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基于水冷的IGBT模块散热结构设计及优化

2021-07-14应保胜聂金泉张远进

林 鑫,应保胜,聂金泉,刘 祯,张远进

(1.武汉科技大学 汽车与交通工程学院,武汉 430081;2.湖北文理学院 纯电动汽车动力系统设计与测试湖北省重点实验室,湖北 襄阳 441053;3.湖北文理学院 汽车与交通工程学院,湖北 襄阳 441053)

当前,全球各国大力推行节能减排的政策措施,极大推动了纯电动汽车等新能源汽车的高速发展[1-2]。而电机控制器作为纯电动汽车中最为重要的部件之一,直接影响车辆的稳定性和安全性。

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是电机控制器中最为重要的器件,是决定电机控制器性能的关键[3-4]。近年来,随着IGBT模块的快速发展,其内部空间中安装的元器件逐渐增多,剩余可用空间减少,使得IGBT模块产生的热流密度快速增大[5-6]。若不将其中的热能及时通过散热器传递出去,热能会在内部狭小的空间中逐渐积累,一旦积累的热能超过模块的最大承受能力,就会导致IGBT模块内部器件被烧毁失效,进而影响电机控制器及汽车本身的可靠性和安全性[7-8]。因此,对IGBT模块的散热性能进行详细研究具有重要意义。

目前,在实际工程应用中,运用于电机控制器的散热方法主要分为风冷和液冷两种[9]。随着IGBT模块功率的逐渐增大,风冷的散热方式已不再适用于此类大功率IGBT模块。此时,就需要散热能力更好的液冷冷却方法对IGBT模块进行散热处理。沈丽萍等[10]对设计的3种风冷散热翅片和4种紧凑式方案进行仿真分析,结果表明半圆形散热翅片的散热效果最好;方案1在满足IGBT模块散热要求基础上节省的空间和成本最多。……

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