CN108565117A - 一种集成emc方案的电动汽车用薄膜电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及新能源汽车应用领域，具体为一种集成EMC方案的电动汽车用薄膜电容器，结构简单，体积小，满足EMC标准要求，使用成本低，其包括壳体，所述壳体内设置有铜排和电容器芯子，所述铜排为内部复合叠层结构，包括引出电极和复合的上层铜排、中间绝缘板、下层铜排，所述引出电极分为两组，一组引出端连接IGBT模块，另一组引出端为母线输入端，所述电容器芯子一面直接连接所述下层铜排、另一面通过连接板连接所述上层铜排，所述上层铜排与所述下层铜排之间设置有一对Y电容，靠近所述母线输入端，所述Y电容的引出端连接接地插片。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车应用领域，具体为一种集成EMC方案的电动汽车用薄膜电容器。
背景技术
随着经济的发展和人民生活水平的提高，汽车在为人们提供快捷、舒适、便利生活的同时也面临着能源及环保的双重压力。基于此，传统的汽车工业正快速地往新能源汽车的方向转型及发展，全球多国明确了禁售燃油车时间表,全世界几乎所有的主流汽车公司都宣布了电动汽车的转型计划。
当前新能源汽车的主要发展方向是电动汽车，是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。其工作原理：蓄电池——电流——电力调节器——电动机——动力传动***——驱动汽车行驶（Road)，由此可见，主要还是关于“电”的应用及控制技术。
与传统燃油汽车相比，电动汽车高压电气***中的开关器件会在车内外产生更强的电磁噪声，而电动汽车内部的控制和传感网络又极易受到干扰，其动力源到电动汽车电磁环境相当复杂，从***间干扰和***内干扰两个层次都会遇到一些EMC 相关的问题，例如整车辐射发射超标、车载充电机传导发射超标、收音机AM 频段接收异常、CAN 信号失真、“掉高压”故障、助力转向器失效、电池单体过电压等情况，因此电动汽车的EMC问题更为严峻。特别一旦由于EMC 影响信号质量，有可能引发整车行驶安全问题，是我国电动汽车产业化不得不面临的一个共性问题，必须引起各电动汽车生产厂家的高度重视。
如今，汽车行业对车辆制定了严格的电磁兼容方面的标准和测试规范，首先零部件本身必须通过电磁兼容性测试，集成到整车后，整车也要通过电磁兼容性全面考核。电磁兼容性具有一票否决权，如果电磁兼容性不能满足相应法规测试要求，将导致产品不能上市。欧美发达国家十分重视对汽车电磁兼容性的研究，世界各国和相关国际性组织制定了众多的标准和法规来限制汽车的电磁兼容问题。我国自从l983年发布第1个电磁兼容国家标准GB39O7-l983以来，也已经发布了多个有关电磁兼容的国家标准。
目前，传统的EMC控制方法包括LC滤波器、电感器、滤波磁环、外置Y电容等装置。具体有以下4种方式：
1.LC滤波器一般由滤波电容器和电抗器组成，与谐波源并联，起滤波和无功补偿的作用，它能让低频的信号顺利通过，而对高频干扰有抑制作用。但该LC滤波器比较适用交流电网和高频开关电源，对电池直流供电的电动汽车不适用。
2.电感器利用储能电感器L中的电流不能突变的特点，在回路中串联一个电感，当输出电流发生变化时，L中将感应出一个反电势，使输出电流波形较为平滑。但电感的缺点是体积大，成本高。
3.滤波磁环是一种利用高导磁性铁氧体材料，当有高频能量穿过磁性材料时，电阻性分量就会把这些能量转化为热能耗散掉。这样就构成一个低通滤波器，使得高频噪音信号大大衰减，而对低频有用信号的阻抗可以忽略。但滤波磁环的缺点是：应用中需要卡在直流母线上，使得控制器体积增大，空间利用率降低。
4.外置Y电容是安装在电动汽车电机控制器直流母线输入端子处或直流供电设备电力输入端的电容，该电容可抑制和消除传导干扰，使电动汽车运行符合安全规范要求。但同样外置Y电容的缺点是：应用中需要靠近直流母线端，使得控制器体积增大，空间利用率降低。
通过以上对传统EMC滤波电路的分析说明可以看出现有技术存在以下缺陷：体积较大，成本较高，安装使用不方便；同时由于多种元件在线路上的分布，有可能产生较大的分布电感，反而给电路增加了更多的干扰源，EMC效果反而不佳。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种集成EMC方案的电动汽车用薄膜电容器，结构简单，体积小，满足EMC标准要求，使用成本低。
其技术方案是这样的：一种集成EMC方案的电动汽车用薄膜电容器，其包括壳体，所述壳体内设置有铜排和电容器芯子，其特征在于，所述铜排为内部复合叠层结构，包括引出电极和复合的上层铜排、中间绝缘板、下层铜排，所述引出电极分为两组，一组引出端连接IGBT模块，另一组引出端为母线输入端，所述电容器芯子一面直接连接所述下层铜排、另一面通过连接板连接所述上层铜排，所述上层铜排与所述下层铜排之间设置有一对Y电容，靠近所述母线输入端，所述Y电容的引出端连接接地插片。
其进一步特征在于，所述母线输入端处设置有磁环；
所述电容器芯子设置于所述下层铜排一侧，所述电容器芯子为一面焊接连接所述下层铜排，所述连接板为铜板；
所述电容器芯子为扁平的单层芯子组，所述电容器芯子内薄膜宽度尺寸为10-25mm。
采用本发明的电容器后，电容器芯子连接的铜排的引出端直接连接IGBT模块，连接距离达到最短，整个回路杂散电感做到最低，理论上只有电容与模块的器件电感，这样能有效降低其回路的反向峰值电压，有明显的EMC改善效果，内置了Y电容，在离母线输入端较近的位置引出接地端，有效消除共模干扰部分，抑制和消除传导干扰，整体结构简单，既满足了现在电动汽车要求的体积小，重量轻，成本低的要求，也满足了严格的EMC标准要求。
附图说明
图1为本发明外部结构示意图；
图2为本发明去掉环氧树脂结构示意图；
图3为本发明内部结构示意图；
图4为安装有磁环后的结构示意图；
图5为电容器芯子结构示意图；
图6为铜排结构仰视示意图；
图7为铜排结构立体示意图；
图8为本发明等效电路图。
具体实施方式
见图1至图8所示，一种集成EMC方案的电动汽车用薄膜电容器其包括壳体1，壳体1内设置有铜排2和电容器芯子4及环氧树脂8，铜排2包括复合的上层铜排21、中间绝缘板22和下层铜排23，铜排2引出电极的一组24连接IGBT模块、另一组25为母线输入端，电容器芯子4为一面直接焊接下层铜排23、另一面通过铜板3连接上层铜排21，上层铜排21与下层铜排23之间设置有一对Y电容5，靠近母线输入端，Y电容5的引出端连接接地插片6。
为了实际方案需求，可以在母线输入端处设置有高导磁性铁氧体磁环7，构成一个低通滤波器，使得高频噪音信号大大衰减，有效消除高频部分的干扰。
电容器芯子4为扁平的单层芯子组，电容器芯子内薄膜宽度为10-25mm，电流流经距离变短，同时使电容器芯子4直接焊接到铜排2上，增大铜排2重叠面积，以降低自身自感，低至10nH以内；同时该直流支撑电容还可作为滤波用途，消除线路上的差模干扰。
Claims (4)
1.一种集成EMC方案的电动汽车用薄膜电容器，其包括壳体，所述壳体内设置有铜排和电容器芯子，其特征在于，所述铜排为内部复合叠层结构，包括引出电极和复合的上层铜排、中间绝缘板、下层铜排，所述引出电极分为两组，一组引出端连接IGBT模块，另一组引出端为母线输入端，所述电容器芯子一面直接连接所述下层铜排、另一面通过连接板连接所述上层铜排，所述上层铜排与所述下层铜排之间设置有一对Y电容，靠近所述母线输入端，所述Y电容的引出端连接接地插片。
2.根据权利要求1所述的一种集成EMC方案的电动汽车用薄膜电容器，其特征在于，所述母线输入端处设置有磁环。
3.根据权利要求1所述的一种集成EMC方案的电动汽车用薄膜电容器，其特征在于所述电容器芯子设置于所述下层铜排一侧，所述电容器芯子为一面焊接连接所述下层铜排，所述连接板为铜板。
4.根据权利要求1所述的一种集成EMC方案的电动汽车用薄膜电容器，其特征在于所述电容器芯子为扁平的单层芯子组，所述电容器芯子内薄膜宽度尺寸为10-25mm。
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