绝了！一个顶俩？电动汽车电源“瘦身”黑科技曝光，哈工大这项研究让滤波器体积重量大幅缩减！
在电动汽车迅猛发展的今天，“续航焦虑”与“补能速度”是用户最关心的核心问题。为了解决它们，工程师们不遗余力地提升电池能量密度、研发超快充技术。然而，在电动汽车的“五脏六腑”中，有一个常常被普通消费者忽略，却对整车效率、可靠性和电磁兼容性至关重要的系统——车载功率转换器系统（如OBC车载充电机、DC-DC转换器等）。
这些转换器通过高频开关动作进行电能变换，但不可避免地会产生剧烈的开关谐波和电磁干扰。若不加以滤除，这些“杂波”不仅会干扰车内敏感电子设备，还可能影响电网质量甚至违反严格的电磁兼容法规。因此，必须在转换器中加入LC型或LCL型无源滤波器来充当“净化器”。
但问题随之而来：这些由笨重的电感（L）和电容（C）组成的滤波器，占据了宝贵的车内空间，增加了车身重量，直接拖累了车辆的功率密度和能效。这与电动汽车追求轻量化、高集成度的目标背道而驰。更棘手的是，不同的应用场景（如充电模式、驱动模式）可能需要不同拓扑（LC或LCL）的滤波器来达到最优性能，传统设计往往需要两套独立元件，进一步加剧了空间和成本的矛盾。
难道就没有一种“一石二鸟”的解决方案吗？ 近期，来自哈尔滨工业大学、深圳大学及新加坡南洋理工大学的联合科研团队在国际交通电气化领域顶级期刊《IEEE Transactions on Transportation Electrification》上发表了颠覆性研究成果。他们成功研发了一种 “统一的可配置电磁集成滤波模块” ，首次实现了单个物理模块在LC和LCL两种滤波模式间的自由切换，并借助创新的集成技术，大幅缩减了体积和重量，为高功率密度电动汽车电源系统提供了全新路径。
技术破局：柔性多层箔与“EIE”磁芯的巧思
这项研究的核心突破在于两大技术创新：柔性多层箔（FMLF）绕制技术与独特的 “EIE”型磁芯结构。
传统滤波器的电感和变压器通常使用实心铜线绕制在独立磁芯上，体积大、寄生参数难控制，且不同磁元件之间的磁场会相互干扰（即寄生耦合），导致性能下降。团队采用的FMLF技术，则像制作“千层酥”一样，将超薄的铜箔与绝缘材料交替叠压，然后进行整体绕制。这种技术能实现极低的直流电阻、优异的散热性能，以及极其紧凑的绕组结构，为高度集成奠定了基础。
更有创意的是磁芯设计。研究团队没有使用传统的独立磁芯，而是设计了一种 “EIE”型组合磁芯。形象地说，它像一个“夹心三明治”：两侧是E型磁芯，中间插入一个I型磁芯。两个FMLF绕组分别绕制在两侧的E型磁芯中柱上。这种结构巧妙地利用了磁路设计，通过在E型与I型磁芯之间精心设计和调节气隙，能够有效控制和削弱两个绕组之间有害的磁场耦合。这解决了电磁集成中最头疼的相互干扰问题，确保了集成后每个电感单元仍能保持独立的优良性能。
“变形金刚”模式：如何实现LC/LCL自由切换？
如果说创新的结构与工艺是“筋骨”，那么实现功能自由切换的“灵魂”则在于巧妙的端子配置。该集成模块的两个FMLF绕组并非固定连接，其对外端子经过了特殊设计。
在内部，两个绕组通过磁芯结构实现了电磁集成，共享部分磁路，但在电气连接上留有可配置的接口。通过外部简单的连接器切换或开关控制，改变这两个绕组的串联、并联或其中点接入电容的方式，就可以让整个模块在电气上呈现出标准的LC滤波器（二阶衰减）或LCL滤波器（三阶衰减） 的拓扑结构。
LC模式：适用于对滤波器尺寸重量极为苛刻，且对特定频段衰减要求不是极端高的场景。
LCL模式：能提供更陡峭的衰减斜率，对高频谐波和传导电磁干扰的抑制能力更强，适用于电磁兼容要求最严格的场景。
这种“可配置性”赋予了电源系统设计前所未有的灵活性。工程师可以根据车辆不同的运行状态（如静止充电、行驶中能量回收）或不同的法规要求，动态选择最优的滤波模式，用一个硬件平台满足多样化需求，真正实现了“一模块多用”。
性能实测：不仅小巧，而且强大
任何创新的价值都必须通过严苛的性能测试来验证。研究团队建立了一套基于1千瓦碳化硅MOSFET电压源转换器的实验平台，对提出的集成滤波模块进行了全面的仿真与实验对比。
1. 谐波衰减能力： 实验数据显示，无论是在LC模式还是LCL模式下，该集成模块对开关频率及其倍数次谐波的衰减能力，均达到了与分立式传统滤波器相当甚至更优的水平。尤其是LCL模式，在高频段展现出了更优异的衰减特性，能有效抑制传导电磁干扰。
2. 体积重量优势： 这是最直观的突破。得益于FMLF技术和磁芯的高度集成，整个模块的体积和重量相比使用传统分立元件的LC或LCL滤波器方案，实现了大幅下降。具体数据在论文中详细呈现，其空间节省效果对于空间布局极其紧张的车载电源系统而言，意义重大。
3. 设计指南： 论文不仅展示了结果，还系统总结了从磁芯选型、气隙计算、绕组参数设计到模式切换配置的完整设计指南，为工程应用提供了清晰的路线图。