大功率汽車電子冷卻水泵是汽車發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的關(guān)鍵部件,電子水泵由電機(jī)驅(qū)動,可不受發(fā)動機(jī)工況影響。采用電子水泵替代機(jī)械水泵,可以精確控制冷卻效果,是解決發(fā)動機(jī)油耗和排放的主要措施。2016年10月,節(jié)能與新能源汽車技術(shù)戰(zhàn)略咨詢委員會發(fā)布了節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖,明確提出至2030年乘用車平均油耗要降至3.2L/100km,并明確指出發(fā)動機(jī)熱管理技術(shù)是重點發(fā)展方向。電子水泵是發(fā)動機(jī)熱管理技術(shù)的重要組成部分。在2018年中國年度十佳發(fā)動機(jī)評選中,絕大多數(shù)發(fā)動機(jī)采用了電子水泵技術(shù)。由于工作環(huán)境惡劣,大功率汽車電子水泵功率器件和電機(jī)熱損耗大,設(shè)計難度大,目前僅有Magna、Pierburg和Bosch等國際大廠有成熟的量產(chǎn)產(chǎn)品。本文以大功率汽車電子水泵為載體,采用符合AEC-Q200的ELMOS汽車級處理器E523.52為主控芯片,設(shè)計了一款600W載重汽車電子水泵。為使該水泵滿足通用汽車公司環(huán)境與耐久性標(biāo)準(zhǔn)GMW-3172測試,本文對控制器發(fā)熱、電機(jī)繞組發(fā)熱和散熱進(jìn)行了研究。首先,對控制器驅(qū)動電路部分的金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFET）、鋁電解電容、功率電感和電機(jī)繞組的發(fā)熱機(jī)理... 

【文章來源】：天津工業(yè)大學(xué)天津市

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

壽命曲線圖

第四章控制器系統(tǒng)搭建43圖4-3轉(zhuǎn)換因子相對于頻率f的曲線Fig.4-3Thecurveoftheconversionfactorwithrespecttofrequencyf已知紋波電流和環(huán)境溫度情況下的電解電容使用壽命是由壽命曲線圖決定的，商曲線是在給定環(huán)境溫度和額定紋波電流下確定的，相應(yīng)的使用壽命值由穿過當(dāng)前環(huán)境溫度和商坐標(biāo)的曲線給出，該過程未考慮紋波電流的頻率依賴性，必須以附加因子的形式將其引入計算中，為此提供了轉(zhuǎn)換因子IAC,f/IAC,10kHz相對于頻率f的曲線4-3，電解電容的壽命計算公式（4-2）如下：()()20010010102TITTILLK=（4-2）式中T表示電解電容的工作溫度，T0表示電解電容的最高工作溫度，T0表示最高溫度下電解電容允許溫升，L表示溫度為T時的電解電容壽命，L0表示工作在最高溫度下的電解電容壽命，K表示紋波對電解電容的壽命系數(shù)，I0表示最高溫度下額定紋波電流有效值，I表示溫度為T時的紋波電流有效值。本設(shè)計選用TDK-B41689型鋁電解電容，滿足全球工程標(biāo)準(zhǔn)GMW-3172中的相關(guān)使用壽命標(biāo)準(zhǔn)[58]。4.2.3功率電感的選型對于給定的電壓校準(zhǔn)應(yīng)用（連續(xù)導(dǎo)電模式），應(yīng)選擇適合電流紋波的電感，濾波電感值的確定是根據(jù)指定的最大電感電流紋波和相應(yīng)的操作條件確定的。在電感的選擇過程中，首先要考慮的是損耗的優(yōu)化，一個合適的電感應(yīng)能夠平衡好鐵損和銅損；第二個需要考慮的是整個電感器的阻抗頻率特性范圍，該參數(shù)會影響電路的差模噪聲特性，特別是在高頻部分，電感的阻抗等級越高，差模噪聲越

天津工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文64根據(jù)表6-2可知，6號MOSFET的表面溫度最低，且MOSFET表面溫度與正下方翅片溫度的溫差最小，說明6號過孔的導(dǎo)熱性能最好。圖6-2X光照射圖Fig.6-2X-rayexposure圖6-2是焊接好的MOSFET在X光照射下的實物圖，可以看出MOSFET下方焊盤焊錫量和過孔中過錫量的情況：顏色越深代表焊錫量越多，依據(jù)顏色深淺可得焊盤焊錫量充足，焊盤下方過孔有焊錫漏進(jìn)，且PCB表面無焊錫流出，因此本設(shè)計采用焊盤下打30個15mil孔徑的過孔方案可行。6.4功率器件的分布說明PMSM控制器主要功率器件的種類、數(shù)量及發(fā)熱功耗見表6-3：表6-3功率器件的功耗Tab.6-3Powerconsumptionofpowerdevices器件名稱發(fā)熱量（W）數(shù)量（個）總損耗（W）驅(qū)動MOSFET1.051212.6采樣電阻1.02411.024MCU111鋁電解電容1.5623.12功率電感0.721.4防反接MOSFET0.3120.62以上六種器件總損耗19.764W，其他損耗5W，控制器總損耗24.764W，繞組銅耗18.18W，繞組鐵耗4.5W，功率器件的分布情況見圖6-3所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3050921