3.IGBT等功率器件温升
逆变器的最大功率电流由半导体功率芯片(以下简称芯片)的温度上限决定。通过提高功率模块基片的散热性能,降低了芯片的温升,提高了芯片的最大电流值。电源模块基片具有散热、绝缘、固定芯片、导电等功能。其热辐射性能影响芯片的温升。当汽车处于运动状态时,芯片的温度会急剧上升,例如发动机启动产生瞬态热量和持续运行产生稳定热量。
式中:R为热阻,L为厚度,k为导热系数,A为面积特点:-H公司与T公司的最大的区别在于功率元件的冷却方法。H公司采用了传动的单面冷却,与此相对,T公司则采用了双面冷却;然H公司针对冷却效能并非比T公司差;-H公司采用C-Cu,是一种由多孔碳基体浸渍铜制成的复合材料。它的导热系数与Cu相当,热膨胀系数与Si相当。通过将较厚的C-Cu层直接置于芯片下方,既减少了焊接部分的应力,又实现了高热容量。
4.高压线束温升
纯电动汽车的运行特点决定了线束的特殊性,相比低压线束,高压线束具有以下特点:高电压。车辆动力电池最高电压达到 420 V,甚至更高,要求线束绝缘材料具有更高的介电强度和规格尺寸。大电流。动力电池容量为 100 Ah,按国标试验方法的恒流放电 9I3计算,输出电流可达 300 A,线束能够稳定运行,就需要更大的连接器接触面积和导线截面积。密封性。水和灰尘的侵蚀将导致线束绝缘性能下降,造成高压击穿、漏电等安全隐患,要求线束有更高的防护等级。高耐热。车辆大电流运行时的焦耳效应会产生热量,导致线束自身和周围温度上升,使线束产生更大的温升,要求线束具有更好的耐热性能,国标规定非热源附件线束的耐温为 105 ℃,高压线束耐热性一般要达到 125 ℃,甚至更高。抗电磁干扰。电动车辆运行时,反复变化的电器负荷与系统中大量采用的变频技术,造成线束电压、电流和频率的剧烈波动,产生较大的电磁干扰,并对车辆本身及周围环境的电气电子设备造成影响,所以线束需要对电磁干扰进行屏蔽,以满足电磁兼容性(EMC)要求。耐久性能。线束应具有耐温、耐候、耐介质腐蚀、耐振以及导线破损防护等性能,并具备较大的安全余量和连接寿命,保证车辆长期可靠运行。成本高。车辆运行条件和使用环境的特殊性,导致高压线束成本昂贵。设计中,应避免结构与规格的过度选配,造成成本上升 以纯电动汽车的驱动电机系统为例,根据电机功率计算变频器的输入峰值Pb1:
动力电池在整车大负荷运行时,往往会造成较大的电压降。根据锂电池充放电曲线,此压降按低于标称电压的 10%计算,则电机变频器的峰值输入电流 Ibmax:
可用以下公式估算绝缘层能够承受的过流持续时间
5.减速器油封唇口温升
针对电驱系统的密封系统,因其所密封对象的线速度过高,故而针对密封系统,通常为基础材质与唇口材质二者合一方案进行;考虑到唇口处的油温相比油温高出30℃~50℃。但选型设计过程中,并非指单一为了温度而过剩选取材料,密封区域的结构设计尤为重要。尤其需要注意润滑油路及内部压力波动,提到这一点对于一体式动力总成尤为重要。
6.减速器支撑轴承温升
什么叫高速轴承应如何选择高速轴承润滑脂 通常将n*Dm值超过1.0*10^6mm.r/min的滚动轴承称为高速轴承。
高速轴承的使用寿命随着n*Dm值的提高急剧下降。因此,应尽可能给高速轴承提供适宜的低粘度润滑脂。这是因为:粘度较高的润滑脂粘滞力较大,对运动物体的阻力较大,应用在在高速运转的轴承中,容易造成轴承的温升过高;如果采用粘度过低的润滑脂,则润滑脂将不能给轴承提供连续而稳定的油膜。
三、对电驱传动系统的要求
1.电驱系统设计要求
安全可靠-------30年安全使用寿命
结构紧凑-------受限于安装空间、只能采用简单的结构
更高强度-------大功率、更高速度带来的振动载荷
温升控制要求-------实时温升监测系统,高温预警报警
密封可靠性要求-------对传动系统疑似渗油的监控
专项维护的便捷性-------易于检查、维护物料、工具的简约化
稳健的EMC性能-------对异常信号解析、判断能力
2.传动系统设计注意事项
可靠性高-------成熟结构、合理分析、详细验证、可靠性分析
设计安全裕量-------有限考虑强度、寿命
环境因素-------全面考虑区域性气候差异、高/低温环境
线路振动激励-------结合现有振动参数、系统考虑振动因素
符合性要求-------需满足销售国家/区域性的要求
未完待续......
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原文标题 : 电驱系统温控杂谈(上)