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Anwendung von IGBT im elektronischen Steuerungssystem neuer Energiefahrzeuge und seiner Wärmeableitungstechnologie
2024.04.30
tony.liu@walmate.com
Abstrakt: Im elektrischen Steuerungssystem von Neuen Energiefahrzeugen ist das Hauptwärme erzeugende Gerät der Wechselrichter, dessen Aufgabe es ist, den Gleichstrom der Batterie in Wechselstrom für den Antrieb des Motors umzuwandeln. Während dieses Prozesses erzeugt das IGBT im Wechselrichter eine große Menge an Wärme. Um das Wärmeableitungsproblem dieser Geräte zu lösen, wird in diesem Artikel das Funktionsprinzip des Wechselrichters und die fortschrittliche Flüssigkeitskühlungstechnologie vorgestellt.
1- Anwendung von IGBT im elektronischen Steuerungssystem neuer Energiefahrzeuge
Als elektrische Energieumwandlungseinheit, die die Batterie und den Antriebsmotor in Fahrzeugen mit neuer Energie verbindet, ist das elektrische Steuerungssystem das Herzstück des Motorantriebs und der Motorsteuerung. Als Gerät, das Hochspannungsbatterien und Motorleistung verbindet und ineinander umwandelt, ist der Wechselrichter ein Wandler, der für die Umwandlung von Gleichstrom (Batterie, Akku) in festfrequente und konstante Spannung oder frequenzgeregelte und spannungsgesteuerte Energie zuständig ist. geregelter Wechselstrom (im Allgemeinen 220 V, 50 Hz Sinuswelle), der die elektrische Energieumwandlung von Fahrzeugen mit neuer Energie gewährleistet.
Vereinfachtes Diagramm des elektrische Steuersystems
Das IGBT-Leistungsmodul im Wechselrichter spielt bei diesem Prozess eine sehr wichtige Rolle. Während des Energieumwandlungsprozesses erzeugt der IGBT viel Wärme. Wenn die Temperatur des IGBT 150 °C überschreitet, kann die Luftkühlung nicht funktionieren oder Luftkühlung ist erforderlich.
Die thermische Stabilität des IGBT-Betriebs ist zum Schlüssel zur Bewertung der Leistung elektrischer Antriebssysteme geworden.
So funktioniert der Wechselrichter
Neben elektronischen Steuerungssystemen werden IGBTs auch häufig in Bordklimasteuerungssystemen und Ladesäulensystemen in Fahrzeugen mit neuer Energie eingesetzt:
Als zentrale technische Komponente von Elektrofahrzeugen sowie Ladesäulen und anderen Geräten. Das IGBT-Modul macht fast 10 % der Kosten von Elektrofahrzeugen und etwa 20 % der Kosten von Ladesäulen aus, und seine thermische Stabilität ist zum Schlüssel zur Bewertung der Leistung des elektrischen Antriebssystems geworden.
IGBT-Flüssigkeitskühlungstechnologie
Name der Kühltechnologie | Arbeitsprinzip | Merkmale |
Einseitige Wasserkühlung | Das Modul wird auf einer Seite auf den Kühlkörper gedrückt, und zwischen dem Modul und dem Kühlkörper wird Wärmeleitpaste aufgetragen, um den Kontaktwärmewiderstand zu verringern. Kühlflüssigkeit strömt durch die Kanäle und transportiert die Wärme vom Modul ab. | Die Struktur ist kompakt; die Modulkosten sind niedrig; Das Volumen ist sehr klein; die Kühlplattenausnutzung ist hoch. |
Zweischichtige Wasserkühlung | Das Modul wird beidseitig auf einen indirekten Wasserkühlkörper gedrückt. Wärmeleitpaste wird auf beiden Seiten des Moduls aufgetragen, und eine Isolierstruktur oder andere Formen der Isolierung sowie Wärmeanbindung werden entworfen. Die Kühlflüssigkeit strömt durch die Kanäle und transportiert die Wärme von beiden Seiten des Moduls ab. | Die Struktur ist flexibel; die Kosten sind relativ niedrig; das Volumen ist sehr klein; die Substratausnutzung ist hoch; die Leistungsdichte ist hoch. |
ShowerPower-Technologie | Kupferbodenmodule werden für direkte Wasserkühlung verwendet, um den thermischen Widerstand des Systems zu verringern. Die Kühlstruktur erzeugt Turbulenzen, wodurch die Kontaktfläche zwischen der Kühlflüssigkeit und der Kupferbodenplatte erheblich vergrößert und die Wärmeaustauscheffizienz erhöht wird. Gute Turbulenzeffekte; hohe Wärmeaustauscheffizienz; gute Temperaturgleichmäßigkeit; hohe Modullzuverlässigkeit. | Gute Turbulenzeffekte; hohe Wärmeaustauscheffizienz; gute Temperaturgleichmäßigkeit; hohe Modullzuverlässigkeit. Geeignet für Anwendungen, die hohe Zuverlässigkeit, hohe Wärmeaustauschdichte und gute Temperaturgleichmäßigkeit erfordern. |
IGBT-Stiftwasserkühltechnologie | Pin-fin-Struktur für die Wasserkühlung von IGBT-Gehäusemodulen, die für Hochleistungskühlungsdesigns geeignet ist. Diese Struktur eliminiert die Verwendung von Wärmeleitpaste oder anderen Füllmaterialien zwischen dem Leistungsmodule und dem Stiftwasserkühlkörper. Die Wasserkühlstruktur tauscht direkt Wärme mit dem Modul aus. | Hohe Modullzuverlässigkeit; hohe Wärmeaustauscheffizienz; direkter Kontakt mit dem Substrat, geringer thermischer Widerstand; hohe Zuverlässigkeit. Geeignet für Hochleistungskühlungsdesigns mit hohen Anforderungen an den thermischen Widerstand. |
IGBT-Wasserkühlmodul-integrierte Kühlmodul-Technologie | Die in die Kühlplatte integrierte Wasserkühlmodul-Technologie integriert das Kühlmodul und das Leistungsmodul, wodurch der Anpassungsgrad zwischen dem Kühlkörper und dem Leistungsmodul verbessert wird und ein hoher Integrationsgrad erreicht wird. | Hohe Modullzuverlässigkeit; geringer thermischer Widerstand; Hohe Wärmeaustauscheffizienz; hoher Integrationsgrad; einfache Modulaustauschbarkeit; niedrige Kosten. Geeignet für die Serienproduktion modularer Produkte. Wir werden regelmäßig technische Informationen und Neuigkeiten zu Wärmedesign und Leichtbau aktualisieren und mit Ihnen teilen. Vielen Dank für Ihr Interesse an Walmate. |
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