[发明专利]用于车辆牵引逆变器的动态IGBT栅极驱动

说明书

本发明公开了一种用于车辆牵引逆变器的动态IGBT栅极驱动。混合动力电动车辆包括牵引电池、牵引马达和其间的功率逆变器。功率逆变器将牵引电池的DC电源转换为驱动牵引马达的每个相位的AC电源。功率逆变器包括调整至牵引马达的功率的绝缘栅双极晶体管(IGBT)。调整IGBT的速度影响包括功率损失、电压过冲和电流过冲的系统性能。使用双发射极IGBT提供驱动电流的电流镜像，可以使用具有栅极驱动电路的电路使得栅极驱动速度可基于包括温度和牵引马达转速的特征而动态改变。

技术领域

本发明整体上涉及基于包括镜像电流、IGBT温度和牵引马达转速的特性控制牵引逆变器中的IGBT。

背景技术

混合动力电动车辆和纯电动车辆依靠牵引电池提供电力至用于推进的牵引马达以及其间的将电池DC(直流)电力转换为牵引马达使用的AC(交流)电力的功率逆变器(power inverter)。典型的AC牵引马达是可以通过每者通过120度分相(phaseseparation)驱动的三个正弦信号驱动的三相马达。牵引马达可能需要高电压和高电流。由于电压、电流和切换(switching)的要求，绝缘栅双极晶体管(IGBT)通常用于在功率逆变器中产生信号。

发明内容

一种逆变器控制器包括：双发射极IGBT，具有栅极、第一发射极和第二发射极。第一发射极可以配置用于流动负载电流，而第二发射极可以配置用于流动与负载电流成比例的镜像电流。逆变器控制器进一步包括：栅极驱动器(gate driver)，连接至栅极并且配置用于流动多个电流；缓冲电路，基于镜像电流而输出缓冲信号；以及锁存电路，响应于缓冲信号以及高于阈值的栅极电压而输出信号，以配置栅极驱动器流动从多个电流选择的电流。

根据本发明的一个实施例，所述控制器进一步包括：温度传感器，与所述IGBT热连接；以及温度锁存电路，响应于温度信号以及高于阈值的栅极电压而输出所述温度信号，以配置所述栅极驱动器流动从所述多个电流中选择的电流。

根据本发明的一个实施例，所述控制器进一步包括：电机，具有转速，与所述第一发射极连接；以及转速锁存电路，响应于转速信号以及高于阈值的栅极电压而输出所述转速信号，以配置所述栅极驱动器流动从所述多个电流中选择的电流。

根据本发明的一个实施例，所述控制器进一步包括：电机，具有转速，与所述第一发射极连接；以及转速锁存电路，输出转速信号，配置所述栅极驱动器响应于所述转速信号流动从所述多个电流中选择的电流。

一种逆变器控制器包括：IGBT，具有栅极、第一发射极和第二发射极，并且所述IGBT配置用于使流自第一发射极的镜像电流与流自第二发射极的负载电流成比例。逆变器控制器进一步包括：可变电流电压控制装置，连接至栅极；至少一个控制器，配置用于基于镜像电流而改变流自可变电流电压控制装置的电流。

根据本发明的一个实施例，可变电流电压控制装置包括多个MOSFET，所述多个MOSFET可以选择性地接通、并联连接、并且配置用于在一定电压下提供多个电流。

根据本发明的一个实施例，可变电流电压控制装置包括可以选择性地接通的多个电阻。

根据本发明的一个实施例，至少一个控制器进一步配置用于基于IGBT的温度而改变可变电流电压控制装置的电流。

根据本发明的一个实施例，至少一个控制器进一步配置用于基于过滤的IGBT温度而改变可变电流电压控制装置的电流。

一种用于控制车辆逆变器的方法包括：施加栅极电压至包括第一和第二发射极的IGBT以产生电流；响应于栅电压而从第二IGBT发射极取样与来自第一IGBT发射极的驱动电流输出成比例的镜像电流输出；响应于镜像电流和栅极电压而改变流至栅极的电流。