混合動力電動汽車ISG系統電機和逆變器熱的性能分析

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混合動力電動汽車ISG系統電機和逆變器熱的性能分析

混合動力汽車的起動發動一體機（ISG）系統取消了發動機怠速，屬于中混型節油機構，機構的效率是保證節油效果的前提。當車輛長時間行駛時，ISG系統將承受一個長時間的高負荷，造成系統過熱，進而降低了能量效率及損害了系統的工作壽命。當外界溫度為25℃時，車輛長時間行駛會使ISG系統的出口溫度達到95℃，而風冷式電機的線圈溫度可達158.5℃。高溫影響金屬半導體場效應晶體管，造成部件損壞。而采用液冷方式，電機線圈的最高溫度能控制在96.8℃以內。

ISG系統工作在起動機狀態時起動發動機，且在2s內將發動機轉速帶到怠速水平；發動機正常工作后，ISG系統工作在發電狀態，因此可以認為ISG系統在整個行車過程中都在工作，而且由于ISG系統工作狀態穩定，選型時要盡量讓ISG的高效區落在發動機的正常工作范圍。對于熱分析，開發了風冷系統和水冷系統，用來測試ISG的散熱效果。在風冷系統中發現，冷卻空氣的溫度相比于流速，對ISG的散熱系統影響更大。在測試中，需要檢測PCB板、MOSFET、制冷板的溫度。5kW的ISG生熱功率約為185.2W，其中89%的熱量通過制冷板釋放出。對于冷卻過程中的流量變化，當冷卻水的流速從2L/min提高到6L/min后，MOSFET的溫度會降低3.3℃，而冷卻后的水溫則會從65℃降低到45℃。

對計算的溫度數值與試驗的溫度數值進行分析，如果真實環境中冷卻水溫度達到沸騰，則MOSFET的計算溫度應達到121℃，而實際中是113℃，冷卻水入口與出口處之間的壓力變化會達到6254Pa。試驗中的電機額定轉速為7000r/min，流過逆變器的額定電流為150A。

網址：http://ieeexplore.ieee. org/stamp/stamp.jsp? arnumber=6687493

作者：Sung Chul Kim

編譯：張聰