[发明专利]利用温度补偿的截止的栅极驱动器

说明书

本发明涉及利用温度补偿的截止的栅极驱动器。一种车辆动力传动系统包括开关和栅极驱动器，所述开关被配置为将驱动电流提供至电机并且与二极管阵列连接。所述栅极驱动器可被配置为：响应于当在存在截止请求的情况下提供所述驱动电流时所述二极管阵列上的电压超过阈值，将电阻性开关的操作限制到线性区域，以使与所述电压成比例的所述驱动电流的变化率减小。

技术领域

本申请总体上涉及一种用于固态开关的栅极驱动器，其中，来自固态开关的温度反馈被用于调节栅极电流以改变截止速率。

背景技术

电气化车辆(包括混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)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3相马达，3相马达可由3个正弦信号提供电力，所述3个正弦信号中的每个以120度的相位分离被驱动。牵引电池被配置为在特定电压范围内操作，并提供最大电流。牵引电池可选地被称作高电压电池，其中，典型的牵引电池的端电压超过100伏特DC。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端电压。同样，用于驱动车辆电机的电流需求通常被称作高电流。由于通常驱动电感负载的高电压和高电流，因此，当开关将电感负载与电流源断开连接并且线圈中的场开始减弱时，可能经历反电动势(cemf或反emf)或瞬态电压峰值以保持电感器两端的电压不变。

此外，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。可包括牵引马达的电机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，固态开关(诸如，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开关和栅极驱动器，所述开关被配置为将驱动电流提供至电机并且与二极管阵列连接。所述栅极驱动器可被配置为：响应于当在存在截止请求的情况下提供所述驱动电流时所述二极管阵列上的电压超过阈值，将电阻性开关的操作限制到饱和区域，以使与所述电压成比例的所述驱动电流的变化率减小。

一种控制车辆动力传动系统的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的方法包括：响应于当在存在针对所述IGBT的截止请求的情况下提供驱动电流时所述IGBT的二极管阵列上的电压超过阈值，将与所述IGBT的栅极电阻器并联电连接的电阻性器件的操作限制到饱和区域，以减小所述驱动电流的变化率。

一种车辆包括电力转换器和栅极驱动器，所述电力转换器包括功率开关。所述栅极驱动器可被配置为：响应于当在存在截止请求的情况下将电流提供至负载时与所述功率开关连接的二极管阵列上的电压下降到阈值以下，将与栅极驱动器的电阻器电连接的电阻性器件从饱和区域转换至线性区域，以选择性地增大与所述电压成比例的所述电流的变化率。

附图说明

图1是示出典型的传动系和能量储存组件的混合动力车辆的示图，其中，在传动系与能量储存组件之间具有可变电压转换器和电力逆变器。

图2是车辆的可变电压转换器的示意图。

图3是车辆的电机逆变器的示意图。

图4是固态开关的归一化击穿电压相对于固态开关的结温的图形示图。

图5是具有温度补偿电路的栅极驱动电路的示意图。

图6是与固态开关单片集成的二极管阵列上的电压相对于固态开关的结温的图形示图。

图7A是具有温度补偿电路的栅极驱动电路的第一示意图。

图7B是具有温度补偿电路的栅极驱动电路的第二示意图。

图7C是具有温度补偿电路的栅极驱动电路的第三示意图。