[发明专利]电动汽车的IGBT功率模块累计损伤度计算方法

权利要求书

1.一种电动汽车的IGBT功率模块累积损伤度计算方法，是基于改进Manson模型的IGBT功率模块累积损伤度计算方法，其步骤如下：

步骤一，获取该纯电动汽车以及IGBT功率模块的参数；

获取该纯电动汽车的基本参数和行驶状况、永磁同步电机以及IGBT功率模块的参数，为得到IGBT功率模块在一个工作周期内的结温-时间曲线做准备；

步骤二，获得IGBT功率模块的结温-时间曲线数据，并对数据进行处理，得到结温峰谷值时序序列；

目前国内外主流的应用于复杂工况下IGBT功率模块的损伤度计算方法所需的原始数据为任务循环周期内IGBT模块的结温-时间曲线，对结温-时间曲线进行预处理，得到结温峰谷值时序序列；

步骤三，基于雨流计数法对结温峰谷值时序序列的处理，得到结温载荷谱；

将步骤二得到的结温峰谷值时序序列中提取出结温初值、结温终值以及按时间先后顺序排列的所有结温极值点，使用雨流计数法对结温峰谷值时序序列进行处理，得到结温载荷谱；

使用雨流计数法获取IGBT功率模块的结温载荷谱时，垂直放置结温峰谷值时序序列，记横坐标为应变，对应本文中的结温，竖坐标为时间；

步骤四，利用IGBT功率模块寿命模型计算其循环寿命；

目前最为常用的IGBT功率模块寿命模型是LESIT模型，使用LESIT模型可以计算出恒幅载荷下IGBT功率模块的循环寿命，该模型认为IGBT模块的疲劳损伤主要由结温的均值及其波动幅值决定，一个结温波动周期(载荷循环)对应一对结温波动幅值和结温周期均值，LESIT模型可以由此计算出IGBT模块以该结温波动周期持续工作直到失效时的总循环次数；该模型的解析表达式如下：

其中，N_f为IGBT模块的循环寿命，即在恒幅温度载荷下运行到失效的总循环次数；A为与器件的运行特性、物理状态等相关的正常数；ΔT_j为结温波动幅值；T_m为结温周期均值；α为待拟合参数，由模块寿命数据拟合得到；Q为与材料相关的激活能；R为玻尔兹曼常数；取A＝640，α＝-5，R＝8.314J·mol^-1·K^-1，Q＝7.8×10⁴J·mol^-1；

步骤五，改进Manson模型计算随机变幅载荷下的IGBT功率模块累计损伤度；

为了更加全面地体现疲劳累积发生的物理过程，使用改进Manson模型计算随机变幅载荷下的IGBT功率模块累计损伤度D的方法为：

(5.1)随机变幅载荷情况下，把每次载荷循环的前一次载荷循环关联进来，利用改进Manson模型计算IGBT功率模块累计损伤度D的求解公式为：

其中，k为的数量级；

(5.2)根据IGBT功率模块累计损伤度D的计算公式，可以得到一次载荷循环造成的疲劳损伤度和多次载荷循环造成的累积疲劳损伤度分别为：

其中，k为的数量级。

2.按照权利要求1所述一种电动汽车的IGBT功率模块累积损伤度计算方法，其特征在于：所述的电动汽车是纯电动汽车、混合动力汽车或和燃料电池汽车。