【选型】纯电动汽车的电机驱动设计应选择怎样的导热材料

2017-01-15 世强

【摘要】针对汽车应用的高可靠性和高导热要求,罗杰斯公司推出了基于环氧树脂体系带铝基高导热材料SC92,该材料具有高Td、耐压特性好、高导热和高MOT温度的特性,能极大地提高系统的散热能力,广泛应用于汽车电机驱动设计中。


纯电动汽车和传统汽车相比,其采用了不同的能源,所以动力总成需要采用全新的电机驱动设计。而电机驱动工作在密封的环境中,对可靠性和散热性能提出了更高的要求。


针对汽车应用的高可靠性和高导热要求,罗杰斯公司推出了基于环氧树脂体系带铝基高导热材料SC92,该材料有效地改善了导热系数,能够极大地提高系统的散热能力。因其加工工艺属于FR-4类型的浸胶及压合,所以被广泛地应用于热可靠性要求较高的环境。下图为纯电动汽车电机驱动简易框图。


图1:纯电动汽车电机驱动简易框图


其中发热量较大的部分是功率变换电路,由于其工作在密封环境下,传统的方式(风扇、散热器和水冷)已经无法进一步提高散热能力。在不改变电机驱动设计和结构的前提下,利用高导热带铝基的PCB材料SC92代替传统的FR-4材料,可以有效地提高电机驱动部分的散热能力。由于SC92是带铝基的材料,可以省去PCB与散热金属之间的焊接,简化了生产工艺。SC92与FR-4材料的性能对比如下表所示。


表1 SC92与FR-4材料的性能对比:



SC92材料应用于新能源汽车电机驱动部分可以提供以下热收益:减少发热器件的结点温度,与传统的FR-4相比,结点温度降低30度左右(视具体设计决定);提升功率传输效率;较低的z轴热膨胀系数可以提升多层设计中的通孔可靠性。以下是SC92铝基板在电机驱动的应用示意图。


图2:SC92铝基板在电机驱动的应用示意图


SC92材料以其高Td、耐压特性好、高导热和高MOT温度的特性为新能源汽车电机驱动设计工程师提供了一种新的热管理解决方案。由于该材料属于环氧树脂体系,可以采用主流FR-4加工工艺流程,因此SC92是电机驱动设计师对于PCB材料的最佳选择。


SC92材料特点:
• 介电常数5.2
• 损耗因子0.013
• 导热系数高达2.0W/m-k
• 玻璃态转换温度高达160度,保证焊接的可靠性
• 通过UL-94-V0认证
• 材料耐压超过1000V
• 满足无卤素和无铅焊接要求

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