用于车辆牵引逆变器的动态igbt栅极驱动的制作方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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(phaseseparat1n)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】
[0003]—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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]—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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]—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。
[0013]根据本发明的另一方面，提供一种控制车辆逆变器的方法，所述方法包括:施加栅极电压至具有第一和第二发射极的IGBT以产生电流；响应于栅极电压而从第二 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；以及响应于镜像电流和栅极电压而改变至栅极的电流。
[0014]根据本发明的一个实施例，改变电流是从多个电流中选择电流。
[0015]根据本发明的一个实施例，所述方法进一步包括:过滤镜像电流。
[0016]根据本发明的一个实施例，所述方法进一步包括:响应于栅极电压而取样IGBT温度，并且其中，响应于IGBT温度、镜像电流和栅极电压而改变流至栅极的电流。
[0017]根据本发明的一个实施例，所述方法进一步包括:过滤IGBT温度。
[0018]根据本发明的一个实施例，所述方法进一步包括:取样连接至第一发射极的电机的转速，并且其中，响应于转速、IGBT温度、镜像电流和栅极电压而改变至栅极的电流。
【附图说明】
[0019]图1是说明具有功率逆变器的典型传动系和能量存储部件的示例性混合动力车辆的框图；
[0020]图2是示例性车用电动马达逆变器的示意图；
[0021]图3是具有镜像电流反馈的IGBT驱动器的示例性配置的示意图；
[0022]图4是具有镜像电流反馈和温度反馈的IGBT驱动器的示例性配置的示意图。
【具体实施方式】
[0023]这里描述了本公开的实施例。然而，应理解公开的实施例仅为示例，其它实施例可以多种可替代的形式实施。附图无需按比例绘制；可放大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。所以，此处所公开的具体结构和功能细节不应解释为限定，而仅为教导本领域技术人员以多种形式实施本发明的代表性基础。本领域内的技术人员应理解，参考任一【附图说明】和描述的多个特征可与一个或多个其它附图中说明的特征组合以形成未明确说明或描述的实施例。说明的组合特征提供用于典型应用的代表实施例。然而，与本发明的教导一致的特征的多种组合和变型可以根据需要用于特定应用或实施。
[0024]图1描述了混合动力电动车辆(HEV) 112。混合动力电动车辆112可以包括连接至混合动力传动装置116的一个或多个电机114。电机114能作为马达或发电机运转。此外，混合动力传动装置116连接至内燃发动机(ICE) 118。混合动力传动装置116还连接至车轮122的驱动轴120。当发动机118打开或关闭时电机114能提供推进和减速。电机114也可以用作为发电机并且通过回收在摩擦制动系统中通常将作为热量损失掉的能量可以提供燃料经济性益处。电机114还可以通过允许发动机118运转于更高效的状况(发动机转速和负载)下并且允许混合动力电动车辆112在特定状况下关闭发动机118以电动模式运转而减少车辆排放。
[0025]牵引电池或电池组124存储电机114可以使用的能量。车辆电池组124通常提供高压直流(DC)输出。牵引电池124电连接至一个或多个电力电子(power electronic)模块26。一个或多个接触器142在打开时可以隔离牵引电池124与其它部件并且在闭合时将牵引电池124连接至其它部件。电力电子模块126还电连接至电机114并且能在牵引电池124和电机114之间双向传输能量。例如，典型的牵引电池124可以提供直流(DC)电压而电机114可以使用三相交流(AC)电运转。电力电子模块126可以转换直流电压以产生电机114使用的三相交流(AC)电。在再生模式中，电力电子模块126可以将来自作为发电机的电机114的三相交流电转换为向牵引电池124充电的直流电压。本说明书中的描述同样可以应用到纯电动车辆。对于纯电动车辆，混合动力传动装置116可以是连接至电机114的变速箱并且可以没有发动机118。电力电子模块126可以进一步包括具有经由升压、降压及其组合将电力电子模块输入电压转换为电力电子模块输出电压的高功率开关(例如IGBT)的DC-DC转换器。
[0026]牵引电池124除了提供用于推进的能量之外，还可以提供用于其它车辆电子系统的能量。车辆可以包括将牵引电池124的高压DC输出转换为与其它车辆负载兼容的低压DC供应的DC/DC转换器模块128。其它高压电负载(比如压缩器和电动加热器)146可以直接连