电动汽车用碳化硅控制器开发与测试

针对纯电动汽车对电机控制器的高功率密度需求设计了一款碳化硅控制器。阐述了该碳化硅控制器的总体电气原理设计方案,并对其结构、硬件、软件设计方案进行了详细的分析,提出了基于碳化硅MOSFET模块的碳化硅控制器设计方案,并针对该碳化硅控制器的散热效果进行了仿真研究。最后,对碳化硅控制器样机进行了台架测试验证,测试结果表明,所设计的碳化硅控制器具有良好的控制性能。     

电动飞机电机控制器风冷散热结构的计算与改进

根据电动飞机的飞行剖面,建立了电机控制器的系统损耗及IGBT模块的热阻网络模型,对电机控制器IGBT模块的温度进行计算。以轻量小型化为目标,对电机控制器的散热结构进行了改进。MATLAB/Simulink系统仿真试验和地面台架样机试验结果表明:改进的风冷散热器能够满足电动飞机电机控制器的散热需求,且重量降低5%。     

水冷BSG电机控制系统设计与验证

针对传统汽车燃油经济性的要求,开发了一款水冷BSG电机控制系统,介绍了该控制系统的结构设计方案和电气原理,并对硬件的设计方案进行了详细阐述。为了满足BSG电机控制系统的散热要求,提出了串联式冷却系统设计方案,并针对该冷却系统的散热效果进行了热仿真研究。对BSG电机控制系统进行了测试,从结果分析得出,该水冷BSG系统具有出色的性能,满足整车设计指标要求。     

基于分立器件并联的高功率密度碳化硅电机控制器研究

新能源车用的电机控制器通常通过大功率模块来完成，但大功率模块一般成本比较高，体积比较大，资源也有限。该文基于SiC MOSFET分立器件并联设计了一种高功率密度电机控制器，为了从电气和散热角度最大程度地提升材料和空间利用率，实现高功率密度以及分立器件的良好动静态均流，设计了一种新型的电子系统结构，并提出了一种能动态平衡并联MOSFET电流的高抗扰驱动电路以及可实现低寄生电感、大电流以及高散热的适合分立器件并联应用的新型印制电路板（PCB）叠层母排设计方法。提出的电路及方法既有利于实现并联器件的动静态均流，又可以减小寄生电感造成的影响，还可以有效抑制负向串扰电压。对基于上述研究成果开发出的碳化硅电机控制器，经过双脉冲及功率实验，结果表明，设计的分立器件并联控制器并联均流效果好、散热好、功率密度高，在风冷的条件下，实现了效率最高为99.5%，功率密度为60 kW/L，可应用到新能源整车系统中。     

电动汽车用高功率电机控制器设计与验证∗

针对电动汽车控制器高功率密度的要求,开发了一款高功率电机控制器.阐述了该控制器的结构设计方案和电气原理,并对硬件和软件的设计方案进行了详细介绍,提出了基于单面散热IGBT模块的高功率控制器设计方案,并针对该高功率控制器的散热效果进行了仿真研究.最后,对高功率电机控制器进行了台架试验,试验结果表明,所设计的高功率电机控制器具有良好的控制器性能和更高的功率密度.     

一款基于双面水冷IGBT的双电机控制器开发与验证

针对双电机混合动力汽车开发了一款双电机控制器。阐述了该控制器的总体设计方案,从系统的结构、硬件、软件进行了分析,提出了基于双面水冷IGBT的双电机控制器设计方案,并对双面水冷散热器进行了热仿真,研究了IGBT模块的散热效果。最后,对试验样机进行了台架试验,由试验波形可看出,所设计的双电机控制器具有良好的控制效果。     

一款单管并联电机控制器设计与验证

针对低成本纯电动汽车开发了一款单管并联电机控制器。阐述了该单管并联电机控制器的总体设计方案,并对该控制器的硬件和软件设计方案进行了介绍,提出了基于单管IGBT并联的电机控制器设计方案,并对立式水冷散热器进行了热仿真分析,研究了单管并联电机控制器的散热效果。最后,对试验样机进行了台架测试。从测试结果可以看出,所设计单管并联电机控制器具有良好的控制性能。     

碳化硅MOSFET在电动汽车热管理系统中的研究

空调压缩机是热泵空调系统的核心,选择合适的功率器件可以提高其控制器的工作效率,从而提高整个系统的效率。这里使用了双脉冲测试电路,对1 200 V的碳化硅MOSFET和硅IGBT的开关损耗进行对比。使用PLECS仿真软件建立两者的热模型,进行系统性仿真,得到效率和结温间的对比结果。最后通过电机对拖实验得出控制器应用碳化硅MOSFET时的效率,验证出在电动汽车热管理系统中,空调压缩机控制器应用碳化硅MOSFET能有更高的效率,有利于电动汽车的热管理。     

碳化硅控制器用高效散热器开发与验证*

针对碳化硅控制器高效散热的需求开发了一款碳化硅控制器用高效散热器.介绍了该高效散热器的结构和工艺设计方案,应用该散热器开发了一款碳化硅控制器,并通过有限元热仿真研究了该散热器在碳化硅控制器中的散热效果.最后制造碳化硅控制器样机进行台架测试,结果表明开发的高效散热器具有良好的散热效果,可满足碳化硅控制器的散热需求,对于电机控制器高效散热具有较重要的工程应用价值.     

48 V被动油冷感应电机冷却性能研究

以48 V扁线绕组感应电机为研究对象,采用COMSOL软件温度场仿真计算方法,研究感应电机的转子旋转搅动冷却油的被动冷却方式对感应电机温度场分布的影响和热均衡效果。将三维电磁场分析的难度降维为电机轴向中部平面进行二维电磁场分析,以简化计算并得到其磁通密度分布图,由此计算出电机各部分的损耗值。建立该电机简化的三维全域仿真模型,并对其进行了大电流工况下瞬态热分析,仿真结果表明：被动油冷电机中气隙、转子、绕组的温升得到了明显减少。在两台相同性能参数的电机上进行空气冷却和被动油冷方式冷却温升试验,试验结果表明：与风冷系统相比,被动油冷系统能显著改善电机的转子、扁线绕组的温升,电机输出功率得到明显提升,是一种较为经济且可靠的散热系统。     

高功率密度双驱动控制器开发与验证

针对新型混合动力机电耦合总成系统开发了一款高功率密度双驱动控制器。详细阐述了该控制器的结构设计方案,并对硬件电气原理和软件控制策略进行了介绍,提出了叠层式七通道的冷却设计方案,并通过有限元仿真对双驱动控制器的散热效果进行了热仿真研究。最后,通过制造样机对双驱动电机控制器进行了台架试验,试验结果表明,所设计的双驱动电机控制器具有高效的冷却效果和稳定的控制性能。     

面向大功率芯片散热的电动汽车电机控制器结构优化

电动汽车电机控制器集成度较高,设计空间有限,并且为了保证可靠性,许多控制器不能使用风扇对大功率芯片进行降温。因此,为了降低电动汽车电机控制器内大功率芯片的温度,需要对电机控制器结构进行优化设计。通过3种方案来进行优化：首先,通过改变芯片的纵向布置改变芯片周围流场;然后,通过改变控制板结构来改变芯片周围的流场;最后,通过设置冷端导热结构对芯片进行散热。将几种方法的分析结果对比进而得到可以有效降低大功率芯片温度的最佳控制器结构优化方案,优化结果为电机控制器散热设计提供了理论指导。     

电动汽车用永磁同步电机散热设计与仿真试验

通过热管传热技术快速导出端部绕组的热量,实现电机温升的降低,是解决电动汽车电机高功率密度问题的途径之一。设计了热管装配工艺,利用ANSYS Fluent对2种电机进行有限元模型建立和温度场仿真计算,并制作样机进一步试验。试验结果表明:仿真结果与样机测试结果相近,高温区域位于绕组端部,装有热管的冷却系统电机设计能够有效地降低电机温升。     

大电流下SiC MOSFET模块的暂态温度特性研究

由于碳化硅(SiC)的材料特性,在极端温度下,碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC MOSFET)相对传统硅基器件有突出优势。目前对SiC MOSFET暂态温度特性的研究,主要以单管小电流实验为主,大电流下暂态温度特性的研究还不充分。为分析和验证大电流下暂态温度这一特性,在理论分析的基础上,以CREE 1200 V/300 A半桥SiC MOSFET模块为研究对象,通过双脉冲测试平台研究SiC MOSFET模块及其驱动电路在不同温度环境下的暂态性能。对比分析了不同温度下开关时间、开关损耗、电应力及电流、电压过冲的差异,实验结果对SiC MOSFET模块在大电流下的选型和驱动设计具有一定的参考意义。     

电动汽车车载电池充电控制器

在未来电动汽车将会占主导地位,采用车载电池充电控制器比非车载充电控制器具有更多的优势。本文提出了充电控制器的硬件设计方案,采用CAN总线与电池组通信,RS485与开关电源模块通信,传感器对电路进行监测,功率管对电流电压进行调节。采用一定的软件算法实现对功率管控制。电池组模块与充电控制器之间的通信采用SAE J1939协议。通过实验测试,该系统能够正常的运转,达到了预期的效果。充电控制器不仅可以根据电池组的特性采用合适的充电方案实现智能充电,而且能够监控电池组进行实时的保护。     

一种高压断路器伺服控制器设计方案

为进一步提升高压断路器智能化水平,在高压断路器电机直驱机构研究的基础上,分析了永磁体尺寸对电机性能的影响,设计了电机直驱高压断路器伺服控制系统。其伺服控制器硬件系统包含功率变换模块、转子位置检测模块、电压及电流采样模块以及通信模块等,同时,基于此硬件系统设计实现了各模块之间的信息交互以及系统控制的软件系统。搭建伺服控制器与高压断路器电机直驱机构的试验样机,进行高压断路器的分、合闸操作特性测试。试验结果表明：所提出的高压断路器伺服控制器设计方案可以驱动断路器动触头根据设定曲线完成分、合闸操作,具有响应速度快、实时性能好、跟踪误差小等优点,同时可以实现操作过程数据的存储及通信。     

高速异步主轴电机的热分析与冷却结构设计

高速主轴电机是电主轴的关键核心部件,电机发热直接影响电主轴的加工精度和运行可靠性。以一台10万转主轴异步电机为例,对高速异步主轴电动机进行深入的热分析,设计高效的散热冷却结构,确保主轴电机的可靠平稳运行。确定主轴电机的主要热源,研究转子转速、转子表面粗糙度对主轴电机风摩损耗的影响规律;考虑旋转磁场和谐波对铁耗计算的影响,采用齿轭分区的有限元法提高仿真精度,分析电机铁耗的分布规律。基于流体力学对电机进行3D热仿真,对比主流的周向螺旋型和轴向Z字型两种冷却结构的冷却效果,确定高效的冷却结构设计方案,并进一步采用转子铁心开空气槽的设计方案,增加转子铁心与转轴之间的热阻,提高电机的散热能力,确保电机的转轴温升在安全范围内,最后校核转子结构的机械强度,保证主轴电机运行的可靠性。