【摘要】：隨著電動汽車運行工況增加,電機控制器向著高精度和高功率密度趨勢發(fā)展,電機控制器中核心元件IGBT由于其過熱導致的損壞已成為制約電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素。電機控制器過熱會導致控制器中IGBT和FWD等電子元件短路甚至燒結(jié),降低了控制器的使用壽命。電機控制器的失效一部分來自控制器自身的設(shè)計與裝配,另一部分在于散熱器的散熱效率與控制器不匹配。然而,散熱器的安裝方式一般由客戶指定,前期需要快速對散熱性能與結(jié)構(gòu)強度做出初步評估,留給設(shè)計者的時間一般較短。目前,散熱器的設(shè)計方式主要依靠經(jīng)驗設(shè)計,設(shè)計周期較長,同時不穩(wěn)定因數(shù)較多。針對于電機控制器的散熱研究,現(xiàn)主要集中于結(jié)構(gòu)優(yōu)化及參數(shù)的合理匹配,并未提出一種散熱器設(shè)計的指導方法。為了彌補散熱器設(shè)計方法不足,提出一種高效的散熱器設(shè)計方法,利用已知冷卻目標參數(shù),可快速設(shè)計出滿足要求的液體冷卻散熱器。通過已知的散熱器模型,針對電機控制器的實際運行工況,建立基于CFD的流固耦合傳熱計算模型進行仿真分析,并利用試驗方法驗證基于散熱器流固耦合傳熱計算的正確性。通過對模型中叉排柱狀翅片結(jié)構(gòu)散熱器換熱性能與流阻特性的綜合分析,分析得到叉排柱狀翅片結(jié)構(gòu)散熱器具有較好的換熱性能,但流阻特性與工藝性能均較差。針對流阻特性與工藝性能特點建立散熱器翅片結(jié)構(gòu)的優(yōu)化模型,并對兩種優(yōu)化模型進行額定、峰值、堵轉(zhuǎn)三種工況下的換熱性能與流阻特性仿真,仿真結(jié)果表明,優(yōu)化翅片結(jié)構(gòu)后的散熱器具有較好的流阻特性與工藝性能。研究建立了基于該散熱器流道壓降與冷卻溫度的散熱性能評估方法,通過該方法可以對液冷散熱器的散熱性能進行綜合評估。針對散熱器的目標冷卻溫度、散熱器安裝位置、冷卻介質(zhì)、進出口邊界、熱源位置及分布、熱源功耗等參數(shù)提出一種基于電子元件液體冷卻的散熱器設(shè)計方法,結(jié)合CFD軟件建立基于該設(shè)計方法的流固耦合傳熱模型,并對比分析,結(jié)果表明:仿真計算結(jié)果與該設(shè)計方法計算結(jié)果的相對誤差在20%范圍以內(nèi)。緊接著利用ANSYS有限元分析軟件綜合分析不同翅片結(jié)構(gòu)散熱器在不同工況條件下的振動特性及熱應(yīng)力與應(yīng)變性能,仿真結(jié)果表明:翅片結(jié)構(gòu)的優(yōu)化對振動特性的影響較小,但對散熱器的溫度應(yīng)力與應(yīng)變影響較大。
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U469.72

【參考文獻】

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本文編號：2779681