一种车用碳化硅功率模块的控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种车用碳化硅功率模块的控制方法及系统，此方法包括步骤：获取车用碳化硅功率模块所在的环境温度；当环境温度值低于预设值时，选择低温工作模式，增大驱动板栅极电阻，从而增加碳化硅MOSFET的关断时间，以降低关断电压尖峰；当环境温度值处于预设阈值范围时，选择常温模式，减小驱动板栅极电阻，从而减少碳化硅MOSFET的开通时间和关断时间，以降低开通损耗和关断损耗。本发明专利技术能够提高系统低温启动和低温运行的可靠性，防止碳化硅MOSFET在低温下击穿，同时也能在常温下降低电机控制器系统的开关损耗，提高系统寿命。提高系统寿命。提高系统寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种车用碳化硅功率模块的控制方法及系统


[0001]本专利技术主要涉及功率半导体
，具体涉及一种车用碳化硅功率模块的控制方法及系统。

技术介绍

[0002]碳化硅器件主要应用于电动汽车的主逆变器(Inverter)、车载充电单元(OBC)和DC/DC转换器等，碳化硅器件能够提高电动汽车续航里程和充电效率。碳化硅器件的主要优点是：功率密度高、系统效率高，车用碳化硅模块和IGBT模块相比可以提高5％的系统效率、高压应用，1200V碳化硅在800V电池电压情况下比硅更有优势。
[0003]电动汽车的工作环境温度为
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40℃～+105℃，碳化硅MOSFET在高压应用时，漏
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源击穿电压VDSS会随着温度降低而降低，低温下，碳化硅MOSFET更容易被电压击穿。以A公司碳化硅MOSFET为例：
[0004]表1A公司1200V碳化硅MOSFET VDSS特性
[0005]温度漏
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源击穿电压VDSS
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50℃1176V25℃1200V110℃1224V
[0006]电动汽车的电池电压最大可达到850V，在杂散电感比较大的电机控制器系统中，碳化硅MOSFET的漏
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源极关断电压尖峰可以达到1150V。车用碳化硅MOSFET的漏
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源击穿电压VDSS为1200V，如表1所示，
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50℃时，A公司1200V碳化硅MOSFET的漏
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源击穿电压VDSS降低到1176V，低温时碳化硅MOSFET更容易被过压击穿。
[0007]为了解决上述问题，目前现有技术是通过信号发生器装置(如DSP等)发出缓慢的下降沿信号，延长栅极
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源极电容的放电时间。电动汽车上用的碳化硅MOSFET的关断时间通常在100ns左右，碳化硅MOSFET每个周期的持续开通时间在5us和10us之间。如果增大20ns的关断时间，需要整个信号传输回路要做到0.4％～0.2％的精度，在工程上比较难实现，成本也高。

技术实现思路

[0008]本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种能够提高系统低温启动和低温运行的可靠性，防止碳化硅MOSFET在低温下击穿，同时也能在常温下降低电机控制器系统的开关损耗，提高系统寿命的车用碳化硅功率模块的控制方法及系统。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0010]一种车用碳化硅功率模块的控制方法，包括步骤：
[0011]获取车用碳化硅功率模块所在的环境温度；
[0012]当环境温度值低于预设值时，选择低温工作模式，增大驱动板栅极电阻，从而增加
碳化硅MOSFET的关断时间，以降低关断电压尖峰；
[0013]当环境温度值处于预设阈值范围时，选择常温模式，减小驱动板栅极电阻，从而减少碳化硅MOSFET的开通时间和关断时间，以降低开通损耗和关断损耗。
[0014]作为上述技术方案的进一步改进：
[0015]所述预设值为0℃，所述预设阈值为0℃
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40℃。
[0016]本专利技术还公开了一种车用碳化硅功率模块的控制装置，包括：
[0017]温度采集单元，用于获取车用碳化硅功率模块所在的环境温度；
[0018]逻辑处理单元，用于当环境温度值低于预设值时，选择低温工作模式，增大驱动板栅极电阻，从而增加碳化硅MOSFET的关断时间，以降低关断电压尖峰；
[0019]当环境温度值处于预设阈值范围时，选择常温模式，减小驱动板栅极电阻，从而减少碳化硅MOSFET的开通时间和关断时间，以降低开通损耗和关断损耗。
[0020]作为上述技术方案的进一步改进：
[0021]所述温度采集单元包括温度采集电阻、运算放大器U1和运算放大器U2，所述温度采集电阻的输出端分别与所述运算放大器U1的同相输入端和运算放大器U2的反相输入端相连，所述运算放大器U1的输出端输出温度采样信号；当所述环境温度值低于预设值时，所述运算放大器U2的输出端输出低电平，当所述环境温度值高于预设值时，所述运算放大器U2的输出端输出高电平。
[0022]所述逻辑处理单元包括变压器、MOS管T1、MOS管T2、第一电阻单元和第二电阻单元，所述变压器的输入端与运算放大器U2的输出端相连，所述变压器的输出端与MOS管T1的栅极相连，所述MOS管T1的漏极与MOS管T2的栅极相连，所述MOS管T2的漏极与第一电阻单元的一端相连，所述MOS管T2的源极与第二电阻单元的一端相连，所述第一电阻单元的另一端和第二电阻单元的另一端均与碳化硅MOSFET的栅极相连。
[0023]所述第一电阻单元和第二电阻单元均为多个并联的电阻构成。
[0024]本专利技术进一步公开了一种车用碳化硅功率模块，包括碳化硅MOSFET和如上所述的车用碳化硅功率模块的控制装置。
[0025]本专利技术进一步公开了一种车用碳化硅功率模块的控制系统，包括
[0026]第一程序模块，用于获取车用碳化硅功率模块所在的环境温度；
[0027]第二程序模块，用于当环境温度值低于预设值时，选择低温工作模式，增大驱动板栅极电阻，从而增加碳化硅MOSFET的关断时间，以降低关断电压尖峰；
[0028]当环境温度值处于预设阈值范围时，选择常温模式，减小驱动板栅极电阻，从而减少碳化硅MOSFET的开通时间和关断时间，以降低开通损耗和关断损耗。
[0029]本专利技术还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的车用碳化硅功率模块的控制方法的步骤。
[0030]本专利技术进一步公开了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的车用碳化硅功率模块的控制方法的步骤。
[0031]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0032]本专利技术基于上述碳化硅MOSFET的特性，在低温工作模式时，通过加大驱动板的栅极电阻，通过延长栅极
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源极电容的放电时间，可以降低漏极
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源极导电沟道的关断速度，降
低漏极
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源极电流的关断变化率，从而降低漏极
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源极的关断电压尖峰；而在常温工作模式时，减小驱动板栅极电阻，从而减少碳化硅MOSFET的开通时间和关断时间，降低开通损耗和关断损耗，防止碳化硅MOSFET在常温时热失效(在常温和高温时，增大栅极电阻会加大碳化硅MOSFET的开通损耗、关断损耗，在一些设计余量不多的方案中，增加栅极电阻会导致碳化硅MOSFET热失效)。即本专利技术能够提高系统低温启动、低温运行的可靠性，防止碳化硅MOSFET在低温下击穿；同时也能在常温下降低电机控制器系统的开关损耗，提高系统寿命。
附图说明
[0033]图1为本专利技术的方法在具体应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车用碳化硅功率模块的控制方法，其特征在于，包括步骤：获取车用碳化硅功率模块所在的环境温度；当环境温度值低于预设值时，选择低温工作模式，增大驱动板栅极电阻，从而增加碳化硅MOSFET的关断时间，以降低关断电压尖峰；当环境温度值处于预设阈值范围时，选择常温模式，减小驱动板栅极电阻，从而减少碳化硅MOSFET的开通时间和关断时间，以降低开通损耗和关断损耗。2.根据权利要求1所述的车用碳化硅功率模块的控制方法，其特征在于，所述预设值为0℃，所述预设阈值为0℃
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40℃。3.一种车用碳化硅功率模块的控制装置，其特征在于，包括：温度采集单元(1)，用于获取车用碳化硅功率模块所在的环境温度；逻辑处理单元(2)，用于当环境温度值低于预设值时，选择低温工作模式，增大驱动板栅极电阻，从而增加碳化硅MOSFET的关断时间，以降低关断电压尖峰；当环境温度值处于预设阈值范围时，选择常温模式，减小驱动板栅极电阻，从而减少碳化硅MOSFET的开通时间和关断时间，以降低开通损耗和关断损耗。4.根据权利要求3所述的车用碳化硅功率模块的控制装置，其特征在于，所述温度采集单元(1)包括温度采集电阻、运算放大器U1和运算放大器U2，所述温度采集电阻的输出端分别与所述运算放大器U1的同相输入端和运算放大器U2的反相输入端相连，所述运算放大器U1的输出端输出温度采样信号；当所述环境温度值低于预设值时，所述运算放大器U2的输出端输出低电平，当所述环境温度值高于预设值时，所述运算放大器U2的输出端输出高电平。5.根据权利要求4所述的车用碳化硅功率模块的控制装置，其特征在于，所述逻...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，柯攀，曾亮，戴小平，
申请(专利权)人：湖南国芯半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：