217 控制器有漏冷却液问题有何优化改善方案？

神行问答217：

英飞凌HP driver模块，在2.0bar或2.5bar水压下测试，控制器做高低温度循环测试，发现控制器有漏冷却液，检查发现英飞凌HP driver模块底板变形达0.2～0.3mm（宽度边位置），请问漏冷却液问题有何优化改善方案？（密封方案采用英飞凌推荐方案）

参考答案1：

采用HPdrvie IGBT接推荐的密封圈仍然失效，这个需要通过多方向来排查和分析。

1、从密封圈来说，英飞凌在HPdrive的规格书上有推荐两家密封圈供应商，特瑞堡和德式封，这两家还是有些诧异的。特瑞宝密封圈又分O型圈和的异型圈（double sealing），最大线径为2.8mm，特瑞堡异型圈为最大线径为2.64，两家材质一样都是EPDM70。

2、从密封设计上来看，HPdrive推荐的密封槽设计尺寸，槽宽x槽深为：4.0 +0.1 -0x1.95 +0 -0.1；槽底平面度要求为0.05，粗糙度为Rz25，箱体和PINFINS散热底板配合度平面度要求为0.05。

3、结合前面的密封圈和密封槽的设计静态密封压缩率如下，采用德式封的密封圈压缩量0.85mm压力率为30%，采用特瑞堡的密封圈压缩量0.69mm压力率为26%，都是符合设计要求的，只是采用德式封的设计余量更大一些。

总结如下：目前并不知道采用的是哪一家的密封圈，在底板变形在0.2、0.3mm的情况下（HPdrive散热底板的设计是没办法增加螺钉的），即使这样仍然会有0.39-0.55mm的压缩量来保证密封，这里也需要去排查一下箱体和密封槽的实测尺寸，密封面的平面度，还需要关注下HPdrive模块安装过程中的注意事项，如螺钉的安装顺序、安装螺钉的扭力，螺钉的型号材质及尺寸要求。题外话，基于之前的量产项目经验，这种情况还是很少见的，并不是普遍现象。出于成本考虑，目前也有少部分电控厂家自己开模的，不推荐这种方式。之前也遇见过HPdvir的散热底板变形的情况，后面经过沟通发现，英飞凌对该模块PINFINS散热底板的平面度在公开资料上是没有明确要求的。

参考答案提供者：中科深江-段勇

参考答案2：

1、问题描述

下图为英飞凌 HP 系列模块的常用水冷板结构。模块通过水冷板上预留螺纹孔与水冷板压紧。

如下图所示，模块的铜基板发生翘曲变形，模块铜基板与水冷板不能有效贴合，导致漏液。

2、原因分析

英飞凌 HP 系列模块采用 Pin-fin 散热器结构，模块与水冷板之间的密封通过O 型圈的方式实现。如果可以排除水冷板加工问题的话，模块与水冷板压紧后发生变形可能的原因是密封槽设计不合理（槽截面尺寸与 O 型圈不匹配）导致。

3、密封槽槽口设计方法

3.1 基本的设计原则

3.1.1 压缩率的设计

W=(d0-h)/d0

其中，h—槽深， d0—密封圈直径。

一般而言，平面静密封则为25%-30%。

3.1.2. 接触宽度设计

O形圈装入密封沟槽后，其横截面产生压缩变形。变形后的宽度及其与密封面的接触宽度都和O形圈的密封性能，其值过小会使密封性受到影响。

O形圈变形后的宽度Bo与O形圈的压缩率W和截面直径d0有关，可用下式计算

O形圈与密封面的接触面宽度b也取决于W和d0

一般情况，考虑到压力脉动和抽真空的需求，Bo应接近于槽宽，对于气体介质的密封，Bo应比槽宽小0.1-0.2mm；对于液体介质的密封，Bo应比槽宽小0.2-0.5mm。

同时Bo不应大于槽宽，否则承压后可能会减小密封接触宽度，同时减小密封接触应力而导致泄漏。有压力脉动时，槽宽过大会导致O型圈来回偏移，出现磨损；槽宽过小会导致O型圈填满沟槽，导致阻力过大。

3.2 实际案例

下面以英飞凌的HP1模块（Infineon-FS400R07A3E3）密封槽设计为例，进行说明。针对上述模块，英飞凌官方推荐的槽深为2mm。

3.2.1 理论计算

密封圈截面直径 d0=2.73，槽深

（注意：槽深尺寸，在加工时给0.1的负向公差）。

压缩率： W=（d0-h）/d0 =0.267，一般情况下，O型圈的压缩率需要满足25%-30%，所以槽深尺寸与密封圈截面直径匹配。

接触宽度：

在B0上预留0.3mm左右富裕量，槽宽选择3.6mm。

3.2.2 校核

设计完成后，需要校核以下数据：

1）压缩率满足 25%-30%

W=（d0-h）/d0 =26.7%，满足

2）槽截面积>O 型圈截面积，保证压紧后 O 型圈可以被密封槽容纳

槽截面积 3.6×2 =7.2mm2，O 型圈截面积 π×d02/4=5.85 mm2，由于槽截面积>O 型圈截面积，因此，O 型圈被压缩后可以被槽容纳。

实测结果：实际安装该型号密封圈后试水打压 0.3Mpa，保压 60 分钟无漏水现象。（注意，密封圈周长要与密封槽的周长相匹配）

参考答案提供者：中科院电工所-张剑