混合动力汽车案例研究
产品详细信息
顾客:英飞凌
应用程序:电气和HybridVehicles
技术:液体冷却
工业:汽车
地点:德国
挑战
在过去20年里，电动和混合动力汽车的开发和生产一直在上升，未来20年，这一趋势可能会呈指数级增长。随着汽车制造商寻求在2020年前使用更清洁、更便宜的能源，并满足全球二氧化碳排放规定，电动汽车和混合动力汽车将成为更大的市场份额。
然而，车辆运行所需的动力，再加上对小型、轻型逆变器的设计需求，使得热管理成为汽车工程师和制造商的一个重要障碍。热solutions for these power modules must be lightweight, small enough to fit within the power train, powerful enough to cool extremely hot components, and cost efficient enough not to raise the price points on these vehicles.
为了克服这些挑战，英飞凌技术公司找到了博伊德公司热事业部的avid公司，帮助他们为其最新的动力模块家族开发一种冷却解决方案，用于混合动力和电动汽车的HybridPACK™双bob电竞在线面冷却(DSC)。它们的尺寸和特点允许这些模块更加灵活，整体应用的紧凑设计，并可以在模块两侧散热。英飞凌和我们的欧洲设计中心研究了液冷解决方案的概念，能够提供特定的性能水平。
解决方案
此应用的规范:由三个DSC模块中的每个模块耗散的功率、电子连接和集成以及边界条件。从DSC模块的特性和所要求的热阻和压降出发，avid开始分析液冷板(lcp)的可能概念;基本的想法是把一个LCP放在上面，一个LCP放在下面，以便冷却每个模块的两个活动面。
考虑了不同的关键点:总体几何形状、内部冷却器结构、壁厚、进出口位置、上下连接、安装技术和目标成本。几何形状由主要的机械约束来定义:DSC模块活动区域的尺寸、模块周围的可用空间以及与整个系统的集成。
根据要求的性能水平(热阻和压降)对内部结构进行了定义，关键是添加一个精确优化的扰流器，以增加交换面和对流换热系数，同时保持压降在规定的范围内;进行了CFD模拟。材料厚度已经过适当评估，以承受要求的操作和测试压力。进一步分析了上下液冷板的连接方式和进、出口位置;在这个阶段，顶部和底部之间的连接被认为是在LCP本身的外部，通过软管和夹具(每个LCP有一个进口和一个出口端口)。通过这种方式，在上下LCP之间获得了一个并行连接，其优点是有两个相等的并行流，从而在两个LCP上具有相同的性能水平。
最后，研究了机械夹紧的方法:在保证最小间隙和克里页距离的前提下，在主动交换表面积的外部增加了8个固定点。上下之间的机械连接既可以用铆钉等快速功能，也可以用螺丝。为了验证热和力学分析，已经制作了这一概念的原型，实验测试的结果证实，它适合承受所要求的压力，并保证指示的热阻和压降。对于第一个原型，铆钉被用来夹紧顶部和底部的液体冷板。
avid开发的概念和可用的原型使汽车行业能够使用英飞凌HybridPACK DSC模块快速设计高效的逆变器，用于混合动力和电动汽车。
考虑了不同的关键点:总体几何形状、内部冷却器结构、壁厚、进出口位置、上下连接、安装技术和目标成本。几何形状由主要的机械约束来定义:DSC模块活动区域的尺寸、模块周围的可用空间以及与整个系统的集成。
根据要求的性能水平(热阻和压降)对内部结构进行了定义，关键是添加一个精确优化的扰流器，以增加交换面和对流换热系数，同时保持压降在规定的范围内;进行了CFD模拟。材料厚度已经过适当评估，以承受要求的操作和测试压力。进一步分析了上下液冷板的连接方式和进、出口位置;在这个阶段，顶部和底部之间的连接被认为是在LCP本身的外部，通过软管和夹具(每个LCP有一个进口和一个出口端口)。通过这种方式，在上下LCP之间获得了一个并行连接，其优点是有两个相等的并行流，从而在两个LCP上具有相同的性能水平。
最后，研究了机械夹紧的方法:在保证最小间隙和克里页距离的前提下，在主动交换表面积的外部增加了8个固定点。上下之间的机械连接既可以用铆钉等快速功能，也可以用螺丝。为了验证热和力学分析，已经制作了这一概念的原型，实验测试的结果证实，它适合承受所要求的压力，并保证指示的热阻和压降。对于第一个原型，铆钉被用来夹紧顶部和底部的液体冷板。
avid开发的概念和可用的原型使汽车行业能够使用英飞凌HybridPACK DSC模块快速设计高效的逆变器，用于混合动力和电动汽车。
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