CN207251466U - 集成有高压滤波电路的母线电容及电机驱动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种集成有高压滤波电路的母线电容及电机驱动器，所述母线电容包括绝缘外壳以及封装在绝缘外壳内的正直流母线、负直流母线、磁环、母线薄膜电容、至少两个第一安规电容和至少两个第二安规电容；所述绝缘外壳上具有正输入引脚、正输出引脚、负输入引脚、负输出引脚、第一外接引脚和第二外接引脚；所述正直流母线和负直流母线均穿过磁环，且正直流母线和负直流母线的第一端分别经由一个第一安规电容连接到第一外接引脚、第二端分别经由一个第二安规电容连接到第二外接引脚。本实用新型通过将磁环和两组安规电容组成的π型滤波电路集成到母线电容的绝缘外壳内，不仅减小了干扰对外发射，而且可大大减小电控系统滤波电路的安装空间。

Description

集成有高压滤波电路的母线电容及电机驱动器

技术领域

本实用新型涉及电气控制系统领域，更具体地说，涉及一种集成有高压滤波电路的母线电容及电机驱动器。

背景技术

新能源汽车的电控系统在工作时会产生EMI干扰，这些EMI干扰将直接影响整车的EMI认证。并且，高压母线上的对外EMI干扰会直接影响并联在母线上的其他电子部件的正常工作。此外，对于电控系统，其内部的IGBT等高压开关器件在工作时产生的干扰会直接在机箱内部耦合到低压电源系统或者信号电路中，导致低压系统的传导干扰以及对外辐射大大增强，引起其不满足EMC标准规定的限值要求。

为提高整车系统的抗干扰性能和可靠性、安全性，需要对电控系统的高压母线上的干扰进行抑制。虽然传统的加电抗器滤波的方案效果较好，但在新能源汽车上，受到空间、重量以及对电控系统高功率密度要求的限制，无法使用上述传统方案进行干扰抑制。

如图1所示，是当前新能源汽车对电控系统高压母线上的干扰抑制的方案，该方案在电控系统端口处增加分立的磁环31、两个Y电容C_Y2组成多级滤波电路30来对干扰进行抑制，其具有比较明显的效果，也有一些工程应用。但由于上述分立元件组成的滤波电路30应用在高压环境中，受安规的限制，一般都体积较大，占据较大的安装空间；并且磁环31在使用时必须固定以减小振动导致其损坏的风险，在磁环固定时需做较大的封装来满足磁环的安装和安规要求，这也需要较大的空间；对于磁环31，由于母线中电流波动较大且在电流较大时有可能导致磁环饱和，产生严重的发热，严重时可能引发火灾。

此外，上述滤波电路30只能安装在端口，干扰源IGBT模块与母线电容、铜排、端口滤波电路将构成较大面积的回路，导致会通过该回路对电控系统机箱内部产生较大的辐射干扰(如图1中的箭头所示)。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对上述新能源汽车的电控系统滤波电路安装体积大、且会对机箱内部产生较大的辐射干扰的问题，提供一种集成有高压滤波电路的母线电容及电机驱动器。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案是，提供一种集成有高压滤波电路的母线电容包括绝缘外壳以及封装在所述绝缘外壳内的正直流母线、负直流母线、磁环、母线薄膜电容、至少两个第一安规电容和至少两个第二安规电容；所述绝缘外壳上具有正输入引脚、正输出引脚、负输入引脚、负输出引脚、第一外接引脚和第二外接引脚；所述正直流母线和负直流母线均穿过所述磁环，且该正直流母线和负直流母线的第一端分别经由一个第一安规电容连接到第一外接引脚、第二端分别经由一个第二安规电容连接到第二外接引脚；所述正输入引脚、正输出引脚均连接到正直流母线，所述负输入引脚、负输出引脚均连接到负直流母线，所述母线薄膜电容的两端分别连接正直流母线和负直流母线。

在本实用新型所述的集成有高压滤波电路的母线电容中，所述正输入引脚连接到第二安规电容与磁环之间的正直流母线上，正输出引脚和母线薄膜电容的第一电极分别连接到磁环与第一安规电容之间的正直流母线上；所述负输入引脚连接到第二安规电容与磁环之间的负直流母线上，负输出引脚和母线薄膜电容的第二电极分别连接到磁环与第一安规电容之间的负直流母线上。

在本实用新型所述的集成有高压滤波电路的母线电容中，所述母线电容还包括金属散热基板，且所述绝缘外壳的外表面的至少一部分贴附到该金属散热基板。

在本实用新型所述的集成有高压滤波电路的母线电容中，所述母线电容包括两个第一外接引脚和两个第二外接引脚，且所述两个第一外接引脚和两个第二外接引脚分别位于绝缘外壳的两侧。

在本实用新型所述的集成有高压滤波电路的母线电容中，所述磁环为非晶磁环，所述第一安规电容和第二安规电容为薄膜Y电容，所述正直流母线、负直流母线、磁环、母线薄膜电容、至少两个第一安规电容和至少两个第二安规电容以导热胶灌胶方式封装在所述绝缘外壳内。

本实用新型还提供一种电机驱动器，包括机壳和位于机壳内的逆变器，且该逆变器的输入端连接正直流母排、负直流母排，所述电机驱动器还包括母线电容，所述母线电容包括绝缘外壳以及封装在所述绝缘外壳内的正直流母线、负直流母线、磁环、母线薄膜电容、至少两个第一安规电容和至少两个第二安规电容；所述绝缘外壳上具有正输入引脚、正输出引脚、负输入引脚、负输出引脚、第一外接引脚和第二外接引脚；所述正直流母线和负直流母线均穿过所述磁环，且该正直流母线和负直流母线的第一端分别经由一个第一安规电容连接到第一外接引脚、第二端分别经由一个第二安规电容连接到第二外接引脚；所述正输入引脚、正输出引脚均连接到正直流母线，所述负输入引脚、负输出引脚均连接到负直流母线，所述母线薄膜电容的两端分别连接正直流母线和负直流母线；所述正输入引脚、正输出引脚分别连接正直流母排，所述负输入引脚、负输出引脚分别连接负直流母排，所述第一外接引脚和第二外接引脚分别连接机壳。

在本实用新型所述的电机驱动器中，所述正输入引脚连接到第二安规电容与磁环之间的正直流母线上，正输出引脚和母线薄膜电容的第一电极分别连接到磁环与第一安规电容之间的正直流母线上；所述负输入引脚连接到第二安规电容与磁环之间的负直流母线上，负输出引脚和母线薄膜电容的第二电极分别连接到磁环与第一安规电容之间的负直流母线上。

在本实用新型所述的电机驱动器中，所述母线电容还包括金属散热基板，且所述绝缘外壳的外表面的至少一部分贴附到该金属散热基板；所述第一外接引脚和第二外接引脚分别经金属散热基板连接机壳。

在本实用新型所述的电机驱动器中，所述母线电容包括两个第一外接引脚和两个第二外接引脚，且所述两个第一外接引脚和两个第二外接引脚分别位于绝缘外壳的两侧，且所述第一外接引脚和第二外接引脚连接到机壳的不同位置。

在本实用新型所述的电机驱动器中，所述磁环为非晶磁环，所述第一安规电容和第二安规电容为薄膜Y电容；所述正直流母线、负直流母线、磁环、母线薄膜电容、至少两个第一安规电容和至少两个第二安规电容以导热胶灌胶方式封装在所述绝缘外壳内。

本实用新型的集成有高压滤波电路的母线电容及电机驱动器具有以下有益效果：通过将磁环、第一第二安规电容和第二安规电容组成的π型滤波电路集成到母线电容的绝缘外壳内，不仅降低了干扰流通的环路面积，减小了干扰对外发射，而且可大大减小电控系统滤波电路的安装空间，提高整机的功率密度。

本实用新型还减小了干扰源、母线电容、滤波电路的干扰环路面积，降低了母线干扰对电控系统腔体内部电路的辐射，提高了电控系统的EMC性能。并且，由于绝缘外壳贴附到金属散热基板，还有利于磁环利用母线电容中导热材料和金属散热基板进行热量散发，避免其过热损坏和引发火灾；而磁环与母线电容内部封装、散热材料一体化设计，可以避免磁环材料因为振动出现碎裂。此外，本实用新型还可降低整体系统的成本，有利于提高整机的功率密度。

附图说明

图1是现有新能源汽车电机驱动器的示意图。

图2本实用新型集成有高压滤波电路的母线电容实施例的示意图。

图3是本实用新型电机驱动器实施例的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图2所示，是本实用新型集成有高压滤波电路的母线电容实施例的示意图，上述母线电容可应用于新能源汽车的电控系统，用以降低电控系统的EMI干扰。本实施例中的集成有高压滤波电路的母线电容包括绝缘外壳(例如塑胶外壳)以及封装在绝缘外壳内的正直流母线、负直流母线、磁环21、母线薄膜电容C_bus、至少两个第一安规电容C_Y1和至少两个第二安规电容C_Y2。上述绝缘外壳上具有正输入引脚1、正输出引脚3、5、7、9、11、13、负输入引脚2、负输出引脚4、6、8、10、12、14、第一外接引脚15、16和第二外接引脚17、18；正直流母线和负直流母线均穿过磁环21，且该正直流母线和负直流母线的第一端分别经由一个第一安规电容C_Y1连接到一个第一外接引脚15或16、第二端分别经由一个第二安规电容C_Y2连接到一个第二外接引脚17或18。上述绝缘外壳上的正输入引脚1、正输出引脚3、5、7、9、11、13均连接到正直流母线，绝缘外壳上的负输入引脚2、负输出引脚4、6、8、10、12、14均连接到负直流母线，母线薄膜电容C_bus的两端分别连接正直流母线和负直流母线。

特别地，上述正输入引脚1连接到第二安规电容C_Y2与磁环21之间的正直流母线上，正输出引脚3、5、7、9、11、13和母线薄膜电容C_bus的第一电极分别连接到磁环21与第一安规电容C_Y1之间的正直流母线上；负输入引脚2连接到第二安规电容C_Y2与磁环21之间的负直流母线上，负输出引脚4、6、8、10、12、14和母线薄膜电容C_bus的第二电极分别连接到磁环21与第一安规电容C_Y1之间的负直流母线上。

上述第二安规电容C_Y2和磁环21的集成位置靠近高压直流输入的端子处，而第一安规电容C_Y1的位置在母线薄膜电容C_bus的另一侧，即靠近IGBT模块的一侧，从而使得整个母线电容在整体上构成π型高压滤波电路，不仅降低了干扰流通的环路面积，减小了干扰对外发射，而且可大大减小电控系统滤波电路的安装空间，提高整机的功率密度。在使用时，可使得第一安规电容C_Y1的接地点(即第一外接引脚15、16)和第二安规电容C_Y2的接地点(即第二外接引脚17、18)保持不同，并通过特殊设计保证第二安规电容C_Y2接地引脚与机壳良好搭接(第一安规电容C_Y1和第二安规电容C_Y2容值大小可以相同或不同)。

上述磁环21可采用非晶磁环，而第一安规电容C_Y1和第二安规电容C_Y2可采用薄膜Y电容。正直流母线、负直流母线、磁环21、母线薄膜电容C_bus、至少两个第一安规电容C_Y1和至少两个第二安规电容C_Y2以导热胶灌胶方式封装在绝缘外壳内。特别地，上述母线电容还可包括金属散热基板，且绝缘外壳的外表面的至少一部分贴附到该金属散热基板。这样，不仅有利于磁环21的固定，避免磁环21因为振动出现碎裂，而且可利用导热胶和金属散热基板进行热量散发，避免其过热损坏和引发火灾。

上述第一外接引脚15、16和第二外接引脚17、18可分别位于绝缘外壳的两侧。

如图3所示，是上述集成有高压滤波电路的母线电容应用到电机驱动器的电路示意图。该电机驱动器包括机壳和位于机壳内的逆变器，且该逆变器的输入端连接正直流母排、负直流母排。该电机驱动器还包括母线电容20，母线电容20包括绝缘外壳以及封装在绝缘外壳内的正直流母线、负直流母线、磁环21、母线薄膜电容C_bus、至少两个第一安规电容C_Y1和至少两个第二安规电容C_Y2；绝缘外壳上具有正输入引脚、正输出引脚、负输入引脚、负输出引脚、第一外接引脚和第二外接引脚；正直流母线和负直流母线均穿过磁环21，且该正直流母线和负直流母线的第一端分别经由一个第一安规电容C_Y1连接到第一外接引脚、第二端分别经由一个第二安规电容C_Y2连接到第二外接引脚。在绝缘外壳内部，正输入引脚、正输出引脚均连接到正直流母线，绝缘外壳上的负输入引脚、负输出引脚均连接到负直流母线，母线薄膜电容C_bus的两端分别连接正直流母线和负直流母线。上述正输入引脚、正输出引脚还分别连接正直流母排，负输入引脚、负输出引脚分别连接负直流母排，第一外接引脚和第二外接引脚分别连接机壳PE1、PE2。

特别地，上述绝缘外壳上的正输入引脚连接到第二安规电容C_Y2与磁环21之间的正直流母线上，正输出引脚和母线薄膜电容C_bus的第一电极分别连接到磁环21与第一安规电容C_Y1之间的正直流母线上；绝缘外壳上的负输入引脚连接到第二安规电容C_Y2与磁环21之间的负直流母线上，负输出引脚和母线薄膜电容C_bus的第二电极分别连接到磁环21与第一安规电容C_Y1之间的负直流母线上。

上述电机驱动器中的EMC传导路径如图3所示，C_sl为逆变器模块以及输出线缆/铜排对机壳寄生电容，Csm为电机对地的寄生电容。IGBT模块开关瞬间产生的干扰电流流经C_sl，经过地平面流经第一安规电容C_Y1、第二安规电容C_Y2回流到IGBT模块干扰源头，由于第一安规电容C_Y1到母线薄膜电容C_bus正负之间的寄生感量(接触阻抗，第二安规电容C_Y2电容引脚电感等)较大，高频下阻抗较大，部分传导电流会流经LISN。而由于正直流母线和负直流母线同时穿过磁环21，可利用磁环21与铜排构成的共模滤波电感特性进行滤波，可显著减小干扰回路的面积，从而降低对外的辐射和传导干扰。

此外，为便于散热，上述电机驱动器中的母线电容20还可包括金属散热基板，且绝缘外壳的外表面的至少一部分贴附到该金属散热基板；第一外接引脚和第二外接引脚分别经金属散热基板连接机壳。第一外接引脚和第二外接引脚分别位于绝缘外壳的两侧，且第一外接引脚和第二外接引脚连接到机壳的不同位置。上述磁环21可为非晶磁环，第一安规电容C_Y1和第二安规电容C_Y2可为薄膜Y电容，且第一安规电容C_Y1和第二安规电容C_Y2的容值不同；正直流母线、负直流母线、磁环、母线薄膜电容、至少两个第一安规电容C_Y1和至少两个第二安规电容C_Y2以导热胶灌胶方式封装在所述绝缘外壳内。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种集成有高压滤波电路的母线电容，其特征在于：包括绝缘外壳以及封装在所述绝缘外壳内的正直流母线、负直流母线、磁环、母线薄膜电容、至少两个第一安规电容和至少两个第二安规电容；所述绝缘外壳上具有正输入引脚、正输出引脚、负输入引脚、负输出引脚、第一外接引脚和第二外接引脚；所述正直流母线和负直流母线均穿过所述磁环，且该正直流母线和负直流母线的第一端分别经由一个第一安规电容连接到第一外接引脚、第二端分别经由一个第二安规电容连接到第二外接引脚；所述正输入引脚、正输出引脚均连接到正直流母线，所述负输入引脚、负输出引脚均连接到负直流母线，所述母线薄膜电容的两端分别连接正直流母线和负直流母线。

2.根据权利要求1所述的集成有高压滤波电路的母线电容，其特征在于：所述正输入引脚连接到第二安规电容与磁环之间的正直流母线上，正输出引脚和母线薄膜电容的第一电极分别连接到磁环与第一安规电容之间的正直流母线上；所述负输入引脚连接到第二安规电容与磁环之间的负直流母线上，负输出引脚和母线薄膜电容的第二电极分别连接到磁环与第一安规电容之间的负直流母线上。

3.根据权利要求1所述的集成有高压滤波电路的母线电容，其特征在于：所述母线电容还包括金属散热基板，且所述绝缘外壳的外表面的至少一部分贴附到该金属散热基板。

4.根据权利要求1所述的集成有高压滤波电路的母线电容，其特征在于：所述母线电容包括两个第一外接引脚和两个第二外接引脚，且所述两个第一外接引脚和两个第二外接引脚分别位于绝缘外壳的两侧。

5.根据权利要求1所述的集成有高压滤波电路的母线电容，其特征在于：所述磁环为非晶磁环，所述第一安规电容和第二安规电容为薄膜Y电容，所述正直流母线、负直流母线、磁环、母线薄膜电容、至少两个第一安规电容和至少两个第二安规电容以导热胶灌胶方式封装在所述绝缘外壳内。

6.一种电机驱动器，包括机壳和位于机壳内的逆变器，且该逆变器的输入端连接正直流母排、负直流母排，其特征在于：所述电机驱动器还包括母线电容，所述母线电容包括绝缘外壳以及封装在所述绝缘外壳内的正直流母线、负直流母线、磁环、母线薄膜电容、至少两个第一安规电容和至少两个第二安规电容；所述绝缘外壳上具有正输入引脚、正输出引脚、负输入引脚、负输出引脚、第一外接引脚和第二外接引脚；所述正直流母线和负直流母线均穿过所述磁环，且该正直流母线和负直流母线的第一端分别经由一个第一安规电容连接到第一外接引脚、第二端分别经由一个第二安规电容连接到第二外接引脚；所述正输入引脚、正输出引脚均连接到正直流母线，所述负输入引脚、负输出引脚均连接到负直流母线，所述母线薄膜电容的两端分别连接正直流母线和负直流母线；所述正输入引脚、正输出引脚分别连接正直流母排，所述负输入引脚、负输出引脚分别连接负直流母排，所述第一外接引脚和第二外接引脚分别连接机壳。

7.根据权利要求6所述的电机驱动器，其特征在于：所述正输入引脚连接到第二安规电容与磁环之间的正直流母线上，正输出引脚和母线薄膜电容的第一电极分别连接到磁环与第一安规电容之间的正直流母线上；所述负输入引脚连接到第二安规电容与磁环之间的负直流母线上，负输出引脚和母线薄膜电容的第二电极分别连接到磁环与第一安规电容之间的负直流母线上。

8.根据权利要求6所述的电机驱动器，其特征在于：所述母线电容还包括金属散热基板，且所述绝缘外壳的外表面的至少一部分贴附到该金属散热基板；所述第一外接引脚和第二外接引脚分别经金属散热基板连接机壳。

9.根据权利要求6所述的电机驱动器，其特征在于：所述母线电容包括两个第一外接引脚和两个第二外接引脚，该两个第一外接引脚和两个第二外接引脚分别位于绝缘外壳的两侧，且所述第一外接引脚和第二外接引脚连接到机壳的不同位置。

10.根据权利要求6所述的电机驱动器，其特征在于：所述磁环为非晶磁环，所述第一安规电容和第二安规电容为薄膜Y电容；所述正直流母线、负直流母线、磁环、母线薄膜电容、至少两个第一安规电容和至少两个第二安规电容以导热胶灌胶方式封装在所述绝缘外壳内。