电动汽车电机驱动系冷却系统设计与研究——基于FPGA的协议转换

本文主要探讨了纯电动汽车电机驱动系统的冷却系统设计与研究，涉及电机散热、控制器散热以及整体冷却系统的选型与优化。作者通过UG软件建立电机和控制器的三维模型，并利用Ansys/Fluent进行温度场分析，对冷却水道进行了优化设计，以降低电机和控制器的温度。此外，文中还介绍了冷却系统部件的选择，包括散热器、水泵和风扇，并利用Matlab/Simulink进行了冷却系统的特性仿真。通过台架试验数据与仿真结果对比，验证了冷却系统设计的有效性。 知识点详解: 1. **电机冷却系统的重要性**: 电机作为电动汽车的核心部件，其性能直接影响车辆的运行效率和可靠性。散热是保证电机正常工作的重要环节，因为过高的温度会降低绝缘材料的性能，可能导致电机损坏。 2. **散热器参数计算**: 散热器的设计基于散热需求，计算散热面积时需考虑散热器散发的热量、贮备系数、对数平均温差和传热系数等因素。公式(4.1)展示了如何计算散热面积，其中Qw是散热器散发的热量，w是贮备系数，mt是对数平均温差，K是散热器传热系数。 3. **对数平均温差计算**: 对于交叉流散热器，如空气和冷却液的交互，计算对数平均温差相对复杂。通常采用逆流对数平均温差乘以修正系数(0.95-0.98)的方法，公式(4.2)给出了具体计算过程，涉及冷却液和空气的进出口温度。 4. **冷却系统设计**: 为了优化电机和控制器的散热，作者利用UG软件建立三维模型，并在Ansys/Fluent中进行温度场分析。根据分析结果，对冷却水道进行了重新设计，有效降低了电机壳体和控制器的温度。 5. **冷却系统部件选型**: 整个冷却系统的组件包括散热器、水泵和风扇等，选型时需要综合考虑性能、效率和安装空间等因素。这些部件的选择对整个系统的冷却效果至关重要。 6. **仿真与试验验证**: 通过Matlab/Simulink构建冷却系统的数学模型，进行仿真分析，然后与台架试验数据对比，确保设计的冷却系统能够满足实际运行的冷却需求。 7. **纯电动汽车发展趋势**: 随着能源短缺和环保需求，纯电动汽车发展迅速，其关键部件如电机驱动系统的散热技术也日益受到重视，这关系到电动汽车的性能、安全性和耐久性。 总结: 本文详细阐述了纯电动汽车电机驱动系统的冷却系统设计方法，涵盖了散热器参数计算、三维建模、温度场分析、水道优化、系统选型以及仿真与试验验证等多个环节，体现了在电动汽车领域中解决散热问题的科学方法和技术应用。