电动车主控板热管理：双面散热基板与热管嵌入工艺实测

随着电动车技术的飞速发展，主控板作为电动车的核心控制部件，其性能和可靠性至关重要。然而，主控板在工作过程中会产生大量热量，如果不能及时有效地散热，会导致芯片温度过高，进而影响主控板的性能，甚至引发故障。双面散热基板与热管嵌入工艺作为一种创新的热管理方案，能够显著提高主控板的散热效率。本文将通过实际测试，深入探讨这两种工艺在电动车主控板热管理中的应用效果。

双面散热基板原理与优势

原理

双面散热基板是一种在基板两侧都设置散热层的结构。传统的单面散热基板只能从一侧将热量传导出去，而双面散热基板可以利用两侧的散热层同时散热，大大增加了散热面积。其散热路径主要包括芯片产生的热量通过导热材料传导到基板两侧的散热层，再由散热层将热量散发到周围环境中。

优势

提高散热效率：双面散热基板相比单面散热基板，散热面积增加了一倍，能够更快速地将热量散发出去，有效降低芯片温度。

降低热阻：双面散热结构减少了热量传导的路径，降低了热阻，使得热量能够更顺畅地传递。

提升主控板可靠性：较低的芯片温度可以减少热应力对芯片和电路的影响，提高主控板的可靠性和使用寿命。

热管嵌入工艺原理与优势

原理

热管是一种高效的传热元件，它利用工质的相变过程实现热量的快速传递。在热管嵌入工艺中，将热管嵌入到主控板基板中，芯片产生的热量通过导热材料传导到热管的蒸发段，热管内的工质吸收热量后蒸发成气体，气体在热管内部压力差的作用下流向冷凝段，在冷凝段释放热量后冷凝成液体，液体再通过毛细作用回流到蒸发段，如此循环往复，实现热量的高效传递。

优势

高效传热：热管的传热效率远高于传统的金属导热材料，能够在短时间内将大量热量从热源传递到散热区域。

适应性强：热管可以根据主控板的结构和布局进行灵活设计，适应不同的散热需求。

降低局部热点：热管能够将热量均匀地分散到整个散热区域，避免局部热点现象的发生。

实测方案与结果分析

实测方案

为了验证双面散热基板与热管嵌入工艺的实际效果，我们搭建了测试平台。选取相同规格的电动车主控板，分别采用传统单面散热基板、双面散热基板以及双面散热基板结合热管嵌入工艺三种方案进行测试。在主控板上安装温度传感器，实时监测芯片和关键部位的温度。通过模拟主控板在不同负载下的工作状态，记录温度变化数据。

代码示例：温度数据采集与分析（Python）

python

import pandas as pd

import matplotlib.pyplot as plt

# 读取温度数据文件（假设数据文件为CSV格式，包含时间、传统方案温度、双面散热基板温度、结合热管温度等列）

data = pd.read_csv('temperature_data.csv')

# 绘制温度变化曲线

plt.figure(figsize=(10, 6))

plt.plot(data['Time'], data['Traditional_Temp'], label='Traditional Single - Sided Substrate', color='red')

plt.plot(data['Time'], data['Double - Sided_Temp'], label='Double - Sided Substrate', color='blue')

plt.plot(data['Time'], data['Double - Sided_with_Heat_Pipe_Temp'], label='Double - Sided Substrate with Heat Pipe', color='green')

plt.xlabel('Time (s)')

plt.ylabel('Temperature (°C)')

plt.title('Temperature Comparison of Different Thermal Management Solutions')

plt.legend()

plt.grid(True)

plt.show()

# 计算平均温度

avg_traditional_temp = data['Traditional_Temp'].mean()

avg_double_sided_temp = data['Double - Sided_Temp'].mean()

avg_heat_pipe_temp = data['Double - Sided_with_Heat_Pipe_Temp'].mean()

print(f"Average Temperature of Traditional Solution: {avg_traditional_temp:.2f}°C")

print(f"Average Temperature of Double - Sided Substrate Solution: {avg_double_sided_temp:.2f}°C")

print(f"Average Temperature of Double - Sided Substrate with Heat Pipe Solution: {avg_heat_pipe_temp:.2f}°C")

结果分析

通过温度变化曲线和平均温度数据可以看出，采用双面散热基板后，芯片温度相比传统单面散热基板有了明显降低。而双面散热基板结合热管嵌入工艺的方案，散热效果最为显著，芯片温度进一步降低。这表明双面散热基板与热管嵌入工艺能够有效地提高电动车主控板的热管理能力。

结论与展望

双面散热基板与热管嵌入工艺在电动车主控板热管理中表现出了优异的性能。通过实际测试验证，这两种工艺的结合能够显著降低芯片温度，提高主控板的可靠性和使用寿命。未来，随着电动车技术的不断进步，对主控板热管理的要求也将越来越高。我们可以进一步优化双面散热基板的结构和材料，提高热管的传热性能，探索更高效的热管理方案，为电动车的发展提供更强大的技术支持。