EMC滤波器及其使用的制作方法

本发明涉及滤波器组件，特别地EMC滤波器。本发明进一步涉及滤波器组件的使用。

在无线电力传输（WPT）中，电功率从一个对象无接触地传输到另一个对象。无线电力传输的频率通常在81 kHz与90 kHz之间，特别地针对汽车行业中的应用而言近似为85 kHz。无线电力传输之后，交流信号需要被整流以及随后被转发到高压（HV）母线。HV母线上的信号然后需要处于来自85 kHz整流或调节的有限谐波范围中，并且尽可能不受干扰。

标准EMC滤波器组件忽略长波（LW）波段中的充分滤波。基于典型LC部分的滤波器尤其具有极大的尺寸并且需要过多电气组件。

要实现的目标是指定具有经改善的属性的滤波器组件。

此目标通过根据独立权利要求的滤波器组件以及滤波器组件的使用来实现。

根据一个方面，指定了用于在无线电力传输中使用的滤波器组件。特别地，该滤波器组件被用于在汽车行业中的无线电力传输中的信号过滤。

该滤波器组件具有谐振电路。该谐振电路具有电感。该谐振电路具有至少一个电容器。该电容器与电感串联。该谐振电路是串联谐振电路。该谐振电路被设计和布置用于在长波波段中的谐波的衰减。

该谐振电路中的电感可以具有一个元件或多个元件。该多个元件可以并联或串联连接。谐振电路的电容器或电容器布置可以具有一个元件或多个元件。该多个元件可以并联或串联连接。

滤波器组件可以进一步具有一个或多个滤波器结构L、C、LC、CLC、LCLC，等等。滤波器组件可以具有滤波器结构的任意组合。作为示例，滤波器组件可以具有一个或多个LC级，例如第一LC滤波器级以及第二LC滤波器级。

基于被提供给滤波器组件的信号的整流，在噪声谱中看到（作为示例）85 kHz的基频的倍数是可能的。允许实现近似30到40 dB的衰减的标准EMC滤波器组件不允许处于长波无线电波段中的170 kHz处的二次谐波被少量电气变量/组件进行充分地衰减。

所描述的滤波器组件指定了一种有效地排斥二次谐波的紧凑且简单的组件。特别地，由谐振电路以简单的方式来缩短谐波。可以避免例如用于第一和第二LC滤波器级的大数量电容器以及该第一和第二LC滤波器级的大电感。这允许使用具有小尺寸的简单组件而使得低噪声信号可用。

根据一个示例性实施例，滤波器组件具有第一LC滤波器级。滤波器组件（特别是第一LC滤波器级）具有一个或许多第一电容器。滤波器组件可以具有第二LC滤波器级。滤波器组件（特别是第二LC滤波器级）具有一个或许多第二电容器。

根据一个示例性实施例，无线电力传输的基频在81 kHz与90 kHz之间。优选地，基频为85 kHz。谐振电路被设计和布置用于二次谐波的衰减。特别地，谐振电路被设计和建立用于170 kHz频率的衰减。优选地，谐振电路的谐振频率为170 kHz。以这种方式，可以以简单的方式有效地衰减二次谐波。

根据一个示例性实施例，谐振电路连接在LC滤波器级的下游。

根据一个示例性实施例，谐振电路的等效电阻小于或等于至少一个第二电容器的阻抗。特别地，谐振电路仅具有少量电容器。以这种方式，可以减少170 kHz处的阻抗。

根据一个示例性实施例，谐振电路具有品质因数Q。优选地，Q≤100，特别优选地，Q≤50。低品质因数意指可以覆盖从162 kHz到180 kHz的带宽。可以有效地排斥二次谐波。

根据一个示例性实施例，电感被设计使得谐振频率为170 kHz。这允许在近似85 kHz的基频处有效地排斥二次谐波。

根据一个示例性实施例，谐振电路的电容器的值对应于第二电容器的值。这确保了还存在超越二次谐波的充分的滤波作用。

根据另外的方面，描述了在170 kHz的频率处具有品质因数Q的谐振电路的使用，其中Q≤100。优选地，该谐振电路具有电感和至少一个电容器。该谐振电路可以具有多个电容器。至少一个电容器与电感串联连接。优选地，该谐振电路对应于上文所描述的谐振电路。已经联系该谐振电路进行描述的全部属性也适用于此谐振电路的使用，反之亦然。

优选地，谐振电路被用在无线电力传输中。特别地，谐振电路被用于在汽车行业中的无线电力传输中的信号过滤。优选地，谐振电路被用在EMC滤波器组件中，特别是上文所描述的滤波器组件。特别地，谐振电路被用于在85 kHz的基频处过滤二次谐波。

下文所描述的附图不意图被理解为是按比例的。而是，出于更好的呈现的目的，可以以放大的、缩小的或者甚至扭曲的形式来描绘个体尺寸。

由相同的附图标记指定彼此相同的或者实行相同功能的元件。

在附图中：

图1示出了基于现有技术的用于过滤干扰电压的滤波器组件的电路图，

图2示出了用于过滤干扰电压的滤波器组件的电路图，

图3示出了已经使用基于现有技术的滤波器组件进行滤波的电压信号的图表，

图4示出了已经使用根据本发明的滤波器组件进行滤波的电压信号的图表。

图1示出了针对基于现有技术的滤波器组件10的电路图。滤波器组件10是EMC滤波器。

滤波器组件10具有第一LC滤波器级L1C1X。第一LC滤波器级L1C1X具有第一电感L1和第一电容器布置C1X。电容器布置C1X具有至少一个电容器C1，但是优选地具有X数量的许多电容器C1。

滤波器组件10进一步具有第二LC滤波器级L2C2X。第二LC滤波器级L2C2X与第一LC滤波器级L1C1X串联连接。第二LC滤波器级L2C2X具有第二电感L2和第二电容器布置C2X。电容器布置C2X具有至少一个电容器C2，但是优选地具有X数量的许多电容器C2。

代替第一和第二LC滤波器级，滤波器组件20可以可替代地具有一个滤波器结构或任意数量的滤波器结构L、C、LC、CLC、LCLC（没有明确地描绘）。特别地，这些滤波器结构可以被任意地组合。

此外，滤波器组件10还具有电容器CY，该电容器CY还有助于连同第一电感L1和第二电感L2来充分地排斥关于地面的干扰。

在图1中示出的布置中，经整流的信号在其被转发到HV母线之前到达滤波器10。基于该整流，在噪声谱中看到85 kHz的基频的倍数是可能的。被示出的基于现有技术的滤波器组件10仅仅允许获得近似20 dB的衰减，而这不足以有效地排斥二次谐波（2·85 kHz = 170 kHz）。

图2示出了针对根据本发明的滤波器组件20的电路图。滤波器组件20是EMC滤波器。

以下文字仅论证与上文所描述的滤波器组件10相比较的区别。特别地，滤波器组件20在第一LC滤波器级L1C1X和第二LC滤波器级L2C2X旁边具有谐振电路L3C3X。

谐振电路L3C3X与第一LC滤波器级L1C1X和第二LC滤波器级L2C2X并联连接。谐振电路L3C3X具有电感L3。谐振电路L3C3X具有电容器布置C3X。电容器布置C3X具有至少一个电容器C3。然而不言而喻的是，电容器布置C3X也可以具有X数量的许多电容器C3，例如两个、三个、五个或者十个电容器。电感L3和电容器布置C3X串联连接。谐振电路L3C3X是串联谐振电路。谐振电路具有170 kHz的谐振频率。

为了设置170 kHz的谐振频率，优选地挑选滤波器组件20中提供的电容器布置C2X和C3X的数量和属性，以使得C2X=C3X。此外，挑选L3以使得谐振频率为170 kHz。

谐振电路L3C3X具有品质因数Q。品质因数Q是由谐振电路L3C3X实现的衰减的度量。品质因数Q越高，则衰减越高，反之亦然。谐振电路L3C3X具有低品质因数。品质因数Q需要是低的，以便于覆盖从162 kHz到180 kHz的带宽。特别地，其保持Q≤100。

谐振电路L3C3X被设计成避免大的电容器的值（例如，2.2 µF代替6.8 µF），这是必要的以便于减少170 kHz处的阻抗。并联谐振电路L3C3X的等效电阻小于或等于电容器布置C2X的X个并联的第二电容器C2的阻抗。

在图2中示出的布置中，电压信号首先被整流器21处理。经整流的信号随后在被转发到HV母线22之前到达滤波器组件20。滤波器组件20意味着可以获得在无线电LW波段中的谐波/二次谐波的好的衰减。特别地，可以从图4看到的是，根据本发明的滤波器组件20比基于现有技术的滤波器组件10（参见图3）将二次谐波（170 kHz）多衰减近似25 dB。

此处指定的主题的描述不限于各个特定实施例。而是，各个实施例的特征（在如其有技术意义的范围内）可以与彼此任意地组合。

附图标记列表

10 滤波器组件

20 滤波器组件

21 整流器

22 HV母线

L1 第一电感

L2 第二电感

L3 电感

C1 第一电容器

C2 第二电容器

C3 电容器

CY 电容器

C1X 第一电容器布置

C2X 第二电容器布置

C3X 电容器布置

L1C1X 第一滤波器级

L2C2X 第二滤波器级

L3C3X 谐振电路。