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纯电动大巴大功率电机控制器冷却系统设计
| 论文题名： | 纯电动大巴大功率电机控制器冷却系统设计 |
| 关键词： | 电动汽车;电机控制器;冷却系统;散热设计 |
| 摘要： | 电机控制器是新能源电动汽车电驱动系统的核心部件，其工作性能的好坏将直接影响到整车的运行性能。IGBT的可靠运行是电机控制系统性能优劣的关键，它的工作温度应严格控制在结温之下，因此控制器冷却系统的设计显得尤为重要。本课题源于工程实际问题，以纯电动大巴的大功率电机控制器为研究对象，旨在基于传热学和流体力学的理论基础，对控制器冷却系统进行研究设计，改善电机控制器在工作过程中的温升情况，提高工作性能和使用寿命。 本文以“热源产生—热量传播—散热设计—评价分析散热结构”为主线。分别对控制器的主要损耗、热阻模型、影响散热效果的各个因素、控制器稳态温度场及电机温升实验进行了研究。 首先，电机控制器的热源主要为大功率开关器件，即IGBT模块。论文通过对IGBT损耗的研究，计算出电机运行在峰值转速、额定功率下控制器的损耗。再分析其装配工艺，建立模块热阻模型，并设计热阻测量实验对功率开关模块和控制器水冷系统的热阻进行实验测定，利用热阻模型计算出控制器芯片的理论最高温度，为后续仿真和实验提供一定的参考。 其次，据计算出来的功率损耗，确定电动汽车驱动系统的冷却形式和冷却系统布置，并对控制器散热系统进行初步设计。通过对影响散热效果的因素进行分析研究，综合考虑不同壳体材料、冷却液介质和流速、不同水路结构及肋片结构对控制器温升的影响，对冷却系统进行设计。最后利用正交实验对冷却水道肋片相关参数进行优化设计，根据肋宽、肋高、肋间距和段数寻找出同时可以满足较好的温度需求、冷却液压降要求和生产制造方便的组合。 最后，建立控制器主要部件的三维模型，应用专业流固耦合分析软件STAR-CCM+，根据实际运行环境施加仿真边界条件和初始条件，对控制器的温度场和流场进行仿真。同时利用电机对拖实验，测出控制器的温升情况，对仿真结果进行验证。通过对理论热阻模型计算的温度、计算机数值仿真结果和实验的温度采集数据进行比较，验证了理论计算和计算机仿真结果的准确性。 本文通过理论分析、仿真计算和实验验证，对纯电动大巴汽车电机控制器冷却系统进行分析设计，为该类型的控制器散热设计提供了参考。 |
| 作者： | 高月仙 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 王淑旺 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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