19、电动汽车IGBT模块热行为及足式行走机器人设计仿真研究

电动汽车IGBT模块热行为及足式行走机器人设计仿真研究

1. 电动汽车IGBT模块热行为研究

1.1 电动汽车概述

电动汽车主要分为纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车三类。无论哪种类型，都需要电机驱动系统将电能转化为机械能。其中，感应电机系统和永磁电机系统因功率密度高、效率高而被广泛应用。

电动汽车的电机驱动系统由电池、三相逆变器、永磁电机和传感器系统组成。逆变器是关键部件，它将电池的直流电转换为交流电以驱动电机。因此，预测动态功率损耗和结温，进行电热耦合仿真技术来估算功率损耗和计算结温就显得尤为重要。

1.2 电动汽车动力学模型

电动汽车受到六种力的作用，分别是滚动阻力、空气阻力、空气升力、重力、法向力和电机力。
- 滚动阻力 ：由轮胎与路面接触变形产生，其大小与行驶路面有关，计算公式为 (F_{r1}=fM_{v}g)。
- 空气阻力 ：由空气粒子流经车辆引擎盖时的动量损失引起，计算公式为 (F_{a}=\frac{1}{2}\rho S_{f}C_{x}V^{2})。
- 重力 ：计算公式为 (F_{p}=M_{v}g\sin\theta)。
- 电机力 ：根据牛顿第二定律推导得出，在 (O, x) 轴上的投影公式为 (F_{m}=M_{v}\frac{dV}{dt}+F_{a}+F_{p}+F_{r})。

电动汽车在稳定速度下所需的功率为 (P_{vehicle}=F_{m}V=(F_{r}+F_{a}+