当使用单相滤波器20进行滤波工作时，第三开关K3吸合，单相滤波器20借用三相滤波器10的内部电容(电容C1、C2和C3)，通过单相滤波器20的共模电容和差模电容，可以有效抑制车载充电设备对电网的电磁干扰。
本发明实施例的车载滤波装置，通过设计第三开关，使得单相滤波器20和三相滤波器10共用基侧电容，降低了成本且节省了空间。
为了实现上述实施例，本发明还提出了一种车载充电设备。
图5是根据本发明一个实施例的车载充电设备的方框示意图。如图5所示，该车载充电设备200包括本发明实施例的车载滤波装置100。
本发明实施例的车载充电设备，由于具有了该车载滤波装置，实现了三相充/放电滤波和单相充/放电滤波的兼容，满足了车辆在不同充/放电场景下的滤波需求，在进行三相充/放电或单相充/放电时均降低了车载充电设备与电网之间的电磁干扰。
为了实现上述实施例，本发明还提出了一种车辆。
图6是根据本发明一个实施例的车辆的方框示意图。如图6所示，该车辆300包括本发明实施例的车载充电设备200。
本发明实施例的车辆，在进行三相充/放电或单相充/放电时均降低了车载充电设备与电网之间的电磁干扰。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种车载滤波装置，其特征在于，包括：
三相滤波器；
单相滤波器，所述单相滤波器的正极输出端与所述三相滤波器的任意一相输出端相连；
滤波切换组件，所述滤波切换组件分别与所述三相滤波器、所述单相滤波器和电网相连，所述滤波切换组件通过控制所述三相滤波器和所述单相滤波器进行切换，以在进行三相充/放电或单相充/放电时滤除车载充电设备与所述电网之间相互充放电时产生的电磁干扰，其中，所述单相滤波器的正极输出端与所述三相滤波器的第一相输出端相连，所述滤波切换组件，包括：
第一开关，所述第一开关的公共端与所述电网的第一相线相连，所述第一开关的第一端与所述三相滤波器的第一相输入端相连，所述第一开关的第二端与所述单相滤波器的正极输入端相连；
第二开关，所述第二开关的公共端与所述电网的中线相连，所述第二开关的第一端与所述三相滤波器的中线输入端相连，所述第二开关的第二端与所述单相滤波器的中线输入端相连；
第三开关，所述第三开关的一端与所述单相滤波器的中线输出端相连，所述第三开关的另一端与所述三相滤波器的第二相输出端相连。
2.根据权利要求1所述的车载滤波装置，其特征在于，其中，
当所述第一开关的公共端与所述第一开关的第一端接通、所述第二开关的公共端与所述第二开关的第一端接通且所述第三开关断开时，所述三相滤波器进行滤波工作；
当所述第一开关的公共端与所述第一开关的第二端接通、所述第二开关的公共端与所述第二开关的第二端接通且所述第三开关吸合时，所述单相滤波器进行滤波工作。
3.根据权利要求1所述的车载滤波装置，其特征在于，所述三相滤波器，包括：
第一电感，所述第一电感的一端为所述三相滤波器的第一相输入端，所述第一电感的另一端为所述三相滤波器的第一相输出端；
第二电感，所述第二电感的一端为所述三相滤波器的第二相输入端，所述第二电感的另一端为所述三相滤波器的第二相输出端；
第三电感，所述第三电感的一端为所述三相滤波器的第三相输入端，所述第三电感的另一端为所述三相滤波器的第三相输出端；
第一电容，所述第一电容的一端与所述第一电感的另一端相连；
第二电容，所述第二电容的一端与所述第二电感的另一端相连，所述第二电容的另一端与所述第一电容的另一端相连；
第三电容，所述第三电容的一端与所述第三电感的另一端相连，所述第三电容的另一端与所述第一电容的另一端和所述第二电容的另一端相连；
第四电容，所述第四电容的一端与所述第一电感的一端相连；
第五电容，所述第五电容的一端与所述第二电感的一端相连，所述第五电容的另一端与所述第四电容的另一端相连；
第六电容，所述第六电容的一端与所述第三电感的一端相连，所述第六电容的另一端与所述第四电容的另一端和所述第五电容的另一端相连；
第七电容，所述第七电容的一端分别与所述第四电容的另一端、所述第五电容的另一端和所述第六电容的另一端相连，所述第七电容的另一端接地。
4.根据权利要求3所述的车载滤波装置，其特征在于，所述单相滤波器，包括：
第四电感，所述第四电感的一端为所述单相滤波器的正极输入端，所述第四电感的另一端为所述单相滤波器的正极输出端，所述第四电感的另一端与所述第一电感的另一端相连；
第五电感，所述第五电感的一端为所述单相滤波器的中线输入端，所述第五电感的另一端为所述单相滤波器的中线输出端，所述第五电感的另一端与所述第三开关的一端相连；
第八电容，所述第八电容的一端与所述第四电感的一端相连；
第九电容，所述第九电容的一端与所述第五电感的一端相连，所述第九电容的另一端与所述第八电容的另一端相连；
第十电容，所述第十电容的一端分别与所述第八电容的另一端和所述第九电容的另一端相连，所述第十电容的另一端接地。
5.根据权利要求1所述的车载滤波装置，其特征在于，所述第一开关和所述第二开关为单刀双掷开关。
6.一种车载充电设备，其特征在于，包括：根据权利要求1-5中任一项所述的车载滤波装置。
7.一种车辆，其特征在于，包括：根据权利要求6所述的车载充电设备。
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