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      電動汽車控制器散熱方案

      電機控制器簡介:

      新能源汽車的三電包括電機,電機控制器和電池。從電池組來的直流電經過逆變橋調制輸出正弦波來驅動電機,電機控制器的功率是根據電機的需求來設計的,其中主要的功率單元就是IGBT, IGBT作為電機控制器的核心,它的熱管理是電機控制器開發非常重要的一個環節。

      整車的設計會考慮很多路況,但是大多數零部件廠家,在對電機或者電機控制器進行散熱的時候,一般只考慮額定電流的工況和峰值電流的工況,峰值電流大約是額定電流的2-2.5倍,但是IGBT的損耗卻是3倍以上,所以峰值電流下IGBT的工作情況也是新能源汽車熱管理必須要考慮的。



      新的IGBT介紹:

      常規的IGBT模塊內部晶圓數量較多,價格也居高不下,為了降低成本,盡量減少晶圓的數量。在兼顧內部晶圓散熱的情況下,國內外很多廠家嘗試雙面冷卻的IGBT模塊,晶圓使用數量減少了2/3,可以很好地降低成本,而且該功率管還有以下優點:

      1、功率管兩側都可以貼散熱水道,外部熱阻可以大幅度降低;

      2、功率管內部焊接DBC層,外部可以直接涂導熱硅脂和水道貼合;

      3、功率管最高耐溫可以做到175℃,也可以一定程度上提高功率密度。

      加工工藝介紹:

      電機控制器的殼體一般采用壓鑄的成型工藝(前期打樣采用車銑的工藝),但是一方面隨著電機控制器功率密度的提高,另一方面對成本的要求越來越苛刻(電機控制器的成本主要在IGBT模塊),組合工藝在電機控制器水道的設計中越來越普遍,比如我司常用的工藝,通過攪拌摩擦焊接的方式將兩個壓鑄體結合在一起,或者將型材水道和壓鑄外殼結合在一起,等等。


       

      水道結構及材料:ADC12

       

      損耗數據

      電源 350.85W

      邊界條件:

      冷       媒:50%體積比的乙二醇水溶液;

      冷媒溫度:65℃

      體積流量:8L/min

      設計要求:

      流動阻力<80Kpa;

      IGBT結溫(額定工況)<110℃

      IGBT結溫(峰值工況)<160℃

      流場分布云圖

      主殼體流道速度場 主殼體流道壓力場

      水道阻力大約65Kpa,小于80Kpa,可以滿足要求。

      溫度場分布云圖



      額定電流下IGBT結溫103.4℃,二極管結溫87.2℃,都低于110℃,可以滿足要求

      峰值電流下IGBT結溫150.8℃,二極管結溫120℃,都低于160℃


      結論

      1、通過仿真可以發現,水道阻力大約65Kpa,低于80Kpa的要求;

      2、額定電流的工況下,IGBT結溫103.4℃,二極管結溫87.2℃,低于110℃,可以滿足要求;

      3、峰值電流的工況下,IGBT結溫150.8℃,二極管結溫120℃,低于160℃,可以滿足要求。





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