新散熱技術的案例
新能源汽車電控系統及散熱技術簡述（上）
圖6電控系統組成簡圖
圖7電控系統在新能源汽車中的應用簡圖
2.3 新能源汽車電控系統核心技術分析
新能源汽車電控系統需適應頻繁啟停與加減速、低速時要求高轉矩、高速時要求低轉矩，具有較大變速范圍，而混合動力汽車電控系統還需處理驅動電機啟動、發電、制動能量回饋等特殊功能。因此，新能源汽車電控系統需具有高控制精度、高動態響應速率，并提供高安全性與可靠性，且其技術與制造水平直接影響整車的性能。
IGBT功率模塊作為新能源汽車電控系統的關鍵技術，在滿足整車動力性指標的前提下，還需具備合適的功率電子電路設計選型、功能完整的控制電路架構、可靠的電磁兼容與散熱能力等條件，以保證電控系統長時間的穩定運行。
展開 新能源汽車電控系統及散熱技術簡述（下）
圖9 IGBT針腳水冷基板
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三、祥博電控散熱器
為了滿足我國大力發展新能源汽車的大背景下，新能源汽車的電控系統的散熱需求日益增加，為解決其散熱問題，保證用戶的行駛安全，祥博傳熱研發出了一系列針對新能源汽車電控系統的散熱器,為我國新能源汽車事業的發展進一步的添磚加瓦。
名稱：壓鑄液冷散熱器
材質：鋁，ADC12
工藝：鋁壓鑄及攪拌摩擦焊成型
特性：結構緊湊，具有流阻低、熱阻低、密閉性好、抗沖擊長期可靠性高等特點。
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圖6電控系統組成簡圖
圖7電控系統在新能源汽車中的應用簡圖
2.3 新能源汽車電控系統核心技術分析
新能源汽車電控系統需適應頻繁啟停與加減速、低速時要求高轉矩、高速時要求低轉矩，具有較大變速范圍，而混合動力汽車電控系統還需處理驅動電機啟動、發電、制動能量回饋等特殊功能。因此，新能源汽車電控系統需具有高控制精度、高動態響應速率，并提供高安全性與可靠性，且其技術與制造水平直接影響整車的性能。
IGBT功率模塊作為新能源汽車電控系統的關鍵技術，在滿足整車動力性指標的前提下，還需具備合適的功率電子電路設計選型、功能完整的控制電路架構、可靠的電磁兼容與散熱能力等條件，以保證電控系統長時間的穩定運行。
展開 新能源汽車電控系統及散熱技術簡述（下）
引 言
新能源汽車電控系統中主要的發熱設備為逆變器，其作用是把電池的直流電逆變成可驅動電機的交流電。在這個過程中，逆變器中的IBGT將會產生大量熱量。為解決這些設備的散熱問題，本文將介紹逆變器工作原理及先進液冷散熱技術。
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一、逆變器工作原理及散熱問題簡介
在新能源汽車的電控系統中，逆變器作為連接高壓電池和電機動力之間相互轉化的裝置，對電動汽車的正常行駛起到很重要的作用，逆變器是把直流電能(電池、蓄電瓶)轉變成定頻定壓或調頻調壓交流電(一般為220V,50Hz正弦波)的轉換器，保證新能源汽車的電能轉換。
圖1 汽車逆變器
圖2 逆變器基本電路構成示意圖
純電動汽車上的逆變器位于電機控制器（MCU內），除了逆變器外，還有控制器一起組合在MCU內，MCU是整個動力系統的控制中心。
展開 
智芯文庫|封裝行業正在采用新技術應對芯片散熱問題
但混合鍵合成本高昂，并且可能仍僅限于高性能處理器類型的應用，臺積電是目前僅有的提供該技術的公司之一。盡管如此，將光子學結合到 CMOS 芯片或硅上 GaN 的前景仍然巨大。
結論
先進封裝背后的最初想法是它可以像樂高積木一樣工作——在不同工藝節點開發的小芯片可以組裝在一起，并且可以減少熱問題。但也有取舍。從性能和功率的角度來看，信號需要傳輸的距離很重要，而始終開啟或需要保持部分關斷的電路會影響熱性能。僅僅為了提高產量和靈活性而將模具分成多個部分并不像看起來那么簡單。封裝中的每個互連都必須進行優化，熱點不再局限于單個芯片。
可用于排除或排除小芯片不同組合的早期建模工具為復雜模塊的設計人員提供了巨大的推動力。在這個功率密度不斷提高的時代，熱仿真和引入新的 TIM 仍然必不可少。
展開 北大南昌院：極端條件下高性能均熱板與微流道散熱技術研究新突破
來源 | 北大南昌院
[洞見熱管理]獲悉，近日，北京大學南昌創新研究院（以下簡稱“北大南昌院”）精密增材制造技術聯合實驗室（以下簡稱“聯合實驗室”）在項目研究中取得突破。北大南昌院基于3D打印技術研發的超薄不銹鋼均熱板和超薄柔性均熱板，最大傳熱功率較市場競品提升50%~100%。在微通道散熱技術領域，聯合實驗室采用陶瓷3D打印技術一體化制備出陶瓷微通道散熱器，其熱阻相較競品降低15%；同時制備的硅基微通道散熱器，散熱能力提升將近一倍。目前聯合實驗室在散熱技術研究取得的重要突破，能有效解決半導體功率器件封裝存在的熱流密度過大及熱應力集中問題，為電子產品的正常運行“保駕護航”，為產品研發進程注入新的動力。
增材制造技術，又被稱為革命性的3D打印技術，正持續不斷地為制造業領域注入新的活力及無窮的創新潛能。該技術突破了復雜三維微米結構的制造瓶頸，以其獨特的一體化成型優勢、高效的加工速度及較低的制作成本，深入到航空航天、醫療植入、汽車制造及消費品生產等多個行業。
在5G通信技術飛速發展的時代背景下，電子設備向智能化、輕薄化、多功能化及可折疊化方向發展，其高熱流密度散熱是個亟待解決的問題。北京大學南昌創新研究院聯合重慶摩方精密科技股份有限公司以及江西銅業研究院成立“精密增材制造技術聯合實驗室”，采用高精度3D打印技術，致力于極端環境下的熱管理技術及高性能散熱器的研究開發。
目前聯合實驗室配備了世界上最先進的高精密 光固化3D打印設備，如圖1所示，其中microArch S230/S240打印設備均采用PμSL（面投影微立體光刻）技術，可分別實現2μm/10μm的高精度微尺度3D打印。
展開 英維克申請相變風冷散熱裝置專利，專利技術能實現高效散熱并降低能耗
來源 | 金融界，國家知識產權局
2023年12月16日消息，據國家知識產權局公告，深圳市英維克科技股份有限公司申請一項名為“一種相變風冷散熱裝置“，公開號CN117239280A，申請日期為2023年10月。
專利摘要顯示，本發明公開了一種相變風冷散熱裝置，包括散熱基板、換熱器、回流管和出氣管，所述出氣管連通在所述散熱基板的氣體出氣口和所述換熱器的氣體進口之間，所述回流管連通在所述換熱器的液體出口和所述散熱基板的液體回流口之間；所述散熱基板至少一側邊沿設置有所述氣體出口以及所述液體回流口。在該相變風冷散熱裝置中，通過蒸發進行散熱，散熱效率高，而且可以實現自循環，降低能耗。另外，在散熱基板至少一側邊沿同時設置有氣體出口以及液體回流口，利于回流的液體受熱后盡快排出，可以提高排熱效率。綜上所述，該相變風冷散熱裝置能夠有效地解決散熱裝置散熱效果不好的問題。
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★ 平臺聲明
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展開 技術流 | DfAM底層通用技術之微通道散熱設計
該技術所采用的結構緊湊、換熱效率高、質量輕、運行安全可靠，因此微通道換熱器技術近些年來越來越受到關注，在微電子、航空航天、醫療、化學生物工程、材料科學、高溫超導體的冷卻、薄膜沉積中的熱控制、強激光鏡的冷卻, 以及其他一些對換熱設備的尺寸和重量有特殊要求的場合中有重要的應用前景。
與普通換熱器相比, 微型換熱器的主要特點在
于單位體積內的換熱面積很大
。相應地, 其單位體積傳熱系數
高達幾十到幾百MW/( m 3 K)
, 比普通換熱器要
高1～2個數量級
。
圖1 微通道換熱器的應用
本文主要基于Ansys軟件對不同微通道換熱器的性能進行了相應的分析。
展開 (干貨）新能源電池包散熱系統CAE仿真實例
仿真工作環境：30℃環境溫度下放電1小時
分析模型：
放電一小時溫度截面云圖（Z方向）
放電1小時速度截面云圖（Z方向）
放電1小時速度截面云圖（Y方向）
電池放電一小時溫度分布圖
電池放電一小時溫度分布圖
仿真結論
在此散熱方案下，大部分電池的溫度都處在40-45℃的區間之內，少數散熱條件較好的電池區域溫度低于40℃。在最高溫度可以接受的條件下，可以通過調整風機的風量和擺放來改善溫度的不均衡度。
干貨 | ANSYS新能源電池包散熱仿真解決方案
在國家政策的大力扶持下，新能源汽車這些年得到了蓬勃的發展。作為新能源汽車的核心零部件，電池包的性能對整車性能的影響是非常大的，因此在研發階段，各整車和零部件生產商對電池包的仿真分析都非常關注，而電池包熱分析是其中很重要的一環。
一般情況下，電池包是由幾百甚至幾千個單體電池組成，CFD建模時往往會生成超過千萬的網格，如果按照傳統的CFD方法進行瞬態熱分析，計算量是非常大的，不滿足實際應用中對分析效率的要求。基于這一點考慮，ANSYS根據CFD熱分析的特點，采用降階處理的方式建立熱分析等效模型完成瞬態熱分析，大大提高了分析效率。
1、LTI ROM
如果只關注電池放電過程中監測點溫度、單體平均溫度或出口溫度等單個物理量的瞬態響應特性，可以采用LTI（Linear Time Invariant） ROM降階模型來進行熱分析，大概的分析流程如圖1所示：
圖1 LTI ROM流程
1.1 建立CFD模型
這一步和傳統的CFD熱分析過程是一樣的，根據實際的邊界條件建立完整的CFD分析模型，并且計算出在不考慮電池發熱情況下的流場穩態結果。
展開 干貨 | ANSYS新能源電池包散熱仿真解決方案
在國家政策的大力扶持下，新能源汽車這些年得到了蓬勃的發展。作為新能源汽車的核心零部件，電池包的性能對整車性能的影響是非常大的，因此在研發階段，各整車和零部件生產商對電池包的仿真分析都非常關注，而電池包熱分析是其中很重要的一環。
一般情況下，電池包是由幾百甚至幾千個單體電池組成，CFD建模時往往會生成超過千萬的網格，如果按照傳統的CFD方法進行瞬態熱分析，計算量是非常大的，不滿足實際應用中對分析效率的要求。基于這一點考慮，ANSYS根據CFD熱分析的特點，采用降階處理的方式建立熱分析等效模型完成瞬態熱分析，大大提高了分析效率。
1、LTI ROM型
如果只關注電池放電過程中監測點溫度、單體平均溫度或出口溫度等單個物理量的瞬態響應特性，可以采用LTI（Linear Time Invariant） ROM降階模型來進行熱分析，大概的分析流程如圖1所示：
圖1 LTI ROM流程
1.1 建立CFD模型
這一步和傳統的CFD熱分析過程是一樣的，根據實際的邊界條件建立完整的CFD分析模型，并且計算出在不考慮電池發熱情況下的流場穩態結果。
展開 
新能源電池包散熱系統CAE仿真實例
新能源電池包散熱系統CAE仿真實例
前言：
隨著新能源汽車市場推廣程度的逐漸深入，應用范圍不斷加大，對電池包散熱系統方案要求也越來越高。通過對電池散熱過程的熱仿真分析，可以預測電池溫度在放電過程中的變化趨勢，檢驗電池包的散熱性能，為電池箱的設計提供理論依據。
目前，市場上主流的熱仿真分析軟件為Flotherm，今天小編將通過一個電池包熱仿真實例，帶您快速了解電池散熱系統仿真分析。
分析中采用的前提和假設：
導熱率設置：
注：材料的導熱率設定，如果是單一材料部件，如外殼等，根據部件所使用的實際材料的導熱率給定；如果是復合材料部件或多種材料組合的部件，而在3D模型中是通過簡化模型繪制的，則材料導熱率，按照集總參數法，根據經驗和理論折算給定當量導熱系數，如電芯等。
功耗設置及風機選用：
單節電池的發熱量按照電流1A和內阻50mΩ確定為0.288w，電池為18650，容量2.4Ah；
風機統一為最大風量15.87m3/h，最大全壓31.33Pa的軸流風機，可以根據具體需求隨時改換。
分析方案：
仿真工作環境：30℃環境溫度下放電1小時
分析模型：
放電一小時溫度截面云圖（Z方向）：
放電1小時速度截面云圖（Z方向）：
放電1小時速度截面云圖（Y方向）：
電池放電一小時溫度分布圖1：
電池放電一小時溫度分布圖2：
仿真結論：
在此散熱方案下，大部分電池的溫度都處在40-45℃的區間之內，少數散熱條件較好的電池區域溫度低于40℃。在最高溫度可以接受的條件下，可以通過調整風機的風量和擺放來改善溫度的不均衡度。
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展開 新能源pack系統散熱解決方案-液冷板工藝
散熱器采用摩擦焊接可解決高倍數超寬型材技術瓶頸，用兩個或兩個以上型材拼接實現超寬結構高密度型材，且模具開發成本低、周期短、穩定性高；
摩擦焊通常由如下四個步驟構成：
1、機械能轉化為熱能；
2、材料塑性變形；
3、熱塑性下的鍛壓力；
4、分子間擴散再結晶。
攪拌摩擦焊散熱器有以下的優點：
（1）實現了高倍數超寬體、大尺寸散熱器結構制作，解決了型材散熱器的技術瓶頸；
（2）摩擦焊是無介質熱融合，等同于型材一次擠壓成型，達到100%原型材的導熱率；
（3）開發成本較低；
（4）開發周期較短；
（5）攪拌摩擦焊散熱器穩定性高，易于維護。
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展開 Cradle CFD助力新能源汽車電驅動設備噴油冷卻散熱仿真
它具有卓越的處理速度、精細的技術和高用戶滿意度，已被用于汽車、航空航天、電子、建筑、風扇、機械和海洋開發等領域，以解決熱和流體問題。除此之外，Cradle CFD整合了多物理場協同仿真和單向聯合仿真功能，以實現與結構、聲學、電磁、機械、一維、優化、熱環境、3D CAD和其他分析工具的耦合，從而使用戶能夠有效地解決跨多個學科的工程問題。Cradle CFD強大的后處理功能，可以生成視覺上逼真的仿真圖形，輕松表達仿真數據結果，為用戶實現高級仿真處理并提供更好的設計建議。
圖1 Cradle CFD 進行汽車及飛行器外氣動模
擬
新能源汽車電驅動系統是指利用電動機將電能轉化為機械能來驅動車輛運行的系統，是新能源汽車的核心部件。該系統的散熱對整車安全和高效運行有重要影響。數值模擬仿真技術將計算機虛擬計算代替實物實驗，不僅節約了實驗室占用，加工物料等成本，還能大大減少參數采集周期，具有成本低、周期快的特點。
圖2 電驅動系統
在對電驅動設備的噴油冷卻進行模擬仿真的過程中，數值模擬技術對計算機的“算力”有較高要求，數值計算要求CPU并行線程多，內存存儲大。惠普Z8 G4 臺式工作站完全符合使用需求，其搭載了2顆10核心20線程高并行CPU，共計20核心，40線程，CPU浮點計算速度為2.4GHz，同時擁有4塊32GB，共計128GB的高速存儲內存，高配置專為企業級數值計算而生。
展開 科學家提出用彈跳水滴給CPU散熱新機制
來自杜克大學和英特爾的科學家們提出了一種保持電子產品高性能的新機制：用彈跳水滴填充內部空間。這聽起來像是一個愚人節的笑話，但研究人員說，這樣的系統可以通過有機地瞄準熱點進行散熱，來保持電子產品高性能全速運行。
科學家們在“應用物理學雜志”（Applied Physics Letters）上論文所述的技術，受到蟬類超疏水翅膀的啟發，這種翅膀自然會排斥水分，當兩只小水滴碰撞在蟬翼上時，它們連在一起形成一個更大的液滴。這種變化釋放出足夠的能量，將水從蟬翼表面上提起，吸收灰塵和污垢。這意味著蟬翼是自動清潔的，但工程師認為同樣的原理也可以用來消除熱量。
當然，沒有人想要將水濺到敏感電路上，所以研究人員創建了一個密封的“蒸氣室”，可以安裝在電子系統中。在其中的一側是超疏水的地板，另一邊是海綿般的天花板。當“蒸氣室”被周圍的電子元件加熱時，蒸氣凝結成微小的水滴。這些落在超疏水的地板上，連接在一起成為更大的液滴，然后從地板上反彈，帶走熱量，與然后水滴被海綿般的天花板吸收，再次充重復整個過程。
這個系統的聰明之處在于它自動瞄準熱點，因為這些區域是水蒸氣首先凝結的地方。而且，與現有的冷卻機制不同，該系統同時在垂直和水平兩個平面上工作，這意味可以更有效地進行散熱。
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