Simdroid-EC：液冷仿真新星，助力新能源汽车电机控制器高效散热

近年来，新能源电动车的销量呈现出快速增长的态势。据统计，2024 年1-10月中国新能源汽车销量达728万辆，同比增长37.8%。

电机控制器在新能源汽车中对于保障动力和安全性能扮演着至关重要的角色，其核心部件IGBT（绝缘栅双极型晶体管，一种电压驱动式功率半导体器件）在工作时会因自身的功率损耗而产生大量热量，一旦温度超出规定的安全范围，其性能就会显著下降，严重情况下甚至会造成器件的永久性损坏，影响整个新能源汽车的动力输出和行驶性能。

基于上述问题，鉴于液体的比热容较大，能吸收大量热量而自身温度升高较小，因此该行业广泛采用液冷技术实现IGBT的有效散热。此外，冷却液可直接接触IGBT模块，使其温度分布更均匀，避免局部过热，进而有效延长IGBT模块的使用寿命。

伏图-电子散热模块（Simdroid-EC）能够精准模拟IGBT在不同工况下的温度分布情况，从而有针对性地优化散热方案，确保IGBT始终处于安全的温度区间内，保障其可靠运行。

Simdroid-EC功能亮点

Simdroid-EC是基于伏图平台（Simdroid）开发的针对电子元器件、设备等散热的专用热仿真模块，内置电子产品专用零部件模型库，支持用户通过“搭积木”的方式快速建立电子产品的热分析模型，并利用成熟稳定的算法计算流动与传热问题，对电子产品进行高效的热可靠性分析；可广泛应用于通信设备、电力电子、半导体产品与设备、汽车、航空航天等工业领域。

本文通过某电机控制器的案例来说明Simdroid-EC的功能亮点。

1. CAD模型导入

通过Simdroid-EC导入接口，可以直接导入液冷流道和IGBT的.stp模型文件，无需打散，可完整还原导入体原貌。

导入模型

2. 便捷多流体域划分

Simdroid-EC的多流体域仿真功能非常便捷。只需将智能元件流体标记点放入流体域中，软件即可自动识别到连通的腔体，并形成流体域，无需繁复地用体积区域搭建流体区域。流体域的材料可通过流体标记点直接设置。

3. 异形网格划分

为了精确捕捉流道内冷却液的流动，使用Simdroid-EC特有的八叉树网格对不规则的导入体进行初步网格划分，再使用体积区域对内部流道进行加密。

八叉树网格设置

本案例的冷却液网格分布如下。将局部区域放大，可以查看流道内和IGBT内的网格分布，以验证施加的网格策略是否起作用。

元件网格

Simdroid-EC支持单独查看流体域的网格，对多流体域仿真非常友好。

4. 丰富的结果分析

当计算收敛后，Simdroid-EC会自动将计算结果加载至后处理模块。电机控制器的整体分布结果如下图所示：

流道和IGBT表面云图

由上图可以看出，在位于流道入口（左下方）处的IGBT温度较流道出口处（右上方）的低，最高处的IGBT温度约为62℃。

流道内温度图

随着液体不断在流道内流动，逐步吸收IGBT散出的热量，冷却液的温度逐渐升高，从进口到出口的温升会达到5℃。

流动矢量图

流线图

通过上图可以明显看出，流道内部存在局部涡流结构。涡流会改变流道内冷却液的压力分布情况，造成局部压力异常升高或降低，影响冷却液的正常输送，导致某些部位供液不足。可通过改变流道的形状来减弱涡流效应。

流道压力图

通过压力图可以便捷查看流道进出口的压差。本案例中，流道进出口的压差约为1343-93=1250Pa。

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液冷仿真是电子散热仿真的重要方面。越来越复杂的流道设计对传统的电子散热仿真软件提出了重大挑战，Simdroid-EC便捷的CAD模型导入功能、快速的流体域网格划分与查看功能，以及丰富的后处理结果，为电子散热行业注入强大动力，能够帮助用户快速评估热点，提供优化建议。申请试用Simdroid-EC