[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单片集成的负载开关、镜像开关和温度阵列，以及栅极驱动器。栅极驱动器包括：第一比较器，被配置为对镜像开关的电流水平进行滤波；第二比较器，被配置为基于温度阵列输出向第一比较器提供基准，使得通过第一比较器启用的开关的栅极放电速率与温度调节的滤波后的电流水平成比例地变化。

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，来自所述开关的温度补偿电流镜像信号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牵引马达是三相马达，三相马达可由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。

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单片集成的负载开关、镜像开关和温度阵列，以及栅极驱动器。栅极驱动器包括：第一比较器，被配置为对镜像开关的电流水平进行滤波；第二比较器，被配置为基于温度阵列输出向第一比较器提供基准，使得通过第一比较器启用的开关的栅极放电速率与温度调节的滤波后的电流水平成比例地变化。

一种控制开关的方法包括：对镜像电流进行滤波、改变基准电压以及改变所述开关的栅极的放电速率。指示流过所述开关的电流的镜像电流被滤波。基准电压与所述开关的结温成比例地改变。基于滤波后的镜像电流与改变后的基准电压的开环比较，改变所述开关的栅极的放电速率，使得所述放电速率在达到所述开关的击穿阈值时降低。

一种车辆包括电力转换器和栅极驱动器。电力转换器包括功率开关。栅极驱动器被配置为：响应于所述功率开关的镜像开关的滤波后的电流水平的差分电压超过温度相关的基准电压，降低所述功率开关的栅极的放电速率，使得流到与所述功率开关连接的负载的电流不超过随温度变化的阈值。

根据本发明的一个实施例，所述功率开关位于DC-AC转换器中，并且所述负载是被配置为向车辆提供推进力的电机。

根据本发明的一个实施例，所述功率开关位于DC-DC转换器中，并且所述负载为升压电感器。

根据本发明的一个实施例，所述放电速率与滤波后的电流水平的变化成比例。

根据本发明的一个实施例，所述功率开关和镜像开关为金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。

附图说明

图1是示出典型的动力传动系统和储能组件的混合动力车辆的示图，其中，在动力传动系统与储能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是具有温度补偿电路的栅极驱动电路的示意图。

图5是具有电流镜像和感测电阻器的绝缘栅双极型晶体管的示意图。

图6是集电极电流相对于IGBT的集电极和发射极之间的电压以及镜像电流相对于与IGBT单片集成在一起的镜像器件的集电极和发射极之间的电压的图形示图。