PCB廠講隨著新能源汽車(chē)電控模塊功率密度的提升，合理地處理電控模塊熱的產(chǎn)生、傳遞和耗散，成為電控模塊成敗的關(guān)鍵。印制電路板 （PCB） 作為電控模塊各個(gè)元器件和電流的載體，是解決電控模塊熱分析問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)。電控模塊是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，無(wú)法用常規(guī)的理論計(jì)算解決系統(tǒng)的散熱問(wèn)題。從理論計(jì)算、仿真、實(shí)測(cè)及參數(shù)迭代等多個(gè)角度對(duì)電控模塊的熱問(wèn)題進(jìn)行了分析研究，給出了解決新能源汽車(chē)電控模塊熱分析問(wèn)題的設(shè)計(jì)方案。

2022年全球新能源汽車(chē)銷(xiāo)量達(dá)1010萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)59%。其中，中國(guó)新能源汽車(chē)市場(chǎng)持續(xù)突破，產(chǎn)銷(xiāo)分別為705.5萬(wàn)輛和688.7萬(wàn)輛，同比分別增長(zhǎng)96.9%和93.4%，新能源汽車(chē)市場(chǎng)滲透率達(dá)到了25.6%。同時(shí)，新能源汽車(chē)電驅(qū)技術(shù)的發(fā)展也朝集成化、小型化和高壓化穩(wěn)步邁進(jìn)。

新能源汽車(chē)日常行駛中，驅(qū)動(dòng)模塊將電池包的電能轉(zhuǎn)化為電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能。在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，損失的能量以熱能的形式表現(xiàn)。優(yōu)越的電控模塊熱設(shè)計(jì)是新能源汽車(chē)安全、高效、穩(wěn)定運(yùn)行的保障。隨著電驅(qū)系統(tǒng)小型化和集成化的發(fā)展［1］，電控模塊的功率密度急劇增加，無(wú)論是純電動(dòng)汽車(chē)還是混合動(dòng)力汽車(chē)，電控模塊的熱設(shè)計(jì)越來(lái)越受重視。而印制電路板（printedcircuitboard，PCB）在整個(gè)系統(tǒng)中是諸多器件以及電流的載體，合理的PCB熱設(shè)計(jì)成為了電控?zé)嵩O(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。新能源汽車(chē)電控模塊PCB熱分析主要對(duì)以下3個(gè)方面進(jìn)行研究：熱的產(chǎn)生、傳遞與耗散。在PCB領(lǐng)域，熱的傳遞和耗散通常同時(shí)進(jìn)行，本文從這幾個(gè)方面進(jìn)行展開(kāi)，對(duì)電控模塊PCB熱設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)分析。

01電控模塊PCB熱的產(chǎn)生

新能源汽車(chē)電控模塊中PCB的熱量主要有3個(gè)來(lái)源:①功率器件等發(fā)熱器件的功耗;②PCB線路因載流而產(chǎn)生的熱量;③其他部分(環(huán)境)輻射而來(lái)的熱量?在這3個(gè)熱源中,功率器件的熱功耗最大,是PCB熱功率的主要來(lái)源,但該類型的功率器件通常在產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初就已確定,在PCB設(shè)計(jì)和加工階段對(duì)該熱源的控制點(diǎn)并不多?外部輻射而來(lái)的熱量主要取決于電控系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)?本文主要研究PCB相關(guān)的熱?

熱功率P計(jì)算公式為

式中:I為流過(guò)PCB線路中電流的大小,A,其值由電控系統(tǒng)功能所確定;R為PCB線路的電阻,Ω?

通過(guò)式(1)可以得出,如需降低PCB線路的熱功率,可從以下2個(gè)角度出發(fā):①降低流經(jīng)特定載流線路的電流;②降低載流線路的熱阻?

電控模塊中的電流大小,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期根據(jù)系統(tǒng)功率就已經(jīng)確定,PCB設(shè)計(jì)和加工階段可控的更多為降低通過(guò)特定線路的電流大小?增加PCB層數(shù)是可以采用的方案?

當(dāng)某一層PCB載流的線路確定時(shí),假定該線路的電阻為R1,流經(jīng)該線路的電流為I1,該線路產(chǎn)生的熱功率P1=I12R1?

若增加PCB層數(shù)進(jìn)而增加一條同樣的載流線路,此時(shí)I2=12I1,每條載流電路的電阻R2=R1,該條件下線路產(chǎn)生的熱功率P2=12P1?換言之,增加一條同樣的載流電路,載流線路總的熱功率為單條線路熱功率的一半?增加載流線路數(shù)量的方法就是通過(guò)降低流經(jīng)特定載流電路的電流,來(lái)降低載流線路的發(fā)熱?

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