依托电动汽车水冷系统开发项目,以一种新型车载三合一辅助控制器的主要发热源IGBT模块及DC-DC电源为研究对象,根据实际工况设计相应的冷却系统,借助专业热分析软件Icepak,进行车载三合一辅助控制器的热仿真分析,并进行实验验证。 直径d=10mm，流道中心距离70mm。入口流速v=4Qπd2=4×0.00001633.14×0.012=0.21m/s，取入口流速为0.21m/s。3仿真分析及实验对比3.1仿真模型的建立本文使用有限体积方法，即将计算区域划分为一系列不重复的控制体积，并使每个网格点周围有一个控制体积；将待解的微分方程对每一个控制体积积分，便得出一组离散方程。研究对象是水冷单元，该单元包括水冷板和水冷流道、IGBT模块和DC-DC电源模块。水冷板尺寸为203mm×309mm×20mm，IGBT和DC-DC电源分别布置在散热板的两侧[8]，水冷板具体布置见图1。边界条件的设定如下：根据IGBT模块功耗和DC-DC电源模块功耗计算所需流量，冷却介质为50%乙二醇水溶液，设定进水流速为0.21m/s，出水为自由流速[9]。3.2仿真结果分析对ANSYSIcepak进行仿真[10]。图2为水冷板中冷却介质50%乙二醇水溶液的流动轨迹，可以看出，在流道中冷却介质的流速在逐渐增加本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name。图3为水冷板流道内流体的温度云图，车载三合一辅助-电动数控滚圆机滚弧机张家港钢管折弯机液压滚圆机滚弧机可以看出，在热源集中的地方（同时覆盖IGBT和DC-DC电源模块的水冷板部分区域）流体温度明显高于其他地方，在热源不集中的地方，整个流道内流体的温度分布比较均匀，避免了水冷板部分区域集中过热的现象。表2模块温升要求模块名称厂家要求设计要求Tj=150℃Tj≤125℃Tj=45℃Tj≤40℃IGBT模块DC-DC电源模块注：设计温升要求参照GJB/Z35-93《元器件降额设计准则》中的Ⅲ级降额要求。注：数据来源为2008ASHRAE手册。图1水冷板流道模型图2水冷板流道流动轨迹图密度ρ/（kg/m3）动力粘度/（m2/s）1059.520.00000178比热cP/（J/kg·K）3386.5导热系数/（W/m·K）0.398运动粘度/（kg/m·s）0.00189表347.5℃客车技术与研究2016年8月结到壳的热阻Rth（j-c）0.54℃/WRth（c-h）壳到散热器的热阻0.295℃/W图4为水冷板温度云图（DC-DC电源侧），可以看出，由于DC-DC电源的发热区域较大，整体温度分布比较均匀；图5为水冷板温度云图（IGBT模块侧），可以看出，由于对IGBT模块进行了精细建模（精确到芯片级），可以清楚看出芯片最下方水冷板上的温度分布，此时水冷板上温度最高区域集中在芯片的最下方，最高温度65.08℃，这个温度也是以后计算芯片结温的重要参数。图6为水冷板流道内流体的压力分布云图，可以看出，本文选取的进水流速v=0.21m/s，造成的流道阻力为250Pa，一般水泵完全可以满足。该进水流速既可以满足散热要求，也可以减少水泵成本。3.3逆变模块IGBT工作结温计算IGBT模块（英飞凌FP50R12KT4）热阻值如表4所示。根据上表数据，计算IGBT的结壳温差：结到壳温差△Tj-c（IGBT）=PIGBT×Rth（j-c）=7.13×6×0.54=23.10℃；壳到散热板温差△Tc-h（IGBT）=PIGBT×Rth（c-h）=7.13×6×0.295=12.62℃。在设备运行环境温度下，IGBT芯片平均结温：Tj-av（eIGBT）=Tma（xIGBT）+△Tj-（cIGBT）+△Tc-（hIGBT）=65.08+23.10+12.62=100.8℃。3.4实验研究实验是对辅助控制器整体设计合理程度的综合评估。利用IGBT模块及DC-DC模块附件预埋的两个温度传感器，提高热电偶法测量温度。在环境温度45℃下，在规定电源电压范围内，按照最小电压、额定电压、最大电压取三组电压，以适配电机为负载，输出100%额定电流（或110%额定有功功率）、额定电压、频率的条件下工作运行2.5h后温度基本不变，可认为达到热平衡。实验共进行两次，具体实车载三合一辅助-电动数控滚圆机滚弧机张家港钢管折弯机液压滚圆机滚弧机本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name