純電動(dòng)汽車電機(jī)控制器全域溫度場(chǎng)仿真與IGBT結(jié)溫計(jì)算.pdf

1、電動(dòng)汽車電機(jī)控制器良好的工作性能是整車安全可靠運(yùn)行的重要保障。IGBT模塊、電路板上電子元器件、電容器是控制器的主要功率模塊，保證其結(jié)溫始終在允許的溫度范圍內(nèi)對(duì)提高控制器的工作性能具有重要意義。本文以純電動(dòng)乘用車電機(jī)控制器為研究對(duì)象，提出一種IGBT用水冷散熱器熱阻計(jì)算方法，并借助專業(yè)熱分析軟件ANSYS Icepak，對(duì)控制器全域溫度場(chǎng)進(jìn)行熱仿真分析及優(yōu)化。
　　首先，計(jì)算出控制器中發(fā)熱器件即IGBT模塊、電路板上電子元器件和電

2、容器的損耗。分析IGBT模塊熱量傳遞的方式，建立熱阻等效模型，引用傳熱學(xué)與流體力學(xué)基本理論公式，得到IGBT用水冷散熱器的熱阻計(jì)算方法，并由此熱阻值直接計(jì)算IGBT模塊結(jié)溫。此方法可大大縮短水冷散熱器的研發(fā)周期，且對(duì)IGBT用水冷散熱器的選型及設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。
　　其次，建立IGBT模塊、控制板、驅(qū)動(dòng)板和電容器的熱仿真模型。根據(jù)電動(dòng)汽車實(shí)際運(yùn)行環(huán)境設(shè)置仿真邊界條件及初始條件，對(duì)控制器全域進(jìn)行流固耦合仿真，并對(duì)IGBT模塊和電容器的溫

3、度場(chǎng)仿真結(jié)果進(jìn)行分析。通過ANSYS Icepak的Zoom-in功能，提取電路板熱邊界條件，在提取的熱邊界條件下，對(duì)控制板、驅(qū)動(dòng)板進(jìn)行詳細(xì)建模仿真?；跍囟确植荚茍D與熱設(shè)計(jì)原則，優(yōu)化電路板上電子元器件的布局。
　　最后，搭建控制器溫升試驗(yàn)平臺(tái)，利用NTC熱敏電阻及紅外線成像儀對(duì)IGBT芯片、電容器和電路板的溫度進(jìn)行監(jiān)控，將試驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果、仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證IGBT模塊結(jié)溫計(jì)算及控制器全域溫度場(chǎng)仿真的準(zhǔn)確性。