CN113291170A - 车载高压*** - Google Patents

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韩永杰
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Abstract

本发明提出了一种车载高压***，其包括车载充电机、车载DC/DC，还包括连接于车载充电机的高压侧和车载DC/DC的高压侧之间的滤波集成装置，所述滤波集成装置集成有对车载充电机高压侧滤波和对车载DC/DC高压侧滤波的第一滤波器和第二滤波器，并用于吸收所述车载充电机高压侧和车载DC/DC高压侧的电流波纹。与现有技术相比，本发明提高了滤波器件的利用率，减小了滤波器件占用的体积，优化了布局设置。

Description

车载高压***
技术领域
本发明涉及汽车领域，特别是一种车载高压***。
背景技术
随着电动汽车技术的不断演进，集成化设计将无可争辩地成为未来发展趋势。电动汽车中，如电驱，电控，车载充电机，车载DC/DC等零部件逐渐进行合并和集成，总的来看就是让多合一***变得更加物美价廉。多合一的电驱动***在寻求技术突破时,考虑的不再只是单一部件的性能提高,而是要从整体上对***进行优化,在确保***可靠性的同时,能够显著提高电驱动的功率密度,同时还能更好的实现轻量化。
独立的车载充电机模块，输出高频开关后需要有EMI滤波器，而且在输出后会放置电流采样电路，以及保险丝；独立的电驱模块，在高压侧同样需要有电容对逆变侧的电流纹波进行吸收；车载DC/DC变换器以及其他高压用电设备在高压端都有同样的要求。
在车载充电机、电驱以及其他高压部件多合一***中，传统的方案是由各模块经过独立的高压滤波器后，根据需要进行电流采样或者加入保险丝，最终连接到高压直流母线，对外输出或取电。一方面高压部件的滤波器独立设计，无论是磁件还是电容都分开，会导致占用更多空间，功率密度难以提升；另一方面，像车载充电机和电驱在绝大多数情况下不会同时工作，因此会导致两部分电容及共模电感是分开工作，利用率不高。
因此，如何设计一种车载高压***，能解决现有技术中车载多合一***中滤波器件占用空间大、利用率不高的问题，是业界亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术中滤波器件占用空间大、利用率不高的问题，本发明提出了一种车载高压***。
本发明的技术方案为，提出了一种车载高压***，包括车载充电机、车载DC/DC，还包括连接于车载充电机的高压侧和车载DC/DC的高压侧之间的滤波集成装置，所述滤波集成装置集成有对车载充电机高压侧滤波和对车载DC/DC高压侧滤波的第一滤波器和第二滤波器，并用于吸收所述车载充电机高压侧和车载DC/DC高压侧的电流波纹。
进一步，所述车载充电机的输出正端和输出负端与所述滤波集成装置一侧的两端相连，所述车载DC/DC的输出正端和输出负端与所述滤波集成装置另一侧的两端相连，所述滤波集成装置的另两端分别与所述高压母线的正端和负端连接。
进一步，所述滤波集成装置包括第一集成滤波器，所述第一集成滤波器的输入正端和输入负端与所述车载充电机和车载DC/DC连接、输出正端和输出负端分别与高压母线的正端和负端连接。
进一步，所述滤波集成装置包括第一集成滤波器、第二集成滤波器、以及连接所述第一集成滤波器和所述第二集成滤波器的共模电感，所述第一集成滤波器的输入正端和输入负端与所述车载充电机和车载DC/DC连接、输出正端和输出负端与所述共模电感的一侧连接，所述共模电感的另一侧分别与所述第二集成滤波器的输入正端和输入负端连接，所述第二集成滤波器的输出正端和输出负端分别与高压母线的正端和负端连接。
进一步，所述滤波集成装置还包括集成所述第一滤波器和第二滤波器中X电容形成的集成电容Co1，所述集成电容Co1的正端连接在所述车载充电机和车载DC/DC的输出正端与所述第一集成滤波器的输入正端之间，所述集成电容Co1的负端连接在所述车载充电机和车载DC/DC的输出负端与所述第一集成滤波器的输入负端之间。
进一步，所述滤波集成装置还集成有Y电容Cy1、Y电容Cy2、Y电容Cy3和Y电容Cy4，所述Y电容Cy1的一端与集成电容Co1的正端连接、另一端接地，所述Y电容Cy2的一端与集成电容Co1的负端连接、另一端接地，所述Y电容Cy3的一端与所述第二集成滤波器的输入正端连接，所述Y电容Cy4的一端与所述第二集成滤波器的输入负端连接，所述Y电容Cy3的另一端与所述Y电容Cy4的另一端连接并接地。
进一步，所述滤波集成装置还包括设于所述第一集成滤波器中的Shunt电阻，所述Shunt电阻一端与所述车载充电机的输出负端连接、另一端与所述集成电容Co1连接，所述Shunt电阻两端还设有与车载充电机连接并用于电流采样的采样线。
进一步，所述Shunt电阻的部分截面积小于其它部分截面积，当流经Shunt电阻的电流达到预设电流并持续一段时间时，所述Shunt电阻截面积相对较小的部分熔断实现保险功能。
进一步，所述滤波集成装置还包括连接于所述车载充电机和车载DC/DC与集成电容Co1之间的保险丝Fuse1和保险丝Fuse2，所述保险丝Fuse1一端与所述车载充电机的输出正端连接、另一端与所述集成电容Co1连接，所述保险丝Fuse2一端与所述车载DC/DC的输出正端连接、另一端与所述集成电容Co1连接。
进一步，所述集成电容Co1、Y电容Cy1、Y电容Cy2、Y电容Cy3和Y电容Cy4采用铜排集成，所述铜排分别引出三路连接线与电驱的A相桥母线、B相桥母线和C相桥母线连接。
与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：
本发明将车载充电机和车载DC/DC中的滤波器件集成，并将保险丝和采样电阻也集成在滤波集成装置，解决了现有技术中滤波器件占用空间大、利用率不高的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是传统的车载充电机与DC/DC模块连接***框图；
图2是车载充电机与DC/DC变换器模块集成滤波集成装置的***框图；
图3是本发明车载高压***一种实施例的连接示意图；
图4为本发明车载高压***另一实施例的连接示意图；
图5为本发明车载高压***又一实施例的连接示意图；
图6为本发明车载高压***集成后各模块连接框图；
图7为本发明滤波集成装置一实施例结构的俯视图；
图8为本发明滤波集成装置一实施例结构的侧视图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本发明的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本发明的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的***设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。
下面结合附图以及实施例对本发明的原理及结构进行详细说明。
独立的车载充电机模块，输出高频开关后需要有EMI滤波器，而且在输出后需要设置电流采样电路，以及保险丝；独立的电驱模块，在高压侧同样需要有电容对逆变侧的电流纹波进行吸收；车载DC/DC变换器以及其他高压用电设备在高压端都有同样的要求。
在车载充电机、电驱以及其他高压部件多合一***中，传统的方案是由各模块经过独立的高压滤波器后，根据需要进行电流采样或者加入保险丝，最终连接到高压直流母线，对外输出或取电。一方面高压部件的滤波器独立设计，占用了较大的空间，另一方面，车载充电机和电驱一般不会同时工作，因此会导致两部分电容和共模电感分开工作，利用率不高。本发明的思路在于，将车载充电机和车载DC/DC中的滤波器件等集成在车载高压***滤波集成装置中，并进一步集成Shunt电阻和保险丝，减小多合一***的体积，提高滤波元件的利用率。
请参见图1，其为现有技术的车载充电机与车载DC/DC的连接示意图，在车载充电机内设有用于对车载充电机高压侧滤波的第一滤波器（如图1中高压滤波器1），在车载DC/DC内设有用于对车载DC/DC高压侧滤波的第二滤波器（如图1中高压滤波器2），车载充电机的交流端与交流输入端连接、并通过内部的高压滤波器1与高压母线连接，车载DC/DC的输出端与低压用电设备连接、内部经过高压滤波器2与高压母线连接。这里高压滤波器1和高压滤波器2分开设置占用较大空间，同时高压滤波器1和高压滤波器2中的部分电容和共模电感分开工作，利用率不高。
为减少高压滤波器1和高压滤波器2分开设置占用的空间，本发明设有集成高压滤波器1和高压滤波器2的滤波集成装置，请参见图2，其为高压滤波器1和高压滤波器2初步集成后的连接***框图，具体的，车载充电机的输出正端和输出负端与滤波集成装置一侧的两端相连，车载DC/DC的输出正端和输出负端与滤波集成装置的另一侧的两端相连，滤波集成装置的另两端分别与高压母线的正端和负端连接。
其中，滤波集成装置至少集成有对车载充电机的高压侧滤波和对车载DC/DC高压侧滤波的功能，通过一个器件取代了原本分开设置的高压滤波器1和高压滤波器2，大大降低了车载多合一***的体积。将高压滤波器1和高压滤波器2集成时，可以根据滤波集成装置的体积大小和分配性将部分共用的滤波器件集成，其可以包括共用滤波电容、Y电容、共模电感、以及根据需求对电路进行采样的采样电路和保险丝等器件，以此可以提高各设备公用器件的空间利用率。
在本发明一实施例中，滤波集成装置包括第一集成滤波器，第一集成滤波器的输入正端和输入负端与车载充电机和车载DC/DC连接、输出正端和输出负端分别与高压母线的正端和负端连接。
请参见图3，在本发明又一实施例中，滤波集成装置包括第一集成滤波器、第二集成滤波器、以及连接第一集成滤波器和第二集成滤波器的共模电感，第一集成装置的输入正端和输入负端与车载充电机和车载DC/DC连接、输出正端和输出负端与共模电感的一侧连接，共模电感的另一侧分别与第二集成滤波器的输入正端和输入负端连接，第二集成滤波器的输出正端和输出负端分别与高压母线的正端和负端连接。其通过共模电感将第一集成滤波器和第二集成滤波器连接在一起，能够保证第一集成滤波器与第二集成滤波器的同步运行，解决了现有技术中高压滤波器1和高压滤波器2和共模电感分开工作，利用率不高的问题。
需要说明的是，在车载多合一***中，需要进行滤波的各模块不仅止于车载充电机和车载DC/DC，还包括有其他的高压器件，如电驱中也有设置高压滤波器，在上述实施例中滤波集成装置还连接到电驱的高压侧，并对电驱的高压侧进行滤波，其相当于将电驱中的高压滤波器也集成到滤波集成装置中，进一步减小了车载多合一***的体积。与之同理，本发明还可以将滤波集成装置与其他的高压器件连接，将其高压滤波器也继承到滤波集成装置中，减小车载多合一***的体积。
在本发明的其他实施例中，集成滤波器的数量可以根据滤波集成装置的体积进行设置多个，每个相邻的集成滤波器之间用过共模电感进行连接，保证多个集成滤波器的同步运行。
优选的，滤波集成装置包括有集成高压滤波器1和高压滤波器2中X电容形成的集成电容Co1，由于车载充电机输出电容体积较大，纹波也不小，因此通过集成车载充电机以及如电驱等高压转换器的X电容，可以减小电容体积，方便布局。请参见图3，其集成有多个高压转换器，如车载充电机、车载DC/DC等，其中集成电容Co1为各高压转换器X电容集成形成的，其集成电容Co1的正端连接在车载充电机和车载DC/DC的输出正端与第一集成滤波器的输入正端之间，集成电容Co1的负端连接在车载充电机和车载DC/DC的输出负端与第一集成滤波器的输入负端之间。
优选的，为进一步减小滤波集成装置的体积，其滤波集成装置还包括将各高压转换器中的Y电容进行集成形成的Y电容Cy1、Y电容Cy2、Y电容Cy3和Y电容Cy4，其中Y电容Cy1的一端与集成电容Co1的正端连接、另一端接地，Y电容Cy2的一端与集成电容Co1的负端连接、另一端接地，Y电容Cy3的一端与所述第二集成滤波器的输入正端连接，Y电容Cy4的一端与所述第二集成滤波器的输入负端连接，Y电容Cy3的另一端与Y电容Cy4的另一端连接并接地。
X电容和Y电容的区别在于，X电容不需要接地，而Y电容接地，从图3中可以看出集成电容Co1的两端分别连接到第一集成滤波器两端，起到X电容的作用，每个Y电容的一端分别与地连接，X电容和Y电容分别对差模和共模干扰起到滤波作用。
其中，共模电感Lcm连接在第一集成滤波器和第二集成滤波器之间，并与Y电容相连接，其Y电容Cy1和Y电容Cy2与集成电容Co1连接的一端还与共模电感的左端连接，Y电容Cy3和Y电容Cy4分别连接到共模电感的右端。
车载充电机在使用时，往往需要设置采样电阻用于采样车载充电机的输出电流，从而控制其输出，其采样电阻往往与滤波***分开设置，在一定程度上也增大了装置的体积，在本发明另一实施例中，滤波集成装置还集成有用于采样车载充电机输出电流的Shunt电阻，其能够实现车载充电机的采样功能，请参见图4，Shunt电阻一端与车载充电机的输出负端连接、另一端与所述集成电容Co1连接，Shunt电阻两端还设有与车载充电机连接并用于电流采样的采样线，由于此处电流叠加开关高频信号，因此由充电机内部进行高频滤波后可以得到直流电流信号，从而实现采样功能。
在一优选实施例中，Shunt电阻还集成有保险丝的功能，具体的，Shunt电阻的部分截面积小于其它部分截面积，当流经Shunt电阻的电流达到预设电流并持续一段时间时，Shunt电阻截面积相对较小的部分熔断实现保险功能。通过将Shunt电阻集成保险丝功能，能够省去保险丝的使用，进一步节省车载高压***滤波装置的体积，其中，Shunt电阻可以采用康铜或锰铜等材料，其具有较好的导电性能，便于采样电流。
为进一步提高电路的安全性，滤波集成装置还集成有保险丝Fuse1和保险丝Fuse2，其能够在电路中电流过高时断开，从而起到保护作用，其中，保险丝Fuse1一端与车载充电机的输出正端连接、另一端与集成电容Co1连接，保险丝Fuse2一端与车载DC/DC的输出正端连接、另一端与集成电容Co1连接，车载DC/DC负端由于不需要电流采样，因此直接与Co1负端连接。这里需要说明，保险丝Fuse1和保险丝Fuse2可以根据实际需求判断是否接入，在Shunt电阻集成有保险丝功能的前提下，当车载充电机和车载DC/DC的输出电流并不高时，可以根据需要选择不接入保险丝Fuse1和保险丝Fuse2。
在一优选实施例中，本发明还集成有PTC控制器、空压机等高压用电设备，请参见图5，其他高压设备如PTC控制器的输出正端与第一集成滤波器的输入正端连接、输出负端与第一集成滤波器的输入负端连接。其具体集成的器件根据滤波集成装置的体积确定，在滤波集成装置的体积允许的情况下，其可以集成各部分的滤波器件。
这里需要说明，本发明提出了多种实施方式，但本发明的方案不限于上述实施方式，在具体实施时，可以根据不同的需求集成不同的部分，如可以根据共模电感Lcm的体积尺寸，选择是否将共模电感进行集成至滤波集成装置中；保险丝Fuse可根据是否可具有维护性可选择是否将其集成至滤波集成装置中；shunt电阻可根据需求，可选择配置至高压设备中或集成至滤波集成装置。
请参见图5，在该实施例中，同时集成有Shunt电阻、保险丝Fuse1和保险丝Fuse2、集成电容Co1和4个Y电容、以及共模电感。可以看出本发明能够同时满足车载充电器各设置要求，且通过集成设置，减小了滤波器件占用的体积，提高了滤波器件的利用率。请参见图6，本发明将车载DC/DC、车载充电机、其他高压用电设备、电驱模块和电机集成到一起，大大减小了各模块占用的体积，布局得到了优化。
请结合图7至图8，X电压和Y电容集成用铜排，分别如图所示拉出三路连接线分别就近给电驱A相桥母线、电驱B相桥母线、电驱C相桥母线连接，可以减小连接路径上的ESL，减小电驱开关管电压应力。集成电容正端通过内部集成保险或外置的方式，最终引出三路高压正端分别与车载充电机(OBC)、车载DC/DC、其他高压用电设备连接，保险丝裸露出来可以便于拆卸。图7中Shunt电阻可以采用康铜或锰铜等材料，焊接于电容负端和车载充电机高压负端铜排之间。在滤波集成装置靠近Shunt电阻两端处设有两个采样PIN脚，通过焊接或接插件连接方式连接到车载充电机板上进行电流采样。同时，共模电感和Y电容通过集成灌胶方式与前面所述的部分一同构成了高压滤波集成装置。
与现有技术相比，本发明根据需要将X电容、Y电容等滤波器件进行了集成，同时还集成有共模电感、Shunt电阻和保险丝，在不影响各高压模块使用的前提下，提高了滤波器件的利用率，减小了滤波器件占用的体积，优化了布局设置。
以上的仅为本发明的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本发明保护的范围，凡是在与本发明一个整体的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明保护的范围内。

Claims (10)

1.车载高压***，包括车载充电机、车载DC/DC，其特征在于，还包括连接于车载充电机的高压侧和车载DC/DC的高压侧之间的滤波集成装置，所述滤波集成装置集成有对车载充电机高压侧滤波和对车载DC/DC高压侧滤波的第一滤波器和第二滤波器，并用于吸收所述车载充电机高压侧和车载DC/DC高压侧的电流波纹。
2.根据权利要求1所述的车载高压***，其特征在于，所述车载充电机的输出正端和输出负端与所述滤波集成装置一侧的两端相连，所述车载DC/DC的输出正端和输出负端与所述滤波集成装置另一侧的两端相连，所述滤波集成装置的另两端分别与高压母线的正端和负端连接。
3.根据权利要求1所述的车载高压***，其特征在于，所述滤波集成装置包括第一集成滤波器，所述第一集成滤波器的输入正端和输入负端与所述车载充电机和车载DC/DC连接、输出正端和输出负端分别与高压母线的正端和负端连接。
4.根据权利要求1所述的车载高压***，其特征在于，所述滤波集成装置包括第一集成滤波器、第二集成滤波器、以及连接所述第一集成滤波器和所述第二集成滤波器的共模电感，所述第一集成滤波器的输入正端和输入负端与所述车载充电机和车载DC/DC连接、输出正端和输出负端与所述共模电感的一侧连接，所述共模电感的另一侧分别与所述第二集成滤波器的输入正端和输入负端连接，所述第二集成滤波器的输出正端和输出负端分别与高压母线的正端和负端连接。
5.根据权利要求4所述的车载高压***，其特征在于，所述滤波集成装置还包括集成所述第一滤波器和第二滤波器中X电容形成的集成电容Co1，所述集成电容Co1的正端连接在所述车载充电机和车载DC/DC的输出正端与所述第一集成滤波器的输入正端之间，所述集成电容Co1的负端连接在所述车载充电机和车载DC/DC的输出负端与所述第一集成滤波器的输入负端之间。
6.根据权利要求5所述的车载高压***，其特征在于，所述滤波集成装置还集成有Y电容Cy1、Y电容Cy2、Y电容Cy3和Y电容Cy4，所述Y电容Cy1的一端与集成电容Co1的正端连接、另一端接地，所述Y电容Cy2的一端与集成电容Co1的负端连接、另一端接地，所述Y电容Cy3的一端与所述第二集成滤波器的输入正端连接，所述Y电容Cy4的一端与所述第二集成滤波器的输入负端连接，所述Y电容Cy3的另一端与所述Y电容Cy4的另一端连接并接地。
7.根据权利要求6所述的车载高压***，其特征在于，所述滤波集成装置还包括设于所述第一集成滤波器中的Shunt电阻，所述Shunt电阻一端与所述车载充电机的输出负端连接、另一端与所述集成电容Co1连接，所述Shunt电阻两端还设有与车载充电机连接并用于电流采样的采样线。
8.根据权利要求7所述的车载高压***，其特征在于，所述Shunt电阻的部分截面积小于其它部分截面积，当流经Shunt电阻的电流达到预设电流并持续一段时间时，所述Shunt电阻截面积相对较小的部分熔断实现保险功能。
9.根据权利要求7所述的车载高压***，其特征在于，所述滤波集成装置还包括连接于所述车载充电机和车载DC/DC与集成电容Co1之间的保险丝Fuse1和保险丝Fuse2，所述保险丝Fuse1一端与所述车载充电机的输出正端连接、另一端与所述集成电容Co1连接，所述保险丝Fuse2一端与所述车载DC/DC的输出正端连接、另一端与所述集成电容Co1连接。
10.根据权利要求6所述的车载高压***，其特征在于，所述集成电容Co1、Y电容Cy1、Y电容Cy2、Y电容Cy3和Y电容Cy4采用铜排集成，所述铜排分别引出三路连接线与电驱的A相桥母线、B相桥母线和C相桥母线连接。
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