吴高峰+冉振云+陈奇志

摘 要： 为解决汽车电动助力转向系统大功率无刷电机控制器发热过大所致的功率MOSFET管损坏问题，结合固体结构热传导原理对控制器结构进行设计。运用有限体积法的控制器三维温度场模型，对该汽车电动助力转向系统（EPS）无刷控制器结构散热性能进行数值模拟，对控制器大电流、高温运行的情况下电路板温升进行试验测定，对比试验数据与数值计算结果，新型控制器结构设计合理，散热性能最好。数值模拟对新型EPS无刷控制器的批量生产具有重要实际意义。

关键字： 汽车电动助力转向系统； 无刷电机控制器； 有限体积法； 数值模拟

中图分类号： TN911?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）22?0143?03

Design and heat dissipation performance simulation of EPS brushless motor ECU structure

WU Gao?feng， RAN Zhen?yun， CHEN Qi?zhi

（Elite Academe， Hunan Nanfang Aviation Industry Co.， Ltd.， Zhuzhou 412002， China）

Abstract： Based on heat conduction principle， the EPS （electric power steering） brushless motor ECU （electronic control units） structure was designed to eliminate the power Mosfet damage caused by overheating of EPS systems brushless motor ECU. By using ECU 3D temperature field model of the finite volume method， the heat dissipation performance of the brushless motor ECU structure was simulated and analyzed. PCB temperature rise was measured under the condition of large current and high temperature. The comparison between test values and numerical simulation results show that the design of the new type ECU structure is reasonable and its heat dissipation performance is best. The numerical simulation has the important practical significance for mass production of new EPS brushless ECU.

Keywords： electric power steering system； brushless motor ECU； finite volume method； numerical simulation

0 引 言

近年来，伴随着汽车工业的迅速崛起，汽车电动助力转向系统（EPS）[1]得到蓬勃发展，然而，消费大众对汽车相关的技术要求也越来越高，与汽车配套的EPS也逐步向大功率、高性能方向发展。通过增大控制器的输出电流以及电机功率， EPS功率、性能的虽有所改善，但同样也带来控制器电子元器件性能降低、发热过大的新问题，控制器发热过度，EPS整体功率提升也就不显著。可见，控制器电子元器件的发热与温控问题是制约EPS向大功率、高性能方向发展的重要因素之一。

EPS安装在汽车仪表下方，受汽车结构及工作性质的限制，EPS控制器无法按理想结构实现散热要求，加装风扇进行散热更加不切实际，由此更降低了控制器的散热能力，进而影响到EPS工作性能乃至相关元器件的寿命。……