19、电动汽车IGBT模块热行为及足式步行机器人设计仿真研究

电动汽车IGBT模块热行为及足式步行机器人设计仿真研究

1. 电动汽车IGBT模块热行为分析

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高功率密度和高效率而被广泛应用。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，逆变器能将电池的直流电转换为交流电，驱动电机旋转。因此，准确预测动态功率损耗和结温，进行电热耦合仿真至关重要。

1.2 电动汽车动力学模型

电动汽车受到六种力的作用，具体如下：
| 力的类型 | 计算公式 |
| — | — |
| 滚动阻力 (F_{r1}) | (F_{r1}=fM_{v}g) |
| 空气阻力 (F_{a}) | (F_{a}=\frac{1}{2}\rho S_{f}C_{x}V^{2}) |
| 重力 (F_{p}) | (F_{p}=M_{v}g\sin\theta) |
| 电机力 (F_{m}) | (F_{m}=M_{v}\frac{dV}{dt}+F_{a}+F_{p}+F_{r}) |

功率和扭矩的计算公式如下：
- 功率：(P_{vehicle}=F_{m}V=(M_{v}\frac{dV}{dt}+F_{r}+F_{a}+F_{p})V)
- 总扭矩：(C_{vehicle}=C_{r}+C_{a}+C_{p}+M_{v}R\frac{dV}{dt})
- 电磁扭矩：(C_{em}=\frac{1}{r_{d}}(C_{r}+C_{a}+C_{p}+