隨著科技的快速發(fā)展，熱管理技術(shù)也在不但發(fā)展，熱管理涵蓋了與電子設(shè)備和電路中產(chǎn)生的熱量的產(chǎn)生，控制和散發(fā)有關(guān)的所有技術(shù)解決方案。每個電子組件在其運行過程中都會產(chǎn)生一定量的熱量，這些熱量可能會對組件本身的性能和可靠性產(chǎn)生負(fù)面影響。在每個電子領(lǐng)域中，趨于使封裝尺寸盡可能減小的趨勢進一步復(fù)雜化，隨之而來的是散熱問題。半導(dǎo)體的結(jié)溫應(yīng)保持在制造商設(shè)定的極限以下;否則，可靠性和組件壽命都會受到影響。

熱管理挑戰(zhàn)

熱管理策略應(yīng)適用于任何能夠產(chǎn)生熱量的電子設(shè)備。在汽車行業(yè)中，由于極端溫度以及冷熱條件的變化，這一方面至關(guān)重要，以確保高度的可靠性和安全性。電子設(shè)計人員面臨的最大挑戰(zhàn)之一是再現(xiàn)或模擬最嚴(yán)酷的工作條件，即那些電子設(shè)備承受高熱應(yīng)力的條件。通過使用計算流體動力學(xué)(CFD)模擬軟件可以簡化此任務(wù)，該軟件簡化了大功率電子設(shè)備的開發(fā)。汽車功率器件熱管理的主要挑戰(zhàn)是高功率密度，惡劣的環(huán)境條件，產(chǎn)品小型化和成本降低。必須采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣斫鉀Q熱管理問題，從傳統(tǒng)的措施(散熱器，熱管和風(fēng)扇)到更具創(chuàng)新性的措施(制冷劑冷卻，緊湊型熱交換器，微熱電冷卻器，相變材料，冷板冷卻)。熱管理的最新趨勢是通過開發(fā)諸如納米技術(shù)和智能材料之類的高級解決方案，從單相傳熱技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘞鄠鳠峒夹g(shù)。

汽車應(yīng)用

車載電子設(shè)備的數(shù)量，價值和復(fù)雜性不斷增長。這使得功率器件的熱管理更加困難，同時也變得更加重要。乘客艙中散熱最高的動力設(shè)備包括通風(fēng)和空調(diào)(HVAC)，無線電和信息娛樂系統(tǒng)，儀表板，儀表和平視顯示器。乘客艙外部的動力裝置包括發(fā)動機控制單元(ECU)，制動系統(tǒng)控制單元和不同類別的傳感器。這些設(shè)備帶來的主要挑戰(zhàn)涉及發(fā)動機艙內(nèi)達到的高工作溫度，環(huán)境條件在很大的數(shù)值范圍內(nèi)變化以及適用于汽車領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)提出的非常嚴(yán)格的要求。電子設(shè)備，特別是那些安裝在乘客艙外部的設(shè)備，通常被密封以防止?jié)駳膺M入：這方面使冷卻更加復(fù)雜，冷卻仍然限于基于傳導(dǎo)和對流的技術(shù)。

容納在發(fā)動機罩中的電子元件會暴露在高溫下，并且存在散熱問題，這也與占地面積非常小有關(guān)?；旌蟿恿?HEV)和電動(EV)汽車的擴散日趨明顯，這需要電動機和電池都需要冷卻。涉及的功率水平也很高，這也取決于車輛的“電氣化”程度。在“全混合動力”車輛中，功率值最高，達到15kW以上，電壓高于100V。因此，有必要使用先進的冷卻技術(shù)，該技術(shù)基于使用散熱器，熱交換器和電動泵進行液體冷卻。在HEV和EV車輛中，電力電子設(shè)備執(zhí)行相關(guān)任務(wù)，例如控制電動機，與電子控制單元通信和診斷。除ECU外，其他典型組件還有逆變器和一個或多個DC-DC轉(zhuǎn)換器。為了使功率設(shè)備保持在建議的溫度范圍內(nèi)，應(yīng)將其連接到車輛的冷卻/加熱系統(tǒng)。