混合动力汽车案例分析

项目详情

客户:Infineon

应用:电动和混合动力汽车

技术:液体冷却

行业:汽车

地点:德国

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设计挑战

过去20年,电动汽车和混合动力汽车的开发和生产持续呈上升趋势,而且这种趋势很可能在今后的20年内呈指数级增长。由于汽车制造商希望采用更清洁、更廉价的能源,并且必须在2020年之前在全球范围内达到CO2排放规定标准,电动汽车和混合动力汽车将会在市场上占据更大份额。

然而,运行车辆所需的动力与紧凑、轻巧逆变器的设计需求相结合,使热管理成为汽车工程师和制造商的重要绊脚石。这些电源模块的热解决方案必须重量轻,足够小,足以容纳动力传动系,足够强大,足以冷却极热的部件,并且具有足够的成本效益,不会提高这些车辆的价格点。

为了克服这些挑战,Infineon Technologies 来到博伊德公司热事业部 Aavid 寻求帮助,为其最新的动力模块系列"混合动力PACK™混合动力车和电动汽车的双面冷却 (DSC) 开发冷却解决方案。其尺寸和特性使这些模块更加灵活,设计紧凑的整体应用,并可以消散模块两侧的热量。因飞凌和我们的欧洲设计中心研究了液体冷却解决方案的概念,能够提供特定的性能水平。

Aavid解决方案

此应用的规格:三个 DSC 模块中每个模块的功耗、电子连接和集成以及边界条件。从DSC模块的特性和要求的耐热性和压降出发,Aavid开始分析液体冷板(LLCD)的可能概念;基本思想是将一个 LCP 放在顶部,一个 LCP 放在底部,以便冷却每个模块的两个活动侧。

考虑了不同的关键点:整体几何形状、内部冷却器结构、壁厚、入口和出口位置、顶部底部连接、安装技术和目标成本。几何形状由主要机械约束定义: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)确定了内部结构,关键点是增加了一个经精确优化的紊流器,以增加交换面和对流换热系数,同时保持压降低于设定的极限值。另外还进行了CFD模拟。材料厚度已经过妥善评估,可承受要求的工作和测试压力。对顶部和底部液体冷却板(LCP)之间的连接,以及进口和出口的位置,做了进一步重点分析。在此阶段,顶部和底部之间的连接被认为与LCP本身无关,而顶部和底部之间的连接由软管和卡箍构成(每个LCP均有一个进口和一个出口)。通过这种方式,在顶部和底部LCP之间实现了并行连接,其优点是具有两条相同的并行流,因此在两个LCP上具有相同的性能水平。

最后,研究了顶部和底部之间的机械夹紧:考虑到要保证的最小间隙和吱吱声页距离,在有源交换表面积外部增加了8个固定点。顶部和底部之间的机械连接可以通过快速功能(如铆钉)或螺钉来完成。为了验证热和机械分析,并验证了实验试验的结果,验证了该概念的原型,确认它适合承受要求的压力,并保证指示的热阻和压降。对于第一个原型,铆钉已用于夹紧顶部和底部液体冷板。

Aavid开发的概念和样机有效供应,使汽车行业能够使采用Infineon的HybridPACK DSC模块, 快速地为混合动力和电动汽车设计出高效逆变器。

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