具有相位转换速率控制和过流保护的栅极驱动的制作方法

本公开涉及用于车辆的电气系统的操作，并且具体地，涉及用于控制电气系统的逆变器处的电压的转换速率(slew rate)的系统和方法。

背景技术：

1、一种用于车辆的电气系统包括电源、在电源之外操作的电动马达或电机、以及用于将来自电源的直流电转换成在电动马达处使用的交流电的逆变器。在充电或接通事件期间，电机处的电压从零上升到操作电压。当操作电压是高电压时，电压快速上升并且因此可能过冲操作电压，从而在逆变器上引起电应力。因此，期望提供一种用于在高压切换期间减少过冲量的方法。

技术实现思路

1、在一个示例性实施例中，公开了一种操作车辆的电马达的方法。通过使电流在第一时间段期间流过逆变器和栅极驱动器之间的第一分支并且在第二时间段期间流过逆变器和栅极驱动器之间的第二分支来控制栅极驱动器和逆变器之间的电流的流动，其中电流的流动控制由逆变器输出的电信号的转换速率。电信号输出由逆变器提供给电马达以操作电马达。

2、除了本文描述的一个或多个特征之外，在逆变器包括具有栅极、源极和漏极的晶体管的实施例中，该方法进一步包括控制晶体管的栅极和栅极驱动器之间的电流流动，并且其中由逆变器输出的电信号与晶体管的漏极-源极电压相关。该方法进一步包括基于漏极-源极电压与阈值电压的比较来控制栅极驱动器的操作。在第一分支包括电容器的实施例中，在第一时间段期间在第一分支中流动的电流对第一分支中的电容器充电，并且在第二时间段期间电容器的放电使来自第一分支的电流转向以在第二时间段期间在第二分支中流动。所述方法进一步在第二时间段期间通过电容器放电路径使所述电容器放电。第一分支包括电容器、可变电容器、可变电阻器和被配置为选择性地包括在第一分支中的多个电容器中的至少一个。在第一分支包括多个电容器的实施例中，该方法进一步包括基于车辆扭矩、车辆速度和电池电压工作点中的至少一个来选择多个电容器的电容。

3、在另一示例性实施例中，公开了一种用于控制车辆的电马达的转换速率控制电路。转换速率控制电路包括在栅极驱动器和逆变器之间的第一分支，其中逆变器向电动马达提供电信号输出，以及在栅极驱动器和逆变器之间的与第一分支并联的第二分支，其中电流在第一时间段期间流过第一分支并且在第二时间段期间流过第二分支，并且电流的流动控制由逆变器输出到电动马达的电信号的转换速率。

4、除了本文描述的特征中的一个或多个特征之外，所述逆变器包括具有栅极、源极和漏极的晶体管，第一分支在所述晶体管的栅极与所述栅极驱动器之间，并且第二分支在所述晶体管的栅极与所述栅极驱动器之间，并且其中由所述逆变器输出的电信号与所述晶体管的漏极-源极电压相关。转换速率控制电路进一步包括比较器，用于将漏极-源极电压与阈值电压进行比较，并基于该比较来控制栅极驱动器的操作。在一实施例中，第一分支包括电容器，其中在第一时间段期间在第一分支中流动的电流对电容器充电，并且其中在第二时间段期间电容器的放电使来自第一分支的电流转向以在第二时间段期间在第二分支中流动。所述转换速率控制电路进一步包括用于在第二时间段期间使所述电容器放电的电容器放电路径。在一实施例中，第一分支包括电容器、可变电容器、可变电阻器和被配置为选择性地包括在第一分支中的多个电容器中的至少一个。由逆变器输出的电信号是上升电压脉冲和下降电压脉冲中的一个。

5、在又一示例性实施例中，公开了一种车辆。车辆包括栅极驱动器、逆变器以及栅极驱动器与逆变器之间的转换速率控制电路。转换速率控制电路包括在栅极驱动器和逆变器之间的第一分支，其中逆变器向车辆的电马达提供电信号输出；和在栅极驱动器和逆变器之间的与第一分支并联的第二分支，其中电流在第一时间段期间流过第一分支并且在第二时间段期间流过第二分支，其中电流的流动控制由逆变器输出到电马达的电信号的转换速率。

6、除了本文描述的特征中的一个或多个特征之外，所述逆变器包括具有栅极、源极和漏极的晶体管，第一分支在所述晶体管的栅极与所述栅极驱动器之间，并且第二分支在所述晶体管的栅极与所述栅极驱动器之间，并且其中由所述逆变器输出的电信号与所述晶体管的漏极-源极电压相关。车辆进一步包括比较器，用于将漏极-源极电压与阈值电压进行比较，并基于比较来控制栅极驱动器的操作。在第一分支包括电容器的实施例中，其中在第一时间段期间在第一分支中流动的电流对电容器充电，并且其中在第二时间段期间电容器的放电使来自第一分支的电流转向以在第二时间段期间在第二分支中流动。车辆进一步包括用于在第二时间段期间使电容器放电的电容器放电路径。第一分支包括电容器、可变电容器、可变电阻器和被配置为选择性地包括在第一分支中的多个电容器中的至少一个。

7、当结合附图时，根据以下详细描述，本公开内容的上述特征和优点以及其它特征和优点是显而易见的。

技术特征：

1.一种操作车辆的电马达的方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述逆变器包括具有栅极、源极和漏极的晶体管，进一步包括控制所述晶体管的栅极和所述栅极驱动器之间的电流的流动，并且其中由所述逆变器输出的电信号与所述晶体管的漏极-源极电压相关。

3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括基于所述漏极-源极电压与阈值电压的比较来控制所述栅极驱动器的操作。

4.根据权利要求1所述的方法，其中第一分支包括电容器，其中在第一时间段期间使所述电流在第一分支中流动对第一分支中的电容器充电，并且其中在第二时间段期间所述电容器的放电使所述电流从第一分支转向以在第二时间段期间在第二分支中流动。

5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括在第二时间段期间通过电容器放电路径使所述电容器放电。

6.一种用于控制车辆的电马达的转换速率控制电路，包括：

7.根据权利要求6所述的转换速率控制电路，其中所述逆变器包括具有栅极、源极和漏极的晶体管，第一分支在所述晶体管的栅极与所述栅极驱动器之间，并且第二分支在所述晶体管的栅极与所述栅极驱动器之间，并且其中由所述逆变器输出的电信号与所述晶体管的漏极-源极电压相关。

8.根据权利要求7所述的转换速率控制电路，进一步包括比较器，该比较器用于将所述漏极-源极电压与阈值电压进行比较，并且基于比较来控制所述栅极驱动器的操作。

9.根据权利要求6所述的转换速率控制电路，其中第一分支包含电容器，其中在第一时间段期间在第一分支中流动的电流对所述电容器充电，且其中在第二时间段期间所述电容器的放电使所述电流从第一分支转向以在第二时间段期间在第二分支中流动。

10.根据权利要求9所述的转换速率控制电路，进一步包括用于在第二时间段期间使所述电容器放电的电容器放电路径。

技术总结
一种车辆、转换速率控制电路和操作车辆的电马达的方法。转换速率控制电路在车辆的栅极驱动器和车辆的逆变器之间。转换速率控制电路包括在栅极驱动器和逆变器之间的第一分支，其中逆变器向车辆的电马达提供电信号输出，以及在栅极驱动器和逆变器之间的与第一分支并联的第二分支，其中电流在第一时间段期间流过第一分支并且在第二时间段期间流过第二分支，其中电流的流动控制由逆变器输出到电马达的电信号的转换速率。

技术研发人员：P·普罗希特,M·A·K·艾哈迈德,M·H·阿尔维,C·S·纳穆杜里
受保护的技术使用者：通用汽车环球科技运作有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/7/18