串联式耦合电感、直流变换器及混合动力汽车制造技术

本实用新型专利技术公开了一种串联式耦合电感，其包括磁芯及绕组；磁芯为“日”字形，其上下两横柱分别作为第一电感柱、第二电感柱，其中间横柱作为磁芯公共柱，其左右竖板作为磁芯背部；第一电感柱、第二电感柱及磁芯背部均无气隙；磁芯公共柱断开有气隙；第一电感柱上绕有第一电感绕组，第二电感柱上绕有第二电感绕组。本实用新型专利技术还公开了一种直流变换器及一种混合动力汽车。本实用新型专利技术，在能增大电感量的同时减少了电感体积，结构简单，生产成本低，涡流损耗小，有效改善了电感散热。有效改善了电感散热。有效改善了电感散热。

【技术实现步骤摘要】
串联式耦合电感、直流变换器及混合动力汽车


[0001]本技术涉及汽车电子技术，特别涉及一种串联式耦合电感、直流变换器及混合动力汽车。

技术介绍

[0002]随着社会发展的环保要求越来越重要，汽车行业的节能减排也是压力越来越大，48V微混系统的研究越来越多，车用设备的标准电压提升到48V来使用，提升整个系统的动力，可以对发动机启停、起步、刹车等工况下更好的优化，节油效率大大提升；在汽车48V电能转换单元直流变换器中通常采用的电路是双向Buck－Boost电路，电路可如图1所示，此电路从48V转12V采用多项Buck电路并联，反向12V转48V则多项Boost并联，各相之间相位相互交错。在此电路中每个并联支路需要一颗滤波电感如图1中(L1、L2……
L
n
)所示，此电感起到储存能量和滤除纹波电流的作用。此电感常用做法为每相电感之间相互独立，分立设计，具体结构如图2所示，电感绕组绕于磁芯中柱，此绕组可为PCB绕组或铜线绕组，磁芯中柱根据感量的需求开气隙，电感磁芯可为两对称E型磁芯组合或单个绕线E型磁芯与I片(片状磁芯)组合，电感磁通通过边柱构成回路。现有常用的电感一般为外置的独立电感来设计，外置的独立电感产品来源于一级供应商产品，对于变换器成本控制方面有巨大的成本瓶颈，所以磁芯扣合PCB绕组的平面电感方式应用越来越广泛。平面电感指的是磁芯+PCB绕组的方式，这种方式的电感是不独立于主功率PCB((印刷电路板)的，电感的绕组部分是通过PCB实现的，然后通过直接使用合适的磁芯，变换器开发方直接组装形成，这种就省掉了电感供应商中间环节的加工，成本来说目前是很有优势；但随着功率密度要求的提高和变换器成本的控制，在有限的布局空间中，现有的磁芯扣合PCB绕组的平面电感，PCB绕组加绕组外贴铜排的工艺复杂，导致最大匝数有限制，进而导致设计感量受限，且材料的饱和磁通大小有限，已经很难再进一步增大电感量；然而相对大感量的电感，减小电流纹波，对其他元器件的选择和EMC(电磁兼容性)设计上会有很大改善。

技术实现思路

[0003]本技术要解决的技术问题是提供一种串联式耦合电感，在能增大电感量的同时减少了电感体积，结构简单，生产成本低，涡流损耗小，有效改善了电感散热。
[0004]为解决上述技术问题，本技术提供的串联式耦合电感，其包括磁芯1及绕组；
[0005]所述磁芯1为“日”字形，其上下两横柱分别作为第一电感柱11、第二电感柱12，其中间横柱作为磁芯公共柱13，其左右竖板作为磁芯背部10；
[0006]所述第一电感柱11、第二电感柱12及磁芯背部10均无气隙；
[0007]所述磁芯公共柱13断开有气隙；
[0008]第一电感柱11上绕有第一电感绕组31，第二电感柱12上绕有第二电感绕组32。
[0009]较佳的，所述第一电感柱11、第二电感柱12为圆柱、椭圆柱或棱柱。
[0010]较佳的，所述磁芯1是由两对称“E”形磁芯组合而成。
[0011]较佳的，所述磁芯1是由一“E”形磁芯同一“I”形片状磁芯组合而成。
[0012]较佳的，所述第一电感绕组31、第二电感绕组32由扁平导线绕制形成。
[0013]较佳的，所述第一电感绕组31、第二电感绕组32为PCB绕组或铜线绕组。
[0014]较佳的，所述磁芯公共柱13的气隙为所述磁芯公共柱13横向长度的1％～10％。
[0015]本技术还提供了一种以所述的串联式耦合电感作为滤波电感的直流变换器，所述串联式耦合电感的两个电感绕组串接后，一端通过一滤波电容接地，并且流过两个绕组的电流同为顺时针或同为逆时针。
[0016]较佳的，N个串联式耦合电感相串联作为滤波电感,N为大于1的整数。
[0017]较佳的，所述直流变换器的电路拓扑为buck减压型电路、Boost升压型电路或Buck－Boost极性反转升降压型电路。
[0018]本技术还提供了一种采用所述的直流变换器进行高电压同低电压电源变换的混合动力汽车。
[0019]较佳的，所述混合动力汽车采用48V微混系统，高电压为48V，低电压为12V。
[0020]本技术的串联式耦合电感，将分立平面电感替换成两个能串联在电路中的绕组，两个绕组利用串联式的耦合电感来实现，其中磁芯公共柱13和磁芯背部10共用，仅在磁芯公共柱13设置气隙，由于该串联式耦合电感的两个绕组共用了磁芯公共柱13，从而减小两个绕组集成后磁芯的体积，在能通过将两个绕组串联增大电感量的同时，减少了电感体积，由于结构简单，也降低了电感生产成本；而且，电感气隙仅开设在磁芯公共柱13，没有绕组包裹气隙，使得气隙处的涡流损耗极大减少，有效改善了电感散热。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面对本技术所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1是双向Buck－Boost电路图；
[0023]图2是一种现有滤波电感结构示意图；
[0024]图3是本技术的串联式耦合电感一实施例结构示意图；
[0025]图4是本技术的串联式耦合电感一实施例接入电路示意图；
[0026]图5是本技术的串联式耦合电感等效电路图；
[0027]图6是本技术的串联式耦合电感作为滤波电感的直流变换器一实施例的电路图。
[0028]图中附图标记说明：
[0029]1磁芯；10磁芯背部；11第一电感柱；12第二电感柱；13磁芯公共柱；31第一电感绕组；32第二电感绕组。
具体实施方式
[0030]下面将结合附图，对本技术中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实
施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
[0031]实施例一
[0032]如图3所示，串联式耦合电感包括磁芯1及绕组；
[0033]所述磁芯1为“日”字形，其上下两横柱分别作为第一电感柱11、第二电感柱12，其中间横柱作为磁芯公共柱13，其左右竖板作为磁芯背部10；
[0034]所述第一电感柱11、第二电感柱12及磁芯背部10均无气隙；
[0035]所述磁芯公共柱13断开有气隙；
[0036]第一电感柱11上绕有第一电感绕组31，第二电感柱12上绕有第二电感绕组32。
[0037]较佳的，所述第一电感柱11、第二电感柱12为圆柱、椭圆柱或棱柱。
[0038]较佳的，所述磁芯1是由两对称“E”形磁芯组合而成。
[0039]较佳的，所述磁芯1是由一“E”形磁芯同一“I”形片状磁芯组合而成。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种串联式耦合电感，其特征在于，其包括磁芯(1)及绕组；所述磁芯(1)为“日”字形，其上下两横柱分别作为第一电感柱(11)、第二电感柱(12)，其中间横柱作为磁芯公共柱(13)，其左右竖板作为磁芯背部(10)；所述第一电感柱(11)、第二电感柱(12)及磁芯背部(10)均无气隙；所述磁芯公共柱(13)断开有气隙；第一电感柱(11)上绕有第一电感绕组(31)，第二电感柱(12)上绕有第二电感绕组(32)。2.根据权利要求1所述的串联式耦合电感，其特征在于，所述第一电感柱(11)、第二电感柱(12)为圆柱、椭圆柱或棱柱。3.根据权利要求1所述的串联式耦合电感，其特征在于，所述磁芯(1)是由两对称“E”形磁芯组合而成。4.根据权利要求1所述的串联式耦合电感，其特征在于，所述磁芯(1)是由一“E”形磁芯同一“I”形片状磁芯组合而成。5.根据权利要求1所述的串联式耦合电感，其特征在于，所述第一电感绕组(31)、第二电感绕组(32)由扁平导线绕制形成。6.根据权利要求1所述的串联式耦合电...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁文琦，吴伟华，卢进，
申请(专利权)人：联合汽车电子有限公司，
类型：新型
国别省市：