[發(fā)明專利]用于減少開關(guān)損耗的動(dòng)態(tài)IGBT柵極驅(qū)動(dòng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710145948.X
• 申請(qǐng)日: 2017-03-13
• 公開（公告）號(hào): CN107176044B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐竹嫻;陳清麒;鄒軻;陸熙;邁克爾·W·德格內(nèi)爾;菊池淳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福特全球技術(shù)公司
• 主分類號(hào): B60L53/22
• 分類號(hào): B60L53/22;B60L53/24;B60L15/00
• 代理公司: 北京銘碩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11286
• 代理人: 王秀君;魯恭誠

本發(fā)明公開了一種用于減少開關(guān)損耗的動(dòng)態(tài)IGBT柵極驅(qū)動(dòng)。車輛包括電機(jī)、IGBT和柵極驅(qū)動(dòng)器。IGBT具有柵極、發(fā)射極和集電極，并且被配置為使電荷流過電機(jī)的相。柵極驅(qū)動(dòng)器被配置為：使電流以第一水平流至柵極，并且響應(yīng)于所述相上的電壓的時(shí)間積分大于預(yù)定水平而從第一水平轉(zhuǎn)變至小于第一水平的第二水平。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)總體上涉及對(duì)柵極電流具有至少兩個(gè)恒定電流水平的混合動(dòng)力電動(dòng)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中的IGBT的柵極電流的控制。

背景技術(shù)

包括混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(HEV)和電池電動(dòng)車輛(BEV)的電氣化車輛依靠牽引電池來向牽引馬達(dá)提供電力以用于推進(jìn)，依靠牽引電池和牽引馬達(dá)之間的電力逆變器將直流(DC)電力轉(zhuǎn)換為交流(AC)電力。通常的AC牽引馬達(dá)是三相馬達(dá)，三相馬達(dá)可通過分別以120度相位分離驅(qū)動(dòng)的三個(gè)正弦信號(hào)進(jìn)行供電。牽引電池被配置為在特定電壓范圍內(nèi)工作。通常的牽引電池的端電壓是大于100伏特的DC電壓，牽引電池可以選擇性地被稱為高電壓電池。然而，可通過在不同的電壓范圍內(nèi)(通常，以比牽引電池的電壓高的電壓)工作來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的性能改善。

許多電氣化車輛包括DC-DC轉(zhuǎn)換器，DC-DC轉(zhuǎn)換器也被稱為可變電壓轉(zhuǎn)換器(VVC)，用于將牽引電池的電壓轉(zhuǎn)換為電機(jī)的工作電壓水平。可包括牽引馬達(dá)的電機(jī)可能需要高電壓和高電流。由于電壓、電流和開關(guān)的需求，絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)通常用于在電力逆變器和VVC中產(chǎn)生信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容

一種車輛，包括電機(jī)、IGBT和柵極驅(qū)動(dòng)器。IGBT具有柵極、發(fā)射極和集電極，并且被配置為使電荷流過電機(jī)的相。柵極驅(qū)動(dòng)器被配置為：使電流以第一水平流至柵極，并且響應(yīng)于所述相上的電壓的時(shí)間積分大于預(yù)定水平而使電流從第一水平轉(zhuǎn)變?yōu)樾∮诘谝凰降牡诙健?/p>

一種控制車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的IGBT的方法包括：使電流以第一水平流至IGBT的柵極；響應(yīng)于IGBT上的電壓的時(shí)間積分大于預(yù)定閾值，使電流從第一水平轉(zhuǎn)變至小于第一水平的第二水平。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種控制電力系統(tǒng)的IGBT的方法，所述方法包括：通過柵極驅(qū)動(dòng)器使電流以第一水平流至IGBT的柵極；響應(yīng)于IGBT上的電壓的時(shí)間積分超過預(yù)定閾值，使電流從第一水平轉(zhuǎn)變至小于第一水平的第二水平。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一水平是基于IGBT的柵極電容的。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第二水平是基于IGBT的集電極電流的變化率的，使得與IGBT反向并聯(lián)連接的續(xù)流二極管兩端的反向偏置二極管電壓不超過擊穿閾值。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在起始于柵極驅(qū)動(dòng)器接收到IGBT導(dǎo)通信號(hào)時(shí)且結(jié)束于柵極驅(qū)動(dòng)器使IGBT截止時(shí)的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行所述時(shí)間積分。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述預(yù)定閾值從與電流相關(guān)聯(lián)的電勢(shì)被推導(dǎo)得到，使得與IGBT反向并聯(lián)連接的續(xù)流二極管兩端的過沖電壓不超過二極管極限值。

一種車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)包括IGBT和柵極驅(qū)動(dòng)器。IGBT具有柵極、發(fā)射極和集電極。柵極驅(qū)動(dòng)器被配置為：使電流以第一水平流至柵極，并且響應(yīng)于產(chǎn)生的集電極至發(fā)射極的電壓的時(shí)間積分大于預(yù)定水平而使電流從第一水平轉(zhuǎn)變?yōu)樾∮诘谝凰降牡诙健?/p>

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一水平是基于IGBT的柵極電容以及IGBT的寄生電感的。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)還包括與IGBT反向并聯(lián)連接的續(xù)流二極管，其中，所述預(yù)定水平從與電流相關(guān)聯(lián)的電壓被推導(dǎo)得到，使得續(xù)流二極管兩端的過沖電壓不超過二極管極限值。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第二水平是基于IGBT的集電極電流的變化率的，使得最大二極管電壓不超過擊穿閾值。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在起始于柵極驅(qū)動(dòng)器接收到IGBT導(dǎo)通信號(hào)時(shí)且結(jié)束于柵極驅(qū)動(dòng)器使IGBT截止時(shí)的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行所述時(shí)間積分。