電路模擬在混合動力汽車上的應用

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電路模擬在混合動力汽車上的應用

混合動力汽車作為一種新的低碳環保交通工具，其發展越來越受到社會各界的關注。首先對混合動力汽車的發展歷程做了簡單介紹，并談及隨著混合動力汽車技術的不斷完善，相繼出現了純電動汽車和插電式電動汽車。

闡述了電路仿真在混合動力汽車、純電動汽車和燃料電池汽車上智能模塊中的應用。混合動力汽車系統主要包括一個混合動力發動機、一個變速驅動橋（電動機、行星齒輪和發電機）、一個高壓電池、一個動力控制單元。其中，動力控制單元有電壓提升轉換器及兩個逆變器控制電動機和發電機。從中可以看出，電力電子技術是該類汽車發展的核心技術。

介紹了已經開發出的電力電子仿真技術，即采用電-熱-機械耦合仿真的電子功率半導體元件芯片的溫度預測電路，針對駕駛員加速減速的不同操縱行為，車輛系統模型模擬了發動機的電力需求，將電機功率轉換成電壓、電流，通過逆變器轉換頻率，這些值作為輸入傳送到電子模型。這個模擬系統主要由車輛系統模塊、電子模塊和溫度感應模塊3個部分組成。其中，車輛系統模塊模擬駕駛員不同速度需求下發動機的工作狀態，然后將發動機的機械能轉換為電壓、電流，并將這些電能信號輸入到電子轉換器，驅動電子模塊開始工作，電子模塊中可以模擬包括絕緣柵門極晶體管（IGBT）在內的能量損失，損失的能量輸出到散熱器，散熱器模擬IGBT芯片的溫度，并將其反饋給電子模塊，最終達到平衡。具體的結構組成和工作原理如圖1所示。

試驗結果顯示，IGBT芯片溫度隨著時間的推移上升，該模型可以很好地預測半導體的溫度，逐漸成為混合動力汽車上仿真電路的關鍵技術，此類模型的開發有助于提高混合動力汽車的設計效率，最后闡述了仿真電路未來發展的需要。

圖1　電路模擬系統的組成和工作原理

Takashi Ueta et al. Electron Devices, IEEE Transactions on (Volume: 60 , Issue: 2).

編譯：張利丹