電動(dòng)汽車動(dòng)力控制器集成化殼體的熱仿真研究

蘇志軍

摘 要：作為一種環(huán)保清潔能源汽車，電動(dòng)汽車在市場(chǎng)上的受歡迎度越來(lái)越高，但其動(dòng)力控制器在使用的過(guò)程，可能會(huì)面臨集成化殼體散熱問(wèn)題?；诖?，需要對(duì)其進(jìn)行熱仿真試驗(yàn)，以觀察其在散熱性上是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。本文集中研究了電動(dòng)汽車動(dòng)力控制器集成化殼體的熱仿真試驗(yàn)方式，以期可以為更多電動(dòng)汽車開發(fā)人員，能更高效地開展電動(dòng)汽車裝置保護(hù)與維修工作提供借鑒參考。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；動(dòng)力控制器；集成化殼體；熱仿真試驗(yàn)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.024

0 引言

按照環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展需要，開發(fā)新能源電動(dòng)汽車已成為市場(chǎng)發(fā)展大趨勢(shì)。但由于電動(dòng)汽車動(dòng)力控制器元器件的集成度過(guò)高，導(dǎo)致其單位體積內(nèi)的耗熱量很大，必須要及時(shí)進(jìn)行散熱以免出現(xiàn)損壞問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，電動(dòng)汽車動(dòng)力控制器的散熱裝置被安裝于其集成化殼體位置。因此在散熱裝置投入使用前，需要先對(duì)集成化殼體進(jìn)行熱仿真試驗(yàn)，保證具備足夠的散熱能力，這可以使散熱裝置在安裝后，能夠與其相互配合共同降低動(dòng)力控制器中的熱量。

1 確定熱仿真輸入條件

在對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力控制器集成化殼體進(jìn)行熱仿真操作時(shí)，第一步需要確定其輸入條件，這一點(diǎn)可以從以下幾方面入手：（1）首先是要將殼體與計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接，通過(guò)輔助建模仿真計(jì)算的方式，依照流體力學(xué)理論來(lái)使熱仿真現(xiàn)象轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)學(xué)模型。接著就可以利用CFD熱仿真計(jì)算軟件開展分析工作，分析時(shí)要對(duì)建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，使其只保留ICBT模塊、水冷散熱器及DC/DC模塊功率器的主要部分。并對(duì)ICBT模塊冷卻水道的2個(gè)進(jìn)出水口進(jìn)行重新布置，使其達(dá)到前后平行，并利用模塊銅基板上的針腳作為進(jìn)出水口，使其發(fā)揮出熱交換效果；（2）其次，操作人員還要利用CFD熱仿真計(jì)算軟件分析DC/DC模塊、ICBT模塊器件的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)，這需要將兩個(gè)模塊的器件進(jìn)行相反布置，并在兩者中間布置一條水道以達(dá)到兩面散熱效果。然后依照車輛的冷卻工況要求、冷卻水泵的技術(shù)規(guī)格與水嘴直徑來(lái)調(diào)整冷卻水流量，一般情況下其流量被設(shè)計(jì)為0.0002立方米/秒，進(jìn)水口水溫在55攝氏度左右。水泵應(yīng)采用ADC12型號(hào)的壓鑄鋁為制作材料，設(shè)置其熱損耗值位于800-900瓦區(qū)間之內(nèi)，導(dǎo)熱系數(shù)控制在96瓦左右[1]。

2 得出穩(wěn)定熱仿真結(jié)果

在對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力控制器集成化殼體進(jìn)行熱仿真操作時(shí)，按照不同的進(jìn)水口額定量，會(huì)顯示出不同的穩(wěn)定熱仿真結(jié)果，具體介紹如下：（1）當(dāng)進(jìn)水口額定量控制在0.0002立方米/秒時(shí)，保證其熱損耗值位于800-900瓦區(qū)間之內(nèi)、入水口溫度在55攝氏度、平均靜壓為102.9千帕，則熱仿真試驗(yàn)結(jié)果顯示其出水口溫度為56.1攝氏度，平均靜壓為101.3千帕，兩者溫差為1.1攝氏度、靜壓差為1.6千帕，能夠滿足電動(dòng)汽車動(dòng)力控制器，對(duì)集成化殼體熱仿真設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)要求；（2）當(dāng)進(jìn)水口額定量控制在0.0001立方米/秒時(shí)，保證其熱損耗值位于800-900瓦區(qū)間之內(nèi)、入水口溫度在55攝氏度、平均靜壓為101.7千帕，則熱仿真試驗(yàn)結(jié)果顯示其出水口溫度為57.1攝氏度，平均靜壓為101.3千帕，兩者溫差為2.1攝氏度、靜壓差為0.4千帕，能夠滿足電動(dòng)汽車動(dòng)力控制器，對(duì)集成化殼體熱仿真設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)要求；（3）當(dāng)進(jìn)水口額定量控制在0.0003立方米/秒時(shí)，保證其熱損耗值位于800-900瓦區(qū)間之內(nèi)，入水口溫度在55攝氏度、平均靜壓為104.9千帕，則熱仿真試驗(yàn)結(jié)果顯示其出水口溫度為55.7攝氏度，平均靜壓為101.3千帕，兩者溫差為0.7攝氏度、靜壓差為3.6千帕，能夠滿足電動(dòng)汽車動(dòng)力控制器，對(duì)集成化殼體熱仿真設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 得出過(guò)載熱仿真結(jié)果

在對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力控制器集成化殼體進(jìn)行熱仿真操作時(shí)，還有可能因瞬間水流量變化，而導(dǎo)致熱仿真試驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)過(guò)載現(xiàn)象，這一點(diǎn)按照不同進(jìn)水口流量有著以下表現(xiàn)：

（1）當(dāng)進(jìn)水口額定量控制在0.0002立方米/秒時(shí)，熱損耗值超過(guò)900瓦，入口處平均水溫為55攝氏度、平均靜壓為102.9千帕。持續(xù)30秒后，則熱仿真試驗(yàn)結(jié)果顯示其出水口溫度為57.7攝氏度，平均靜壓為101.3千帕，兩者溫差為2.7攝氏度、靜壓差為1.6千帕，能夠滿足電動(dòng)汽車動(dòng)力控制器，對(duì)集成化殼體熱仿真設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)要求；（2）當(dāng)進(jìn)水口額定量控制在0.0001立方米/秒時(shí)，熱損耗值超過(guò)900瓦，入口處平均水溫為55攝氏度、平均靜壓為101.7千帕。持續(xù)30秒后，則熱仿真試驗(yàn)結(jié)果顯示其出水口溫度為60.2攝氏度，平均靜壓為101.3千帕，兩者溫差為5.2攝氏度、靜壓差為0.4千帕，進(jìn)出口之間的溫差過(guò)高，在極端工況的情況下，需要考慮溫度和過(guò)載時(shí)間而避免讓系統(tǒng)在此時(shí)工作；（3）當(dāng)進(jìn)水口額定量控制在0.0003立方米/秒時(shí)，熱損耗值超過(guò)900瓦，入口處平均水溫為55攝氏度、平均靜壓為104.9千帕。持續(xù)30秒后，則熱仿真試驗(yàn)結(jié)果顯示其出水口溫度為60.7攝氏度，平均靜壓為101.3千帕，兩者溫差為5.7攝氏度、靜壓差為3.6千帕，進(jìn)出口之間的溫差過(guò)高，在極端工況的情況下，需要考慮溫度和過(guò)載時(shí)間而避免讓系統(tǒng)在此時(shí)工作[2]。

4 總結(jié)

綜上所述，本文集中研究了電動(dòng)汽車動(dòng)力控制器集成化殼體的熱仿真試驗(yàn)方式，認(rèn)為可以通過(guò)確定熱仿真輸入條件、得出穩(wěn)定熱仿真結(jié)果、得出過(guò)載熱仿真結(jié)果等試驗(yàn)方式，來(lái)充分檢驗(yàn)集成化殼體能否滿足電動(dòng)汽車動(dòng)力控制器的散熱標(biāo)準(zhǔn)。希望本文的研究可以為更多電動(dòng)汽車開發(fā)人員取得技術(shù)進(jìn)步奠定基礎(chǔ)，以促進(jìn)其工作質(zhì)量實(shí)現(xiàn)跨越式提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]李薈卿.純電動(dòng)汽車電機(jī)控制器水冷散熱特性研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2016.

[2]吳宗宏，李剛俊，曾波.電動(dòng)汽車動(dòng)力控制器集成化殼體的熱仿真分析[J].成都工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2017，20（04）：47-51.