하이브리드 전기 자동차용 구동시스템의 MCU(Motor Control Unit)와 HDC(High side DC/DC Convertor)는 자동차의 구동 모터를 제어 하거나 작동 전압을 승·강압하는 장치로써 여러 종류의 반도체 소자로 구성되어 있다. 이러한 전자부품의 각종 소자들은 최근 소형화와 고밀도화로 인해 부품 당 소모 전력의 증가를 가져오며 이는 반도체 소자에 고 발열 현상이 발생하는 원인이 된다. 반도체 소자는 작동 중에 발생된 열이 적절하게 발산되지 않을 경우 소자의 성능이 급격하게 떨어짐과 동시에 수명감소와 소자가 소손되는 경우가 발생할 수 있다. 따라서 반도체 소자에서 발생되는 열적인 문제점을 최소화하기 위해 히트싱크(Heat-sink)를 반도체 칩 또는 세라믹기판 등에 부착하여 소자에서 발생되는 열을 최대한 방출시키고 있다. ...
하이브리드 전기 자동차용 구동시스템의 MCU(Motor Control Unit)와 HDC(High side DC/DC Convertor)는 자동차의 구동 모터를 제어 하거나 작동 전압을 승·강압하는 장치로써 여러 종류의 반도체 소자로 구성되어 있다. 이러한 전자부품의 각종 소자들은 최근 소형화와 고밀도화로 인해 부품 당 소모 전력의 증가를 가져오며 이는 반도체 소자에 고 발열 현상이 발생하는 원인이 된다. 반도체 소자는 작동 중에 발생된 열이 적절하게 발산되지 않을 경우 소자의 성능이 급격하게 떨어짐과 동시에 수명감소와 소자가 소손되는 경우가 발생할 수 있다. 따라서 반도체 소자에서 발생되는 열적인 문제점을 최소화하기 위해 히트싱크(Heat-sink)를 반도체 칩 또는 세라믹기판 등에 부착하여 소자에서 발생되는 열을 최대한 방출시키고 있다. 히트싱크 재질은 냉각 성능에 있어 중요한 부분이라 할 수 있다. 그 재질에 따라서 열전도도(thermal conductivity)가 각각 다른데, 열전도도가 클수록 발열체로부터 흡수되는 열량이 커져 히트싱크에 의해 방출되는 열량도 커지게 되므로 냉각능력을 증대시킬 수 있다. 열전도성이 뛰어난 은과 구리의 경우 가격 경쟁력에서 떨어지므로, 그 사용에 제한이 따르게 된다. 냉각 성능을 높이기 위한 또 다른 방법으로는 냉각유체 측 열전달 성능을 향상시키는 것도 중요하므로 본 논문에서는 유체 측 열전달 성능을 향상시키기 위한 목적으로 핀-휜(pin-fin) 구조물을 발열체에 장착되게 설계하였다. 냉각핀은 핀-휜 구조물의 기하학적 설계 요소를 고려하여 설계가 이루어 졌으며, 총 5개의 3D설계 모델에 대하여 전산해석을 실시하고 냉각수의 유동 형태 및 열전달 성능을 비교 하였다. 설계된 냉각핀의 기하학적 설계 요소에 대한 열전달 성능 비교 결과 제한된 유로 공간 내에서 열전달 표면적을 증가 시키는 것보다 핀 후단에서 와류의 발생 빈도를 높이는 것이 보다 효율적인 것으로 나타났다. 이에 더 나아가 전산해석을 통한 모델 중 가장 성능이 우수하고 방열목표를 만족하는 model을 선택하여 prototype model을 제작하여 유동가시화(FlowVisualization) 실험을 실시하였다. 전산해석에서 중점을 두었던 핀 후단부 와류의 발생정도와 유체의 흐름을 유동가시화 실험을 통하여 비교 분석한 결과 전산해석에서와 같이 핀 후단부에서 와류의 발생 빈도가 높았으며 히트싱크의 잘못된 벽면형상으로 인한 냉각수 흐름을 방해하는 와류 및 역류의 형성위치를 파악하여 차후 냉각수 유로설계 방법을 제시하였다.
하이브리드 전기 자동차용 구동시스템의 MCU(Motor Control Unit)와 HDC(High side DC/DC Convertor)는 자동차의 구동 모터를 제어 하거나 작동 전압을 승·강압하는 장치로써 여러 종류의 반도체 소자로 구성되어 있다. 이러한 전자부품의 각종 소자들은 최근 소형화와 고밀도화로 인해 부품 당 소모 전력의 증가를 가져오며 이는 반도체 소자에 고 발열 현상이 발생하는 원인이 된다. 반도체 소자는 작동 중에 발생된 열이 적절하게 발산되지 않을 경우 소자의 성능이 급격하게 떨어짐과 동시에 수명감소와 소자가 소손되는 경우가 발생할 수 있다. 따라서 반도체 소자에서 발생되는 열적인 문제점을 최소화하기 위해 히트싱크(Heat-sink)를 반도체 칩 또는 세라믹기판 등에 부착하여 소자에서 발생되는 열을 최대한 방출시키고 있다. 히트싱크 재질은 냉각 성능에 있어 중요한 부분이라 할 수 있다. 그 재질에 따라서 열전도도(thermal conductivity)가 각각 다른데, 열전도도가 클수록 발열체로부터 흡수되는 열량이 커져 히트싱크에 의해 방출되는 열량도 커지게 되므로 냉각능력을 증대시킬 수 있다. 열전도성이 뛰어난 은과 구리의 경우 가격 경쟁력에서 떨어지므로, 그 사용에 제한이 따르게 된다. 냉각 성능을 높이기 위한 또 다른 방법으로는 냉각유체 측 열전달 성능을 향상시키는 것도 중요하므로 본 논문에서는 유체 측 열전달 성능을 향상시키기 위한 목적으로 핀-휜(pin-fin) 구조물을 발열체에 장착되게 설계하였다. 냉각핀은 핀-휜 구조물의 기하학적 설계 요소를 고려하여 설계가 이루어 졌으며, 총 5개의 3D설계 모델에 대하여 전산해석을 실시하고 냉각수의 유동 형태 및 열전달 성능을 비교 하였다. 설계된 냉각핀의 기하학적 설계 요소에 대한 열전달 성능 비교 결과 제한된 유로 공간 내에서 열전달 표면적을 증가 시키는 것보다 핀 후단에서 와류의 발생 빈도를 높이는 것이 보다 효율적인 것으로 나타났다. 이에 더 나아가 전산해석을 통한 모델 중 가장 성능이 우수하고 방열목표를 만족하는 model을 선택하여 prototype model을 제작하여 유동가시화(Flow Visualization) 실험을 실시하였다. 전산해석에서 중점을 두었던 핀 후단부 와류의 발생정도와 유체의 흐름을 유동가시화 실험을 통하여 비교 분석한 결과 전산해석에서와 같이 핀 후단부에서 와류의 발생 빈도가 높았으며 히트싱크의 잘못된 벽면형상으로 인한 냉각수 흐름을 방해하는 와류 및 역류의 형성위치를 파악하여 차후 냉각수 유로설계 방법을 제시하였다.
Electric driving units of hybrid vehicles involve heat generating components including motor control units (MCU), high side DC/DC converter (HDC) and so on. Devices of these electronic components increase consumption of power per each parts due to their recent miniaturization trend and high density,...
Electric driving units of hybrid vehicles involve heat generating components including motor control units (MCU), high side DC/DC converter (HDC) and so on. Devices of these electronic components increase consumption of power per each parts due to their recent miniaturization trend and high density, which cause high heat generation on devices. These devices generate large amount of heat and the heat energy should be removed for stable operation and normal life time. In order to remove the generated heat energy, heat-sink arrays are adopted for the cooling system is mounted on the circuit board. Materials of heat sink are the crucial parts in cooling system. Each thermal conductivity differs from materials. The more the thermal conductivity increased, the more heat amount are absorbed by heating source. Emitted heat from heat sink will be bigger so as to enhancing cooling ability. Silver and Copper which have high thermal conduction are uncompetitive in price so there's a limitation of using them. Another way to intensify its cooling ability can be improving heat transfer performances in fluid. In this thesis, to strengthen heat transfer performances in fluid, shows pin-fin structure to be attached to heating source. Under consideration of geometrical design elements of pin-fin structure , cooling pin is designed by conducting numerical calculations on total 5- 3D design models and comparing flow pattern heat transfer performances. After comparison on geometrical design elements of cooling pin, it is more efficient increasing the occurrence rate of vortex in trailing edge of pin than enhancing the surface area in limited cooling channel. Selecting suitable model and making prototype model, flow visualization experiment is conducted. With flow visualization experiment on the occurrence rate of vortex and flow of fluid, it is found that the occurrence rate of vortex in trailing edge of pin By indicating of a figure of the surface of a wall causing flow restriction, it shows the way of cooling channel design.
Electric driving units of hybrid vehicles involve heat generating components including motor control units (MCU), high side DC/DC converter (HDC) and so on. Devices of these electronic components increase consumption of power per each parts due to their recent miniaturization trend and high density, which cause high heat generation on devices. These devices generate large amount of heat and the heat energy should be removed for stable operation and normal life time. In order to remove the generated heat energy, heat-sink arrays are adopted for the cooling system is mounted on the circuit board. Materials of heat sink are the crucial parts in cooling system. Each thermal conductivity differs from materials. The more the thermal conductivity increased, the more heat amount are absorbed by heating source. Emitted heat from heat sink will be bigger so as to enhancing cooling ability. Silver and Copper which have high thermal conduction are uncompetitive in price so there's a limitation of using them. Another way to intensify its cooling ability can be improving heat transfer performances in fluid. In this thesis, to strengthen heat transfer performances in fluid, shows pin-fin structure to be attached to heating source. Under consideration of geometrical design elements of pin-fin structure , cooling pin is designed by conducting numerical calculations on total 5- 3D design models and comparing flow pattern heat transfer performances. After comparison on geometrical design elements of cooling pin, it is more efficient increasing the occurrence rate of vortex in trailing edge of pin than enhancing the surface area in limited cooling channel. Selecting suitable model and making prototype model, flow visualization experiment is conducted. With flow visualization experiment on the occurrence rate of vortex and flow of fluid, it is found that the occurrence rate of vortex in trailing edge of pin By indicating of a figure of the surface of a wall causing flow restriction, it shows the way of cooling channel design.
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