隨著國家大力推行新能源汽車發(fā)展,純電動新能源汽車作為一個重要的車型,且越來越普及到我們的日常生活當(dāng)中,電池、電機控制器、電機（簡稱三電）作為新能源汽車的動力系統(tǒng)的重要部件,對成本和質(zhì)量要求越來越高,設(shè)計一款成本低、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)商重點研究方向,由其是零部件的壽命設(shè)計。IGBT作為車用電機控制器的核心器件,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)計的難點,一是結(jié)合整車運行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對應(yīng)的溫度-時間分布數(shù)據(jù)提取和統(tǒng)計難以準(zhǔn)確有效。本課題主要任務(wù)是,通過探索IGBT功率模塊失效機理,分析影響功率模塊壽命的主要因素及原因,以12m純電動公交電車用控制器為例,設(shè)計純電動車IGBT運行工況采集方案,建立控制器電熱模型,測算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,并在實際的產(chǎn)品設(shè)計中應(yīng)用。本文研究并設(shè)計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,基于純電動公交實際道路運行工況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,采用聚類+馬爾科夫的方法完成純電動公交運行... 

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

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：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)過程使得內(nèi)部結(jié)構(gòu)不斷有作用力存在，長此以往會導(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持續(xù)作用，致使焊接層的裂紋逐步擴張，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，熱機械產(chǎn)生的應(yīng)力作用在功率器件上的焊接位置時，將會導(dǎo)致裂紋的出現(xiàn)，甚至?xí)霈F(xiàn)空洞，同時熱力循環(huán)周期不斷增加，裂紋的寬度與深度也將不斷的增加，時間累積，將會導(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，最終由于溫度過高使得芯片失效。充分考慮芯片結(jié)溫問題，將內(nèi)部熱阻增加15%，作為焊接層失效的標(biāo)志。事實上，IGBT模塊的封裝過程工藝存在缺陷，致使在焊接封裝時就存在空洞，因此IGBT模塊的失效與在封裝時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功率模塊運行工況采集方案設(shè)計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)測技術(shù)研究的基矗本章針對如何獲取純電動車用控制器運行工況，并分解出IGBT的運行工況進(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)及時間參數(shù)。3.1傳統(tǒng)工況采集方案分析汽車運行工況描述了汽車實際道路行駛條件下整車及各子部件所處的運行狀態(tài)，它是整個汽車產(chǎn)品測試和設(shè)計的依據(jù)條件。世界各大汽車生產(chǎn)大國都基于汽車實際道路運行特征，開發(fā)了一系列的測試工況，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，其一是開發(fā)年代較早，當(dāng)時汽車技術(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外汽車運行特征，與國內(nèi)交通環(huán)境、氣候條件、地域差異等較大，難以反映中國實際道路工況特征；第三，這些工況主要是基于傳統(tǒng)燃油車的駕駛行為經(jīng)過解析合成的，不能全面反映純電動新能源汽車的運行特征，如純電動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象是汽車的能耗和排放，對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
[1]名義應(yīng)力法在航空發(fā)動機部件壽命估算中的實現(xiàn)與應(yīng)用[J]. 那嵐.  內(nèi)燃機與配件. 2019(16)
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碩士論文
[1]IGBT的壽命評估方法研究[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)溫探測和壽命預(yù)測[D]. 王賀.河北工業(yè)大學(xué) 2015



本文編號：3589496