純電動(dòng)大巴大功率電機(jī)控制器冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、電機(jī)控制器是新能源電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的核心部件，其工作性能的好壞將直接影響到整車的運(yùn)行性能。IGBT的可靠運(yùn)行是電機(jī)控制系統(tǒng)性能優(yōu)劣的關(guān)鍵，它的工作溫度應(yīng)嚴(yán)格控制在結(jié)溫之下，因此控制器冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。本課題源于工程實(shí)際問題，以純電動(dòng)大巴的大功率電機(jī)控制器為研究對(duì)象，旨在基于傳熱學(xué)和流體力學(xué)的理論基礎(chǔ)，對(duì)控制器冷卻系統(tǒng)進(jìn)行研究設(shè)計(jì)，改善電機(jī)控制器在工作過程中的溫升情況，提高工作性能和使用壽命。
　　本文以“熱源產(chǎn)生—熱量

2、傳播—散熱設(shè)計(jì)—評(píng)價(jià)分析散熱結(jié)構(gòu)”為主線。分別對(duì)控制器的主要損耗、熱阻模型、影響散熱效果的各個(gè)因素、控制器穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)及電機(jī)溫升實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了研究。
　　首先，電機(jī)控制器的熱源主要為大功率開關(guān)器件，即IGBT模塊。論文通過對(duì)IGBT損耗的研究，計(jì)算出電機(jī)運(yùn)行在峰值轉(zhuǎn)速、額定功率下控制器的損耗。再分析其裝配工藝，建立模塊熱阻模型，并設(shè)計(jì)熱阻測(cè)量實(shí)驗(yàn)對(duì)功率開關(guān)模塊和控制器水冷系統(tǒng)的熱阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定，利用熱阻模型計(jì)算出控制器芯片的理論最高溫度

3、，為后續(xù)仿真和實(shí)驗(yàn)提供一定的參考。
　　其次，據(jù)計(jì)算出來的功率損耗，確定電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的冷卻形式和冷卻系統(tǒng)布置，并對(duì)控制器散熱系統(tǒng)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。通過對(duì)影響散熱效果的因素進(jìn)行分析研究，綜合考慮不同殼體材料、冷卻液介質(zhì)和流速、不同水路結(jié)構(gòu)及肋片結(jié)構(gòu)對(duì)控制器溫升的影響，對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。最后利用正交實(shí)驗(yàn)對(duì)冷卻水道肋片相關(guān)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，根據(jù)肋寬、肋高、肋間距和段數(shù)尋找出同時(shí)可以滿足較好的溫度需求、冷卻液壓降要求和生產(chǎn)制造方便的組合

4、。
　　最后，建立控制器主要部件的三維模型，應(yīng)用專業(yè)流固耦合分析軟件STAR-CCM+，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行環(huán)境施加仿真邊界條件和初始條件，對(duì)控制器的溫度場(chǎng)和流場(chǎng)進(jìn)行仿真。同時(shí)利用電機(jī)對(duì)拖實(shí)驗(yàn)，測(cè)出控制器的溫升情況，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。通過對(duì)理論熱阻模型計(jì)算的溫度、計(jì)算機(jī)數(shù)值仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)的溫度采集數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，驗(yàn)證了理論計(jì)算和計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。
　　本文通過理論分析、仿真計(jì)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)純電動(dòng)大巴汽車電機(jī)控制器冷卻系統(tǒng)進(jìn)行