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摘要：近年来，随着国内汽车工业技术水平的提高以及国家对新能源汽车发展的重点关注，新能源汽车技术的发展已经成为汽车产业化发展的突破口，成为一项衡量国家综合实力的重要指标。新能源电动汽车与传统汽车最大的区别在于电驱动系统，而电机控制器是电驱动系统中的关键部件，电机控制器的性能，特别是散热性能，将直接影响电机的输出性能及电驱动系统运行的可靠性。因此，为了保证整车输出动力的稳定性及可靠性，需要开发更好的电机控制器散热系统以满足整车工作要求。

关键词：新能源汽车;载电源散热;设计方法

引言

随着经济技术的发展，人们对新能源企业的需求也变得越来越多，因此，开展新能源汽车驱动技术的研究是十分必要的。开发基于电驱动技术的高效新能源汽车对我国能源安全具有重要的战略意义。同时，我国的汽车内燃机技术与西方发达国家的领先制造商之间仍然存在很大差距，并且在接下来的十年中很难追上。鉴于我国目前的电动技术与整个西方发达国家之间的差距很小，基于电动技术的新能源汽车的积极发展归功于中国汽车企业追赶西方的发展路径，这将是一个重要的机遇与汽车公司达成弯道超车的目的。对于新能源汽车、电池技术、电动机技术和电动机控制器技术被称为新能源汽车的三大电气技术。

1逆变器工作原理及散热问题简介

在新能源汽车的电控系统中，逆变器作为连接高压电池和电机动力之间相互转化的装置，对电动汽车的正常行驶起到很重要的作用，逆变器是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成定频定压或调频调压交流电（一般为220V，50Hz正弦波）的转换器，保证新能源汽车的电能转换。纯电动汽车上的逆变器位于电机控制器（MCU内），除了逆变器外，还有控制器一起组合在MCU内，MCU是整个动力系统的控制中心。控制器是接受驱动电机的需求信号，当车辆制动或者加速时，控制器控制变频器的频率升降使汽车行驶。逆变器接受动力电池输出的直流电能，逆变成三相交流电提供给电机运转，在电动汽车制动过程中又起到制动回收电能的作用。如下图所示，逆变器内部是由6个IGBT组成，x型号排列是Sa-Sc。电动机的每一相输出线（Ia、Ib和Ic）和正负直流线都连接着一个IGBT。逆变器工作时，逆变器中的开关元件IGBT模块会产生大量的热量，当其温度超过150℃时，IGBT则无法发挥作用，所以要使用风冷或者水冷的散热设备。IGBT模块在电动汽车的安全驾驶中发挥着至关重要的作用，其工作的热稳定性成为评价电驱系统性能高低的关键。作为电动汽车及充电桩等设备的核心技术部件。IGBT模块占电动汽车成本将近10%，占充电桩成本约20%，并且其工作的热稳定性成为评价电驱系统性能高低的关键。

2控制器IGBT功率模块传热分析

在电驱动系统中，电机控制器关键器件OgX！集成度高，单位体积内的热耗散程度非常高，在大电流、冷却不足等情况下发热量高，是电机控制器的主要热源。在探讨OgX！故障的形式试验中，超过116的失效是温度过高引起的。因此，需要开发合理的散热系统使其运行在可靠的温度范围内。本文所研究的某款永磁同步电机控制器简化模型如图-所示。在0组OgX！功率模块底部设置冷却水回路，冷却水由进水口进入，从出水口流出，通过水流的强制循环带走OgX！功率模块发热产生的热量。从传热机理上分析，OgX！功率模块内部芯片产生的热量，通过热传递的方式经箱体传递给冷却介质，在外部强制对流作用下将冷却介质携带的热量传递出去，从而实现OgX！功率模块温度稳定。影响控制器散热系统散热效率的因素有多种，其中关键因素主要有冷却水道结构、冷却水流量以及功率模块与箱体接触部位之间导热硅脂层的厚度，图2电机控制器箱体结构简化模型。

3新能源汽车载电源散热设计的方法

3.1永磁体散热技术

永磁体性能的稳定性在车辆驱动电机的输出性能中起着重要作用。如果永磁体的工作温度过高，则驱动电机的高效率工作区域将减小，功率因数将减小。针对这一问题，国内外学者对永磁电动机的永磁温度监测技术进行了更多的理论研究。但是，对于新能源汽车驱动电机而言，使用稳定、低成本的温度传感器来提供所需的温度监控是目前唯一的可靠选择。当前关于如何消散电动机中的热量的研究通常基于对定子和端部绕组的分析。为了提高新能源汽车的动力稳定性，必须从电动机转子的角度研究电动机的散热结构和散热方法。另外，开发用于高功率密度电动机的耐热永磁体可以从根本上解决在高负载和高温条件下永磁体的磁性能劣化的问题。

3.2 howerPower技术

以铜底座模块实现直接水冷以降低系统热阻的目的。使用带有扰流效果的散热结构，从而大大增加了冷却液和铜底板的接触面积，增加换热效率。

特点：扰流效果好;换热效率高;均温性好;模块可靠性高。适合用于要求可靠性高，换热密度大，均温性好的散热工况。

3.3 GBT针脚水冷基板技术

Pin-fin结构的针脚水冷基板适用于功率较大的水冷设计的IGBT封装模块，使用该结构消除功率模块与针脚水冷基板间的导热硅脂或其他填充材料。使水冷结构直接与模块换热。特点：模块可靠性高;换热效率高; 直接与基板接触，热阻小;可靠性高;适合用于大功率，水冷设计，对热阻要求高的散热工况。

3.4功率元件的集成设计

为了满足作为世界领先的电机控制器产品要求，新能源汽车具有高输出密度、长寿命和高可靠性的特点。功率元件在使用的过程中，由于电子的影响，经常会发生一定的热量，如果热量没有及时的排除，会在很大程度上影响信新能源电动汽车驱动电机功率元件的效率和稳定性，但是性能较好的原材料，虽然其散热性能也较好，但是其价格也相对较高，因此，功率元件的设计需要注重在散热、机械强度、价格等诸多影响之间的平衡，并研究如何在电动机的各个组件之间集成物理结构，可以优化物理集成设计。实现设计，实现高功率密度和高可靠性，这是电气、热、磁和电动机控制器的设计目标。需求集成设计技术是指将车辆和电力驱动系统的需求扩展到IGBT芯片设计和功率模块封装领域。建立从系统到核心组件的车辆需求导向，具体取决于车辆设计和性能要求。自上而下的优化设计方法。它带来的好处是增加了车辆行驶里程或减少了电池容量要求。

3.5主要材料选型设计

正极箔是铝电解电容器的主要材料之一，既作为电容器储存电荷的一个阳极板，同时表面通过电化学生成Al2O3构成了电容器的电介质。正极箔的化成电压对电容器的耐压值起着至关重要的作用，由上述寿命计算公式可知，耐压值的高低对电容器的寿命也有很大影响，105℃下3000h寿命的电容器铝箔耐压值一般不小于1.45倍工作电压，105℃下5000h寿命的电容器铝箔耐压值一般不小于1.50倍工作电压。

结束语

为了满足我国大力发展新能源汽车的大背景下，新能源汽车的电控系统的散热需求日益增加，为解决其散热问题，保证用户的行驶安全，祥博传热研发出了一系列针对新能源汽车电控系统的散热器，为我国新能源汽车事业的发展进一步的添砖加瓦。

参考文献

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