[发明专利]集成的DC母线和DC链路电容器

说明书

本发明涉及集成的DC母线和DC链路电容器。一种用于防止电动车辆中的DC链路电容器过热的系统，包括：具有正电极和负电极的DC链路电容器；一对母线，其中正母线连接到DC链路电容器的正电极，并且负母线连接到DC链路电容器的负电极；正母线和负母线之间的电介质层；连接到所述母线的一对DC输出连接器；以及位于母线下方并与母线接触的散热器。

技术领域

本发明涉及用于电动车辆的DC链路电容器(DC link capacitor)和母线(busbar)。

背景技术

电动车辆将DC链路电容器用作其电力电子设备的一部分。DC链路电容器的形状通常为正方形或矩形，并且具有面向IGBT功率模块的正极和负极导体连接以进行DC连接。这种布局通常需要横穿电容器封装的外部形式、从电力逆变器模块(PIM)的DC(直流)输入延伸到DC链路电容器导体连接的一组正负母线。传统上，已经使用两种设计来实现此目的。首先，母线可以缠绕在电容器侧面上到达连接端子。其次，母线可以横穿电容器的顶部到达连接端子。不幸的是，这两种方法都有局限性，即母线的发热会导致电容器过热(这会限制电容器的寿命)。这些现有设计的另一个问题是，由于母线的长度(其从电力逆变器模块(PIM)的DC输入延伸到DC链路电容器连接端子)引起的较高的杂散电感值，可能导致不想要的DC电压纹波。

替代地，期望一种避免母线过热并且允许母线冷却(直接冷却至底盘或必要时冷却至底盘内的流体区域)的系统。因此，防止母线过热将延长电容器的使用寿命。优选地，该母线冷却系统将具有允许系统高效地运行优点，同时仍允许母线紧邻电容器定位。

发明内容

本系统将DC母线定位为与散热器接触，同时还将DC母线直接集成到DC链路电容器中。在优选方面，DC正母线集成到电容器绕组的正电极中，并且DC负母线集成到电容器绕组的负电极中。优选地，这两个集成的母线被电介质层分开。同样优选地，两个集成的母线共享相同的到IGBT功率模块的DC输出导体。

优选地，母线和DC链路连接端子被连接在电容器的下方，并且被定位在散热器的顶部上。在运行中，母线的任何发热都被简单地向下传递到电容器下方的散热器中。本系统的优点包括减少欧姆加热，同时降低成本，并且仍然保持相同的载流能力。

本系统的优点包括降低了由母线的额外长度引起的发热(与传统的母线相比)，降低了母线的电感，使用了母线的更大表面积通过与散热器接触进行冷却，并降低了母线的成本。

附图说明

图1是位于IGBT功率模块附近的现有DC链路电容器的俯视图。

图2是现有电容器设计的俯视图，其中母线缠绕在电容器的侧面。

图3是现有电容器设计的俯视图，其中母线在电容器的顶部上方延伸。

图4是本母线系统的侧视图，该母线系统将母线集成到电容器，其中母线连接至DC链路连接端子，并且母线在位于散热器上的电容器下方延伸。

具体实施方式

图1是位于IGBT功率模块附近的现有DC链路电容器的俯视图。可以看出，电容器1的长边面对IGBT功率模块3，使得DC链路电容器端子3邻近IGBT功率模块3定位。在这种布局中，通常使用两种不同的母线定位策略。具体地，如图2所示，正母线和负母线5从DC链路连接端子6到PIM DC输入4缠绕在电容器的外侧。可替代地，如图3所示，正负母线7可以定位成横穿电容器的顶部上方，如图所示。

可见，车辆的电力电子系统中严格的封装限制要求母线紧紧遵循电容器的形式。不幸的是，母线的发热因此可以降低电容器的寿命。