CN204210327U - 电机控制器igbt驱动装置及具有其的电动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种电机控制器IGBT驱动装置及具有其的电动汽车，其中，驱动装置包括：用于生成IGBT模块的保护信号的保护信号单元；用于对输入的IGBT驱动信号和保护信号进行处理判断的信号处理单元，信号处理单元对处理判断后信号配置死区时间；用于驱动IGBT模块的IGBT驱动单元，IGBT驱动单元的输入端与信号处理单元的输出端相连，IGBT驱动单元的输出端与IGBT模块的每个IGBT管的栅极相连以驱动IGBT模块。本实用新型可以实现对IGBT模块的高效驱动，并且以对功率回路中的过压、欠压、过流、过温等进行保护判断并提供保护功能，从而保证电机控制器安全可靠运行。

Description

电机控制器IGBT驱动装置及具有其的电动汽车

技术领域

本实用新型涉及汽车技术领域，特别涉及一种电机控制器IGBT驱动装置及具有其的电动汽车。

背景技术

电动汽车用电机控制器是电动汽车驱动控制系统的核心部件，电机控制器的性能直接关系着电动汽车整车性能和传输效率。其中，IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)模块由于其输入阻抗高、开关速度快等特性，广泛应用于电机控制器中。

但是，现有的电机控制器IGBT模块虽然能实现对电机的驱动，但驱动能力不高，且缺少对电机控制器的保护电路，也不能实现功率回路的主动放电，不完全适合电动汽车用电机控制器使用特点，同时也不能完全满足电动汽车用电机控制器对于功能安全可靠性方面的要求。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型的一个目的在于提出一种电机控制器IGBT驱动装置，该装置在高效驱动IGBT模块的同时，保证电机控制器安全可靠运行。

本实用新型的另一个目的在于提出一种电动汽车。

为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种电机控制器IGBT驱动装置，包括：用于生成IGBT模块的保护信号的保护信号单元，所述保护信号单元的输入端与所述IGBT模块相连；用于对输入的IGBT驱动信号和所述保护信号进行处理判断的信号处理单元，所述信号处理单元的输入端与所述保护信号单元的输出端相连，所述信号处理单元对处理判断后信号配置死区时间；用于驱动所述IGBT模块的IGBT驱动单元，所述IGBT驱动单元的输入端与所述信号处理单元的输出端相连，所述IGBT驱动单元的输出端与所述IGBT模块的每个IGBT管的栅极相连以驱动所述IGBT模块。

根据本实用新型的电机控制器IGBT驱动装置，针对电动汽车电机控制器的功率回路设计，在高效驱动电机控制器IGBT模块的同时，对功率回路中的过压、欠压、过流、过温等进行保护判断并提供保护功能，从而保证电机控制器安全可靠运行。此外，本实用新型进一步提供主动放电和被动放电回路，实现支撑电容的快速放电和自然放电，进而起到保护电机控制器的作用。

进一步地，所述保护信号单元包括：IGBT短路过流保护单元，所述IGBT短路过流保护单元的输入端与所述IGBT模块和所述IGBT驱动单元相连，所述IGBT短路过流保护单元的输出端与所述信号处理单元相连；过压欠压过流保护单元，所述过压欠压过流保护单元的输入端与所述IGBT模块相连，所述过压欠压过流保护单元的输出端与所述信号处理单元相连；过温保护单元，所述过温保护单元的输入端与所述IGBT模块相连，所述过温保护单元的输出端与所述信号处理单元相连。由此，保护信号单元可以对IGBT模块的短路过流、过压、欠压、过流、过温情况进行监控，并及时反馈给信号处理单元，从而避免上述情况出现后对电机控制器的影响，保证电机控制器安全可靠运行。

进一步地，所述电机控制器IGBT驱动装置还包括：并联于直流母线两端的支撑电容；用于进行所述支撑电容快速放电的主动放电回路单元，所述主动放电回路单元包括：第一电阻，所述第一电阻的一端与所述直流母线的正极相连；第一IGBT管，所述第一IGBT管的集电极与所述第一电阻的另一端相连，所述第一IGBT管的发射极与所述直流母线的负极相连；用于驱动所述主动放电回路单元的主动放电回路驱动单元，所述主动放电回路驱动单元的输入端与所述信号处理单元相连，所述主动放电回路驱动单元的输出端与所述第一IGBT管的栅极相连。由此，主动放电回路单元可以实现支撑电容的快速放电，从而保护电机控制器。

进一步地，所述电机控制器IGBT驱动装置还包括：用于进行所述支撑电容自然放电的被动放电回路单元，所述被动放电回路单元包括第二电阻，所述第二电阻与所述支撑电容并联连接。由此，被动放电回路单元可以实现支撑电容的自然放电，从而保护电机控制器。

进一步地，所述电机控制器IGBT驱动装置还包括：用于消除尖峰电压的缓冲电容，所述缓冲电容与所述支撑电容并联连接。由此，利用缓冲电容消除杂散电感引擎的尖峰电压，降低干扰。

进一步地，所述信号处理单元采用复杂可编程逻辑器件CPLD(Complex ProgrammableLogic Device)。

本实用新型另一方面提供一种电动汽车，包括：电机；上述实施例所述的电机控制器IGBT驱动装置；IGBT模块，所述IGBT模块分别与所述电机控制器IGBT驱动装置和电机相连。

根据本实用新型的电动汽车，利用电机控制器IGBT驱动装置可以实现对IGBT模块的高效驱动，并且以对功率回路中的过压、欠压、过流、过温等进行保护判断并提供保护功能，从而保证电机控制器安全可靠运行。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本实用新型的电机控制器IGBT驱动装置的示意图；

图2为根据本实用新型的电机控制器IGBT驱动装置的电路图；

图3为根据本实用新型的电动汽车的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面参考图1和图2对本实用新型的电机控制器IGBT驱动装置进行说明。本实用新型的电机控制器IGBT驱动装置适用于电动汽车的电机控制。由于电动汽车的电机采用电机控制器IGBT模块进行功率驱动，本实用新型的电机控制器IGBT驱动装置针对电动汽车的电机控制器的功率回路设计，提供IGBT模块的驱动信号，并且对功率回路提供保护功能。其中，IGBT模块可以内置于电机控制器中。

如图1所示，本实用新型实施例的电机控制器IGBT驱动装置10包括：保护信号单元1、信号处理单元2和IGBT驱动单元3。

具体地，保护信号单元1用于生成IGBT模块20的保护信号，其中保护信号单元1的输入端与IGBT模块相连，采集IGBT模块的电流、电压等多个参数，从而生成IGBT模块的保护信号。其中，IGBT模块的保护信号包括短路过流保护信号、过压/欠压/过流保护信号、过温保护信号等。保护信号单元1进一步将生成的保护信号发送给信号处理单元2进行处理。

如图2所示，保护信号单元1包括：IGBT短路过流保护单元11、过压欠压过流保护单元12和过温单元13。

IGBT短路过流保护单元11的输入端与IGBT模块20相连，IGBT短路过流保护单元11的输出端与信号处理单元2相连。具体地，IGBT短路过流保护单元11根据采集到的IGBT模块20的状态参数，生成对应的短路过流保护信号，然后将上述短路过流保护信号发送给信号处理单元2。

此外，IGBT短路过流保护单元11的输入端还与IGBT驱动单元3相连，可以接收来自IGBT模块的短路过流保护信号生成反馈信号。

过压欠压过流保护单元12的输入端与IGBT模块20相连，输出端与信号处理单元2相连。具体地，过压欠压过流保护单元12根据采集到的IGBT模块20的状态参数，生成对应的过压/欠压/过流保护信号，然后将上述、过压/欠压/过流保护信号发送给信号处理单元2。

过温保护单元13的输入端与IGBT模块20相连，输出端与信号处理单元2相连。具体地，过温保护单元13根据采集到的IGBT模块20的状态参数，生成对应的过温保护信号，然后将上述过温保护信号发送给信号处理单元2。

由此，保护信号单元1可以对IGBT模块的短路过流、过压、欠压、过流、过温情况进行监控，并及时反馈给信号处理单元，从而避免上述情况出现后对电机控制器的影响，保证电机控制器安全可靠运行。

信号处理单元2的输入端与保护信号单元1的输出端相连。信号处理单元2用于对由控制单元30输入的IGBT驱动信号和来自保护信号单元1的保护信号进行处理判断，然后对处理判断后信号配置死区时间，生成IGBT驱动信号。即，信号处理单元2将IGBT驱动信号、短路过流保护信号、过压/欠压/过流保护信号、过温保护信号进行共同处理判断，然后加入互锁、死区时间后，将信号输出至IGBT驱动单元3。

在本实用新型的示例中，信号处理单元2可以为CPLD。

IGBT驱动单元3的输入端与信号处理单元2的输出端相连，用以驱动IGBT模块20。IGBT驱动单元3的输出端与IGBT模块20的每个IGBT管的栅极相连，用以根据接收到的信号来驱动IGBT模块20，提供较大的驱动功率。

进一步，本实用新型的电机控制器IGBT驱动装置还包括：支撑电容C1、主动放电回路单元5和主动放电回路驱动单元6。具体地，支撑电容C1并联于直流母线的两端，位于IGBT模块20的前级，可以作为直流侧和交流侧之间的负载平衡储能元件，可以为电机负载提供无功功率，稳定直流电压。

主动放电回路单元5用于与所述支撑电容4形成放电回路，以实现支撑电容4的快速放电，从而保护电机控制器。如图2所示，主动放电回路单元5包括：第一电阻R1和第一IGBT管VT1，其中，第一电阻R1的一端与直流母线的正极V+相连，第一电阻R1的另一端与第一IGBT管VT1的集电极相连，第一IGBT管VT1的发射极与直流母线的负极V-相连。

主动放电回路驱动单元6的输入端与信号处理单元2相连，输出端与第一IGBT管52的栅极相连。具体地，信号处理单元2接收来自控制单元30的主动放电信号，将上述主动放电信号进一步发送给主动放电回路驱动单元6。主动放电回路驱动单元6根据上述主动放电信号驱动主动放电回路单元5，以驱动主动放电回路单元5进行支撑电容C1的快速放电，从而保护电机控制器。

进一步，本实用新型的电机控制器IGBT驱动装置还包括：被动放电回路单元，其中，被动放电回路单元包括第二电阻R2，该第二电阻R2与支撑电容4并联连接，用于与支撑电容4形成放电回路，以实现支撑电容4的自然放电，从而保护电机控制器。

进一步，本实用新型的电机控制器IGBT驱动装置还包括：缓冲电容C2，其中，缓冲电容C2与支撑电容4并联连接，用于消除由于杂散电感引起的尖峰电压，降低干扰。

下面对本实用新型的电机控制器IGBT驱动装置的工作流程进行说明。

首先，由保护信号单元1采集IGBT模块20的电流、电压等多个参数，根据上述参数生成IGBT模块20的短路过流保护信号、过压/欠压/过流保护信号、过温保护信号等保护信号，然后将上述保护信号发送至信号处理单元2。信号处理单元2在对该保护信号和来自控制单元30的IGBT驱动信号进行共同处理判断后，然后加入互锁、死区时间后，将信号发送给IGBT驱动单元3。IGBT驱动单元3在对信号处理后发送给IGBT模块20以驱动IGBT模块20。IGBT模块20通过三相电缆分别与电机M的三相电路和直流母线两级相连，驱动电机M工作。

在IGBT模块20的工作过程中，保护信号单元1实时采集IGBT模块20的工作状态，如果检测到IGBT模块20出现至少以下一种情况：过温、过压、欠压、过流、短路过流等，向信号处理单元2以发送保护信号的形式反馈上述情况。信号处理单元2在对上述保护信号分析后，可以停止向IGBT驱动单元3发送信号，从而停止IGBT模块20的工作，起到保护电机控制器的工作。可以理解的是，电机控制器的执行由信号处理单元2完成。

根据本实用新型的电机控制器IGBT驱动装置，针对电动汽车电机控制器的功率回路设计，实现对电机控制器IGBT模块的高效驱动。需要说明的是，本实用新型的电机控制器IGBT驱动装置适用于电动汽车用三相全桥电机控制器，可以提供较大的驱动功率。此外，本实用新型可以对功率回路中的过压、欠压、过流、过温等进行保护判断并提供保护功能，从而保证电机控制器安全可靠运行。本实用新型进一步提供主动放电和被动放电回路，实现支撑电容的快速放电和自然放电，进而起到保护电机控制器的作用。综上，本实用新型的电机控制器IGBT驱动装置具有结构紧凑、尺寸小，重量轻，可靠性高、失效模式可控，工作效率高等特点。

下面参考图3对本实用新型的电动汽车进行说明。

本实用新型还提出一种电动汽车，包括：电机M、上述实施例所述的电机控制器IGBT驱动装置10和IGBT模块20，其中IGBT模块20分别与电机控制器IGBT驱动装置10和电机M相连。具体地，IGBT模块20与电机M的三相电路相连，驱动电机M工作。

根据本实用新型的电动汽车，利用电机控制器IGBT驱动装置可以实现对IGBT模块的高效驱动，并且以对功率回路中的过压、欠压、过流、过温等进行保护判断并提供保护功能，从而保证电机控制器安全可靠运行。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求极其等同限定。

Claims (7)

1.一种电机控制器IGBT驱动装置，其特征在于，包括：

用于生成IGBT模块的保护信号的保护信号单元，所述保护信号单元的输入端与所述IGBT模块相连；

用于对输入的IGBT驱动信号和所述保护信号进行处理判断的信号处理单元，所述信号处理单元的输入端与所述保护信号单元的输出端相连，所述信号处理单元对处理判断后信号配置死区时间；以及

用于驱动所述IGBT模块的IGBT驱动单元，所述IGBT驱动单元的输入端与所述信号处理单元的输出端相连，所述IGBT驱动单元的输出端与所述IGBT模块的每个IGBT管的栅极相连以驱动所述IGBT模块。

2.如权利要求1所述的电机控制器IGBT驱动装置，其特征在于，所述保护信号单元包括：

IGBT短路过流保护单元，所述IGBT短路过流保护单元的输入端与所述IGBT模块和所述IGBT驱动单元相连，所述IGBT短路过流保护单元的输出端与所述信号处理单元相连；

过压欠压过流保护单元，所述过压欠压过流保护单元的输入端与所述IGBT模块相连，所述过压欠压过流保护单元的输出端与所述信号处理单元相连；

过温保护单元，所述过温保护单元的输入端与所述IGBT模块相连，所述过温保护单元的输出端与所述信号处理单元相连。

3.如权利要求1所述的电机控制器IGBT驱动装置，其特征在于，还包括：

并联于直流母线两端的支撑电容；

用于进行所述支撑电容快速放电的主动放电回路单元，所述主动放电回路单元包括：

第一电阻，所述第一电阻的一端与所述直流母线的正极相连；

第一IGBT管，所述第一IGBT管的集电极与所述第一电阻的另一端相连，所述第一IGBT管的发射极与所述直流母线的负极相连；

用于驱动所述主动放电回路单元的主动放电回路驱动单元，所述主动放电回路驱动单元的输入端与所述信号处理单元相连，所述主动放电回路驱动单元的输出端与所述第一IGBT管的栅极相连。

4.如权利要求3所述的电机控制器IGBT驱动装置，其特征在于，还包括：

用于进行所述支撑电容自然放电的被动放电回路单元，所述被动放电回路单元包括第二电阻，所述第二电阻与所述支撑电容并联连接。

5.如权利要求3所述的电机控制器IGBT驱动装置，其特征在于，还包括：用于消除尖峰电压的缓冲电容，所述缓冲电容与所述支撑电容并联连接。

6.如权利要求1-5任一项所述的电机控制器IGBT驱动装置，其特征在于，所述信号处理单元采用复杂可编程逻辑器件CPLD。

7.一种电动汽车，其特征在于，包括：

电机；

权利要求1-6任一项所述的电机控制器IGBT驱动装置；

IGBT模块，所述IGBT模块分别与所述电机控制器IGBT驱动装置和电机相连。