大功率汽車電子冷卻水泵是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的關(guān)鍵部件,電子水泵由電機(jī)驅(qū)動(dòng),可不受發(fā)動(dòng)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(dòng)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(huì)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(dòng)機(jī)熱管理技術(shù)是重點(diǎn)發(fā)展方向。電子水泵是發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理技術(shù)的重要組成部分。在2018年中國(guó)年度十佳發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)選中,絕大多數(shù)發(fā)動(dòng)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(jì)難度大,目前僅有Magna、Pierburg和Bosch等國(guó)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(jí)處理器E523.52為主控芯片,設(shè)計(jì)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(cè)試,本文對(duì)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(duì)控制器驅(qū)動(dòng)電路部分的金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)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... 

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【學(xué)位級(jí)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(duì)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(guò)當(dāng)前環(huán)境溫度和商坐標(biāo)的曲線給出，該過(guò)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(jì)算中，為此提供了轉(zhuǎn)換因子IAC,f/IAC,10kHz相對(duì)于頻率f的曲線4-3，電解電容的壽命計(jì)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(shí)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(duì)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(shí)的紋波電流有效值。本設(shè)計(jì)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(duì)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(guò)程中，首先要考慮的是損耗的優(yōu)化，一個(gè)合適的電感應(yīng)能夠平衡好鐵損和銅損；第二個(gè)需要考慮的是整個(gè)電感器的阻抗頻率特性范圍，該參數(shù)會(huì)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(jí)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(hào)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(shuō)明6號(hào)過(guò)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(shí)物圖，可以看出MOSFET下方焊盤焊錫量和過(guò)孔中過(guò)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(guò)孔有焊錫漏進(jìn)，且PCB表面無(wú)焊錫流出，因此本設(shè)計(jì)采用焊盤下打30個(gè)15mil孔徑的過(guò)孔方案可行。6.4功率器件的分布說(shuō)明PMSM控制器主要功率器件的種類、數(shù)量及發(fā)熱功耗見(jiàn)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(gè)）總損耗（W）驅(qū)動(dòng)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(jiàn)圖6-3所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]通信設(shè)備盒式電源模塊MOS管的散熱優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 沈悅.  通信電源技術(shù). 2019(07)
[2]基于紋波電流計(jì)算的面裝式永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)逆變器死區(qū)補(bǔ)償[J]. 李紅梅,候書寒,姚宏洋.  電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2017(S2)
[3]薄外延CMOS芯片阱摻雜濃度與擊穿電壓的關(guān)系[J]. 韓兆芳,謝達(dá),喬艷敏.  電子與封裝. 2016(08)
[4]中高頻振動(dòng)引起車內(nèi)噪聲分析研究[J]. 劉輝,羅偉賓,趙克剛.  機(jī)械與電子. 2015(06)
[5]汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的構(gòu)成和保養(yǎng)維護(hù)[J]. 李曉輝.  科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2014(25)
[6]鐵粉純度和粒徑對(duì)磷化鐵粉軟磁復(fù)合材料磁性能的影響[J]. 李發(fā)長(zhǎng),李一,柳學(xué)全,賈成廠,李楠,霍靜,李金普.  功能材料. 2012(18)
[7]最優(yōu)最小開(kāi)關(guān)損耗SVPWM地板水暖變頻調(diào)速系統(tǒng)[J]. 楊喜軍,蔣婷,佘焱.  電機(jī)與控制學(xué)報(bào). 2011(06)
[8]諧振型軟開(kāi)關(guān)在無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中的PSpice仿真[J]. 唐鴻凱,湯寧平,馬婧穎.  電工電氣. 2010(02)
[9]航空三相靜止變流器設(shè)計(jì)與仿真[J]. 劉桉,唐虹,劉慧英.  電力電子技術(shù). 2009(06)
[10]一種用于無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)電路[J]. 段德山,徐申,孫偉鋒.  電子器件. 2008(02)

博士論文
[1]雪崩器件非線性效應(yīng)及高次倍頻機(jī)理研究[D]. 趙明華.電子科技大學(xué) 2009

碩士論文
[1]臨界連續(xù)模式高效率無(wú)橋PFC整流器研究[D]. 徐厚建.浙江大學(xué) 2018
[2]車載衛(wèi)星定位設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[D]. 顧鋒.蘇州大學(xué) 2017
[3]微光像素單元物理機(jī)理及電路設(shè)計(jì)研究[D]. 熊揚(yáng).西安電子科技大學(xué) 2017
[4]場(chǎng)效應(yīng)管瞬態(tài)電熱特性的譜元法分析[D]. 程笑林.南京理工大學(xué) 2015
[5]航天用高壓電源模塊熱電耦合仿真及虛擬可靠性評(píng)估[D]. 蒙航.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[6]基于模型的電動(dòng)汽車?yán)鋮s控制系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)[D]. 李珍珍.武漢理工大學(xué) 2014
[7]電子設(shè)備核心元件熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析[D]. 周慧敏.南京理工大學(xué) 2013
[8]采用挖槽填充工藝的DMOS的雪崩耐量研究[D]. 鄧光敏.電子科技大學(xué) 2013
[9]結(jié)型半導(dǎo)體橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能研究[D]. 喬爭(zhēng)光.南京理工大學(xué) 2012
[10]大功率軟開(kāi)關(guān)PWM整流器技術(shù)研究[D]. 王天亮.北京交通大學(xué) 2009



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