MXPA96006301A - Topologia mejorada de filtro de emi para inversores de energia - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un filtro de EMI para un sistema de propulsión de vehículo eléctrico, el cual comprende primero (62) y segundo (72) elementos capacitivos eléctricamente conectados en paralelo con primero (130) y segundo (132) conductores de energía, un elemento inductivo (106) eléctricamente conectado en serie con el primer conductor de energía (130), y que separa a los primero (62) y segundo (72) elementos capacitivos, y primera (134) y segunda (136) uniones que conectan eléctricamente al segundo elemento capacitivo (72) con un interruptor electrónico (68), en donde la suma de las inductancias internas (135, 137) de las primera (134) y segunda (136) uniones es menor que la inductancia interna (75) del segundo elemento capacitivo (72).

Description

TOPOLOGÍA MEJORADA DE FILTRO DE EMI PARA INVERSORES DE ENERGÍA SOLICITUDES RELACIONADAS Los siguientes documentos se reconocen como el estado de la técnica: La Patente del Reino Unido GB-A-2-242 580 titulada " Inverter Unit with Improved busplate configuration" • EPE'91 vol. 2, 1991 Florence titulada "Design Aspects of High Power PWM Inverters with IGBT" . Las siguientes solicitudes de Patente de los Estados Unidos de Norteamérica se presentaron en la misma fecha que la presente solicitud y en la presente se hace referencia a ellas como el estado de la técnica. La solicitud de Patente de los Estados Unidos de Norteamérica titulada "Fiat Topping Concept" que lleva el número de caso 58,295, y que fue presentada en la misma fecha con la presente; La solicitud de Patente de los Estados Unidos de Norteamérica titulada "Electric Induction Motor And Related Method Of Cooling" que lleva el número de caso No. 58,332, y que fue presentada en la misma fecha con la presente; La solicitud de Patente de los Estados Unidos de Norteamérica titulada "Automotive 12 Volt System For Electric Vehicles" que lleva el número de caso 58,333, y que fue presentada en la misma fecha con la presente; La solicitud de Patente de los Estados Unidos de Norteamérica titulada "Direct Cooled Switching Module For Electric Vehicle Propulsión System" que lleva el número de caso 58,334, y que fue presentada en la misma fecha con la presente; La solicitud de Patente de los Estados Unidos de Norteamérica titulada "Electric Vehicle Propulsión System" que lleva el número de caso 58,335, y que fue presentada en la misma fecha con la presente; La solicitud de Patente de los Estados Unidos de Norteamérica titulada "Speed Control and Bootstrap Technique For High Voltage Motor Control" que lleva el número de caso 58,336, y que fue presentada en la misma fecha con la presente,- La solicitud de Patente de los Estados Unidos de Norteamérica titulada "Vector Control Board For An Electric Vehicle Propulsión System Motor Controller" que lleva el número de caso 58,337, y que fue presentada en la misma fecha con la presente; La solicitud de Patente de los Estados Unidos de Norteamérica titulada "Digital Pulse Width Modulator Wit Integrated Test And Control" que lleva el número de caso 58,338, y que fue presentada en la misma fecha con la presente; La solicitud de Patente de los Estados Unidos de Norteamérica titulada "Control Mechanism For Electric Vehicle" que lleva el número de caso 58,339, y que fue presentada en la misma fecha con la presente; La solicitud de Patente de los Estados Unidos de Norteamérica titulada "Fault Detection Circuit For Sensing Lea age Currents Between Power Source And Chassis" que lleva el número de caso 58,341, y que fue presentada en la misma fecha con la presente; La solicitud de Patente de los Estados Unidos de Norteamérica titulada "Electric Vehicle Relay Assembly" que lleva el número de caso 58,342, y que fue presentada en la misma fecha con la presente; La solicitud de Patente de los Estados Unidos de Norteamérica titulada "Three Phase Power Bridge Assembly" que lleva el número de caso 58,343, y que fue presentada en la misma fecha con la presente; La solicitud de Patente de los Estados Unidos de Norteamérica titulada "Electric Vehicle Propulsión System Power Bridge With Built-In Test" que lleva el número de caso 58,344, y que fue presentada en la misma fecha con la presente; La solicitud de Patente de los Estados Unidos de Norteamérica titulada "Method For Testing A Power Bridge For An Electric Vehicle Propulsión System" que lleva el número de caso 58,345, y que fue presentada en la misma fecha con la presente; La solicitud de Patente de los Estados Unidos de Norteamérica titulada "Electric Vehicle Power Distribution Module" que lleva el número de ' caso 58,346, y que fue presentada en la misma fecha con la presente; La solicitud de Patente de los Estados Unidos de Norteamérica titulada "Electric Vehicle C assis Controller" que lleva el número de caso 58,347, y que fue presentada en la misma fecha con la presente; La solicitud de Patente de los Estados Unidos de Norteamérica titulada "Electric Vehicle System Control Unit Housing" que lleva el número de caso 58,348, y que fue presentada en la misma fecha con la presente; La solicitud de Patente de los Estados Unidos de Norteamérica titulada "Low Cost Fluid Cooled Housing For Electric Vehicle System Control Unit" que lleva el número de caso 58,349, y que fue presentada en la misma fecha con la presente; La solicitud de Patente de los Estados Unidos de Norteamérica titulada "Electric Vehicle Coolant Pump Assembly" que lleva el número de caso 58,350, y que fue presentada en la misma fecha con la presente; La solicitud de Patente de los Estados Unidos de Norteamérica titulada "Heat Dissipating Transformer Coil" que lleva el número de caso 58,351, y que fue presentada en la misma fecha con la presente; La solicitud de Patente de los Estados Unidos de Norteamérica titulada "Electric Vehicle Battery Charger" que lleva el número de caso 58,352, y que fue presentada en la misma fecha con la presente.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Campo de la Invención La presente invención se relaciona con filtros de interferencia electromagnética (EMI) . Más particularmente, la presente invención se relaciona con filtro de interferencia electromagnética para su uso en un sistema de propulsión de un vehículo eléctrico. Aunque la invención está sujeta a una rango amplio de aplicaciones, es especialmente conveniente para su uso en vehículos eléctricos que utilizan baterías o una combinación de baterías y de otras fuentes, por ejemplo, un motor de calor acoplado a un alternador, como una fuente de energía, y se describirá particularmente en conexión con esto.

Descripción de la Técnica Relacionada Para que un vehículo eléctrico sea viable comercialmente, su costo y desempeño deberá ser competitivo con el de sus contrapeirtes energizados con gasolina. Típicamente, el sistema de propulsión del vehículo y la batería son los principales factores que contribuyen a la competi ividad en costo y desempeño del vehículo. Generalmente, para lograr la aceptación comercial, un sistema de propulsión para vehículo eléctrico deberá proporcionar las siguientes características: (1) desempeño de vehículo equivalente a los sistemas típicos de propulsión energizados con gasolina; (2) control parejo de la propulsión del vehículo; (3) frenado regenerativo; (4) alta eficiencia,- (5) bajo costo,- (6) auto-enfriamiento; (7) confinamiento de la interferencia electromagnética (EMI) ; (8) detección de fallas y autoprotección; (9) capacidad de autoprueba y diagnóstico,- (10) interfaces de control y de estado con sistemas externos; (11) operación segura y mantenimiento; (12) capacidad flexible de cargar la batería; y (13) energía auxiliar de 12 voltios de la batería principal. Sin embargo, en la práctica anterior el diseño de sistemas de propulsión de vehículos eléctricos consistió en gran parte de hacer coincidir un motor y un controlador con un conjunto de metas de desempeño del vehículo, de manera que el desempeño se sacrificó frecuentemente para permitir un diseño práctico de motor y controlador. Además, se puso poca atención a las características anteriores que aumentan la aceptación comercial . Por ejemplo, un sistema de propulsión de vehículo eléctrico típico convencional comprende, entre otras cosas, un puente de energía que incluye transistores de conmutación de alta energía para suministrar corriente a los bobinados de un motor. En operación el puente de energía rápidamente cambia altas corrientes desde la fuente de poder creando interferencia electromagnética sustancial como, por ejemplo, picos de voltaje, corrientes armónicas, y oscilaciones parásitas. Esta interferencia electromagnética conductiva causará que los conductores de energía que interconectan los puentes de energía y otros componentes actúen como radiadores, emitiendo interferencia electromagnética radiante que puede interferir con equipo electrónico interno como computadoras y receptores de radio. Igualmente, en un sistema de alto voltaje como un sistema de propulsión eléctrico para un vehículo eléctrico, la interferencia electromagnética conductora también puede interrumpir operaciones de sistemas y puede dañar o degradar los componentes del sistema. Más aún, los elementos de filtro electrónicos convencionales, como un ensamble capacitor de protección activo, incluyen generalmente elementos de resistencia para compensar la inductancia dispersa en el circuito del filtro. Estos elementos de resistencia denigran la eficiencia del sistema y generan energía de calor adicional. Así, en un sistema de propulsión de vehículo eléctrico en donde la alta eficiencia y el autoenfriamiento son altamente deseables, estos elementos de resistencia son desventajosos.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN De conformidad con lo anterior, la presente invención se dirige a un filtro de interferencia electromagnética para su uso en un sistema de propulsión de vehículo eléctrico que sustancialmente obvia uno o más de los problemas debidos a las limitaciones y desventajas de la técnica relacionada. Las características y ventajas de la invención se presentarán en la descripción que sigue, y en parte serán aparentes de la descripción o pueden aprenderse por la práctica de la invención. Se realizarán y alcanzarán los objetivos y otras ventajas de la invención mediante el aparato particularmente señalado en la descripción por escrito y en las reivindicaciones de la misma así como de los dibujos anexos. Para lograr estas y otras ventajas de acuerdo con el propósito de la invención, como se incorpora y describe ampliamente, la invención proporciona un filtro de interferencia electromagnética para un sistema de propulsión de vehículo eléctrico, que comprende un primer elemento capacitor conectado eléctricamente en paralelo con el primero y el segundo conductores de energía, y un segundo elemento capacitor que tiene primera y segunda terminales y una componente inductiva interna. La primera y segunda terminales del segundo elemento capacitor se conectan eléctricamente al primero y segundo conductores de energía. El filtro de sistema de interferencia electromagnética incluye además un elemento inductivo conectado eléctricamente en serie con el primer conductor de energía de manera que el primer elemento inductor separa al primero y al segundo elementos capacitores. El filtro de interferencia electromagnética también incluye primera y segunda uniones que conectan eléctricamente la primera y la segunda terminales del segundo elemento capacitor a la primera y la segunda terminales de un conmutador electrónico. La primera y la segunda uniones que tienen primera y segunda componentes inductivas internas, la suma de las inductancias de la primera y segunda componentes inductivas internas de la primera y segunda uniones es menor que la inductancia de la componente inductiva interna del segundo elemento capacitor. Se entenderá que tanto la descripción general anterior como la siguiente descripción detallada son ejemplares y explicatorias y se pretende que proporcionen explicación adicional de la invención como se reclama.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Los dibujos anexos, que se incluyen para proporcionar mejor entendimiento de la invención y se incorporan y constituyen una parte de esta especificación, ilustran una modalidad actualmente preferida de la invención y, junto con la descripción, sirven para explicar los principios de la invención. En los dibujos: La Figura 1 es un diagrama en bloques de un sistema de propulsión de vehículo eléctrico; La Figura 2 es un diagrama esquemático del motor del sistema de propulsión de vehículo eléctrico de la Figura 1; La Figura 3 es un diagrama funcional del controlador del motor del sistema de propulsión de vehículo eléctrico de la Figura 1 ,- La Figura 4 es un diagrama esquemático de un primer ensamble de puente de energía para un sistema de propulsión de vehículo eléctrico; La Figura 5 es un diagrama esquemático de un segundo ensamble de puente de energía para un sistema de propulsión de vehículo eléctrico; La Figura 6 es un diagrama esquemático del filtro de entrada y la unidad de control de relé del controlador de motor de la Figura 3. La Figura 7 es un diagrama esquemático del filtro de interferencia electromagnética del filtro de entrada y la unidad de control de relé de la Figura 6 de acuerdo con la modalidad preferida de la presente invención; y La Figura 8 es una vista explotada de una porción del ensamble de puente de energía dual ara un sistema de propulsión de vehículo eléctrico.

DESCRIPCIÓN DE LA MODALIDAD PREFERIDA Se hará ahora referencia en detalle a una modalidad actualmente preferida de la invención, un ejemplo de la cual se ilustra en los dibujos anexos. La presente invención, que se relaciona con un ensamble de vehículo eléctrico, se describirá con respecto a un sistema de propulsión de vehículo eléctrico 10, como se muestra en la Figura 1. El sistema de propulsión de vehículo eléctrico 10 comprende una unidad de control del sistema 12, un ensamble de motor 24, un sistema de enfriamiento 32, una batería 40, y un convertidor DC/DC 38. La unidad de control del sistema 12 incluye una placa fría 14, un cargador de batería 16, un controlador de motor 18, un módulo de distribución de energía 20, y un controlador de chasis 22. El ensamble de motor 24 incluye un separador 26, un motor 28, y un filtro 30. El sistema de enfriamiento 32 incluye una unidad de bomba de aceite 34 y un radiador/ventilador 36. La batería 40 sirve como la fuente primaria de energía para el sistema de propulsión eléctrico 10." La batería 40 comprende, por ejemplo, una batería acida de plomo sellada, una batería monopolar de litio-sulfuro de metal, una batería bipolar de litio-sulfuro de metal, o similares, para proporcionar una salida de 320 voltios. Preferiblemente, el sistema de propulsión eléctrico 10 trabaja sobre un rango de amplio voltaje, por ejemplo 120 voltios a 400 voltios, para acomodar los cambios en el voltaje de salida de la batería 40 debidos a la carga o profundidad de descarga. Sin embargo, el sistema de propulsión de vehículo eléctrico 10 se optimiza preferiblemente para voltajes nominales de batería de aproximadamente 320 voltios. Como se muestra en la Figura 2, el motor 28 es un motor de 3 fases de inducción de corriente alterna que tiene dos bobinados idénticos, eléctricamente aislados, por fase (los bobinados Al y A2 son para la fase "A", los bobinados Bl y B2 son para la fase "B", y los bobinados Cl y C2 son para la fase "C") para producir alto momento de torsión a velocidad cero para proporcionar desempeño comparable a las máquinas de combustión interna. Preferiblemente, los dos bobinados en cada fase del motor 28 se alinean sustancialmente sobre la parte superior una de la otra y están eléctricamente en fase de manera que cada bobinado proporciona aproximadamente la mitad de la energía total de la fase. Como se muestra en la Figura 3, el filtro de entrada y la unidad de control de relé DC 44, la cual incluye algunos componentes del filtro de interferencia electromagnética de la presente invención, se incluye en el controlador de motor 18. El controlador del motor 18 también incluye un suministro de energía de bajo voltaje 42, un tablero de control de vector 46, y un primero y un segundo puentes de energía y accionadores de puerta 48 y 50, respectivamente.

El suministro de energía de bajo voltaje 42 convierte la salida de 12 voltios del convertidor DC/DC 38 para proporcionar salidas de +15V, +/-15V, y +20V al filtro de entrada y unidad de control de relé DC 44, el tablero de control de vector 46, el primer puente de energía 48, y el segundo puente de energía 50. El suministro de energía de bajo voltaje 42 puede comprender un suministro de energía comercialmente disponible como se conoce en la técnica. El tablero de control de vector 46 comprende un sistema electrónico digital y analógico basado en microprocesador. Como su función primaria, el tablero de control de vector 46 recibe aceleración iniciada por el conductor y peticiones de frenado del controlador de chasis 22. El tablero de control de vector 46 adquiere entonces mediciones de la posición del rotor desde separador 26 y mediciones actuales desde el primero y el segundo puentes de energía 48 y 50, respectivamente, y usa estas mediciones para generar formas de onda de voltaje de anchura de pulso modulada (PWM) para accionar al primero y al segundo puentes' de energía 48 y 50, respectivamente, para producir la aceleración o efectos de frenado deseados en el motor 28. Las formas de onda de voltaje de anchura de pulso modulada se generan de acuerdo con un programa de control que se diseña para dar como resultado la producción del momento de torsión solicitado. Como se describe anteriormente, el tablero de control de vector 46 también tiene la función de controlar el filtro de entrada y la unidad de control de relé DC 44, la unidad de bomba de aceite 34, el radiador/ventilador 36, el cargador de batería 16, el filtro de entrada y la unidad de control de relé DC 44, los circuitos de prueba integrada, la comunicación del vehículo, y la detección de fallas. En la Figura 4 se muestra un diagrama esquemático de un primer puente de energía 48, y en la figura 5 se muestra un diagrama esquemático de un segundo puente de energía 50. El primero y el segundo puentes de energía 48 y 50 convierten la corriente directa de entrada en corriente alterna de tres fases de salida. El primer puente de energía 48 recibe una corriente de entrada de alto voltaje de la batería 40, preferiblemente 340 voltios, y saca una corriente alterna en las terminales Al, Bl, y Cl . El segundo puente de energía 50 también recibe una corriente de alto voltaje de la batería 40, preferiblemente 340 voltios, y saca una corriente alterna en las terminales A2, B2 y C2. El primer puente de energía 48 incluye tres circuitos de transistores bipolares de puerta aislada (IGBT) 52a, 52b y 52c, mientras que el segundo puente de energía 50 incluye tres circuitos idénticos de transistores bipolares 54a, 54b y 54c. Preferiblemente, los tres circuitos de transistores bipolares de puerta aislada 52a, 52b y 52c y los tres circuitos de transistores bipolares 54a, 54b y 54c producen una corriente alterna de tres fases en seis salidas. En cada circuito de transistores bipolares de puerta aislada 52a-54c, dos transistores bipolares de puerta aislada 68 están conectados entre sí en serie. Un diodo 70 se conecta a través de la trayectoria de corriente de cada transistor bipolar de puerta aislada 68, y un segundo elemento capacitor 72 se conecta a través de las trayectorias combinadas de corriente de los transistores bipolares de puerta aislada 68. Haciendo referencia específicamente al circuito de transistores bipolares de puerta aislada 52a como ejemplo, un colector 69a del transistor bipolar de puerta aislada 68a se conecta eléctricamente al lado positivo de la batería 40, un emisor 71a del transistor bipolar de puerta aislada 68b se conecta eléctricamente al colector 69b del transistor bipolar de puerta aislada 68b, y un emisor 71b del transistor bipolar de puerta aislada 68b se conecta eléctricamente al lado negativo de la batería 40. La terminal de salida Al se conecta eléctricamente al emisor 71a del transistor bipolar de puerta aislada 68a y el colector 69b del transistor bipolar de puerta aislada 68b. Los diodos 70 se conectan a través de las trayectorias de corriente de los transistores bipolares de puerta aislada 68a y 68b. Las puertas 73 de los transistores bipolares de puerta aislada 68 en el primer puente de energía 48 se conectan a los circuitos de accionamiento de puerta 56a, 56b, y 56c, mientras que las puertas 73 de los transistores bipolares de puerta aislada en el segundo puente de energía 50 se conectan con los circuitos de accionamiento de puerta 58a, 58b, y 58c. Los circuitos de accionamiento de puerta 56a, 56b, 56c, 58a, 58b, y 58c producen pulsos que se suministran a las puertas 73 de los transistores bipolares de puerta aislada 68 para cambiar selectivamente los transistores bipolares de puerta aislada 68. De este modo, los circuitos de accionamiento 56a, 56b y 56c controlan la sincronización de la conmutación en el primer puente de energía 48, mientras que los circuitos de accionamiento 58a, 58b y 58c controlan la sincronización de la conmutación en el segundo puente de energía 50. El filtro de entrada y la unidad de control de relé DC 44, que incluye componentes del filtro de interferencia electromagnética de la presente invención, comprende conexiones eléctricas para acoplar una salida de 320 voltios del módulo de distribución de energía 20 al primero y segundo puentes de energía 48 y 50, respectivamente. E? filtro de entrada y la unidad de control de relé DC 44 incluye además un circuito de relé para desconectar el acoplamiento de la salida de 320 voltios del módulo de distribución de energía 20 al primero y segundo puentes de energía 48 y 50, respectivamente, y varios circuitos de prueba integrada que incluyen circuitos sensores de voltaje y un circuito de pérdida a tierra de chasis. Preferiblemente, el filtro de entrada y la unidad de control de relé DC 44 recibe señales de control desde y envía señales de estado, por ejemplo, señales de prueba integrada, al tablero de control de vector 46. 5 La Figura 6 es un diagrama eléctrico del circuito que comprende un filtro de entrada y una unidad de control de relé DC 44. Como se describió anteriormente, el circuito acopla la salida de 320 voltios del módulo de distribución 20 al primero y segundo puentes de energía 48 y 50. El filtro de lt' entrada y unidad de control de relé 44 incluye un circuito de detección de fallas 152, primero y segundo detectores de voltaje 154 y 156, un circuito de relé principal 158, y un circuito de relé de precarga/descarga 60. El circuito de detección de fallas 152 detecta derrame de corriente hacia el chasis del vehículo y recibe señales de control desde y envía señales de estado al tablero de control de vector 46. El primer detector de voltaje 154 detecta el voltaje de entrada en el filtro de entrada y unidad de control de relé DC 44 y envía señales de estado al tablero de control de vector 46. El 0 segundo detector de voltaje 156 detecta el voltaje que se va a suministrar del circuito de relé principal 158 y el circuito de relé de precarga/descarga 60 al primer elemento capacitor 62. El segundo detector de voltaje 156 también envía señales de estado al tablero de control de vector 46. Como respuesta 5 a las señales de control del tablero de control de vector 46, el circuito de relé principal 158 conecta y desconecta de manera selectiva la salida de 320 voltios del módulo de distribución de energía 20 al primero y el segundo puentes de energía 48 y 50, respectivamente. El filtro de entrada y unidad de control de relé 44 incluye además componentes del filtro de interferencia electromagnética de la presente invención que incluye un elemento inductivo 106, un primer elemento capacitor 62, y un ahogador de modo común 142. La Figura 7 es un diagrama esquemático de una modalidad del filtro interferencia electromagnética de la presente invención, incluyendo conexiones a los transistores bipolares de puerta aislada 68 conectados en serie del primero y segundo puentes e energía 48 y 50, respectivamente. El filtro de interferencia electromagnética de la presente invención comprende un primer elemento capacitor 62 eléctricamente conectado en paralelo con los primero y segundo conductores de energía 130 y 132, respectivamente. Preferiblemente, el primer elemento capacitor 62 es un capacitor polarizado como un capacitor electrolítico que tiene una capacitancia de aproximadamente 3500 microfaradios . El primero y el segundo conductores de energía 130 y 132, respectivamente, proporcionan conexiones eléctricas al módulo de distribución de energía 20 para la conexión eléctrica a la batería 40 del sistema de propulsión de vehículo eléctrico 10. El primero y el segundo conductores de energía 130 y 132 preferiblemente comprendemos una combinación de cables de energía aislados, secciones de barra colectora laminadas, y terminales de entrada (descritas más adelante) . El filtro de interferencia electromagnética de la presente invención comprende además seis segundos elementos capacitores 72. Un segundo elemento capacitor 72 está asociado con cada uno de los circuitos de transistores bipolares de puerta aislada 52a, 52b, 52c, 54a, 54b y 54c. Cada segundo elemento capacitor 72 incluye primera y segunda terminales 74a y 74b, respectivamente. Cada segundo elemento capacitor 72 está compuesto preferiblemente de una pluralidad de capacitores de película como capacitores de película de polipropileno. Cada segundo elemento capacitor 72 incluye una componente inductora interna 75. La componente inductora interna 75 del segundo elemento capacitor 72 es la inductancia dispersa o intrínseca del componente. Los capacitores de película del segundo elemento capacitor 72 se interconectan eléctricamente y se acomodan físicamente de manera que reducen la inductancia de la componente inductiva interna 75 del segundo elemento capacitivo 72. Preferiblemente, la inductancia de la componente inductiva interna 75 de cada segundo elemento capacitor 72 es menos de 10 nanohenries y la capacitancia del segundo elemento capacitor 72 es de aproximadamente 45 microfaradios . El componente modelo no. MP9-11049K de Electronic Concepts, Inc. de Eatontown, Nueva Jersey es conveniente para su uso como el segundo elemento capacitor 72. La primera y segunda terminales 74a y 74b de cada segundo elemento capacitor 72 se conectan eléctricamente a los transistores bipolares de puerta aislada 68 asociando la primera y la segunda uniones 134 y 136, respectivamente. Cada una de la primera y la segunda uniones 134 y 136 tienen primera y segunda componentes inductivas internas 135 y 137, respectivamente. La primera y la segunda componentes inductivas internas 135 y 137 de la primera y la segunda uniones 134 y 136, respectivamente, son la dispersión o inductancia intrínseca de esas componentes. La primera y la segunda uniones 134 y 136, respectivamente se configuran para reducir sus componentes inductivas internas asociadas. Preferiblemente, la suma de las inductancias de la primera y la segunda componentes inductivas internas 135 y 137 de cada par de primera y segunda uniones 134 y 136, respectivamente, son menores que la inductancia de la componente inductiva interna 75 de cada segundo elemento capacitivo asociado 72. Por ejemplo, la suma de las inductancias de la primer y segunda componentes inductivas internas 135 y 137 de cada par de la primera y segunda uniones 134 y 136, respectivamente, es menor que aproximadamente 10 nanohenries . Para reducir la inductancia de la primera y segunda componentes inductivas internas 135 y 137 de cada par de primera y segunda uniones 134 y 136, respectivamente, los segundos elementos capacitivos 72 asociados con cada par de primera y segunda uniones 134 y 136, respectivamente, se une preferiblemente a sus transistores bipolares de puerta aislada conectados en serie como se muestra en la Figura 8. La Figura 8 mueetra una vista explotada del puente de energía dual 48 con uno de los seis circuitos de transistores bipolares de puerta aislada 52 mostrados. Una descripción de este ensamble que incluye los capacitores 72 se presenta más adelante y también se presenta en la solicitud de Patente de los Estados Unidos de Norteamérica titulada "Three Phase Power Bridge Assembly" que lleva el número de caso 58,343, y que fue presentada en la misma fecha con la presente. Un puente de energía dual 48 se ensambla en una barra colectora laminada 82. Una placa superior 84 de la barra colectora 82 conecta eléctricamente al módulo de distribución de energía 20 a través de la terminal de entrada 90, y una placa inferior 86 de la barra colectora también conecta eléctricamente al módulo de distribución de energía 20 a través de la terminal de entrada 92, mediante lo cual la placa superior 84 y la terminal 90 forman una parte del segundo conductor de energía 132 y la placa inferior 86 y la terminal de entrada 90 forman una parte del primer conductor de energía 130. Una capa aislante 88 se pone enmedio de las placas superior e inferior. Los conmutadores eléctricos y los capacitores emparedan la barra colectora laminada 82. Con esta estructura, dos sujetadores, uno para voltaje positivo y uno para voltaje negativo pueden conectar la barra colectora 82, los capacitores, y conmutadores tanto eléctrica como mecánicamente. Como se muestra en la Figura 8, la barra colectora 82 se empareda entre un segundo elemento capacitor 72 y un paquete de transistores bipolares de puerta aislada 96 que contiene los transistores bipolares de puerta aislada 68 y loe diodos 70. Dos transistores bipolares de puerta aislada 68 y los diodos asociados 70 se encierran en el compuesto para envolver eléctricamente aislante, como un plástico, para formar el paquete de transistores bipolares de puerta aislada 96. La Figura 8 muestra una barra colectora en forma de U 82 que se usa preferiblemente en la modalidad de puente de energía dual. Cada lado de la barra colectora conectará tres paquetes de transistores bipolares de puerta aislada 96 con sus segundos elementos capacitores asociadoe 72. En una modalidad alternativa de puente único de energía', ee usa de preferencia una barra colectora de línea recta para conectar tres paquetes de transistores bipolares de puerta aislante 96 con sus segundos elementos capacitores 72. En la modalidad del puente de energía dual, se puede usar un paquete de transistores bipolares de puerta aislada fabricado por Toshiba Parte No. MG300J2YS45, y en la modalidad de puente único de energía se puede usar un paquete de transistores bipolares de puerta aislada fabricado por Powerex, Parte No. CM400DY-12H. Una placa de base conductora 118 se une a un lado del paquete de transistores bipolares de puerta aislada 96, y las terminales eléctricas 122, 124, y 126 se unen al lado opuesto del paquete de transistores bipolares de puerta aislada 96. Un empaque eléctricamente y térmicamente conductor 131 se inserta entre el paquete de transistores bipolares de puerta aislada 96 y una placa enfriadora (no mostrada) . Usando el circuito de transistores bipolares de puerta aislada 52a de la Figura 4 como ejemplo, la terminal eléctrica 122 se conecta al emisor del transistor bipolar de puerta aislada 68b, la terminal eléctrica 124 se conecta al colector del transistor bipolar de puerta aislada 68a, y la terminal eléctrica 126 se conecta al emisor del transistor bipolar de puerta aislada 68a y al colector del transistor bipolar de puerta aislada 68b. Los orificios 114 y 116 se forman en las terminales eléctricas 122 y 124 respectivamente. Los orificios 114 y 116 se pueden formar, por ejemplo, por perforación o moldeado. El circuito accionador de puerta (Figura 4) 56a conecta a las terminales 128 y 129. El segundo elemento capacitor 72 incluye orificios 110 y 112 los cuales se exponen a la primera y segunda terminales 74a y 74b (Figura 7) , respectivamente, del segundo elemento capacitor 72. El segundo elemento capacitor 72, la barra colectora 82, y el paquete de transistores bipolares de puerta aislada 96 se conectan juntos con los conectóles eléctricamente conductores 98 y 100 (Figura 8) . El conector 98 se ajusta a través del orificio 110, el orificio de la placa inferior 107, y el orificio 116. El conector 100 se ajusta a través del orificio 112, el orificio de la placa euperior 108, y el orificio 114. Se pueden uear conectores como varillas, presillas, pernos, ribetes, o tornillos, aunque ee prefieren los tornillos. Si se usan tornillos como se muestra en la Figura 8, los orificios 114 y 116 tienen cuerda. De esta manera, la primera y segunda uniones 134 y 136 se acomodan de manera que los paquetes de transistores bipolares de puerta aislada sobresalen a su segundo elemento capacitor 72. Esto minimiza la longitud del ciclo radiante, reduciendo la interferencia electromagnética radiante. El filtro de interferencia electromagnética de la presente invención comprende además un elemento inductor 106 en paralelo con el primer conductor de energía 130. El elemento inductor 106 comprende un inductor de bobina con un núcleo de ferrita como se conoce en la técnica. La inductancia del elemento inductor 106 es preferiblemente de aproximadamente 10 microhenries . El elemento inductor 106 separa el primer elemento capacitor 62 del segundo elemento capacitor 72. Aislando inductivamente el primer elemento capacitor 62 de los segundos elementos capacitores 72, el primero y el eegundo puentes de energía 48 y 50, respectivamente, después de conmutar, extraen la mayoría de corriente de los segundos elementos capacitores asociados 72, asegurando que la mayoría de corriente se extrae desde un ciclo radiante pequeño con inductancia diepersa relativamente menor, reduciendo así tanto la interferencia electromagnética radiante como la interferencia electromagnética conductiva causada por, por ejemplo, oscilaciones parásitas. El filtro de interferencia electromagnética un ahogador de modo común 142 (Figura 7) y primero y segundo capacitores alimentadoree 138 y 140, reepectivamenté. El ahogador de modo común 142 se conecta eléctricamente en paralelo con el primero y el segundo conductores de energía 130 y 132, respectivamente, y tiene una inductancia de aproximadamente 10 microhenries. El ahogador de modo común 142, formado pasando el primero y el segundo conductores de energía 130 y 132 a través de núcleos toroidales de material de ferrita, se usa para filtrar ruido de modo común desde el primero y segundo conductores de energía. El primero y el segundo capacitores alimentadores 138 y 140 se conectan eléctricamente entre el primero y el segundo conductores de energía 130 y 132, respectivamente, y una conexión común de circuito 141. Loe capacitores de película tiene cada uno una capacitancia de aproximadamente 0.4 microfaradios y actúan para filtrar ruido de alta frecuencia del primero y el segundo conductores de energía 130 y 132. Preferiblemente, el primero y el segundo capacitores de alimentación 138 y 140, respectivamente, se localizan cerca de un límite de una cubierta a tierra del controlador del motor (no mostrado) para evitar ruido de alta frecuencia de ser radiado a otras partes del primero y el segundo conductores de energía 130 y 132, respectivamente . Deberá ser aparente a los expertos en la técnica que se pueden hacer distintas modificaciones y variaciones sin apartarse del espíritu o alcance de la invención. Así, se pretende que la presente invención cubra las modificaciones y variaciones de esta invención a condición de que estén dentro del alcance de lae reivindicacionee anexae y sus equivalentes .

Claims (25)

REIVINDICACIONES

1. Un filtro de interferencia electromagnética para un sistema de propulsión de vehículo eléctrico que incluye una fuente de energía, un conmutador electrónico que tiene primera y eegunda terminales, y primero y segundo conductores de energía que conectan eléctricamente la primera y la segunda terminales, respectivamente, con la fuente de energía, que comprende.- un primer elemento capacitivo (62) eléctricamente conectado en paralelo con el primero (130) y el segundo (132) conductores de energía,- un eegundo elemento capacitivo (72) que tiene una primera (74a) y una eegunda (74b) terminalee y una componente inductiva interna (75) , estando la primera (74a) y la segunda (74b) terminales eléctricamente conectadas con el primero (130) y el segundo (132) conductores de energía, respectivamente ,- un elemento inductivo (106) conectado eléctricamente en eerie con el primer conductor de energía (130) , el primer elemento inductivo (106) que eepara al primero (62) y eegundo (72) elementoe capacitivoe; y la primera (134) y la segunda (136) uniones conectan eléctricamente la primera (74a) y la segunda (74b) terminales del segundo elemento capacitivo (72) con la primera y la segunda terminales del conmutador electrónico (68) , respectivamente, teniendo la primera y la segunda uniones primera (135) y segunda (137) componentes inductivas internas, respectivamente ,- en donde una suma de inductancias de la primera (135) y la segunda (136) uniones es menor que una inductancia de la componente inductiva interna del segundo elemento capacitor (75) .

2. El filtro de interferencia electromagnética de la reivindicación 1, en donde la inductancia de la componente inductiva interna (75) del segundo elemento capacitivo (72) es menor de 10 nanohenries .

3. El filtro de interferencia electromagnética de la .reivindicación 1, en donde el segundo elemento capacitivo (72) se empotra en el conmutador electrónico (61) .

4. El filtro de interferencia electromagnética de la reivindicación 2, en donde el primer elemento capacitivo (62) comprende un capacitor electrolítico.

5. El filtro de interferencia electromagnética en donde el segundo elemento capacitivo (72) comprende un capacitor de película.

6. El filtro de interferencia electromagnética de la reivindicación 5 en donde el segundo elemento capacitivo (72) comprende un capacitor de película de polipropileno.

7. El filtro de interferencia electromagnética de la reivindicación 4, en donde el segundo elemento capacitivo (72) comprende una pluralidad de capacitores de película.

8. El filtro de interferencia electromagnética de la reivindicación 5, en donde: el primer elemento capacitivo (62) tiene una capacitancia de aproximadamente 3500 microfaradios ,- el segundo elemento capacitivo (72) tiene una capacitancia de aproximadamente 45 microfaradios ,- y el elemento inductivo (106) tiene una inductancia de aproximadamente 10 microhenries.

9. El filtro de interferencia electromagnética de la reivindicación 2 que además comprende: un primer capacitor alimentador (138) conectado eléctricamente entre el primer conductor de energía (130) y una conexión común de circuito (141) ; un segundo capacitor alimentador (140) conectado eléctricamente entre el segundo conductor de energía (132) y la conexión común del circuito (141) ; y un ahogador de modo común (142) conectado en serie con el primero (130) y el segundo (132) conductores de energía.

10. El filtro de interferencia electromagnética de la reivindicación 8 comprende además un primer capacitor alimentador (138) conectado eléctricamente entre el primer conductor de energía (130) y una conexión de circuito común (141) ; un segundo capacitor alimentador (140) conectado eléctricamente entre el segundo conductor de energía (132) y la conexión común de circuito (141) ; y un ahogador de modo común (142) conectado en serie con el primero y el segundo conductores de energía.

11. El filtro de interferencia electromagnética de la reivindicación 10, en donde: el primer capacitor alimentador (138) comprende un capacitor de película que tiene una capacitancia de aproximadamente 0.4 microfaradios : el segundo capacitor alimentador (140) comprende un capacitor de película que tiene una capacitancia de aproximadamente 0.4 microfaradios : y el ahogador de modo común (142) tiene una inductancia de aproximadamente 10 microhenries .

12. Un filtro de interferencia electromagnética para un sietema de propuleión de vehículo eléctrico que incluye una fuente de energía, un conmutador electrónico que tiene primera y segunda terminales, y primero" y segundo conductores de energía que conectan eléctricamente la primera y segunda terminales, respectivamente, a la fuente de energía, que comprende : un primer elemento capacitivo (62) conectado eléctricamente en paralelo con el primero (130) y segundo (132) conductores de energía, el primer elemento capacitivo (62) que comprende un capacitor electrolítico que tiene una capacitancia de aproximadamente 3500 microfaradios : un segundo elemento capacitivo (72) que comprende una pluralidad de capacitores de película, primera (74a) y segunda (74b) terminales, una componente inductiva interna (75) , y un componente de capacitancia interna, estando la primera (74a) y segunda (74b) terminales conectadas eléctricamente al primero (130) y segundo (132) conductores de energía, respectivamente; un elemento inductivo (106) eléctricamente conectado en serie con el primer conductor de energía (130) , el primer elemento inductivo (106) que separa el primero (62) y segundo (72) elementos capacitivos y que tiene una inductancia de aproximadamente 10 microhenries: y primera (134) y segunda (136) uniones que conectan eléctricamente a la primera (74a) y la segunda (74b) terminales del segundo elemento capacitivo (72) con la primera y eegunda terminalee del conmutador electrónico (68), reepectivamente, teniendo la primera (134) y la segunda (136) uniones primera (135) y segunda (137) componentes inductivas internas, respectivamente: en donde una suma de inductancias de la primera (135) y la segunda (137) componentes inductivas internas de la primera (134) y segunda (136) uniones es menor que 10 nanohenries, una inductancia de la componente inductiva interna (75) del segundo elemento capacitivo es menor que 10 nanohenries, y una capacitancia del componente de capacitancia interna (72) es de aproximadamente 45 microfaradios .

13. El filtro de interferencia electromagnética de la reivindicación 12 en donde el segundo elemento capacitivo (72) está empotrado al conmutador electrónico (68) .

14. El filtro de interferencia electromagnética de la reivindicación 13 que además comprende: un primer capacitor alimentador (138) conectado eléctricamente entre el primer conductor de energía (130) y una conexión común de circuito (141) ; un segundo capacitor alimentador (140) conectado eléctricamente entre el segundo conductor de energía (130) y una conexión común de circuito (141); y un ahogador de modo común (142) conectado en serie con el primero (130) y el segundo (132) conductores de energía: en donde el primer capacitor alimentador (138) comprende un capacitor de película que tiene una capacitancia de aproximadamente 0.4 microfaradios : el segundo capacitor alimentador (140) comprende un capacitor de película que tiene una capacitancia de aproximadamente 0.4 microfaradios : y el ahogador de modo común (142) tiene una inductancia de aproximadamente 10 microhenries.

15. Un filtro de interferencia electromagnética para un sistema de propulsión de vehículo eléctrico que incluye una fuente de energía, una pluralidad de interruptores electrónicos que tienen primera y segunda terminales, y primero y segundo conductores de energía que conectan eléctricamente la primera y segunda terminales de la pluralidad de conmutadores electrónicos, respectivamente, a la fuente de energía, que comprende: un primer elemento capacitivo (62) eléctricamente conectado en paralelo con el primero (130) y el segundo (132) conductores de energía: un segundo elemento capacitivo (72) asociado con cada uno de la pluralidad de conmutadores electrónicos, teniendo cada uno de los segundos elementos capacitivos (72) primera (74a) y segunda (74b) terminales y una componente inductiva interna (75) , estando la primera (74a) y la segunda (74b) terminales de cada uno de los segundos elementos capacitivos (72) eléctricamente conectadas con el primero (130) y el segundo (132) conductores de energía, respectivamente: un primer elemento inductivo (106) eléctricamente conectado en serie con el primer conductor de energía (130) , separando el primer elemento inductivo (106) al primero elemento capacitivo (62) y la pluralidad de segundoe (72) elementos capacitivos; y una primera (134) y segunda (136) unión asociada con cada uno de los segundos elementos capacitivos (72) , conectando cada una de la primera (134) y segunda (136) uniones a la primera (74a) y la segunda (74b) terminales de los segundos elementos capacitivos (72) con la primera y segunda terminales de los conmutadores electrónicos asociadoe (68) , reepectivamente, teniendo cada una de la pluralidad de primera (134) y la segunda (136) unionee primera (135) y eegunda (137) componentes inductivas internas; en donde una suma de inductancias de la primera (135) y la segunda (137) componentes inductivas internas asociadas con cada una de la primera (134) y segunda (136) uniones es menor que una inductancia de la componente inductiva interna (75) del segundo elemento capacitivo asociado (72) .

16. El filtro de interferencia electromagnética de la reivindicación 1 en donde la inductancia de la componente inductiva interna (75) de cada uno de los segundos elementos capacitivoe (72) ee menor que 10 nanohenriee.

17. El filtro de interferencia electromagnética de la reivindicación 1 donde cada conmutador electrónico (68) eetá empotrando cada eegundo elemento capacitivo asociado (72) .

18. El filtro de interferencia electromagnética de la reivindicación 16 en donde el primer elemento capacitivo (62) comprende un capacitor electrolítico.

19. El filtro de interferencia electromagnética de la reivindicación 17 en donde cada segundo elemento capacitivo (72) comprende un capacitor de película.

20. El filtro de interferencia electromagnética de la reivindicación 17 en donde cada segundo elemento capacitivo (72) comprende un capacitor de película de polipropileno.

21. El filtro de interferencia electromagnética de la reivindicación 17 en donde cada segundo elemento capacitivo (72) comprende una pluralidad de capacitores de película.

22. El filtro de interferencia electromagnética de la reivindicación 17 en donde: el primer elemento capacitivo (62) tiene una capacitancia de aproximadamente 3500 microfaradios ,- cada eegundo elemento capacitivo (72) tiene una capacitancia de aproximadamente 45 microfaradioe,- y el inductor (106) tiene una inductancia de aproximadamente 10 microhenrie .

23. El filtro de interferencia electromagnética de la reivindicación 15 que comprende ademáe : un primer capacitor alimentador (138) conectado eléctricamente entre el primer conductor de energía (130) y una conexión común de circuito (141) ; un eegundo capacitor alimentador (140) conectado eléctricamente entre el eegundo conductor de energía (132) y la conexión común de circuito (141) ,- y un ahogador de modo común (142) conectado en serie con el primero (130) y el segundo (132) conductores de energía .

24. El filtro de interferencia electromagnética de la reivindicación 22 que además comprende: un primer capacitor alimentador (138) conectado eléctricamente entre el primer conductor de energía (130) y una conexión común de circuito (141) ; un eegundo capacitor alimentador (140) conectado eléctricamente entre el segundo conductor de energía (132) y la conexión común de circuito (141) ; y un ahogador de modo común (142) conectado en serie con el primero (130) y el segundo (132) conductores de energía .

25. El filtro de interferencia electromagnética de la reivindicación 24, en donde: el primer capacitor alimentador comprende un capacitor de película (138) , el primer capacitor alimentador (138) tiene una capacitancia de aproximadamente 0.4 microfaradios .- el segundo capacitor alimentador comprende un capacitor (140) , el segundo conductor (132) a través del capacitor que tiene una capacitancia de aproximadamente 0.4 microfaradios; y el ahogador de modo común (142) tiene una inductancia de aproximadamente 10 microhenries.