| 工業基礎專欄 | 馬達驅控器之冷卻流道分析設計

前言

隨著能源短缺和環保意識抬頭，全球汽車產業正邁向電動車時代。相較於傳統的內燃機引擎車輛，電動車輛以高功率的電池、馬達及其驅動控制器等，取代傳統的動力系統。然而，高功率的馬達驅控器意味著其工作時的高損耗功率，而元件的工作溫度升高，伴隨而來的是其壽命與效率等可靠度問題，因此，馬達驅控器的冷卻成為重要的議題。本文主要呈現如何以電腦輔助工程(Computer Aided Engineering, CAE)軟體進行模擬分析來設計馬達驅控器的冷卻水流道。

冷卻流道分析設計

電動車用之動力系統，在較低功率輸出之車輛應用領域，因達到車輛需求性能之動力系統輸出規格較低，馬達與驅控器相對之能量損耗較少，多採用氣冷架構即可滿足散熱需求。但在高功率輸出之應用領域，驅控器之效率經計算後可推斷，需以水冷系統才能有效快速帶走系統中所產生的熱量。

高功率的馬達驅控器使用了三個功率模組，因此在設計冷卻流道初期，先以單一模組為設計目標，再將其延伸設計並應用於較高輸出功率的馬達驅控器，設計流程如圖1所示。首先分析單一模組的冷卻水入出口方向，並且比較在不同入出口的條件下，功率模組的溫度高低與冷卻水經過流道後的水壓差；接著，推論同時使用三個功率模組的狀況下，各模組中的功率元件溫度差異，判斷是否在可接受的範圍內，若模組中的元件工作溫度差異過大，將造成各模組在工作時電流不均，進而導致模組的損壞，因此，功率模組中的元件均勻散熱成為冷卻水道的設計考量重點之一。