[发明专利]用于降低开关损耗的双模式IGBT栅极驱动

说明书

本公开涉及一种用于降低开关损耗的双模式IGBT栅极驱动。一种车辆动力传动系统包括电机、逆变器和栅极驱动器，逆变器包括具有栅极的IGBT，栅极被配置为使电流流过电机的相。栅极驱动器被配置为：经由电压调节源对栅极供电，并且响应于IGBT的集电极电流超过流过电机的相的先前的稳定状态电流，转换到电流调节源以驱动栅极。栅极驱动器可被配置为将所述转换延迟预定时间，所述预定时间是基于先前的稳定状态电流与反向恢复峰值电流之间的差的。

技术领域

本申请总体上涉及对混合动力电动动力传动系统中的IGBT的栅极电流的控制，其中，栅极驱动是恒定电压以及之后的恒定电流。

背景技术

电气化车辆(包括混合动力电动车辆(HEV)和电池电动车辆(BEV))依靠牵引电池向用于推进的牵引马达提供电力，并且依靠牵引电池和牵引马达之间的电力逆变器将直流(DC)电力转换为交流(AC)电力。典型的AC牵引马达是可由3个正弦信号提供电力的3相马达，所述3个正弦信号中的每个以120度的相位分离驱动。牵引电池被配置为在特定电压范围内操作。典型的牵引电池的端电压超过100伏特DC，并且可选地，牵引电池被称作高电压电池。然而，电机的改善的性能可通过在不同的电压范围内进行操作来实现，所述电压范围通常高于牵引电池的电压。

很多电气化车辆包括DC-DC转换器(还被称作可变电压转换器(VVC))，以将牵引电池的电压转换为电机的操作电压水平。可使用电力逆变器将来自VVC的电压从DC转换到AC，以驱动电机。电机可包括牵引马达，牵引马达可能需要高电压和高电流。由于电压需求、电流需求和开关需求，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)通常被用于产生电力逆变器和VVC中的信号。

发明内容

一种车辆动力传动系统包括电机、逆变器和栅极驱动器，逆变器包括具有栅极的IGBT，栅极被配置为使电流流过电机的相。栅极驱动器被配置为：经由电压调节源对栅极供电，并且响应于IGBT的集电极电流超过流过电机的相的先前的稳定状态电流，转换到电流调节源以驱动栅极。

一种控制电力系统的IGBT的方法包括：由栅极驱动器执行以下处理：将来自电压调节源的处于一电压水平的电压施加到IGBT的栅极，响应于IGBT的集电极电流超过流过与IGBT连接的电机的相的电流，将来自电流调节源的处于一电流水平的电流施加到IGBT的栅极。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：将由电流调节源进行的电流的施加延迟预定量。

根据本发明的一个实施例，所述预定量是基于先前的稳定状态电流与反向恢复峰值电流之间的差的。

根据本发明的一个实施例，所述预定量是基于先前的稳定状态电流的平均值与反向恢复峰值电流之间的差的。

一种车辆动力传动系统的DC-DC转换器包括电感器、IGBT和栅极驱动器，IGBT具有被配置为使电流流过电感器的栅极。栅极驱动器被配置为：经由电压调节源对栅极供电，并且响应于IGBT的集电极电流达到先前记录的电感器的稳定状态电流，转换到电流调节源以驱动栅极。

根据本发明的一个实施例，转换到电流调节源以驱动栅极是自IGBT的集电极电流超过先前记录的稳定状态电流的时间点的预定延迟，其中，所述预定延迟是基于先前记录的稳定状态电流与反向恢复峰值电流之间的差的。

根据本发明的一个实施例，由电压调节源供应的电力处于超过IGBT的阈值电压的电压水平。

根据本发明的一个实施例，由电流调节源供应的电力处于大于由电压调节源供应的电流量的电流水平。

根据本发明的一个实施例，栅极驱动器还包括电流调节源阻抗和电压调节源阻抗，其中，电流调节源阻抗小于电压调节源阻抗。

根据本发明的一个实施例，栅极驱动器还被配置为：响应于栅极的电荷水平达到IGBT的密勒平台(Miller plateau)，转换到电流调节源以驱动栅极。