1.概述

该文档做为评估分析电机控制器功率模块在液冷散热条件下的相关参数参考计算说明。

2.热量与流量的关系

首先我们要确认产生热量的位置和数量。对于电机控制器来说，主要的发热量来自于功率模块的损耗，一般我们针对电机控制器冷却系统设计也是针对于功率模块热损耗进行设计。那么，液冷电机控制器要求的液体流量与热量有什么工程关系呢？

根据工程应用经验，我们要知道入口流量q，就必须得确认允许出口的温升ΔT，系统总损耗P，冷却液类型及它的密度 ρ ，以及它的比热容c。

根据热力学公式：

Pt=Q=CpM*ΔT：这个公式表示对于一个系统，在单位时间里施加的压力乘以时间等于该系统吸收或释放的热量，而该热量可以通过物质的质量乘以其比定压热容再乘以温度变化来计算。

Pt=Q=CpρVΔT：这个公式是前一个公式的变形，这里的 ρ 表示密度，V 表示体积。通过将质量用密度和体积来代替，可以得到上述公式。

Pt=Q=Cpρq入tΔT：这里引入了一个新的变量 q入口，它可能代表流体流入系统的流量。该公式说明了输入到系统的能量可以用特定流体的比定压热容、密度以及进入系统流量乘以时间来计算。

P=Cpρq入*ΔT：这是最后一个式子的简化版，其中 P 可能表示功率。它表明输入系统的功率可以由流量乘以每单位质量的能量变化来表示。

q入=P/(CpρΔT)：最后，我们得到了一个表达式来计算 q入口——即流体进入系统的流量。这里的 P 是指功率，q入口的值可以通过功率除以每单位质量的能量变化来获得。

3.功率模块损耗发热量计算

以Infineon的IGBT模块，型号为FF900R12ME7，背面平板散热，主要参数如下表：

假定功率因素cosθ=0.8，开关频率fs=10kHz，单个功率器件的开关损耗计算如下：占空比D=50%，额定母线电压700V，额定电流为308A，峰值电流435A，按125℃工作结温计算(所有参数为125℃时的值)，根据该型号IGBT手册，可查得IGBT相关数据：开通能耗Eon=33mJ，IGBT关断能耗Eoff=50mJ，二极管反向恢复能耗Erec=32mJ，IGBT饱和压降VCE0=0.7V，IGBT等效电阻rCE=0.001142Ω，二极管饱和压降VF0=0.7V，二极管等效电阻rF=0.001333Ω。

IGBT导通损耗：

因此起动状态电机控制器的损耗约为3.1kW。

4.案例计算

设置条件，水冷系统，水密度1.010kg/m³，水的比热容4.210³J/kg℃，入口温度25℃，温升控制在10K，求该条件下该FF900R12ME7模块的散热器入口流量需要多少？

根据公式：

得出q=0.0738L/s=4.4L/min