为“行车大脑”降温：Simdroid-EC助力汽车ECU设计研发

ECU（Electronic Control Unit，电子控制单元）被誉为汽车的行车大脑，在工作时会产生大量的热量，而其散热存在以下难题：一是工作环境恶劣，ECU常处于高温环境中；二是ECU所处的空间较为狭小，不利于散热；三是热量集中，由于ECU内部电子元件高度集成，高频率的数据处理和运算会导致芯片温度升高。因此，需要快速将这些集中的热量传导出去，否则会因为局部过热而损坏电子元件，影响其正常工作，甚至影响其性能和使用寿命。

图1 ECU控制器

通过热仿真快速评估产品的散热特性，是ECU结构优化的有效手段之一。使用伏图-电子散热模块（Simdroid-EC），可以精确定位ECU内部的高温区域，对多种散热方案进行虚拟测试和评估，从而调整ECU内部芯片的位置；还可以根据仿真结果设计异形散热片，以适应ECU内部复杂的空间结构和热流分布，提升散热效果。此外，通过热仿真，还可以分析不同PCB布线方式下的热传导情况，据此优化布线设计，减少布线对散热的阻碍，进而提高ECU的热可靠性。

Simdroid-EC助力ECU热仿真

Simdroid-EC是基于伏图（Simdroid）平台开发的针对电子元器件、设备等散热的专用热仿真模块，其与CAD、EDA软件有良好的数据接口，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ECU控制器热仿真案例，展示Simdroid-EC在此场景下的亮点功能。

1、CAD模型导入

通过Simdroid-EC的CAD接口，可以快速将ECU的外壳模型导入，建立热仿真模型。

图2 某ECU的CAD模型

2、EDA模型导入

Simdroid-EC具有良好的EDA接口，可以将ODB++文件导入；计算时会考虑布线过孔的各向异性导热率，以提高PCB板热仿真的精度。

图3 ECU控制器的PCB板模型

3、模型的对齐装配

Simdroid-EC为用户提供了便捷的对齐工具，将导入的CAD、EDA模型进行装配体对齐，可以快速构建完整的ECU热仿真模型。

图4  ECU的伏图热仿真模型

4、灵活精确的网格控制技术

Simdroid-EC具备优秀的网格控制技术，对ECU的热模型网格划分如下图所示。

图5 ECU热模型的网格划分

5、快捷的求解计算

Simdroid-EC为用户提供了高精度的求解器，其收敛性强，计算速度快；通过残差曲线、温度监控点、速度监控点可判断CFD计算是否收敛。

图6  EC求解器快速计算收敛

6、后处理显示

Simdroid-EC提供了丰富的后处理显示功能，可以显示切片、体云图、速度矢量图、流线、Summary Report定量表格统计、芯片结温等结果。

图7 PCB板各向异性导热率分布

图8 ECU的切面温度云图及速度矢量图分布

图9 ECU的外壳及PCB板模块温度云图分布 

图10 ECU外部流线分布 

图11 ECU密封腔体内的流线分布 

图12 PCB板各个器件的温度定量统计表 

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通过热仿真手段来评估ECU的散热特性，已成为其研发流程中的一个重要节点。云道智造的Simdroid-EC可以高效、快速地评估ECU的温度分布，助力工程师对其散热问题进行分析和优化，从而能够极大提高ECU的研发设计效率，进一步提升其热可靠性。申请试用Simdroid-EC