车用双电机控制器的热仿真分析.pdf
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1、设计分析 年第 卷第 期王国栋等车用双电机控制器的热仿真分析 收稿日期:基金项目:柳州市科技计划资助项目()柳东新区(柳州高新区)科技计划资助项目(柳东科攻)车用双电机控制器的热仿真分析王国栋廖振伟刘志军卓小燕唐红云(.柳州赛克科技发展有限公司柳州 .柳州市电气化动力总成电子控制重点实验室柳州)摘 要:车用电机控制器的工作环境恶劣结构空间紧凑工作状况复杂需要较强的散热能力以保证可靠性采用一种水冷散热模块以解决双电机控制器的散热问题利用 软件对其进行热仿真分析求解计算得出了温度场分布和流场分布状况 对比了圆形散热柱和方形散热柱两种不同散热结构对散热效果的影响仿真结果表明两种结构均能满足散热要求其
2、中方形散热柱的扰流作用更强散热效果更好关键词:绝缘栅双极晶体管双电机控制器热分析中图分类号:文献标志码:文章编号:()(.):.:引 言随着传统汽车导致的环境污染、能源危机等问题日益凸显相对于传统汽车所带来的污染、能源短缺以及其他不利影响在节能和环保效果等方面优势明显的新能源汽车逐渐成为研究的热点 电机控制器发挥着将电能与机械能相互转换的重要作用是新能源汽车控制系统的核心其正常运行对于确保整辆汽车的安全性至关重要 恶劣的应用条件、复杂的运行情况、越来越小的尺寸和对高可靠性的需求使得控制器必须拥有出色的散热能力 模块是电机控制器的核心功率部件人们对 模块的散热开展了大量研究工作 文献对目前常见的
3、英飞凌 封装架构做了比较详尽的研究阐述了 芯片设计的连接方法、单个器件的分层封装方式并介绍了 模块的散热原理等为构建 封装模型提供了依据如图 所示图 封装结构与热传递路径文献指出芯片的集成度持续提高芯片的功率密度也不断增加导致单位容量产生较大的输出功率传统的风冷散热方式体积大、散热效果差且 年第 卷第 期设计分析 王国栋等车用双电机控制器的热仿真分析 存在可靠性问题已经满足不了高散热性能的需求文献设计了一种钉柱状散热片分别对比水冷和风冷两种方式散热效果实验结果显示水冷散热方法温度低散热效果更好 文献设计了一种翅柱式散热板与陶瓷基覆铜板(板)和导热涂料粘接通过水冷散热减小 模块和二极管的温度在节
4、省散热空间的基础上有效地降低了接触热阻 文献设计了一种在翅片间添加小散热圆柱的翅柱式散热器经过实验得出结论在生产成本基本不变的情况下散热柱的扰流作用可以使散热效率提高 以上 文献采用一种微槽道水冷散热结构对比分析了 种不同冷却液流量的实验结果发现了雷诺数对散热板最大表面传热系数及平均努塞尔数的影响规律计算流体动力学()是用于解决流体动力学控制问题的一种数值计算方法在流体力学研究中占据着重要的地位 文献 指出 软件 与 都是采用有限元体积法对求解域划分小网格再进行计算并用这两种软件对电子封装 器 件 进 行 了 散 热 仿 真 仿 真 结 果 表 明 划分的卡氏网格求解速度更快划分的非结构网格计
5、算流程稍复杂但是对温度场与速度场的计算结果更加准确 文献建立了一种三维的湍流模型并使用 求解了室内的气固耦合传热问题同时考虑了列车空调送风的方式和速度对车厢温度场和速度场的影响为气流组织优化设计提供了依据 文献建立了顺排结构和插排结构两种水冷散热器模型采用 模拟了大功率 模块的温度场和流场的分布状况为散热器的性能分析和优化设计提供了参考 双电机控制器结构和传热分析 双电机控制器结构双电机控制器的水冷散热器结构如图 所示主要热源为 个 模块均匀分布在控制器两侧的铝基板上 模块的热量通过热传导到铝基板上冷却液在加压后流入散热器与直接接触的铝基板进行对流传热在强制对流的作用下将热量带走图 水冷散热器
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