CN205212745U - 一种电动汽车电机驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动汽车电机驱动电路，包括主控芯片、驱动芯片、三个以上绝缘栅双极型晶体管和比较器组；所述绝缘栅双极型晶体管构成电机三相绕组的控制电路所述驱动芯片包括六路以上驱动支路，所述比较器组包括六个以上比较器；所述主控芯片连接于驱动芯片的控制输入端，所述驱动支路的输出端连接于不同比较器的输入端，所述绝缘栅双极型晶体管的门极分别连接于不同比较器的输出端。本实用新型降低了各绝缘栅双极型晶体管导通和关断的时间差，提高了驱动电路的稳定性、使用寿命。

Description

一种电动汽车电机驱动电路

技术领域

本实用新型涉及电动汽车领域，特别是涉及一种电动汽车电机驱动电路。

背景技术

IGBT(绝缘栅双极型晶体管)模块广泛应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。在实际驱动控制系统中，需要同时开通、关断的某两相IGBT的桥臂，但因驱动信号走线距离不一致、驱动电压差异、驱动元器件性能差异等客观因素导致两相IGBT开通不同步，其结果就是最先开通的桥臂冲击电流较大、热损耗较大；最先关断的IGBT电压冲击尖峰较高。IGBT长时间工作在此类工况下，会发生明显地降低整体性能。

目前IGBT驱动方案在开通同步性上采用以下措施：

1、三相的IGBT门极驱动线走线距离尽量一致，不能做到一致的，尽量减少差距；

2、三相的IGBT门极驱动电压之间的偏差控制在±3％；

3、驱动功率不大的IGBT，三相下桥臂驱动共用驱动电源。

但上述技术措施仍然存在以下问题：

1、为了三相IGBT的门极驱动线距离一致，必然会有一相或者两相的门极会走曲线，从而导致寄生电容增加，降低了门极驱动抗干扰性，增加误导通、误关断的风险；

2、目前主流的IGBT驱动电源采用的拓扑结构是反激式(flyback)，其特点是，可以输出相互隔离的多路电压，但是多路电压之间差异较大，要控制开关电源的输出电压精度为3％，必然对工艺、调试要求严格，增加大量成本。

3、三相下桥臂共用驱动电源，相当于驱动负载增加，反激式开关电源的特点是，负载增加，输出电压下降，输出电压下降会导致IGBT开通时间比设计的要求长，开通损耗增加，增加了热损耗，降低了稳定性。对于驱动功率要求较大的IGBT，该方法不适用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题，提供一种电动汽车电机驱动电路，用于减少IGBT开通同步性较差的问题，从而减少了冲击电流、冲击电压、热冲击等不良后果的发生，提高IGBT的可靠性。

本实用新型是这样实现的：

一种电动汽车电机驱动电路，包括：主控芯片、驱动芯片、第一绝缘栅双极型晶体管、第二绝缘栅双极型晶体管、第三绝缘栅双极型晶体管、第四绝缘栅双极型晶体管、第五绝缘栅双极型晶体管、第六绝缘栅双极型晶体管和比较器组；

所述第一绝缘栅双极型晶体管和第二绝缘栅双极型晶体管相互串联构成电机的A相控制电路；第三绝缘栅双极型晶体管和第四绝缘栅双极型晶体管相互串联构成电机的B相控制电路；第五绝缘栅双极型晶体管和第六绝缘栅双极型晶体管相互串联构成电机的C相控制电路；

所述驱动芯片包括六路以上驱动支路，所述比较器组包括六个以上比较器；所述主控芯片连接于驱动芯片的控制输入端，所述驱动支路的输出端连接于所述比较器的输入端，所述第一绝缘栅双极型晶体管至第六绝缘栅双极型晶体管的门极分别连接于比较器的输出端。

进一步的，所述第一绝缘栅双极型晶体管至第六绝缘栅双极型晶体管的栅极与射极之间均连接有一个续流二极管。

进一步的，在所述A相控制电路，B相控制电路和C相控制电路的输入端均设置有光电耦合器和一组自举电容。

进一步的，所述比较器为迟滞比较器。

本实用新型具有如下优点：本实用新型电动汽车电机驱动电路在IGBT的门极与驱动支路输出端之间增设了比较器，比较器的输入端连接于两路不同的驱动支路，输出端连接于IGBT的门极，本实用新型通过增设比较提高了IGBT开通或判断的同步性，减小IGBT开通不同步所致的电流冲击，关断不同步所致的电压冲击，以及两者所致的热冲击，提高了IGBT的稳定性、使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型实施方式电动汽车电机驱动电路的原理图；

图2为本实用新型实施方式中，两个驱动支路通过比较器级联的示意图。

标号说明：

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1，本实用新型实施方式，一种电动汽车电机驱动电路，该电动汽车驱动电机包括：主控芯片即图1中的Microship、驱动芯片、第一绝缘栅双极型晶体管(第一IGBT，即图中的N1)、第二绝缘栅双极型晶体管N2、第三绝缘栅双极型晶体管N3、第四绝缘栅双极型晶体管N4、第五绝缘栅双极型晶体管N5、第六绝缘栅双极型晶体管N6和比较器组(即图1中的关断比较器和开通比较器，所述关断比较器和开通比较器实了一个由多个比较器组成的比较器组，只是在控制逻辑上按不同的状态分为关断比较器和开通比较器)。

其中，每个绝缘栅双极型晶体管为一桥臂，所述第一绝缘栅双极型晶体管和第二绝缘栅双极型晶体管相互串联于电动汽车动力电池的正极P(即Positive的缩写)与负极N(即Negative的缩写)之间，构成电机的A相控制电路；同理第三绝缘栅双极型晶体管和第四绝缘栅双极型晶体管相互串联构成电机的B相控制电路；第五绝缘栅双极型晶体管和第六绝缘栅双极型晶体管相互串联构成电机的C相控制电路。通过控制第一绝缘栅双极型晶体管至第二绝缘栅双极型晶体管的导通或关断可控制电动汽车的电机。

所述驱动芯片包括六路以上驱动支路即图1中的DriveIC，每个驱动支路用于驱动一个绝缘栅双极型晶体管，其输入端连接于主控芯片Microship，输出端连接于绝缘栅双极型晶体管(并且直接连接，而是通过比较器连接)。所述比较器组包括六个以上比较器，比较器设置于驱动支路的输出端与绝缘栅双极型晶体管的门极之间；所述驱动支路的输出端连接于不同比较器的输入端，所述第一绝缘栅双极型晶体管至第六绝缘栅双极型晶体管的门极分别连接于不同比较器的输出端。优选的，所述比较器为迟滞比较器。

其中，所述比较器是通过比较器级联的方式连接于不的驱动支路DriveIC，使多个驱动支路DriveIC通过两级以上比较器级联输出实现多路驱动信号同步控制的(即控制IGBT同时导通或关断)。如图2所示，为两路驱动支路DriveIC通过比较器级联的连接示意图，以此类推，更多路驱动支路则需要更多级比较器级联。

本实施方式电动汽车电机驱动电路的工作原理：当某相驱动信号先到达比较器，而另外两相或一相驱动信号没有达比较器，则比较器处于关断状态，直到所有驱动信号都到达，比较器才开通，此时驱动信号才同时驱动IGBT，避免了开通先后时间差所带来的电流冲击后果。关断控制过程与开通控制过程同理。

请参阅表1为三相两电平矢量控制循环表，以三相两电平矢量控制循环为例，其中：1代表桥臂开通，0代表桥臂关断；

表1

取状态1为例：需要同时开通的桥臂为：U相上臂、V相下臂，W相下臂，则比较器会同时检测六路桥臂驱动信号，只有当三个高电平信号同时达到比较器输入端，比较器才开通，则三路驱动信号同时开通对应的桥臂。

取状态4为例：需要同时关断的桥臂为：U相上臂、V相下臂、W相下臂，则关断比较器同时检测六路桥臂驱动信号，只有当三个低电平信号同时达到比较器输入端，比较器才开通，则三路驱动信号同时关断对应的桥臂。

进一步的，为保护IGBT在频繁开导与关断过程中，不被感应电压击穿或烧坏，在本实施方式中，所述第一绝缘栅双极型晶体管至第六绝缘栅双极型晶体管的栅极与射极之间均连接有一个续流二极管。

进一步的，为保证提高驱动电路的工作稳定性，在所述A相控制电路，B相控制电路和C相控制电路的输入端均设置有自举电路，即升压电路，包括光电耦合器和一组自举电容。利用自举电容使电容放电电压和电源电压叠加，从而使驱动电压升高，有效提高各驱动支路的驱动力。

本实用新型电动汽车电机驱动电路以较小的成本(两颗六路输入的比较器)带来较大的风险保障，在现有的电机驱动电路中开通或关断的IGBT不同步，其时间差异可以达到几百纳秒；而本实用新型只有一个比较器的开通延时，即小于10ns，减小IGBT开通不同步所致的电流冲击，关断不同步所致的电压冲击，以及两者所致的热冲击，提高了IGBT的稳定性、使用寿命。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效形状或结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种电动汽车电机驱动电路，其特征在于，包括：主控芯片、驱动芯片、第一绝缘栅双极型晶体管、第二绝缘栅双极型晶体管、第三绝缘栅双极型晶体管、第四绝缘栅双极型晶体管、第五绝缘栅双极型晶体管、第六绝缘栅双极型晶体管和比较器组；

所述第一绝缘栅双极型晶体管和第二绝缘栅双极型晶体管相互串联构成电机的A相控制电路；第三绝缘栅双极型晶体管和第四绝缘栅双极型晶体管相互串联构成电机的B相控制电路；第五绝缘栅双极型晶体管和第六绝缘栅双极型晶体管相互串联构成电机的C相控制电路；

所述驱动芯片包括六路以上驱动支路，所述比较器组包括六个以上比较器；所述主控芯片连接于驱动芯片的控制输入端，所述驱动支路的输出端连接于所述比较器的输入端，所述第一绝缘栅双极型晶体管至第六绝缘栅双极型晶体管的门极分别连接于比较器的输出端。

2.根据权利要求1所述的电动汽车电机驱动电路，其特征在于，所述第一绝缘栅双极型晶体管至第六绝缘栅双极型晶体管的栅极与射极之间均连接有一个续流二极管。

3.根据权利要求1所述的电动汽车电机驱动电路，其特征在于，在所述A相控制电路，B相控制电路和C相控制电路的输入端均设置有光电耦合器和一组自举电容。

4.根据权利要求1所述的电动汽车电机驱动电路，其特征在于，所述比较器为迟滞比较器。