發(fā)布時(shí)間：2022-01-15 00:12

　　隨著國(guó)家大力推行新能源汽車發(fā)展,純電動(dòng)新能源汽車作為一個(gè)重要的車型,且越來(lái)越普及到我們的日常生活當(dāng)中,電池、電機(jī)控制器、電機(jī)（簡(jiǎn)稱三電）作為新能源汽車的動(dòng)力系統(tǒng)的重要部件,對(duì)成本和質(zhì)量要求越來(lái)越高,設(shè)計(jì)一款成本低、質(zhì)量高,符合客戶使用要求的新能源車,成為各大車企業(yè)及三電零部件供應(yīng)商重點(diǎn)研究方向,由其是零部件的壽命設(shè)計(jì)。IGBT作為車用電機(jī)控制器的核心器件,其工作壽命能否滿足車用工況的要求,由于耦合的因素太多,而成為設(shè)計(jì)的難點(diǎn),一是結(jié)合整車運(yùn)行IGBT工況參數(shù)難以提取,二是IGBT電熱模型難以建立精準(zhǔn),三是IGBT對(duì)應(yīng)的溫度-時(shí)間分布數(shù)據(jù)提取和統(tǒng)計(jì)難以準(zhǔn)確有效。本課題主要任務(wù)是,通過(guò)探索IGBT功率模塊失效機(jī)理,分析影響功率模塊壽命的主要因素及原因,以12m純電動(dòng)公交電車用控制器為例,設(shè)計(jì)純電動(dòng)車IGBT運(yùn)行工況采集方案,建立控制器電熱模型,測(cè)算IGBT壽命,從而研制一套適用于車用控制器IGBT壽命估算的方法,并在實(shí)際的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用。本文研究并設(shè)計(jì)了新能源汽車工況采集、工況合成和工況分解的流程和方法,基于純電動(dòng)公交實(shí)際道路運(yùn)行工況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,采用聚類+馬爾科夫的方法完成純電動(dòng)公交運(yùn)行... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

引線脫落失效（2）焊接層疲勞焊接層疲勞同樣是一種導(dǎo)致IGBT功率模塊失效的主

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文15圖2-6引線脫落失效（2）焊接層疲勞焊接層疲勞同樣是一種導(dǎo)致IGBT功率模塊失效的主要形式。焊接疲勞問(wèn)題形態(tài)如圖2-7所示，由于功率模塊使用多種材料組成，熱脹冷縮循環(huán)過(guò)程使得內(nèi)部結(jié)構(gòu)不斷有作用力存在，長(zhǎng)此以往會(huì)導(dǎo)致材料的扭曲與形變，一旦出現(xiàn)裂紋，硅芯片和基板之間會(huì)持續(xù)作用，致使焊接層的裂紋逐步擴(kuò)張，進(jìn)而導(dǎo)致焊接層出現(xiàn)疲勞。圖2-7焊接層疲勞（裂紋）文獻(xiàn)[33]指出：在熱力循環(huán)時(shí)，熱機(jī)械產(chǎn)生的應(yīng)力作用在功率器件上的焊接位置時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致裂紋的出現(xiàn)，甚至?xí)霈F(xiàn)空洞，同時(shí)熱力循環(huán)周期不斷增加，裂紋的寬度與深度也將不斷的增加，時(shí)間累積，將會(huì)導(dǎo)致焊接的有效面積大大減少，從而使得芯片結(jié)溫或內(nèi)部阻抗顯著提升，進(jìn)而導(dǎo)致器件內(nèi)部的溫度升高，最終由于溫度過(guò)高使得芯片失效。充分考慮芯片結(jié)溫問(wèn)題，將內(nèi)部熱阻增加15%，作為焊接層失效的標(biāo)志。事實(shí)上，IGBT模塊的封裝過(guò)程工藝存在缺陷，致使在焊接封裝時(shí)就存在空洞，因此IGBT模塊的失效與在封裝時(shí)形成的空洞體積也有密切關(guān)系。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文18第3章IGBT功率模塊運(yùn)行工況采集方案設(shè)計(jì)上一章提到功率器件受溫度沖擊造易成器件失效，這類失效正是壽命預(yù)測(cè)技術(shù)研究的基矗本章針對(duì)如何獲取純電動(dòng)車用控制器運(yùn)行工況，并分解出IGBT的運(yùn)行工況進(jìn)行詳細(xì)講解，為后續(xù)章節(jié)提取溫度沖擊數(shù)據(jù)提供電氣參數(shù)、環(huán)境參數(shù)及時(shí)間參數(shù)。3.1傳統(tǒng)工況采集方案分析汽車運(yùn)行工況描述了汽車實(shí)際道路行駛條件下整車及各子部件所處的運(yùn)行狀態(tài)，它是整個(gè)汽車產(chǎn)品測(cè)試和設(shè)計(jì)的依據(jù)條件。世界各大汽車生產(chǎn)大國(guó)都基于汽車實(shí)際道路運(yùn)行特征，開(kāi)發(fā)了一系列的測(cè)試工況，如應(yīng)用于乘用車的歐洲ECE+NEDC（EconomicCommissionofEuropeandNewEuropeanDrivingCycle）工況，日本的Japan10-15工況及美國(guó)的FTP75（FederalTestProcedure）工況，用于輕型貨車的CWTVC（WorldTransientVehicleCycle）工況，應(yīng)用于城市客車的NYCC（TheNewYorkCityCycle）工況等等。但這些工況有一定的缺陷，其一是開(kāi)發(fā)年代較早，當(dāng)時(shí)汽車技術(shù)與交通環(huán)境有較大差異；其二是這些工況主要都是反映國(guó)外汽車運(yùn)行特征，與國(guó)內(nèi)交通環(huán)境、氣候條件、地域差異等較大，難以反映中國(guó)實(shí)際道路工況特征；第三，這些工況主要是基于傳統(tǒng)燃油車的駕駛行為經(jīng)過(guò)解析合成的，不能全面反映純電動(dòng)新能源汽車的運(yùn)行特征，如純電動(dòng)汽車具有低速大扭矩起步的特征，使得其整車加速度普遍高于傳統(tǒng)燃油車；第四，這些世界典型行駛工況主要考核對(duì)象是汽車的能耗和排放，對(duì)于汽車器件壽命及耐久性考核并不完全適用。圖3-1NEDC整車行駛工況

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]IGBT的壽命評(píng)估方法研究[D]. 周利華.安徽理工大學(xué) 2017
[2]功率IGBT模塊工況分析及其壽命預(yù)測(cè)方法研究[D]. 王鵬沖.河北工業(yè)大學(xué) 2016
[3]IGBT模塊的熱應(yīng)力分布及其與器件壽命的關(guān)聯(lián)性研究[D]. 王美茹.河北工業(yè)大學(xué) 2015
[4]IGBT功率模塊結(jié)溫探測(cè)和壽命預(yù)測(cè)[D]. 王賀.河北工業(yè)大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3589496