基于Icepak的驅動控制器散熱設計*

王 飛，吳 剛，孔浩源

(上海辛格林納新時達電機有限公司， 上海 201801)

引 言

隨著環境形勢的日益嚴峻和石油能源的逐漸匱乏，發展新能源汽車既具有重大的戰略價值和經濟價值，也是縮小我國與汽車強國技術差距、扭轉傳統汽車發展瓶頸的必然選擇。新能源汽車是基于驅動技術的重大升級和轉型，控制器集成了整車的扭矩策略，將需求扭矩轉化成電機所需的三相電并驅動電機，從而實現車輛的運行。絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)模塊作為驅動控制器的核心器件，具有內部元器件集成度高、發熱量大、熱源集中等特點，如果散熱不足極易造成IGBT模塊過熱失效，嚴重影響驅動控制器的運行穩定性和新能源汽車的安全性[1]。同時，在短時大電流的工況下，IGBT模塊溫度過高也會縮短IGBT的使用壽命并導致其可靠性降低，因此IGBT模塊的散熱設計在驅動控制器的設計過程中至關重要。

在實際的工程應用中，風冷和水冷(液冷)是兩種常用的散熱手段。水冷散熱是指冷卻工質在泵的驅動下，通過特定管路把熱量從散熱器轉移到環境中，從而達到散熱目的的過程[2]。冷卻工質一般為純水或者50%的乙二醇水溶液。水冷散熱具有強大的載熱能力，可以強迫熱量定向移動，具有靜音環保、密封防塵性好、使用安全等優點，適用于發熱量大、熱源集中的工況。同時考慮到整車具備水溶液循環系統，因此驅動控制器使用水冷散熱是目前業內的主流選擇[3]。

本文基于理論計算和Icepak仿真分析，對某水冷驅動控制器進行了散熱設計，同時對比了仿真和理論計算兩種方法得到的IGBT結溫。……