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纯电动汽车电机控制器全域温度场仿真与IGBT结温计算
| 论文题名： | 纯电动汽车电机控制器全域温度场仿真与IGBT结温计算 |
| 关键词： | 电动汽车;电机控制器;全域温度场;绝缘栅双极晶体管;水冷散热器;热阻计算 |
| 摘要： | 电动汽车电机控制器良好的工作性能是整车安全可靠运行的重要保障。IGBT模块、电路板上电子元器件、电容器是控制器的主要功率模块，保证其结温始终在允许的温度范围内对提高控制器的工作性能具有重要意义。本文以纯电动乘用车电机控制器为研究对象，提出一种IGBT用水冷散热器热阻计算方法，并借助专业热分析软件ANSYS Icepak，对控制器全域温度场进行热仿真分析及优化。 首先，计算出控制器中发热器件即IGBT模块、电路板上电子元器件和电容器的损耗。分析IGBT模块热量传递的方式，建立热阻等效模型，引用传热学与流体力学基本理论公式，得到IGBT用水冷散热器的热阻计算方法，并由此热阻值直接计算IGBT模块结温。此方法可大大缩短水冷散热器的研发周期，且对IGBT用水冷散热器的选型及设计提供指导。 其次，建立IGBT模块、控制板、驱动板和电容器的热仿真模型。根据电动汽车实际运行环境设置仿真边界条件及初始条件，对控制器全域进行流固耦合仿真，并对IGBT模块和电容器的温度场仿真结果进行分析。通过ANSYS Icepak的Zoom-in功能，提取电路板热边界条件，在提取的热边界条件下，对控制板、驱动板进行详细建模仿真。基于温度分布云图与热设计原则，优化电路板上电子元器件的布局。 最后，搭建控制器温升试验平台，利用NTC热敏电阻及红外线成像仪对IGBT芯片、电容器和电路板的温度进行监控，将试验结果与计算结果、仿真结果进行对比分析，验证IGBT模块结温计算及控制器全域温度场仿真的准确性。 本文通过理论分析、数值模拟与试验验证相结合的方法，对电动汽车电机控制器热仿真与热分析进行了系统的研究，且有效缩短设计研发周期，为控制器的热设计及优化奠定基础。 |
| 作者： | 路玲 |
| 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： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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