為了使這些系統(tǒng)更具可比性，本項研究采用了一個適用于不同冷卻系統(tǒng)的、被稱為HybridPACK的通用“基礎(chǔ)功率模塊”。在配置中采用了一套基本輸入參數(shù)集，例如行駛循環(huán)、電機類型、甚至半導體的電氣特性等。同時，為簡化計算，忽略了不同駕駛策略的影響。
　　在電力電子系統(tǒng)中，功率半導體模塊溫度及溫度波動對可靠性有較大的影響。為此，基于功率半導體模塊的功率損耗計算和熱仿真模型。開發(fā)了一個程序來計算整個行駛循環(huán)期間的溫度。
　　通過計算出從功率半導體模塊至冷卻系統(tǒng)的溫度分布，可以評估出模塊各部分受到的熱應力，諸如焊接點或鍵合點等。通過將熱應力轉(zhuǎn)換為可靠性試驗數(shù)據(jù)，可以預測出功率半導體模塊的使用壽命。
　　從行駛循環(huán)到可靠性試驗
　　可靠性試驗
　　在使用壽命期內(nèi)，模塊要承受環(huán)境（氣候）造成的被動溫度波動，及因模塊運行發(fā)熱造成的主動溫度循環(huán)。溫度循環(huán)和功率循環(huán)試驗，可以模擬以上幾種情況對模塊壽命的影響。
　　溫度循環(huán)：在溫度循環(huán)試驗中，在沒有電氣應力的情況下，改變功率半導體模塊的環(huán)境溫度，包括對（TST：熱沖擊試驗）和（TC：熱循環(huán)試驗）。這項實驗主要用于評估焊接點的可靠性，及評估模塊在貯存、運輸或使用過程中對可能發(fā)生的溫度突變的耐受性。
　　功率循環(huán)：功率循環(huán)（PC）試驗可用于確定功率模塊內(nèi)部半導體芯片和內(nèi)部連接點焊接，在通過周期性電流時，對熱應力和機械應力的耐受性。周期性施加電流會導致溫度快速變化，會導致綁定線機械位置波動。功率循環(huán)試驗對高溫條件下的工作壽命預期分析具有代表性［1］。
　　熱應力造成的主要故障是IGBT模塊的內(nèi)部焊接疲勞和焊接線脫落。
　　研究方法
　　圖1根據(jù)逆變器系統(tǒng)的冷卻條件和行駛策略（行駛工況曲線、電機和行駛控制）信息，可得出功率模塊的在特定工況下，關(guān)鍵電氣參數(shù)特性集，進而計算出典型循環(huán)次數(shù)，以評估功率模塊的壽命，在本項研究中，幾個紅色參數(shù)是變量。
　　
　　圖1：計算等效試驗循環(huán)次數(shù)的一般方法。在本項研究中，只有紅色參數(shù)是變量。
　　基本條件（輸入?yún)?shù)）
　　為了不受行駛條件、電機特性以及芯片特性的影響，選擇了一個常見的輸入?yún)?shù)集。
　　選擇了一個業(yè)內(nèi)廣泛應用的功率半導體模塊。這個類型的模塊經(jīng)專門設(shè)計，適用于最高功率在20 kW以內(nèi)的輕度混合動力電動汽車應用［2］。針對高達150°C的工作節(jié)溫設(shè)計，該模塊為6管合一的IGBT設(shè)計，最高額定電流為400A/650V。
　　典型汽車行駛循環(huán)工況包括多個啟停序列和5個滿負荷條件下的10秒鐘長的恢復循環(huán)，繪制出任務曲線。并假定，模塊柵極驅(qū)動條件理想，盡管這有可能低估整個逆變器系統(tǒng)中的功率損耗。因此，通過計算最惡劣工況條件下的功率損耗（最高溫度）來補償［6］。