近年來，新能源電動車的銷量呈現出快速增長的態勢。據統計，2024 年1-10月中國新能源汽車銷量達728萬輛，同比增長37.8%。

電機控制器在新能源汽車中對于保障動力和安全性能扮演著至關重要的角色，其核心部件IGBT（絕緣柵雙極型晶體管，一種電壓驅動式功率半導體器件）在工作時會因自身的功率損耗而產生大量熱量，一旦溫度超出規定的安全范圍，其性能就會顯著下降，嚴重情況下甚至會造成器件的永久性損壞，影響整個新能源汽車的動力輸出和行駛性能。

基于上述問題，鑒于液體的比熱容較大，能吸收大量熱量而自身溫度升高較小，因此該行業廣泛采用液冷技術實現IGBT的有效散熱。此外，冷卻液可直接接觸IGBT模塊，使其溫度分布更均勻，避免局部過熱，進而有效延長IGBT模塊的使用壽命。

伏圖-電子散熱模塊（Simdroid-EC）能夠精準模擬IGBT在不同工況下的溫度分布情況，從而有針對性地優化散熱方案，確保IGBT始終處于安全的溫度區間內，保障其可靠運行。

Simdroid-EC功能亮點

Simdroid-EC是基于伏圖平臺（Simdroid）開發的針對電子元器件、設備等散熱的專用熱仿真模塊，內置電子產品專用零部件模型庫，支持用戶通過“搭積木”的方式快速建立電子產品的熱分析模型，并利用成熟穩定的算法計算流動與傳熱問題，對電子產品進行高效的熱可靠性分析；可廣泛應用于通信設備、電力電子、半導體產品與設備、汽車、航空航天等工業領域。

本文通過某電機控制器的案例來說明Simdroid-EC的功能亮點。

1. CAD模型導入

通過Simdroid-EC導入接口，可以直接導入液冷流道和IGBT的.stp模型文件，無需打散，可完整還原導入體原貌。

導入模型

 

2. 便捷多流體域劃分

Simdroid-EC的多流體域仿真功能非常便捷。只需將智能元件流體標記點放入流體域中，軟件即可自動識別到連通的腔體，并形成流體域，無需繁復地用體積區域搭建流體區域。流體域的材料可通過流體標記點直接設置。

 

3. 異形網格劃分

為了精確捕捉流道內冷卻液的流動，使用Simdroid-EC特有的八叉樹網格對不規則的導入體進行初步網格劃分，再使用體積區域對內部流道進行加密。

八叉樹網格設置

本案例的冷卻液網格分布如下。將局部區域放大，可以查看流道內和IGBT內的網格分布，以驗證施加的網格策略是否起作用。

元件網格

Simdroid-EC支持單獨查看流體域的網格，對多流體域仿真非常友好。

 

4. 豐富的結果分析

當計算收斂后，Simdroid-EC會自動將計算結果加載至后處理模塊。電機控制器的整體分布結果如下圖所示：

流道和IGBT表面云圖

由上圖可以看出，在位于流道入口（左下方）處的IGBT溫度較流道出口處（右上方）的低，最高處的IGBT溫度約為62℃。

流道內溫度圖

隨著液體不斷在流道內流動，逐步吸收IGBT散出的熱量，冷卻液的溫度逐漸升高，從進口到出口的溫升會達到5℃。

流動矢量圖

流線圖

通過上圖可以明顯看出，流道內部存在局部渦流結構。渦流會改變流道內冷卻液的壓力分布情況，造成局部壓力異常升高或降低，影響冷卻液的正常輸送，導致某些部位供液不足。可通過改變流道的形狀來減弱渦流效應。

流道壓力圖

通過壓力圖可以便捷查看流道進出口的壓差。本案例中，流道進出口的壓差約為1343-93=1250Pa。

————

液冷仿真是電子散熱仿真的重要方面。越來越復雜的流道設計對傳統的電子散熱仿真軟件提出了重大挑戰，Simdroid-EC便捷的CAD模型導入功能、快速的流體域網格劃分與查看功能，以及豐富的后處理結果，為電子散熱行業注入強大動力，能夠幫助用戶快速評估熱點，提供優化建議。申請試用Simdroid-EC