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题名基于响应面的车用功率模块Pin-Fin优化设计
被引量：7
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作者
张嘉伟
曾正
孙鹏
王亮
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机构
输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学)
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出处
《电工技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2022年第22期5836-5850,共15页
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基金
国家自然科学基金项目(52177169)
重庆市研究生科研创新训练项目(CYB21016)资助。
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文摘
集成Pin-Fin散热器可以降低功率模块的结-流热阻,提升车用电机控制器的功率密度和可靠性,是车用功率模块先进热管理技术的发展趋势。然而,Pin-Fin散热器的设计面临电-热-流多物理场耦合的挑战,难于解析表征与定量优化,设计的周期长、成本高。基于响应面优化方法,该文提出一种集成Pin-Fin散热器的模型化设计方法,建立集成Pin-Fin形貌结构与阵列排布的数学描述,给出Pin-Fin散热器热-流性能的理论模型,建立Pin-Fin的多目标优化模型,获得Pin-Fin散热器结构的最优设计。为了验证理论模型和优化设计的可行性和有效性,搭建面对面变流器对拖实验平台,对标商业化车用功率模块的Pin-Fin设计,采用大量固定工况,以及实际车用工况实验结果,对比验证优化后的Pin-Fin能降低车用功率模块7.62%的结-流热阻,减小65%的功率模块损伤,提升车用电机控制器寿命1.8倍,为车用功率模块低热阻集成Pin-Fin散热器提供新的研究思路。
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关键词
车用功率模块
集成Pin-Fin散热器
响应面方法
多目标优化设计
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Keywords
Automotive power module
integrated Pin-Fin heat-sink
response surface method
multi-objective optimum design
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分类号
TM464
[电气工程—电器]
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题名基于拓扑优化的车用功率模块Pin-Fin设计方法
被引量：1
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作者
李恺颜
曾正
孙鹏
王亮
邹铭锐
韩绪冬
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机构
输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学)
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出处
《电工技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2023年第18期4963-4977,4993,共16页
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基金
国家自然科学基金项目(52177169)
重庆市基础研究与前沿探求项目(cstc2021zdyjA0035)
重庆市研究生科研创新项目(CYS22023)资助。
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文摘
集成Pin-Fin散热器可以降低功率模块的结-流热阻,是车用电机控制器热管理的发展趋势。然而,传统参数设计方法无法定量表征Pin-Fin的形貌结构,设计自由度低、设计效果欠佳,难以实现Pin-Fin的热-流协同设计。基于变密度拓扑优化方法,该文提出一种Pin-Fin形貌结构的设计方法,建立Pin-Fin设计的变密度拓扑优化模型,分析模型参数对优化结果和收敛性的影响规律,形成以结-流热阻和冷却液压降为目标的协同优化方法,探索Pin-Fin结构的热-流耦合规律和强化换热方法,得到最优的Pin-Fin散热器形貌结构,搭建变流器实验平台和车用电机控制器样机,对标商业化圆形Pin-Fin结构,以及三角形、菱形和水滴形等其他形貌结构,计及母线电压、负荷电流和冷却液流量的影响,实验结果验证了所提模型方法的可行性和有效性。实验结果表明:基于拓扑优化方法设计的Pin-Fin结构,与传统结构相比可以降低12%的结-流热阻,消除了多芯片结温差异的80%,为车用功率模块和电机控制器研究提供新的思路。
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关键词
车用功率模块
集成Pin-Fin散热器
拓扑优化方法
热-流协同优化设计
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Keywords
Automotive power module
integrated Pin-Fin heatsink,topology optimization method,thermal-fluid co-optimal design
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分类号
TM464
[电气工程—电器]
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