하이브리드자동차사례연구

제품상세정보

고객:인피니언

응용프로그램:전기및하이브리드차량

기술:액체냉각

산업:자동차

위치:독일

도전

전기자동차및하이브리드자동차개발생산은지난20년동안꾸준히증가했으며이러한추세는향후20년에걸쳐기하급수적으로늘어날것입니다。자동차제조업체는전세계적으로보다청정하고값싼에너지를활용하고2020년까지CO2규제를준수하려노력하고있으며,전기차와하이브리드차가시장에서훨씬더큰부분을차지하게될것이라고전망하고있습니다。

그러나소형경량인버터에대한설계요구사항과결합된차량주행에필요한전력으로인해열관리는자동차엔지니어와제조업체에게중요한걸림돌이되었습니다。이러한전력모듈을위한열솔루션은가볍고,동력전달장치내에들어갈수있을만큼작아야하며,매우뜨거운부품을냉각할수있을만큼강력해야하며,이러한차량의가격대를높이지않을만큼비용효율적이어야합니다。

이러한과제를극복하기위해인피니언테크놀로지스는하이브리드및전기자동차를위한최신전력모듈제품군인HybridPACK™양면냉각(DSC)을위한냉각솔루션개발에도움을주기위해보이드사의열사업부인爱美达에왔습니다。치수와특성을통해이러한모듈은전체응용분야의컴팩트한설계로보다유연하게사용할수있으며모듈의양쪽에서열을방출할수있습니다。인피니언과유럽디자인센터는특정성능수준을제공할수있는액체냉각솔루션에대한개념을연구했습니다。

솔루션

이제품의특별사항:DSC모듈3개에서각각방열되는전력,전자연결및통합,경계조건。爱美达는DSC모듈의특성과열저항요건및압력강하부터시작하여가능한액체냉각판(LCP)의개념을분석했습니다。기본아이디어는각모듈의두개의활성면을냉각시키기위해LCP하나를상단에그리고또하나의LCP를하단에배치하는것이었습니다。

다른중요한요소:전체적인배치(几何结构),내부냉각기구조,벽두께,입구및출구위치,상단 - 하단연결,마운팅기술,목표비용。그리고DSC모듈의활성영역크기,모듈주변사용가능공간,전체시스템과의통합등기계적인제약조건들이배치의기준이되었습니다。

내부구조는요구되는성능수준(열저항및압력강하)에따라결정되었으며,핵심은교환표면과대류열교환계수를높이기위해정확하게최적화된터뷸레이터를추가하는한편압력강화를정해진한도내로유지하는것이었습니다。이를위해CFD를시뮬레이션했습니다。요구되는작동및테스트압력에견딜수있는적절한재료두께를평가했습니다。추가분석은상단및하단액체냉각판(LCP)과입구및출구위치사이의연결에중점을두었습니다。이단계에서유연한튜브와클램프를사용한상단과하단사이의연결은LCP자체외부에위치한것으로간주되었습니다(각LCP에는입구와출구포트가각각하나씩있음)。이러한방식으로상단및하단LCP간의병렬연결을완성했으며이로써두개의동일한병렬흐름으로두개의LCP에서동일한성능수준을안정적으로제공할수있게되었습니다。

마지막으로,상단과하단사이의기계적클램핑이연구되었습니다:최소간격과크리페이지거리가보장될것을고려하여8개의고정점이외부적으로활성교환표면적으로추가되었습니다。상단과하단사이의기계적연결은리벳이나나사와같은빠른기능으로수행할수있습니다。이개념의프로토타입은열및기계적해석을검증하고실험테스트결과를검증하여요청된압력을견디고표시​​된열저항및압력강하를모두보장하기에적합하다는것을확인하였다。첫번째프로토타입의경우리벳은상단및하단액체냉판을고정하는데사용되었습니다。

爱美达가개발한개념과프로토타입이있었기에자동차산업계는英飞凌HybridPACK DSC모듈을사용하여하이브리드및전기자동차에효율적인인버터를신속하게설계할수있게되었습니다。

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