电动代步车驱动板的热分析与散热优化

发布时间：2023-06-27 23:37

　　随着电子信息技术的迅速发展,大功率、集成化的电子器件广泛地应用于电动代步车驱动板中。驱动板上电子器件的排布密集,使得热流密度增大,温度迅速升高,驱动板容易产生过热现象,而高温是造成电子器件失效的主要原因之一,严重影响了驱动板的可靠性。因此,对驱动板进行热分析及热设计的研究是提高其可靠性的关键。本文针对驱动板上电子器件结点温度过高和多热源之间的相互影响导致器件可靠性降低等问题,采用了一种适用于驱动板热分析的有限元方法,并对驱动板进行散热优化设计,从而达到降低电路板和电子器件温度的目的。主要研究工作如下:(1)根据电动代步车的机械结构和功能要求,设计了电动代步车驱动板。通过对热分析基础理论和基本方法的分析,明确了驱动板热分析的基本类型和分析层次。利用实验数据和理论公式计算出驱动板各功率模块的功耗,并对功率模块的主要发热器件进行了散热路径分析。(2)为了进一步了解驱动板的温度分布情况,利用SolidWorks绘图软件对功率器件进行了详细地建模,并按照驱动板上电子器件的实际布局绘制了驱动板的三维模型。将驱动板三维模型导入到ANSYS进行热力学有限元分析,仿真得出各电子器件的稳态温度值。搭建驱动...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 课题研究背景和意义
    1.3 国内外电子设备热分析及热设计研究现状
    1.4 本文主要内容
第2章 电动代步车驱动板的热分析
    2.1 电动代步车控制系统
        2.1.1 电动代步车控制系统的组成
        2.1.2 电动代步车驱动板硬件设计
    2.2 热分析的理论基础
        2.2.1 能量守恒定律
        2.2.2 热传递的基本方式
        2.2.3 热传递的热阻和热路
    2.3 驱动板热分析的基本方法
        2.3.1 热分析的基本类型
        2.3.2 热分析的层次划分
        2.3.3 热测试的主要方法
    2.4 本章小结
第3章 电动代步车驱动板热仿真分析与实验验证
    3.1 ANSYS热力学有限元分析理论
        3.1.1 有限元法的基本原理
        3.1.2 ANSYS软件介绍
        3.1.3 ANSYS热仿真分析流程
    3.2 驱动板功率模块说明及其散热分析
        3.2.1 DC/DC电源模块
        3.2.2 无刷直流电机驱动模块
        3.2.3 直流推杆电机驱动模块
    3.3 基于ANSYS的驱动板温度场仿真分析
        3.3.1 驱动板有限元模型的建立
        3.3.2 载荷和边界条件的施加
        3.3.3 求解及结果分析
    3.4 实验结果分析
        3.4.1 实验平台搭建
        3.4.2 实验测试结果
    3.5 本章小结
第4章 电动代步车驱动板散热优化设计
    4.1 驱动板散热设计分析
        4.1.1 PCB基板的结构
        4.1.2 电子器件的布局
        4.1.3 热控制的方法
    4.2 驱动板散热能力的影响因素分析
        4.2.1 PCB结构对散热能力的影响
        4.2.2 散热器对器件散热能力的影响
    4.3 散热方案优化
        4.3.1 对PCB结构进行局部优化
        4.3.2 对部分器件安装散热器
    4.4 优化仿真分析与实验验证
    4.5 本章小结
第5章 总结和展望
    5.1 全文总结
    5.2 课题展望
致谢
参考文献
附录 硕士期间发表的论文和参与的项目



本文编号：3835555