純電動大巴大功率電機控制器冷卻系統(tǒng)設計.pdf

1、電機控制器是新能源電動汽車電驅動系統(tǒng)的核心部件，其工作性能的好壞將直接影響到整車的運行性能。IGBT的可靠運行是電機控制系統(tǒng)性能優(yōu)劣的關鍵，它的工作溫度應嚴格控制在結溫之下，因此控制器冷卻系統(tǒng)的設計顯得尤為重要。本課題源于工程實際問題，以純電動大巴的大功率電機控制器為研究對象，旨在基于傳熱學和流體力學的理論基礎，對控制器冷卻系統(tǒng)進行研究設計，改善電機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“熱源產生—熱量

2、傳播—散熱設計—評價分析散熱結構”為主線。分別對控制器的主要損耗、熱阻模型、影響散熱效果的各個因素、控制器穩(wěn)態(tài)溫度場及電機溫升實驗進行了研究。
　　首先，電機控制器的熱源主要為大功率開關器件，即IGBT模塊。論文通過對IGBT損耗的研究，計算出電機運行在峰值轉速、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，并設計熱阻測量實驗對功率開關模塊和控制器水冷系統(tǒng)的熱阻進行實驗測定，利用熱阻模型計算出控制器芯片的理論最高溫度

3、，為后續(xù)仿真和實驗提供一定的參考。
　　其次，據(jù)計算出來的功率損耗，確定電動汽車驅動系統(tǒng)的冷卻形式和冷卻系統(tǒng)布置，并對控制器散熱系統(tǒng)進行初步設計。通過對影響散熱效果的因素進行分析研究，綜合考慮不同殼體材料、冷卻液介質和流速、不同水路結構及肋片結構對控制器溫升的影響，對冷卻系統(tǒng)進行設計。最后利用正交實驗對冷卻水道肋片相關參數(shù)進行優(yōu)化設計，根據(jù)肋寬、肋高、肋間距和段數(shù)尋找出同時可以滿足較好的溫度需求、冷卻液壓降要求和生產制造方便的組合

4、。
　　最后，建立控制器主要部件的三維模型，應用專業(yè)流固耦合分析軟件STAR-CCM+，根據(jù)實際運行環(huán)境施加仿真邊界條件和初始條件，對控制器的溫度場和流場進行仿真。同時利用電機對拖實驗，測出控制器的溫升情況，對仿真結果進行驗證。通過對理論熱阻模型計算的溫度、計算機數(shù)值仿真結果和實驗的溫度采集數(shù)據(jù)進行比較，驗證了理論計算和計算機仿真結果的準確性。
　　本文通過理論分析、仿真計算和實驗驗證，對純電動大巴汽車電機控制器冷卻系統(tǒng)進行