Design of Invertor and its Packaging

Abhishek Vittalapura Rajanna

Master's thesis

Abstract:

This thesis offers with the design of enclosure for a standard voltage source. Inverter for high current applications widely used in electric vehicles/ hybrid electric vehicles. The developed construction will provide flat shape from both top and bottom. This can be used significantly for double side cooling design for high heat dissipation. Main goal of this thesis to remove heat from the different locations or zones in the Inverter casing block with combined cooling or just with water cooling with aluminum block at the bottom. Another alternative solution can be depending of the heat developed the air fins plate can be bolted onto the casing. Proper electrical, thermal and fluid mechanics modeling as well as computational testing of the module pack under transient load conditions tender using a multidisciplinary approach of the design process. Different rates of cooling is needed for different range of loads and duty cycle with corresponding head generation in other terms to effectively meet the highly demanding cooling requirements of an electric vehicle inverter. The duty cycle depends on the driving cycles of passenger vehicles and during acceleration tests in several ambient environments. The aluminum cooling plate block is designed as a reference to the solutions available in standard flow, type of fluid used and deposit inside the heat sink

Abstract:

Tato práce se zabývá návrhem krytu pro standardní zdroj napětí, kterým je frekvenční měnič velice často používaný pro vysoce aktuální aplikace široce používaný v elektrických vozidlech / hybridních elektrických vozidlech. Vyvinutá konstrukce spočívá v plochém tvaru shora i zdola, což lze významně využít pro oboustranný design chlazení pro vysoký odvod tepla. Hlavním cílem této práce je odstranit teplo z různých míst nebo zón v bloku frekvenčního měniče s kombinovaným chlazením nebo jen s vodním chlazením s hliníkovým blokem ve spodní části. Dalším alternativním řešením může být v závislosti na vyvíjeném teplu, že k pouzdru může být přišroubována deska se vzduchem chlazenými žebry. Proces návrhu zahrnuje multidisciplinární modelování elektrické části, tepelné a kapalinové mechaniky. Testovací výpočty jsou prováděny za podmínek různých přechodných zatížení. K efektivnímu splnění vysoce náročných požadavků na chlazení frekvenčního měniče elektrického vozidla jsou pro různé rozsahy zatížení a pracovní cyklus s odpovídající generací tepla v různých podmínkách zapotřebí různé intenzity chlazení. Pracovní cyklus závisí na jízdních cyklech vozidel, například během zrychlení za několika podmínek. Blok hliníkové chladicí desky je navržen s ohledem na průtok, typ použité kapaliny a usazení uvnitř chladiče.

Keywords

frekvenční měnič, elektromobil, chladič, kombinované chlazení, návrh kryti

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 4. 6. 2021

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Radek Votrubec, Ph.D.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechanical Engineering

Master programme / field:
Mechanical Engineering / Machines and Equipment Design