[發明專利]利用有源截止來降低開關損耗的IGBT柵極驅動

有效

• 申請號: 201710621386.1
• 申請日: 2017-07-27
• 公開（公告）號: CN107681871B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 周彥;陳禮華;楊水濤;徐帆
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 魯恭誠;王秀君

本公開涉及利用有源截止來降低開關損耗的IGBT柵極驅動。一種車輛動力傳動系統包括：IGBT，具有開爾文發射極和鏡像電流感測，并且被配置為激勵電感；第一開關，被配置為：當所述電感的電流超過閾值時，以基于通過第一開關接入的電阻的速率從IGBT的柵極汲取電流；第二開關，被配置為：響應于所述電感的電流小于所述閾值，增大所述速率。在一個實施例中，所述電感的電流是基于當開爾文發射極連接到底盤地時連接在鏡像電流感測與底盤地之間的電阻器兩端的濾波后的電壓的。在另一實施例中，所述電感的電流是基于連接在鏡像電流感測與開爾文發射極之間的電阻器兩端的濾波后的電壓的。

技術領域

本申請總體上涉及用于降低開關損耗的在器件截止期間混合動力電動動力傳動系統中的IGBT柵極上的電壓的控制和系統。

背景技術

電氣化車輛(包括混合動力電動車輛(HEV)和電池電動車輛(BEV))依靠牽引電池向用于推進的牽引馬達提供電力，并且依靠牽引電池和牽引馬達之間的電力逆變器將直流(DC)電力轉換為交流(AC)電力。典型的AC牽引馬達是由3個正弦信號提供電力的3相馬達，所述3個正弦信號中的每個以120度的相位分離驅動。牽引電池被配置為在特定電壓范圍內操作。典型的牽引電池的端電壓超過100伏特DC，并且可選地，牽引電池被稱作高電壓電池。然而，電機的改善的性能可通過在不同的電壓范圍內進行操作來實現，所述電壓范圍通常高于牽引電池的電壓。

很多電氣化車輛包括DC-DC轉換器(還被稱作可變電壓轉換器(VVC))，以將牽引電池的電壓轉換為電機的操作電壓水平。電機(可包括牽引馬達)可能需要高電壓和高電流。由于電壓需求、電流需求和開關需求，絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)通常被用于產生電力逆變器和VVC中的信號。

發明內容

一種車輛動力傳動系統包括：IGBT，具有開爾文發射極和鏡像電流感測，并且被配置為激勵電感；第一開關，被配置為：當所述電感的電流超過閾值時，以基于通過第一開關接入的電阻的速率從IGBT的柵極汲取電流；第二開關，被配置為：響應于所述電感的電流小于所述閾值，增大所述速率。

一種通過柵極驅動器使車輛動力系統的IGBT截止的方法包括：響應于由IGBT驅動的電機的相電流小于閾值，以基于與閉合開關相關聯的電阻的速率從IGBT的柵極提取電流；響應于所述相電流超過所述閾值，斷開所述開關以減小所述速率。

一種車輛動力傳動系統包括：IGBT，具有開爾文發射極，并且被配置為激勵電感；第一開關，被配置為：以基于通過第一開關接入的電阻的速率從IGBT的柵極汲取電流；第二開關，被配置為：響應于所述電感的電流變化率超過閾值變化率，增大所述速率。

附圖說明

圖1是示出典型的動力傳動系統和能量儲存組件以及在動力傳動系統和能量儲存組件之間的可變電壓轉換器和電力逆變器的混合動力車輛的示圖。

圖2是車輛的可變電壓轉換器的示意圖。

圖3是車輛的電機逆變器的示意圖。

圖4是利用IGBT的鏡像電流來控制截止期間的IGBT的有源柵極驅動電路的示意圖。

圖5是利用IGBT的鏡像電流和負載電壓來控制截止期間的IGBT的有源柵極驅動電路的示意圖。

圖6是IGBT操作特性相對于時間的圖形表示。

圖7A是基于IGBT來控制截止期間的IGBT的有源柵極驅動電路的示意圖。

圖7B是利用IGBT的鏡像電流和負載電壓來控制截止期間的IGBT的有源柵極驅動電路的示意圖。

圖8是IGBT操作特性相對于時間的圖形表示。

具體實施方式