本文關(guān)鍵詞：基于ICEPAK的EPS控制器散熱設(shè)計和優(yōu)化

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【摘要】：隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,采用電子換向的無刷直流電機在電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Electric Power Steering,EPS)的中得到應(yīng)用,優(yōu)化了汽車的轉(zhuǎn)向性能。然而控制電機導(dǎo)通的功率半導(dǎo)體元器件在電機負(fù)載較大時會因為過熱而造成控制器失效,從而影響控制器的穩(wěn)定性,因此需要對EPS控制器進(jìn)行熱設(shè)計,從而保證EPS控制器工作的穩(wěn)定性。本文以EPS控制器中功率元器件:氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)為研究對象,結(jié)合EPS系統(tǒng)的工作的典型工況對EPS控制器進(jìn)行熱設(shè)計,確定了熱源的功率損耗和散熱方式,運用傳熱學(xué)知識,在分析熱源熱流路徑的基礎(chǔ)上選擇散熱器的型號,然后運用計算流體力學(xué)(CFD)軟件ICEPAK對控制器在典型工況下的溫度場進(jìn)行模擬仿真,并對散熱器進(jìn)行了參數(shù)化分析,同時運用WORKBENCH DX模塊對散熱器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化,最后結(jié)合優(yōu)化后的散熱器對控制器進(jìn)行了高溫實驗。實驗表明:在自然冷卻散熱的情況下,優(yōu)化后的散熱器滿足EPS控制器的散熱需求。本文通過對EPS控制器進(jìn)行熱設(shè)計,綜合運用理論設(shè)計和模擬仿真以及實驗相結(jié)合的方式,完成了設(shè)計目標(biāo)并縮短了EPS控制器的開發(fā)周期,對該類高密度密封電子設(shè)備的熱設(shè)計、結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有一定的參考價值。
【關(guān)鍵詞】：EPS控制器 MOSFET 散熱器 ICEPAK WORKBENCH DX
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U463.6
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題研究背景和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究情況10-12
• 1.2.1 國內(nèi)研究情況10-11
• 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容12-15
• 第2章 傳熱學(xué)基礎(chǔ)與計算流體力學(xué)15-21
• 2.1 傳熱學(xué)基礎(chǔ)15-16
• 2.1.1 熱傳導(dǎo)15-16
• 2.1.2 對流換熱16
• 2.1.3 輻射換熱16
• 2.2 計算流體力學(xué)基礎(chǔ)16-20
• 2.2.1 計算流體力學(xué)方法簡介17
• 2.2.2 流體力學(xué)CFD的控制方程17-20
• 2.2.3 計算流體力學(xué)的計算步驟20
• 2.3 本章小結(jié)20-21
• 第3章 EPS控制器的散熱設(shè)計21-33
• 3.1 EPS控制器的功率模塊21-24
• 3.1.1 功率MOSFET的結(jié)構(gòu)和工作原理22-23
• 3.1.2 MOSFET功率計算23-24
• 3.2 控制器的散熱方式和散熱路徑24-25
• 3.3 控制器熱阻的計算25-31
• 3.3.1 MOSFET熱阻28
• 3.3.2 安裝熱阻28-30
• 3.3.3 計算散熱器熱阻30
• 3.3.4 EPS控制器散熱器的選擇30-31
• 3.4 本章小結(jié)31-33
• 第4章 EPS控制器的仿真和參數(shù)化33-45
• 4.1 ICEPAK軟件特點和算法33-34
• 4.1.1 ICEPAK軟件特點33-34
• 4.1.2 SIMPLE算法34
• 4.2 散熱器的熱仿真34-38
• 4.2.1 模型的建立34-35
• 4.2.2 網(wǎng)格劃分35-36
• 4.2.3 求解設(shè)置36-37
• 4.2.4 仿真結(jié)果及分析37-38
• 4.3 影響散熱器性能的參數(shù)38-43
• 4.3.1 散熱器基座厚度的影響39-40
• 4.3.2 散熱器肋片高度的影響40-41
• 4.3.3 散熱器肋片厚度的影響41-42
• 4.3.4 散熱器肋片數(shù)目的影響42-43
• 4.4 本章小結(jié)43-45
• 第5章 散熱器的優(yōu)化和試驗45-57
• 5.1 DX模塊簡介45-46
• 5.2 優(yōu)化設(shè)計46-50
• 5.2.1 DOE實驗設(shè)計算法46
• 5.2.2 響應(yīng)面擬合46-48
• 5.2.3 優(yōu)化方法48-49
• 5.2.4 仿真優(yōu)化結(jié)果49-50
• 5.3 高溫實驗50-54
• 5.3.1 測試設(shè)備50-52
• 5.3.2 控制器測試點52-54
• 5.3.3 試驗方案54
• 5.4 仿真與實驗結(jié)果分析54-56
• 5.5 本章小結(jié)56-57
• 第6章 總結(jié)與展望57-59
• 6.1 結(jié)論57-58
• 6.2 創(chuàng)新點58
• 6.3 展望58-59
• 參考文獻(xiàn)59-63
• 致謝63-65
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項目和成果65

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：1117948