商用车辆电气化带有独特的冷却的挑战。
的国际能源署(IEA)估计与运输有关,在2019年,大约33%的公司2排放由公共汽车和重型商用车辆。过渡到电动驱动器在这个部门能明显减少排放产生重大影响,但这样的要求车辆不是一项容易的任务。中使用的许多概念的客车可以应用到更大的车辆,但是一些商业应用程序有自己的独特的挑战。
平均在2020年期间,全球UPS每天提供大约2470万包——这只是一个许多主要的快递公司!想象多少次送货卡车停和走一整天。公共汽车遵循类似的安排长时间频繁起停操作,哪些地方高功率模块的要求。这样的应用程序必须足够强大的技术解决方案来管理这些要求。
今天的电动车(电动车)通常使用封闭或开放的液体冷却的散热解决方案。在关闭系统,电源模块直接安装在散热器的顶部的一层热油。虽然这明确分离允许每个部分单独进行调整和优化,整体性能会受到影响。更高效的开放系统,电源模块是在直接接触冷却液体,例如,通过平面基板、针翅片结构,或波结构。
图1::标准封闭散热器热功率模块和散热器之间的油脂;底部:开放与直接液体冷却散热器。
一个结构化的底板可以创建变幻和增加表面积与冷却液,这就是为什么它是优于平面基板。为什么不添加一个波结构平面基板?这样一个三维结构相连的背后电源模块的制造过程。波结构显著增加的总表面积暴露在冷却液同样适应更高的湍流液体中。因此,电源模块的设计结果更好的传热和热阻降低结流体(Rth_jf)。
图2:典型的外观EconoDUAL 3波对于液体冷却的应用程序,以一波结构。
我们的新EconoDUAL 3波设计时考虑到这个概念。英飞凌的EconoDUAL 3波升级EconoDUAL 3包和冷却结构背面改善热阻在不改变其他模块的功能和特点。
但这波结构的差别呢?为了找到答案,测试与半桥EconoDUAL 3模块进行配置和标称电流900安培。全面比较,以下三个配置进行评估:
通过比较三个并排,我们确定他们的设计变化是如何影响性能和寿命,考虑到不同的参数需要评估一个封闭的散热器(体积流量和压降Δp)相比,一个开放的散热器。
图3:温度测量封闭(左)和开放的散热器EconoDUAL 3波(右)解决方案,这两个操作在500年我rms和15 l / min体积流量,使用相同的温标。
在应用程序测试,EconoDUAL 3波操作温度显著降低(图3)。在500年,一个体积流量的15 l / min,升级结构允许的温度降低25 K低得多的温度波动(图4)。较低的温度波动对于重型车辆应用程序是很有吸引力的,最高温度通常是有限的,避免大的波动。温度较低的涟漪,模块可以有更多的周期,从而延长寿命。除了改进的热力性能,波结构可以增加30%的输出电流,提供功率密度的增加。
图4:温度与热测量相机,封闭散热器15 l / min和开放散热器ribbon-bonds在不同的流率。
基于最初的测试中,EconoDUAL 3波的升级可以增加一个包的一生到5 500倍(图5)。另外,输出电流可以增加20 - 30百分比取决于体积流量,不牺牲一生。
图5:相对一生,假设只有一个温度脉动给我rms。插图显示了各自的温度脉动的解决方案。
考虑到功率模块本身,以及其电气配置和门驱动器董事会不改变,这种波结构升级应该被认为是一个非常有前途的选择——和波你好更多权力的好办法重型能量模块和更长的寿命。
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