[發明專利]一種電動汽車IGBT驅動模塊

有效

• 申請號: 201310035731.5
• 申請日: 2013-01-30
• 公開（公告）號: CN103227628B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發明（設計）人: 李漢平;陳小江;劉愛華;劉金強;農振付
• 申請（專利權）人: 深圳市航盛電子股份有限公司
• 主分類號: H03K17/567
• 分類號: H03K17/567;H03K17/78;H02M3/335
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙)44248
• 代理人: 胡吉科,孫偉

技術領域

本發明涉及電力電子領域，尤其涉及一種電動汽車IGBT驅動模塊。

背景技術

電動汽車電機控制器作為電動汽車發展的核心部件之一，關系到未來中國新能源技術的發展，是衡量中國電動汽車領域核心技術研發能力的重要指標。電動汽車電機控制器集成了主控模塊、IGBT模塊、IGBT驅動模塊以及冷卻系統。其中，IGBT驅動模塊的設計是硬件設計較難的部分，因為涉及到高壓大電流以及低壓小電流，所以必須對高、低壓進行隔離，各個驅動模塊也必須隔離，以保證所有器件互不干擾、安全工作。電機控制器作為電動汽車的動力模塊組成部分，必須符合汽車安全等級的要求，以保證使用者的安全。而IGBT驅動模塊的設計是電機控制器中要求較高的。電動汽車電驅動電子產品工作環境條件惡劣，溫度范圍要求-40°C~+125°C，抗震防水等等。此外，IGBT驅動模塊要求工作效率高，待機情況下耗能少。

現有技術存在以下的問題：

專利201020184721.X提及采用驅動芯片IR2085S專門為工業產品市場而設計，未能通過汽車級體系認證，不能確保通過汽車電子產品相關試驗，可能在惡劣條件下會失效或發生錯誤，危及使用者安全。

專利201020184721.X采用的直流總線方式半橋結構DC/DC變換電路，難以提供穩定的正負電源來驅動IGBT和降低IGBT開關損耗。電動汽車電機驅動模塊工況轉換頻繁，在IGBT負載變化迅速的情況下，此專利產品也無法高效運轉，難以在實際的電動汽車工況下正常工作。

IGBT最佳開通電壓為+15V，關斷電壓在-9~-6V為佳。常用的正負分壓技術方案采用圖1所示的方法，利用穩壓二極管和電阻構成+15V和-8V的正負電源，用來控制IGBT的開通和關斷。但此方案在常溫條件下、IGBT工作輕載情況下，發熱厲害，在IGBT滿載情況下，溫度很高，難以確保器件能長時間正常工作。專利201020184721.X采用的分壓電路技術方案如圖2所示，也存在類似的問題，不能解決分壓電路二極管的散熱問題。

此外未見相關專利涉及如何進入低功耗模式，在電動汽車上相關的要求必須滿足，特在本發明專利設計了此功能，可在必要時候讓驅動模塊進入休眠狀態，降低系統功耗。

本發明專門為電動汽車設計，達到汽車等級要求，通過汽車級認證，可用在永磁同步電機或交流異步電機控制器上，實現高效地控制IGBT開通關斷控制和驅動IGBT正常工作。

發明內容

本發明解決的技術問題是：構建一種適用于三相異步電機或永磁同步電機控制器中的IGBT驅動模塊，解決分壓電路二極管的散熱問題、提供穩定的正負電源來驅動IGBT和降低IGBT開關損耗，并能進入低功耗模式。

本發明采取的技術方案為構建一種電動汽車IGBT驅動模塊，包括連接器、開關電源模塊電路、正負分壓電路及三相六路IGBT驅動電路，所述開關電源模塊電路給所述連接器提供電源，所述正負分壓電路處理所述開關電源模塊電路輸出的電源，所述三相六路IGBT驅動電路輸入端與所述開關電源模塊連接，輸出端與IGBT集電極連接。

作為本發明的進一步改進，所述三相六路IGBT驅動電路包括DSP控制電路、光耦隔離芯片及與之連接的IGBT導通壓降檢測電路和推挽驅動電路及，所述光耦隔離芯片的驅動輸出端與所述DSP控制電路的控制信號輸入端相接，實現驅動信號的控制和及驅動電流的放大。

作為本發明的進一步改進，所述開關電源模塊電路包括開關電源芯片、電解電容C1、二極管、三極管、MOSFET管、高頻變壓器及MOSFET吸收回路，所述電解電容C1的一端與所述高頻變壓器相接，另一端與所述開關電源芯片連接，所述二極管位于所述高壓變頻器輸出正端，與所述高頻變壓器直接相連后與輸出電容正端相連，所述MOSFET管的S極的一端通過MOSFET吸收回路接地、另一端接所述高頻變壓器，D極通過電阻R5接地，G極連接所述開關電源芯片。?