热管理在汽车电子设计中的重要性

当今汽车中的电子类功能（图1）不断增加，并将很快超过机械类功能所提供的价值。电子类功能也正成为车型的主要竞争元素。车型按时交付的制约因素已经不再是机械设计，而是电子和软件。因此不仅要快速设计出这些电子部件来，还要让其具备较高的性能、质量并满足可靠性标准。如果它们的可靠性较低，且在售后出现故障，那么企业不但将承受巨额的保修和召回费用，还可能令其声誉受损。例如在2011年，劳斯莱斯(Rolls-Royce)不得不召回600辆价值25万美元的古思特 (Ghost) 轿车，因为过热的电路板可能引起火灾。人们可不希望这种质量和可靠性的汽车发生此类危险。

电子设备的主要热源是其半导体芯片(IC)，这些芯片对温度非常敏感，使得冷却方案的设计成了挑战。过热会使芯片过早失效。随着功能的增加，相关散热问题日益突显，成为电子设备发展过程中的一个潜在制约因素。对关键器件，需要合适的冷却策略来防止其过热和失效。

图1：当今汽车中的电子类功能不断增加

下面列举了一些促使热专家和设计人员在设计过程中（从概念到设计探究和优化到最终方案验证）使用高效的计算流体力学(CFD)热模拟软件的因素：

●让产品及时面市。比计划晚哪怕仅仅几周都可能推迟新车型的交付，令汽车公司损失数百万美元。

●让设计人员能够尝试多种设计方案。打造出更高质量、更优性能和更具竞争力的产品。

●减少样机数量。样机会耗费相当多的资金和时间。

●交付可靠性高的产品。节约保修和召回费用，保持企业良好声誉。

使用机械设计自动化(MDA)软件的机械设计人员负责产品除集成电路(IC)与PCB板以外其他所有部件的结构设计。因此他们需要与使用电子设计自动化(EDA)软件的电子设计人员合作。过去，MDA与EDA这两个领域通常仅通过传递全部数据的IDF标准来交互数据，该方法没有传递散热相关信息的数据过滤器。这就导致带入热分析的设计细节过多，使CFD模拟要么需要设计人员手工简化模型，要么就要承受模型机械造成的过长的CFD运行时间或收敛差。

图2：包括电子控制单元(ECU)和泵控制器在内的所有汽车电子器件都需要良好的热管理