[0001] 本发明涉及电动汽车集成系统中的复用EMI滤波器。涉及除噪领域。

[0002] 纯电动车(EV)和插电式混合动力车(PHEV)将成为全球车企满足未来严格油耗和排放法规的主流车型，但充电设施不足是导致用户“里程焦虑”的主要因素。车载充电机
(OBC)可以方便的为车载电池充电，但也增加了车载变换器系统的体积和重量。将OBC与EV/
PHEV电驱动系统集成在一起的复用变换器系统是满足重量和空间约束的一种方法，集成电
机驱动器、OBC和高压Boost变换器等已成为发展趋势。电动汽车集成系统的目的是为了提
升系统功率密度，但是国家标准对电机驱动器和OBC的电磁干扰(EMI)均有要求，那么电动
汽车集成系统工作在不同模式时均需要一套EMI滤波器降低噪声干扰，如图1至图3所示。

[0003] 因此，现有电动汽车集成系统存在的问题为：为了满足电动汽车集成系统不同模式下的EMI标准，多套EMI滤波器的使用增加了电动汽车集成系统的体积、重量，降低了系统
功率密度。

[0043] 具体实施方式一：结合图4说明本实施方式，本实施方式所述的复用EMI滤波器，所述复用EMI滤波器应用在电动汽车集成系统中，所述复用EMI滤波器包括开关K1‑K2、三个耦
合电感、18个共模电容和9个差模电容，

[0044] 三个耦合电感包括线圈L1a+、线圈L1a‑、线圈L2a+、线圈L2a‑、线圈L3a+、线圈L3a‑、线圈L1b+、线圈L1b‑、线圈L2b+、线圈L2b‑、线圈L3b+、线圈L3b‑，线圈L1c+、线圈L1c‑、线圈L2c+、线圈L2c‑、线圈L3c+和线圈L3c‑，

[0045] 18个共模电容分别为共模电容CY1P‑CY9P和共模电容CY1N‑CY9N，9个差模电容分别为差模电容CX1‑CX9，

[0046] 开关K1一端、开关K2一端和线圈L1c+一端均连接在一起作为复用EMI滤波器的正极输入端，开关K1另一端和线圈L1a+一端连接在一起作为复用EMI滤波器的一个交流信号输入
端，线圈L1a+另一端同时连接共模电容CY1P一端、线圈L2a+一端和差模电容CX1一端，线圈L2a+另一端同时连接共模电容CY4P一端、线圈L3a+一端和差模电容CX4一端，线圈L3a+另一端、共模电
容CY7P一端和差模电容CX7一端均连接在一起作为复用EMI滤波器的第一相正极输出端，差模
电容CX7另一端、共模电容CY7N一端和线圈L3a‑一端均连接在一起作为复用EMI滤波器的第一
相负极输出端，线圈L3a‑另一端同时连接差模电容CX4另一端、共模电容CY4N一端和线圈L2a‑一端，线圈L2a‑另一端同时连接差模电容CX1另一端、共模电容CY1N一端和线圈L1a‑一端，线圈L1a‑另一端、线圈L1c‑一端和线圈L1b‑一端均连接在一起作为复用EMI滤波器的负极输出端，

[0047] 线圈L1b‑另一端同时连接差模电容CX2一端、共模电容CY2N一端和线圈L2b‑一端，线圈L2b‑另一端同时连接差模电容CX5一端、共模电容CY5N一端和线圈L3b‑一端，线圈L3b‑另一
端、差模电容CX8一端和共模电容CY8N一端均连接在一起作为复用EMI滤波器的第二相负极输
入端，差模电容CX8另一端、共模电容CY8P一端和线圈L3b+一端均连接在一起作为复用EMI滤波
器的第二相正极输出端，线圈L3b+另一端同时连接差模电容CX5另一端、共模电容CY5P一端和
线圈L2b+一端，线圈L2b+另一端同时连接差模电容CX2另一端、共模电容CY2P的一端和线圈L1b+
一端，线圈L1b+另一端和开关K2连接在一起作为复用EMI滤波器的另一个交流信号输入端，

[0048] 线圈L1c+另一端同时连接差模电容CX3一端、共模电容CY3P一端和线圈L2c‑一端，线圈L2c‑另一端同时连接差模电容CX6一端、共模电容CY6P一端和线圈L3c‑一端，线圈L3c‑另一端同时连接差模电容CX9一端和共模电容CY9P一端均连接在一起作为复用EMI滤波器的第三相
正极输出端，差模电容CX9另一端、共模电容CY9N一端和线圈L3c‑一端均连接在一起作为复用
EMI滤波器的第三相负极输入端，线圈L3c‑另一端同时连接差模电容CX6另一端、共模电容CY6N
一端和线圈L2c‑一端，线圈L2c‑另一端同时连接差模电容CX3另一端、共模电容CY3N一端和线圈L1c‑另一端，

[0049] 共模电容CY1P‑CY9P另一端和共模电容CY1N‑CY9N均连接电源地。

[0050] 本实施方式中，当复用EMI滤波器工作在驱动模式时，复用的变换器实现三相交错并联Boost变换器功能，包括Boost1(一号升压变换器)、Boost2(二号升压变换器)和Boost3
(三号升压变换器)，具体如图2所示。此时为了降低电机驱动器的EMI，需要在电动汽车电池
与复用变换器之间增加EMI滤波器抑制噪声。当复用EMI滤波器工作在充电模式时，复用变
换器的Boost1和Boost2此时作为可控整流的两相桥臂使用，实现功率因数校正及调节直流
母线电压功能，复用变换器的Boost3作为DC/DC变换器使用，实现调节电动汽车电池充电电
压功能。此时为了降低OBC的EMI，需要在单相电网输入侧与复用的可控整流桥之间增加EMI
滤波器1来消除电网侧的噪声干扰，同时也需要在电动汽车电池侧与复用的DC/DC变换器之
间增加EMI滤波器2来消除电池侧的噪声干扰，具体表现如图3所示。由此可见，电动汽车集
成系统工作在驱动模式和充电模式下，共需要3个EMI滤波器才可以实现集成系统EMI的抑
制，3个EMI滤波器占据大量空间，并增加了系统重量，降低了系统的功率密度。为此，本发明
专利提出一种EMI滤波器集成方案，将电动汽车集成系统所需要的3个EMI滤波器进行集成，
节省系统空间，减轻重量，提升系统的功率密度。

[0051] 图4为本发明所提出的EMI滤波器集成方案总体结构图。L1、L2和L3为集成滤波器所用到的三个耦合电感，每个耦合电感由三组线圈绕制而成，根据所连接回路的正负极，可
以将此三个耦合电感的线圈标记为L1a+、L1b+、L1c+、L1a‑、L1b‑、L1c‑、L2a+、L2b+、L2c+、L2a‑、L2b‑、L2c‑、L3a+、L3b+、L3c+、L3a‑、L3b‑、L3c‑。共模Y电容器根据回路的正负极可以标记为CY1P、CY2P、CY3P、CY4P、CY5P、CY6P、CY7P、CY8P、CY9P、CY1N、CY2N、CY3N、CY4N、CY5N、CY6N、CY7N、CY8N、CY9N，差模X电容器标记为CX1、CX2、CX3、CX4、CX5、CX6、CX7、CX8、CX9。耦合电感线圈L1a+、L1b+与电动汽车电池之间串联两个开关K1和K2，可以改变集成EMI滤波器的工作模式。

[0052] 当电动汽车集成系统工作在驱动模式时，开关K1和K2闭合，此时EMI滤波器的等效电路图如图5所示。电机驱动器EMI滤波器的共模电感为L1、L2和L3的自感，线圈L1a+、L1b+、
L1c+、L2a+、L2b+、L2c+、L3a+、L3b+、L3c+为母线正极的共模电感，线圈L1a‑、L1b‑、L1c‑、L2a‑、L2b‑、L2c‑、L3a‑、L3b‑、L3c‑为母线负极的共模电感，L1、L2和L3的漏感即为EMI滤波器的差模电感。EMI滤波器母线正极的共模电容为CY1P、CY2P、CY3P、CY4P、CY5P、CY6P、CY7P、CY8P、CY9P，母线负极的共模电容为CY1N、CY2N、CY3N、CY4N、CY5N、CY6N、CY7N、CY8N、CY9N，差模电容为CX1、CX2、CX3、CX4、CX5、CX6、CX7、CX8、CX9。共模电容和共模电感用于衰减共模噪声，差模电容和差模电感(包含共模电感器的漏
感)用于衰减差模噪声。电感对高频噪声显示高阻抗，并反射或吸收噪声，同时，电容成为到
公共地的低阻抗路径，使噪声从主电路中分流出去。由于复用变换器系统差模干扰已经满
足EMI标准限值，因此不再设置单独的差模电感器，而是利用共模电感的漏感和差模电容进
一步降低差模EMI水平。共模电感与母线正负极连接由匝数相同的线圈构成，正负极线圈中
的电流所产生的磁通大小相等相位相反，磁通相互抵消使磁芯处于未偏置状态。

[0053] 当电动汽车集成系统工作在充电模式时，开关K1和K2断开，此时EMI滤波器的等效电路图如图6所示，OBC的EMI滤波器包括电网侧的EMI滤波器1和电池侧的EMI滤波器2。EMI
滤波器1的共模电感与网侧正极相连接的为线圈L1a+、L2a+、L3a+，与负极相连的为线圈L1b+、
L2b+、L3b+，差模电感为线圈L1a+、L2a+、L3a+与线圈L1b+、L2b+、L3b+之间的漏感。EMI滤波器电网正极的共模电容为CY1P、CY4P、CY7P，电网负极的共模电容为CY2P、CY5P、CY8P，差模电容为CX1和CX2串联、CX4和CX5串联、CX7和CX8串联。EMI滤波器2的共模电感与电池正极相连接的为线圈L1c+、
L2c+、L3c+，与电池负极相连接的为三组线圈(L1a‑、L2a‑、L3a+)，(L1b‑、L2b‑、L3b‑)，(L1c+、L2c‑、L3c‑)。电池正极的共模电容为CY3P、CY4P、CY9N，电池负极的共模电容为CY1N、CY2N、CY3N、CY4N、CY5N、CY6N、CY7N、CY8N、CY9N，差模电容为CX3、CX6、CX9。根据电流基尔霍夫定律可知，共模电感与电池正负极线圈中的电流所产生的磁通大小相等相位相反，磁通相互抵消使磁芯处于未偏置状
态。

[0054] 利用本申请提出的集成EMI滤波器，电动汽车集成系统在驱动模式下，可为电机驱动器提供电池侧EMI滤波器；在充电模式下，可为OBC提供电网侧和电池侧提供两组EMI滤波
器。保证电动汽车集成系统满足国标EMI要求，并可以节省系统空间、降低重量，提供功率密
度。

[0055] 具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的复用EMI滤波器，所述复用EMI滤波器还包括控制器，

[0056] 控制器，用于控制开关K1‑K2同时断开或同时闭合。

[0057] 具体实施方式三：结合图5说明本实施方式，本实施方式所述的复用EMI滤波器，所述复用EMI滤波器应用在电动汽车集成系统中，所述复用EMI滤波器包括三个耦合电感、18
个共模电容和9个差模电容，

[0058] 三个耦合电感包括线圈L1a+、线圈L1a‑、线圈L2a+、线圈L2a‑、线圈L3a+、线圈L3a‑、线圈L1b+、线圈L1b‑、线圈L2b+、线圈L2b‑、线圈L3b+、线圈L3b‑，线圈L1c+、线圈L1c‑、线圈L2c+、线圈L2c‑、线圈L3c+和线圈L3c‑，

[0059] 18个共模电容分别为共模电容CY1P‑CY9P和共模电容CY1N‑CY9N，9个差模电容分别为差模电容CX1‑CX9，

[0060] 线圈L1a+一端、线圈L1b+一端和线圈L1c+一端均连接在一起作为复用EMI滤波器的正极输入端，线圈L1a+另一端同时连接共模电容CY1P一端、线圈L2a+一端和差模电容CX1一端，线
圈L2a+另一端同时连接共模电容CY4P一端、线圈L3a+一端和差模电容CX4一端，线圈L3a+另一端、共模电容CY7P一端和差模电容CX7一端均连接在一起作为复用EMI滤波器的第一相正极输出
端，差模电容CX7另一端、共模电容CY7N一端和线圈L3a‑一端均连接在一起作为复用EMI滤波器
的第一相负极输出端，线圈L3a‑另一端同时连接差模电容CX4另一端、共模电容CY4N一端和线
圈L2a‑一端，线圈L2a‑另一端同时连接差模电容CX1另一端、共模电容CY1N一端和线圈L1a‑一端，线圈L1a‑另一端、线圈L1c‑一端和线圈L1b‑一端均连接在一起作为复用EMI滤波器的负极输出
端，

[0061] 线圈L1b‑另一端同时连接差模电容CX2一端、共模电容CY2N一端和线圈L2b‑一端，线圈L2b‑另一端同时连接差模电容CX5一端、共模电容CY5N一端和线圈L3b‑一端，线圈L3b‑另一端、差模电容CX8一端和共模电容CY8N一端均连接在一起作为复用EMI滤波器的第二相负极输入端，
差模电容CX8另一端、共模电容CY8P一端和线圈L3b+一端均连接在一起作为复用EMI滤波器的
第二相正极输出端，线圈L3b+另一端同时连接差模电容CX5另一端、共模电容CY5P一端和线圈
L2b+一端，线圈L2b+另一端同时连接差模电容CX2另一端、共模电容CY2P的一端和线圈L1b+另一
端，

[0062] 线圈L1c+另一端同时连接差模电容CX3一端、共模电容CY3P一端和线圈L2c‑一端，线圈L2c‑另一端同时连接差模电容CX6一端、共模电容CY6P一端和线圈L3c‑一端，线圈L3c‑另一端同时连接差模电容CX9一端和共模电容CY9P一端均连接在一起作为复用EMI滤波器的第三相正
极输出端，差模电容CX9另一端、共模电容CY9N一端和线圈L3c‑一端均连接在一起作为复用EMI
滤波器的第三相负极输入端，线圈L3c‑另一端同时连接差模电容CX6另一端、共模电容CY6N一
端和线圈L2c‑一端，线圈L2c‑另一端同时连接差模电容CX3另一端、共模电容CY3N一端和线圈
L1c‑另一端，

[0063] 共模电容CY1P‑CY9P另一端和共模电容CY1N‑CY9N均连接电源地。

[0064] 具体实施方式四：结合图6说明本实施方式，本实施方式所述的复用EMI滤波器，所述复用EMI滤波器应用在电动汽车集成系统中，所述复用EMI滤波器包括三个耦合电感、18
个共模电容和9个差模电容，

[0065] 三个耦合电感包括线圈L1a+、线圈L1a‑、线圈L2a+、线圈L2a‑、线圈L3a+、线圈L3a‑、线圈L1b+、线圈L1b‑、线圈L2b+、线圈L2b‑、线圈L3b+、线圈L3b‑，线圈L1c+、线圈L1c‑、线圈L2c+、线圈L2c‑、线圈L3c+和线圈L3c‑，

[0066] 18个共模电容分别为共模电容CY1P‑CY9P和共模电容CY1N‑CY9N，9个差模电容分别为差模电容CX1‑CX9，

[0067] 线圈L1a+一端和线圈L1b+一端分别作为复用EMI滤波器的两个交流信号输入端，

[0068] 线圈L1a+另一端同时连接共模电容CY1P一端、线圈L2a+一端和差模电容CX1一端，线圈L2a+另一端同时连接共模电容CY4P一端、线圈L3a+一端和差模电容CX4一端，线圈L3a+另一端、共模电容CY7P一端和差模电容CX7一端均连接在一起作为复用EMI滤波器的第一相正极输出端，

[0069] 线圈L1b+另一端同时连接线圈L2b+一端、差模电容CX2一端和共模电容CY2P的一端，线圈L2b+另一端同时连接差模电容CX5一端、共模电容CY5P一端和线圈L3b+一端，线圈L3b+另一端、共模电容CY8P一端和差模电容CX8一端均连接在一起作为复用EMI滤波器的第二相正极输出
端，

[0070] 差模电容CX1另一端连接差模电容CX2另一端，差模电容CX4另一端连接差模电容CX5另一端，差模电容CX7另一端连接差模电容CX8另一端，

[0071] 共模电容CY7N一端和线圈L3a‑一端连接在一起作为复用EMI滤波器的第一相负极输入端，线圈L3a‑另一端同时连接共模电容CY4N一端和线圈L2a‑一端，线圈L2a‑另一端同时连接共模电容CY1N一端和线圈L1a‑一端，线圈L1a‑另一端、线圈L1b‑一端和线圈L1c‑一端连接在一起作为复用EMI滤波器的负极输出端，

[0072] 线圈L1b‑另一端同时连接共模电容CY2N一端和线圈L2b‑一端，线圈L2b‑另一端同时连接共模电容CY5N一端和线圈L3b‑一端，线圈L3b‑另一端和共模电容CY8N一端连接在一起作为复
用EMI滤波器的第二相负极输入端，

[0073] 线圈L1c‑另一端同时连接差模电容CX3一端、共模电容CY3N一端和线圈L2c‑一端，线圈L2c‑另一端同时连接差模电容CX6一端、共模电容CY6N一端和线圈L3c‑一端，线圈L3c‑另一端和差模电容CX9一端连接在一起作为复用EMI滤波器的第三相负极输入端，

[0074] 线圈L3c+一端、差模电容CX9另一端和共模电容CY9P一端连接在一起作为复用EMI滤波器的第三相正极输入端，线圈L3c+另一端同时连接差模电容CX6另一端、共模电容CY6P一端
和线圈L2c+一端，线圈L2c+另一端同时连接差模电容CX3另一端、共模电容CY3P一端和线圈L1c+
一端，线圈L1c+另一端作为复用EMI滤波器的正极输入端，

[0075] 共模电容CY1P‑CY9P另一端和共模电容CY1N‑CY9N均连接电源地。

[0076] 本实施方式中，如图4所示，三个耦合电感包括耦合电感L1、耦合电感L2和耦合电感L3，线圈L1a+、线圈L1a‑、线圈L1b+、线圈L1b‑、线圈L1c+和线圈L1c‑组成耦合电感L1，线圈L2a+、线圈L2a‑、线圈L2b+、线圈L2b‑、线圈L2c+和线圈L2c‑组成耦合电感L2，线圈L3a+、线圈L3a‑、线圈L3b+、线圈L3b‑、线圈L3c+和线圈L3c‑组成耦合电感L3，

[0077] 图4中用三个耦合电感的好处是：

[0078] 1、在复用EMI滤波器的电路板结构上，电路板上有三个升压变换器的电感，而每个升压变换器的电感内部可以放置一个复用EMI滤波器的耦合电感，一共设置3个耦合电感，
如果每个三个升压变换器的电感内部都放置一个复用EMI滤波器的耦合电感，可以充分利
用三个升压变换器电感的内部空间，避免空间闲置，浪费空间。

[0079] 2、用3个耦合电感相比用1个耦合电感或者2个耦合电感的噪声抑制效果更好。

[0080] 3、相同抑制能力时，用三个级联电感体积比用一个电感更小。