液冷是有韧性船舶动力系统的绝佳选择

当我们谈论建造更具韧性的船舶时，通常讨论的重点是燃料灵活性、智能能源管理和强大的控制系统。但船上电力转换的另一个核心的关于韧性的层面却常常被忽视——高效的散热设计。

现代船舶——无论是混合动力、纯电动，还是仅仅为了提高效率而优化——都越来越依赖高性能电力电子设备。变流器、逆变器和变频器在推进、轴发电和辅助动力背后承担着重要的作用。但这些系统的可靠性取决于其最薄弱的热连接环节。在空间狭小、要求苛刻的海洋环境中，热量不再是次要问题，而是首要挑战。

热应力——最被低估的风险

随着功率密度的提高和机房空间的缩小，组件在更严格的热裕度下运行。这不仅仅发生在峰值负载下。持续的热循环、半导体层面的热点以及不可见的热波动对敏感电子设备造成的长期磨损，都会导致热应力。

热应力会降低绝缘性能，改变工作点，并导致组件早期故障——即使在技术上“符合规格”的系统中也是如此。在访问受限、正常运行时间至关重要且维修成本高昂的船舶应用中，避免这些隐性缺陷对于确保系统的长期完整性至关重要。

随着行业向使用电池、燃料电池、岸电和替代燃料的多源能源系统迈进，电气系统的复杂性也日益增加。这些系统的可靠性取决于组件能否长期稳定运行，不会出现功率下降或热疲劳。

有韧性的电力电子设备始于最佳散热设计

良好的散热设计是基础，而非附加功能。它支持更智能的冗余策略，降低生命周期成本，并使电源转换系统更能适应运行变化。

风冷和液冷系统均可使用。然而，风冷系统体积庞大，需要额外的空间用于空气流通，并且容易受到盐分、灰尘和高湿度的影响。

对于效率、空间、噪音和环境抵抗力至关重要的船舶和近海应用，液冷驱动器通常是更好的选择，尽管它们增加了复杂性。

液冷系统的优点包括：

• 直接散热，冷却效率更高
• 体积小，组件少
• 维护更简单
• 出色的高功率负载处理能力，减少热损失，提高整体能源性能
• 快速、精确的温度调节
• 恶劣环境下的可靠性
• 关注重要部分——半导体的温度

液冷可降低最重要区域的温度

在斯维奇，我们为船舶驱动装置设计的电源模块采用液体冷却，冷却从产生热量的地方开始——半导体芯片。

我们的方法是从源头去除热量，而不是简单地冷却电子设备周围的外壳或底板。由于冷却液在功率半导体基板附近流动，因此实现了高效且即时的热传递。这降低了运行温升，并严格控制了热循环。

最大限度地减少温度波动并减少整体热量积聚，使内部的敏感元件始终在设计限度内良好运行。

其结果就是系统长期稳定。

紧凑、安静且在海洋环境下运行可靠

这种“芯片级冷却策略”不仅增强了系统稳定性，还使整个驱动和功率转换单元更小巧、更安静、更清洁、更高效。此外，由于无需大型风管或强制通风，我们降低了盐分、灰尘或机舱碎屑污染的风险。这使得该系统非常适合可靠性至关重要的恶劣海洋环境。

而且由于冷却回路效率高，它能够在更小的占地面积内实现更高的功率密度——这对于空间非常宝贵的船舶来说至关重要。

韧性需要设计，而不是假设

在船舶电气化中，人们很容易只关注可见的架构：变频器柜、用户界面、系统拓扑。

但所有这些背后都存在着散热管理的现实问题——而这些规划的完善程度将决定船舶未来5年、10年或20年的性能。从芯片到外部优先考虑散热管理，才能确保船舶动力系统保持冷却、稳定和高效运行。

如今，全球已有超过 1,500 台采用液冷技术的斯维奇船用传动系统投入运行。它们印证了我们 20 多年来的成功经验：在炎热的环境中为船舶动力系统提供冷却。