电机控制器IGBT用风冷散热器设计_江超

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1、第5卷第3期汽车工程学报Vol.5No.3第20153期年5月江超等：电机控制器ChineseJournalofAutomotiveEngineeringIGBT用风冷散热器设计May2015179电机控制器IGBT用风冷散热器设计江超，唐志国，李荟卿，郝嘉欣（合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽，合肥230009）摘要：电机控制器绝缘栅双极型晶体管（InsulatedGateBipolarTransistor，IGBT)散热性能越发成为影响电机乃至电动汽车安全性、可靠性及动力性的重要因素。提出一种新型纯电动汽车电机控制器IGBT用风冷散热器结构方案，对IGBT热

2、源及所设计的新型风冷散热器建立了黑匣子仿真模型，通过理论估算得出在额定工况下IGBT结点温度，进而利用流体仿真软件对IGBT芯片结温和散热器的温度场、流场进行可视化热仿真分析。同时对IGBT芯片结温进行试验测定，并与热仿真结果以及理论估算结果进行对比，验证了该新型风冷散热器能满足IGBT正常工作的热设计要求。关键词：电机控制器；绝缘栅双极型晶体管；散热器；结温；热仿真中图分类号：TN305.94文献标识码：ADOI：10.3969/j.issn.2095-1469.2015.03.04DesignofAirCooledHeatSinkforIGBTinMotorC

3、ontrollerJiangChao，TangZhiguo，LiHuiqing，HaoJiaxin（SchoolofMechanicalandAutomotiveEngineering，HefeiUniversityofTechnology，Hefei230009，Anhui，China）Abstract：ThethermalperformanceofIGBTinmotorcontrollerisbecomingincreasinglyimportanttothesafety,reliabilityanddynamicpropertyofthedrivemotor

4、,andeventhewholeelectricvehicles(EVs).Anewtypeofair-cooledheatsinkhadbeendesignedforIGBTsinmotorcontrollerofEVs.Theoreticalestimates,thetestingapproachandintegratedsimulationwerepresentedtoevaluateitsthermalcharacteristic.A“BlackBox”heat-transfermodelofIGBTandtheheatsinkhadbeenbuiltor

5、iginally.ThetemperaturefieldofIGBTandheatsinkwasvisualizedbyusingcomputationalfluiddynamics(CFD).Meanwhile,thejunctiontemperaturemeasurementofIGBTwasconducted.Simulationresultswerecomparedwithexperimentalfindings,showingthatthejunctiontemperatureofIGBTcanalwaysbebelow125℃underthemaxim

6、umheatlimitconditions,sotheheatsinkcansatisfyperfectlythethermaldesignrequirementsofIGBT.Keywords：motorcontroller;insulatedgatebipolartransistor;heatsink;junctiontemperature;thermalsimulation在电动汽车中，电机控制器IGBT散热器的功作，是影响电驱动系统及整个电动汽车安全性、可[1]用就是保证电驱动系统在任何负荷条件和工作环境靠性和动力性能的重要因素。近年来，IGBT工[2-3

7、]中均能在最合适的温度状态下正常可靠稳定地工作中产生的热功耗不断增大，为保证电机控制收稿日期：2014-05-21改稿日期：2014-07-02基金项目：“十二五”国家科技支撑计划重大项目（2013BAG13B00）；国家科技支撑计划项目（2014BAG06B02）参考文献引用格式：江超，唐志国，李荟卿，等.电机控制器IGBT用风冷散热器设计[J].汽车工程学报，2015，5(3)：179-186.JiangChao，TangZhiguo，LiHuiqing，etal.DesignofAirCooledHeatSinkforIGBTinMotorControlle

8、r[J].