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混合動(dòng)力電動(dòng)汽車ISG系統(tǒng)電機(jī)和逆變器熱的性能分析

混合動(dòng)力汽車的起動(dòng)發(fā)動(dòng)一體機(jī)（ISG）系統(tǒng)取消了發(fā)動(dòng)機(jī)怠速，屬于中混型節(jié)油機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)的效率是保證節(jié)油效果的前提。當(dāng)車輛長(zhǎng)時(shí)間行駛時(shí)，ISG系統(tǒng)將承受一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間的高負(fù)荷，造成系統(tǒng)過(guò)熱，進(jìn)而降低了能量效率及損害了系統(tǒng)的工作壽命。當(dāng)外界溫度為25℃時(shí)，車輛長(zhǎng)時(shí)間行駛會(huì)使ISG系統(tǒng)的出口溫度達(dá)到95℃，而風(fēng)冷式電機(jī)的線圈溫度可達(dá)158.5℃。高溫影響金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，造成部件損壞。而采用液冷方式，電機(jī)線圈的最高溫度能控制在96.8℃以內(nèi)。

ISG系統(tǒng)工作在起動(dòng)機(jī)狀態(tài)時(shí)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，且在2s內(nèi)將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速帶到怠速水平；發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作后，ISG系統(tǒng)工作在發(fā)電狀態(tài)，因此可以認(rèn)為ISG系統(tǒng)在整個(gè)行車過(guò)程中都在工作，而且由于ISG系統(tǒng)工作狀態(tài)穩(wěn)定，選型時(shí)要盡量讓ISG的高效區(qū)落在發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作范圍。對(duì)于熱分析，開發(fā)了風(fēng)冷系統(tǒng)和水冷系統(tǒng)，用來(lái)測(cè)試ISG的散熱效果。在風(fēng)冷系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)，冷卻空氣的溫度相比于流速，對(duì)ISG的散熱系統(tǒng)影響更大。在測(cè)試中，需要檢測(cè)PCB板、MOSFET、制冷板的溫度。5kW的ISG生熱功率約為185.2W，其中89%的熱量通過(guò)制冷板釋放出。對(duì)于冷卻過(guò)程中的流量變化，當(dāng)冷卻水的流速?gòu)?L/min提高到6L/min后，MOSFET的溫度會(huì)降低3.3℃，而冷卻后的水溫則會(huì)從65℃降低到45℃。

對(duì)計(jì)算的溫度數(shù)值與試驗(yàn)的溫度數(shù)值進(jìn)行分析，如果真實(shí)環(huán)境中冷卻水溫度達(dá)到沸騰，則MOSFET的計(jì)算溫度應(yīng)達(dá)到121℃，而實(shí)際中是113℃，冷卻水入口與出口處之間的壓力變化會(huì)達(dá)到6254Pa。試驗(yàn)中的電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為7000r/min，流過(guò)逆變器的額定電流為150A。

網(wǎng)址：http://ieeexplore.ieee. org/stamp/stamp.jsp? arnumber=6687493

作者：Sung Chul Kim

編譯：張聰