原文传递
汽车电子水泵控制器热分析与散热优化
| 论文题名： | 汽车电子水泵控制器热分析与散热优化 |
| 关键词： | 汽车发动机;冷却系统;电子水泵;控制器;发热性能;散热性能 |
| 摘要： | 大功率汽车电子冷却水泵是汽车发动机冷却系统的关键部件，电子水泵由电机驱动，可不受发动机工况影响。采用电子水泵替代机械水泵，可以精确控制冷却效果，是解决发动机油耗和排放的主要措施。2016年10月，节能与新能源汽车技术战略咨询委员会发布了节能与新能源汽车技术路线图，明确提出至2030年乘用车平均油耗要降至3.2L/100km，并明确指出发动机热管理技术是重点发展方向。电子水泵是发动机热管理技术的重要组成部分。在2018年中国年度十佳发动机评选中，绝大多数发动机采用了电子水泵技术。由于工作环境恶劣，大功率汽车电子水泵功率器件和电机热损耗大，设计难度大，目前仅有Magna、Pierburg和Bosch等国际大厂有成熟的量产产品。 本文以大功率汽车电子水泵为载体，采用符合AEC-Q200的ELMOS汽车级处理器E523.52为主控芯片，设计了一款600W载重汽车电子水泵。为使该水泵满足通用汽车公司环境与耐久性标准GMW-3172测试，本文对控制器发热、电机绕组发热和散热进行了研究。 首先，对控制器驱动电路部分的金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）、铝电解电容、功率电感和电机绕组的发热机理进行了深入研究，包括结构特点、电学特性分析及相关损耗公式推导。在此基础上，确定了MOSFET、铝电解电容和功率电感型号，对控制器参数和PMSM驱动电路外围电路进行了优化，保证控制器发热性能与电磁兼容性能达到平衡，满足设计需求。 其次，分析了MOSFET、电机绕组耗散功率的传导途径，利用Icepak软件对水泵热传导性能进行了整体建模。通过仿真，研究水泵高温环境下的工作情况，利用仿真结果指导设计了一种新颖的流道结构，用于对控制器和电机进行强迫水冷散热。 最后，按照GMW-3172标准，对电子水泵样机进行了高温（环境145℃/冷却液125℃）试验，验证电子水泵控制器和电机的高温工作可靠性，并在第三方测试机构进行了高温耐久测试。测试结果表明，该电子水泵样机热性能符合预期要求，满足各项指标需求。该样机的成功研制，对大功率汽车电子水泵及其控制器设计具有重要指导价值。 |
| 作者： | 杨鹏宏 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 张建新;高志刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津工业大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
