本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理，尤其涉及一種具有翅針型底板的模塊散熱優(yōu)化參數(shù)確定方法。

背景技術(shù)：

1、良好的熱管理對(duì)于功率模塊穩(wěn)定性和可靠性特別重要，新能源汽車電機(jī)控制器用功率半導(dǎo)體模塊面臨著更為復(fù)雜的使用環(huán)境和特殊的應(yīng)用工況，因此對(duì)于其散熱要求更好。現(xiàn)有的新能源汽車復(fù)雜的使用工況對(duì)功率模塊散熱基板的性能和可靠性提出了很大的挑戰(zhàn)，散熱基板需要滿足散熱要求。

2、針翅狀(pin-fin)底板為現(xiàn)有通用的模塊散熱底板，將裝配了針翅型散熱結(jié)構(gòu)的大功率模塊安裝于外部水道結(jié)構(gòu)中，通入水流即可進(jìn)行液冷散熱?，F(xiàn)有大多僅根據(jù)功率模塊選擇合適尺寸的底板，而底板本身的結(jié)構(gòu)，如翅針的布置和底板的厚度等均會(huì)影響對(duì)于功率模塊的散熱效果，而現(xiàn)有缺乏對(duì)底板的優(yōu)化參數(shù)的研究，僅依賴人工經(jīng)驗(yàn)調(diào)整底板設(shè)計(jì)，經(jīng)常出現(xiàn)散熱效果不佳的情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種具有翅針型底板的模塊散熱優(yōu)化參數(shù)確定方法，以解決現(xiàn)有對(duì)具有翅針型底板的模塊依賴人工經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，缺乏對(duì)底板參數(shù)的分析，導(dǎo)致模塊散熱效果不佳的問題。

2、本發(fā)明公開了一種具有翅針型底板的模塊散熱優(yōu)化參數(shù)確定方法，包括：

3、構(gòu)建模塊散熱模型，根據(jù)模塊運(yùn)行工況確定模塊功耗、熱阻上限和流阻上限；

4、獲取優(yōu)化參數(shù)，確定各個(gè)優(yōu)化參數(shù)的極限值，其中優(yōu)化參數(shù)包括：翅針尺寸、翅針間距、底板厚度、底板材料；

5、以熱阻和流阻分別作為優(yōu)化目標(biāo)調(diào)節(jié)各個(gè)優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行仿真，確定各個(gè)優(yōu)化參數(shù)對(duì)優(yōu)化目標(biāo)的影響程度，生成目標(biāo)結(jié)果。

6、優(yōu)選地，所述確定模塊功耗，包括：

7、所述模塊包括上半橋和下半橋，每一半橋均包括第一芯片和第二芯片；

8、所述模塊包括上半橋和下半橋，每一半橋均包括第一芯片和第二芯片；

9、在模塊運(yùn)行工況下獲取第一芯片和第二芯片的導(dǎo)通電壓降、導(dǎo)通電流及開關(guān)頻率；

10、根據(jù)所述第一芯片和第二芯片的導(dǎo)通電壓降、導(dǎo)通電流及開關(guān)頻率以預(yù)設(shè)積分運(yùn)算規(guī)則分別計(jì)算第一芯片的功耗和第二芯片的功耗，加和獲得模塊功耗。

11、優(yōu)選地，計(jì)算熱阻上限，包括：

12、獲取獲取各個(gè)芯片的極限溫度和冷卻液溫度；

13、通過仿真獲取各個(gè)芯片的自熱阻和互熱阻數(shù)據(jù)集；

14、根據(jù)所述自熱阻和互熱阻數(shù)據(jù)集、冷卻液溫度建立各個(gè)芯片的結(jié)溫相對(duì)模塊功耗的關(guān)系函數(shù)，其中所述關(guān)系函數(shù)中具有對(duì)應(yīng)各個(gè)芯片的變化參數(shù)；

15、根據(jù)各個(gè)芯片的極限溫度預(yù)設(shè)所述述關(guān)系函數(shù)中變化參數(shù)的閾值，以計(jì)算各個(gè)芯片的熱阻上限。

16、優(yōu)選地，任一芯片d1的結(jié)溫相對(duì)模塊功耗的關(guān)系函數(shù)表示為：

17、rth_d1＝(tvj_d1-tf)/(pd1+k1*pt1+k2*pt2+k2*pd2)；

18、其中t1、t2為分別位于不同半橋的第一芯片；d1、d2為分別位于不同半橋的第二芯片；芯片d1、t1位于某一半橋；d2、t2位于另一半橋；rth_d1為芯片d1的自熱阻；tvj_d1為芯片d1的結(jié)溫；pd1為芯片d1的功耗；pt1為芯片t1的功耗；pd2為芯片d2的功耗；pt2為芯片t2的功耗；k1、k2為變化參數(shù)。

19、優(yōu)選地，所述流阻上限根據(jù)模塊上底板形成的水道結(jié)構(gòu)預(yù)先獲取。

20、優(yōu)選地，在以熱阻和流阻分別作為優(yōu)化目標(biāo)調(diào)節(jié)各個(gè)優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行仿真前：

21、以優(yōu)化目標(biāo)對(duì)優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，其中將底板厚度、底板材料、翅針尺寸、翅針間距與熱阻進(jìn)行關(guān)聯(lián)，將翅針尺寸、翅針間距與流阻進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

22、優(yōu)選地，所述確定各個(gè)優(yōu)化參數(shù)對(duì)優(yōu)化目標(biāo)的影響程度，包括：

23、對(duì)于任一優(yōu)化參數(shù)，確定優(yōu)化參數(shù)中變量的數(shù)量；

24、當(dāng)所述優(yōu)化參數(shù)具有唯一變量，則采用控制變量計(jì)算所述優(yōu)化參數(shù)相對(duì)優(yōu)化目標(biāo)的影響程度，其中具有唯一變量的優(yōu)化參數(shù)包括底板厚度、底板材料；

25、當(dāng)所述優(yōu)化參數(shù)具有至少兩個(gè)變量，則對(duì)各個(gè)變量進(jìn)行組合回歸計(jì)算所述優(yōu)化參數(shù)相對(duì)優(yōu)化目標(biāo)的影響程度，其中具有至少兩個(gè)變量的優(yōu)化參數(shù)包括：翅針尺寸、翅針間距。

26、優(yōu)選地，所述對(duì)各個(gè)變量進(jìn)行組合回歸計(jì)算所述優(yōu)化參數(shù)及所述優(yōu)化參數(shù)相對(duì)優(yōu)化目標(biāo)的影響程度，包括：

27、通過仿真得到具有不同變量的組合與優(yōu)化目標(biāo)之間的映射關(guān)系；

28、對(duì)所述映射關(guān)系進(jìn)行多元回歸擬合分析，獲得所述優(yōu)化參數(shù)與優(yōu)化目標(biāo)的函數(shù)關(guān)系；

29、對(duì)所述函數(shù)關(guān)系進(jìn)行極大值和極小值求解，獲得所述優(yōu)化參數(shù)相對(duì)優(yōu)化目標(biāo)的影響程度。

30、優(yōu)選地，根據(jù)優(yōu)化參數(shù)的極限值獲得各個(gè)變量的極限值；

31、對(duì)各個(gè)變量分別以預(yù)設(shè)變化幅度在極限值內(nèi)形成多個(gè)參考值進(jìn)行正交組合設(shè)計(jì)，獲得若干具有不同變量的組合。

32、優(yōu)選地，還包括：

33、對(duì)于具有至少兩個(gè)變量的優(yōu)化參數(shù)：

34、采用灰色關(guān)聯(lián)分析法確定所述優(yōu)化參數(shù)中各個(gè)變量在所述優(yōu)化參數(shù)相對(duì)優(yōu)化目標(biāo)的影響程度中的占比，并關(guān)聯(lián)至各個(gè)優(yōu)化參數(shù)的變量，以補(bǔ)充各個(gè)優(yōu)化參數(shù)對(duì)優(yōu)化目標(biāo)的影響程度生成目標(biāo)結(jié)果。

35、采用了上述技術(shù)方案后，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

36、本申請(qǐng)?zhí)峁┑木哂谐後樞偷装宓哪K散熱優(yōu)化參數(shù)確定方法，通過確定模塊熱阻和流阻上限，建立模塊散熱仿真模型，以熱阻和流阻作為優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)各個(gè)優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行影響程度分析，以輸出包含各個(gè)優(yōu)化參數(shù)及對(duì)應(yīng)影響程度的目標(biāo)結(jié)果，為后續(xù)對(duì)底板設(shè)計(jì)優(yōu)化提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)參考，以通過優(yōu)化底板設(shè)計(jì)提高散熱效果，解決現(xiàn)有對(duì)具有翅針型底板的模塊依賴人工經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，散熱效果不夠好的問題。

技術(shù)特征：

1.一種具有翅針型底板的模塊散熱優(yōu)化參數(shù)確定方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化參數(shù)確定方法，其特征在于，所述確定模塊功耗，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的優(yōu)化參數(shù)確定方法，其特征在于，計(jì)算熱阻上限，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的優(yōu)化參數(shù)確定方法，其特征在于：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化參數(shù)確定方法，其特征在于：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化參數(shù)確定方法，其特征在于，在以熱阻和流阻分別作為優(yōu)化目標(biāo)調(diào)節(jié)各個(gè)優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行仿真前：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化參數(shù)確定方法，其特征在于，所述確定各個(gè)優(yōu)化參數(shù)對(duì)優(yōu)化目標(biāo)的影響程度，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的優(yōu)化參數(shù)確定方法，其特征在于，所述對(duì)各個(gè)變量進(jìn)行組合回歸計(jì)算所述優(yōu)化參數(shù)及所述優(yōu)化參數(shù)相對(duì)優(yōu)化目標(biāo)的影響程度，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的優(yōu)化參數(shù)確定方法，其特征在于，

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的優(yōu)化參數(shù)確定方法，其特征在于，還包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種具有翅針型底板的模塊散熱優(yōu)化參數(shù)確定方法，涉及數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，包括：構(gòu)建模塊散熱模型，根據(jù)模塊運(yùn)行工況確定模塊功耗、熱阻上限和流阻上限；獲取優(yōu)化參數(shù)，確定各個(gè)優(yōu)化參數(shù)的極限值，其中優(yōu)化參數(shù)包括：翅針尺寸、翅針間距、底板厚度、底板材料；以熱阻和流阻分別作為優(yōu)化目標(biāo)調(diào)節(jié)各個(gè)優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行仿真，確定各個(gè)優(yōu)化參數(shù)對(duì)優(yōu)化目標(biāo)的影響程度，生成目標(biāo)結(jié)果，解決現(xiàn)有對(duì)具有翅針型底板的模塊依賴人工經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，缺乏對(duì)參數(shù)的分析，導(dǎo)致模塊散熱效果不佳的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：夏雨昕,戴義賢
受保護(hù)的技術(shù)使用者：臻驅(qū)半導(dǎo)體（嘉興）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19