具有改进的安全的EMI滤波器制造技术

本公开涉及具有改进的安全的EMI滤波器。与滤波电容器串联连接的用于汽车EMI滤波器的安全装置。安全装置通常具有低阻抗并且不改变滤波器的运行，但是安全装置被配置成在放电的情况下呈现增加的电感。该装置降低可能意外传导通过人体的放电电流。导通过人体的放电电流。导通过人体的放电电流。

【技术实现步骤摘要】
具有改进的安全的EMI滤波器


[0001]本专利技术涉及一种用于抑制叠加在供电线上的不想要的噪声分量的电磁兼容滤波器。本专利技术的实施例涉及在电动车辆中放置在直流功率总线上的电动机驱动单元后面的滤波器，但这不是本专利技术的唯一应用。

技术介绍

[0002]车辆中和工业中的电气系统正变得越来越复杂，并且包括产生电磁干扰或易于受电磁干扰扰乱的大量部件。例如，电动机通常由电子逆变器驱动，所述电子逆变器通过产生具有可变频率和振幅的波形来控制电动机速度和转矩。这些系统提供高效率，但是产生强大的电磁噪声。
[0003]开关功率转换器用于电动和混合动力车辆中，以及用于无数其它应用，诸如驱动固定电动机、电池充电器、光伏系统、照明控制、计算机以及其它中。在所有这些情况下，转换器的开关动作是电磁噪声的来源，如果不对所述电磁噪声进行管理或衰减，则所述电磁噪声可能影响其它系统的运行，或者超过规范限制。
[0004]用于衰减这些不想要的干扰的电气或电子滤波器，简称为EMI滤波器，被用于电气工程设计的所有分支中以改进可靠性并遵守现有规范。设计良好的滤波系统对于许多复杂的电气系统的性能是必要的。
[0005]电动和混合动力车辆在非常紧凑的空间中配备有不同的功率转换器。这种共存表示严重的电磁问题，并且需要高效的EMI滤波。屏蔽电缆也可以被用于减轻EMI，但是由于成本和性能原因，屏蔽电缆不如EMI滤波器优选。因此，存在技术和经济原因来改进车辆中的EMI滤波。
[0006]已知的是，使用无源低通LC滤波器来衰减EMI。虽然无源解决方案确实提供显著的衰减，但是它们具有它们的限制。针对用于现代电动车辆中的电流电平所规定(rated)的磁性部件庞大、昂贵、重并且不总是适合于大规模生产。
[0007]有源电子EMI滤波器也是已知的。这些装置配备有有源电子部件诸如放大器和晶体管，以便与通过组合电容器、电感器和其它无源元件所可能的情况相比以更小封装提供对不想要的噪声分量的更好衰减。
[0008]安全是所有电气系统中关注的领域。尤其在车辆中，必须在所有情况下(包括在车辆碰撞之后)确保安全。为此，许多电动车辆配备有碰撞检测断路器，所述碰撞检测断路器在碰撞的情况下使主电池绝缘。然而，EMI滤波器包括电容器，所述电容器可能在主电池关闭之后存储危险量的能量。由于这个原因，滤波器中大电容器的存在通常被认为是安全隐患，并且存在降低连接在功率总线和地之间的电容的趋势。
[0009]对电动车辆方面的性能的追求向采用更高的电压电平推进。目前生产的许多车辆具有处于标称400VDC的高电压总线，但是也使用更高的电压。预期更多的车辆将在未来采用更高的电压电平，例如800VDC或甚至更高。
[0010]可以安装在高电压汽车系统中的对地电容的值由规范标准调节。这个问题由于如
下情况而加剧：在车辆中采用更高的电压电平，使得在具有800V HV总线的车辆中的可容许的对地电容可能比在400V车辆中可能的对地电容低得多。
[0011]在EMI滤波器中降低对地电容通常需要更高的电感值来实现期望的衰减。然而，这通常不是期望的，因为磁性部件比电容器更庞大、更重且更昂贵，并且通常展现更高的损耗。
[0012]因此，存在对具有改进的安全特征的滤波器的需要，所述滤波器可以包括电容器并且在高于400V的电压电平下操作而不呈现安全危险。

技术实现思路

[0013]本专利技术的目的是提供EMI滤波器，该EMI滤波器克服现有技术的缺点和限制。
[0014]根据本专利技术，这些目的由所附权利要求的客体并且尤其由包括电容器和有源电子装置的至少一个组合的滤波器来达到，其中，有源电子装置被配置成在衰减频带中的频率处呈现第一阻抗并且在低于衰减频带的频率处呈现第二阻抗，其中，第二阻抗高于第一阻抗。
[0015]从属权利要求呈现本专利技术的附加特征，所述附加特征是重要的和有利的，但不是必要的，诸如第二阻抗的电阻性分量为至少100Ω、优选地至少500Ω、或者甚至更好大于1kΩ，电位差为400VDC或者横跨串联组合插入在其间的两个导体，电容器中的标称存储能量为0.2J或更多，第一和第二阻抗之间的比率为十，以及在滤波器的截止频率处第一阻抗和电容器的阻抗之间的比率为十。
[0016]本公开将主要涉及如下实施例：其中，本专利技术的滤波器安装在电动或混合动力车辆的直流总线上以滤除由电动机驱动单元产生的干扰。这是尤其重要和有利的使用情况，但不是唯一使用情况。在汽车应用中，本专利技术的滤波器可以用于其中存在高功率和电压电平并且关注安全的所有地方中。这明确地包括车辆的车载或车外充电器。在其它实施例中，本专利技术的滤波器可以被应用于用于能量存储的固定电池系统、光伏厂、工业电动机的控制以及直流系统中和交流系统中的许多其它应用。
附图说明
[0017]本专利技术的示例性实施例在说明书中公开并由附图示出，在所述附中：
[0018]图1示意性地示出其中可以采用本专利技术的滤波器的电动车辆的可能结构。
[0019]图2示出传统的无源EMI滤波器。
[0020]图3是电击中的电流的模型
[0021]图4a至4d以示意性方式表示本专利技术的安全装置的可能结构。
[0022]图5标绘在不同情况下穿过人体的电流。
具体实施方式
[0023]图1以非常简化的方式示出电动车辆的主要部件。牵引所需的能量被存储在电池组25中，并且可以由充电器45补充，或者在混合动力车辆的情况下由未示出的内燃机补充。电池组25连接到将功率分配给各种负载的配电单元30，所述各种负载例如用于产生用于辅助设备(娱乐、灯、车载计算机等)的12V电压的直流/直流转换器40，以及用于加热/空气调
节的热泵20。重要的是，高电压直流总线15将电池的电压传输到电动机驱动单元60，该电动机驱动单元60包括产生适合于电牵引电动机70的多相交流波形的逆变器。EMI滤波器50在驱动单元60的供电点处插入在直流总线15上，以滤除由驱动单元60中的逆变器产生的噪声。
[0024]图1的配置仅仅是各种可能性当中的一种，并且仅仅作为本专利技术的一种可能使用的非限制性示例而提供。本专利技术可以用于呈现各种配置(例如以串联式混合动力、并联式混合动力、插电式混合动力配置)的电动车辆中，所述电动车辆不对应于图1的图示。本专利技术也不限于汽车应用。
[0025]图1示出两个EMI滤波器50：一个在电池25和充电连接器49之间，而一个在电动机驱动60的直流侧上。专利技术的EMI滤波器可以用于其它位置中而不脱离本专利技术的范围。EMI滤波器的有意义的位置是：在充电器45之前和之后；在电池25之后；在直流/直流转换器40之前。充电单元45可以全部地或部分地安装在连接器49之后。所有这些变型包括在由所附权利要求限定的本专利技术的范围内。
[0026]图2示出本领域中已知的无源EMI滤波器51的可能结构。该滤波器被配置成两级LC滤波器，该两级LC滤波器具有两个共模扼流圈L1和L2以及连接在正和负功率轨之间(X电容器C2、C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种衰减在衰减频带中的噪声的汽车EMI滤波器，所述滤波器包括电容器和安全装置的至少一个组合，其中，所述安全装置被配置成在所述滤波器的正常操作期间呈现第一阻抗并且在所述电容器正被放电时呈现比所述第一阻抗高的第二阻抗，其特征在于，所述安全装置衰减并减慢所述电容器的放电电流(I
f
)。2.根据权利要求1所述的汽车EMI滤波器，其中，所述安全装置被配置成针对频率在所述滤波器的所述衰减频带中的信号展现所述第一阻抗，并且针对频率低于所述衰减频带的信号展现所述第二阻抗。3.根据权利要求2所述的汽车EMI滤波器，其中，在所述EMI滤波器的截止频率处，所述第一阻抗在绝对值方面是所述电容器的阻抗小至多十分之一。4.根据权利要求1所述的汽车EMI滤波器，其中，所述第二阻抗具有至少100欧姆、优选地至少500欧姆、更优选地至少1000欧姆的电阻性分量。5.根据权利要求1所述的汽车EMI滤波器，其中，所述电容器和所述安全装置串联组合。6.根据权利要求1所述的汽车EMI滤波器，其中，所述安全装置是有源电子装置。7.根据权利要求1所述的汽车EMI滤波器，其中，所述第二阻抗是无穷大的。8.根据权利要求1所述的汽车EMI滤波器，其中，当所述电容器正被放电时，所述安全装置展现非...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：夏弗纳EMV股份公司，
类型：发明
国别省市：