CN106057751A - 电子控制单元 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种电子控制单元(10)，其包括基板(40)、多个电子部件(11‑23)和热沉(30)。多个电子部件(11‑23)安装在基板(40)上并且包括集成电路(22)和多个高部件(16‑20)。多个高部件(16‑20)比集成电路(22)高。热沉(30)包括共同容纳多个高部件(16‑20)的凹陷(31，32)，并且设置在基板(40)上的安装有多个高部件(16‑20)的侧面上。

Description

电子控制单元
技术领域
本公开涉及一种电子控制单元。
背景技术
已知一种电子控制单元，其控制用在电动转向系统中的电机的操作。JP5414944B2的电子控制单元包括基板的一个表面侧的多个电容器和线圈，以及该表面侧的对应侧的热沉。热沉包括多个凹陷，每个凹陷一对一地容纳每个电容器和线圈。
然而，JP5414944B2的电子控制单元中的热沉具有与电容器或线圈一样多的凹陷，导致热沉的复杂配置和高的生产成本。
发明内容
本公开解决了以上问题中的至少一个问题。因而，本公开的目的在于提供一种电子控制单元，其能够减小本体尺寸并且简化热沉配置。
为了实现本公开的目的，提供了一种电子控制单元，其包括基板、多个电子部件和热沉。多个电子部件安装在基板上并且包括集成电路和多个高部件。多个高部件比集成电路高。热沉包括共同容纳多个高部件的凹陷，并且设置在基板上的安装有多个高部件的侧面上。
附图说明
通过参照附图进行的以下详细描述，本公开的以上和其他目的、特征和优点将变得更为清楚。在附图中：
图1是根据第一实施例的电动转向系统的示意图；
图2是第一实施例的电子控制单元的电路图；
图3是第一实施例的电子控制单元的剖视图；
图4是沿图3中的线IV-IV的剖视图；
图5是第二实施例的电子控制单元的剖视图；
图6是第三实施例的电子控制单元的剖视图；
图7是沿图6中的线VII-VII的剖视图；
图8是第四实施例的电子控制单元的剖视图；
图9是第五实施例的电子控制单元的剖视图；
图10是第六实施例的电子控制单元的剖视图；
图11是沿图10中的线XI-XI的剖视图；
图12是沿图10中的线XII-XII的剖视图；
图13是第七实施例的电子控制单元的剖视图；
图14是沿图13中的线XIV-XIV的剖视图；以及
图15是沿图13中的线XV-XV的剖视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述根据本公开的电子控制单元。在下面的实施例中，基本上相同的配置由相同的数字表示，并且省略重复的描述。
(第一实施例)
参照图1至4描述第一实施例。在第一实施例中，描述了用在车辆的电动转向系统1中的电子控制单元10。现在描述电动转向系统1的配置。如图1中所示，电动转向系统1包括通过线束3连接到电机2并且通过线束5连接到作为电源的电池4的电子控制单元10。电子控制单元10根据从车辆的控制器局域网(CAN)等传送的转向转矩信号、车辆速度信号等控制电机2的操作。因而，电机2生成辅助驾驶员的转向的辅助转矩。电机2是DC电刷电机。
现在描述电子控制单元10的电路配置。如图2中所示，电子控制单元10的电路由多个电子部件构成，包括开关元件11至14、支路电阻15、线圈16、继电器17和18、电容器19和20、微计算机23和作为集成电路的定制IC 22。在第一实施例中，一些电子部件，诸如支路电阻15、线圈16、继电器17和18以及电容器19和20比定制IC 22高，并且均被称为“高部件”。在第一实施例中，开关元件11至14均为比定制IC 22短的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。开关元件11至14均可以是诸如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的各种半导体开关元件中的一个。
开关元件11至14构成H桥电路。具体地，串联连接的两个开关元件11和12与串联连接的两个开关元件13和14并联连接。电机2和机械电机继电器17串联连接在高电位侧的开关元件11和低电位侧的开关元件12的节点24与高电位侧的开关元件13和低电位侧的开关元件14的节点25之间。
高电位侧的开关元件11和高电位侧的开关元件13的节点26经由线圈16和机械功率继电器18连接到电池4的正电极。线圈16例如是扼流线圈并且降低噪声。低电位侧的开关元件12和低电位侧的开关元件14的节点27经由支路电阻15连接到电池4的负电极。支路电阻15用于检测施加到电机2的电流。
电容器19和20均为例如铝电解电容器，并且与串联连接的高电位侧的开关元件11、13和低电位侧的开关元件12、14并联连接。电容器19和20均存储电荷，并且从而辅助对开关元件11至14的供电，或者抑制诸如浪涌电压的噪声分量。具体地，开关元件11至14、支路电阻15、线圈16、继电器17和18以及电容器19和20构成从电池4向电机2施加大电流的电路。
控制部21由微计算机23和定制IC 22构成。控制部21根据来自设置在车辆的各个部件中的传感器的信号来控制每个开关元件11至14以及继电器17和18的开/关操作，并且从而控制电机2的操作。
现在描述电子控制单元10的配置。如图3和4中所示，电子控制单元10包括电子部件11至23、基板40、热沉30和盖50。诸如FR-4基板的基板40具有互连图案，并且具有安装有多个电子部件11至23的表面。定制IC 22、微计算机23和四个开关元件11至14安装在基板40的接近盖50侧的表面α上。线圈16、电机继电器17、功率继电器18、电容器19和20以及连接器29安装在基板40的接近热沉30侧的表面β上。
高区域H是基板40上的安装有诸如线圈16、电机继电器17、功率继电器18以及电容器19和20的高部件16至20的区域。开关区域S是基板40上的安装有四个开关元件11至14的区域。控制区域C是基板40上的安装有包括定制IC 22和微计算机23的控制部21的区域。在图4中，高区域H、开关区域S和控制区域C中的每个的示例通过虚线被示意性地示出。在第一实施例中，高区域H设置在基板40的接近热沉30侧的表面β上，而开关元件S和控制区域C设置在基板40的接近盖50侧的表面α上。具体地，高部件16至20共同设置在基板40的接近热沉30侧的表面β的特定部分中。高区域H、开关区域S、控制区域C以及安装在每个区域中的电子部件11至23的布局不是限制性的，而是说明性的。
热沉30由诸如铝的金属形成，并且设置在基板40的安装有高部件16至20的侧面上。热沉30在与基板40的高区域H对应的位置处具有共同容纳高部件16至20的凹陷31。凹陷31围绕除了接近基板40的外围侧之外的高部件16至20的整个外围。因此，热沉30可以阻挡从高部件16至20发射到外部的电磁波的泄漏。热沉30可以散发高部件16至20在被供电时生成的热。盖50被形成为树脂或金属的末端封闭的圆柱形，并且设置在基板40的接近热沉30侧的相对侧。盖50固定到热沉30，并且覆盖基板40和诸如安装在基板40上的定制IC 22和微计算机23的部件。
第一实施例的电子控制单元10呈现如下功能和效果。(1)在第一实施例中，热沉30设置在基板40上的安装有高部件16至20的侧面上，并且具有共同容纳高部件16至20的凹陷31。因此，高部件16至20设置在热沉30的高度极限内，使得可以减小电子控制单元10的尺寸。热沉30在凹陷31中共同容纳高部件16至20，使得可以简化热沉30的构造并且降低生产成本。此外，由于高部件16至20均可以具有热沉30的高度极限内的任何本体尺寸，因此可以维持高部件16至20的性能。热沉30的高度大于任何高部件16至20的高度，使得可以增加散热。此外，这导致了高部件16至20和热沉30之间的小距离；因此，可以增加从高部件16至20到热沉30的散热。
(2)在第一实施例中，热沉30的凹陷31围绕除了接近基板40的外围侧之外的高部件16至20的整个外围。因此，热沉30阻挡从高部件16至20发射的电磁波，这使得可以降低电子控制单元10引起的噪声。此外，热沉30围绕高部件16至20的外围，这使得可以增加从高部件16至20到热沉30的散热。
(3)在第一实施例中，开关元件11至14安装在基板40的接近热沉30侧的相对侧的表面上。这使得可以简化热沉30的构造，而不需要容纳开关元件11至14的凹陷，并且因而降低了生产成本。
(4)在第一实施例中，电子控制单元10控制电动转向系统1的电机2的操作。电子控制单元10满足电动转向系统1所需的小本体尺寸的需要，并且满足增加从在被供电时极大地生成热的电子部件11至20散热的需要。
(5)在第一实施例中，热沉30在与基板40的高区域H对应的位置处具有凹陷31。因而，高部件16至20共同布置在基板40的高区域H中，并且热沉30的凹陷31设置在相应的部分中，这使得可以简化热沉30的构造。
(第二实施例)
图5中示出了第二实施例。在第二实施例中，导热部件60设置在基板40上安装的高部件16至20与热沉30的凹陷31的内壁之间。导热部件60是例如散热胶或散热片。在向高部件16至20供电时这些部件生成热的情况下，热经由导热部件60散发到热沉30。因此在第二实施例中，可以通过导热部件60增加从高部件16至20到热沉30的散热。
(第三实施例)
图6和7中示出了第三实施例。在第三实施例中，定制IC 22和微计算机23安装在基板40的接近盖50侧的表面α上。四个开关元件11至14和高部件16至20安装在基板40的接近热沉30侧的表面β上。因此，在第三实施例中，控制区域C设置在基板40的接近盖50侧的表面α中，并且开关区域S和高区域H设置在基板40的接近热沉30侧的表面β中。
热沉30在与基板40的高区域H对应的位置处具有第一凹陷32，并且在与基板40的开关区域S对应的位置处具有第二凹陷33。如同第一和第二实施例中的凹陷31，第一凹陷32围绕除了接近基板40的外围侧之外的高部件16至20的整个外围。第二凹陷33围绕除了接近基板40的外围侧之外的开关元件11至14的整个外围。因此，热沉30可以阻挡从高部件16至20和开关元件11至14发射到外部的电磁波的泄漏。在高部件16至20和开关元件11至14在被供电时生成热的情况下，热沉30可以散热。
在第三实施例中，导热部件60设置在基板40上安装的各个开关元件11至14与热沉30的第二凹陷33的内壁之间。在向开关元件11至14供电时这些元件生成热的情况下，热经由导热部件60散发到热沉30。因此在第三实施例中，可以增加从开关元件11至14到热沉30的散热。
(第四实施例)
图8中示出了第四实施例。在第四实施例中，导热部件60设置在基板40上安装的各个高部件16至20与热沉30的第一凹陷32的内壁之间。导热部件60还设置在基板40上安装的各个开关元件11至14与热沉30的第二凹陷33的内壁之间。在向高部件16至20供电时这些部件生成热的情况下，热经由导热部件60散发到热沉30。在向开关元件11至14供电时这些元件生成热的情况下，热经由导热部件60散发到热沉30。因此在第四实施例中，可以增加从高部件16至20和开关元件11至14到热沉30的散热。
(第五实施例)
图9中示出了第五实施例。在第五实施例中，与四个开关元件11至14对应地分别设置四个第二凹陷33。十字形的分隔壁34设置在四个第二凹陷33之间。这减小了每个开关元件11至14和第二凹陷33的内壁之间的距离。结果，在向开关元件11至14供电时这些元件生成热的情况下，热通过与各个开关元件11至14对应地设置的四个第二凹陷33的内壁散发到热沉30。因此在第五实施例中，可以增加从开关元件11至14到热沉30的散热。
(第六实施例)
图10至12中示出了第四实施例。在第六实施例中，连接器29设置在基板40的纵向方向上。基板40具有接近热沉30侧的表面β的一个纵向区域的开关区域S以及在其另一纵向区域中的高区域H。线圈16、电机继电器17、功率继电器18以及两个电容器19和20共同设置在高区域H中。热沉30在与基板40的高区域H对应的部分中具有一个第一凹陷32，并且在与基板40的开关区域S对应的部分中具有四个第二凹陷33。导热部件60设置在四个开关元件11至14和相应的四个第二凹陷33的内壁之间。第六实施例也可以呈现与第一至第五实施例相似的功能和效果。
(第七实施例)
图13至15中示出了第七实施例。在第七实施例中，包括MOSFET等的开关元件171和172设置在机械电机继电器17的位置。两个开关元件171和172串联连接，使得它们具有相对的发射极方向和相对的集电极方向，以便不致引起反向连接造成的麻烦。在第七实施例中，包括MOSFET等的开关元件181和182设置在机械功率继电器18的位置。两个开关元件181和182也串联连接，使得它们的发射极方向和集电极方向均彼此相对。
在第七实施例中，八个开关元件11至14、171、172、181和182设置在基板40的接近热沉30侧的表面β中设置的开关区域S中。导热部件60设置在各个开关元件11至14、171、172、181和182与热沉30中设置的八个第二凹陷33的内壁之间。第七实施例也可以呈现与第一至第六实施例相似的功能和效果。
下文将描述对第一至第七实施例的修改。(1)在上述实施例中，电子控制单元10包括由四个开关元件11至14构成的H桥电路并且从而驱动DC电机2。在一个修改方案中，电子控制单元10可以包括由例如六个开关元件构成的逆变器电路以驱动无刷电机。
(2)在上述实施例中，描述了如下电子控制单元10，其设置在远离电动转向系统1的电机2的位置处并且控制电机2。在一个修改方案中，电子控制单元10可以与电机2一体地设置。此外，在一个修改方案中，电子控制单元10不应限于控制电动转向系统1，并且可以控制各种其他系统。如上文所述，本公开不限于上述实施例，并且可以在不偏离本公开的精神的情况下在其范围内以各种模式实施。
总而言之，以上实施例的电子控制单元10可以被描述如下。
一种电子控制单元10，其包括基板40、多个电子部件11-23和热沉30。多个电子部件11-23安装在基板40上，并且包括集成电路22和多个高部件16-20。多个高部件16-20比集成电路22高。热沉30包括共同容纳多个高部件16-20的凹陷31、32，并且设置在基板40上的安装有多个高部件16-20的侧面上。因而，高部件16-20和热沉30设置在基板40的同一表面侧，使得可以减小电子控制单元10的尺寸。热沉30在凹陷31、32中共同容纳高部件16-20，使得可以简化热沉30的配置并且降低生产成本。
尽管已参照实施例描述了本公开，但是应理解，本公开不限于这些实施例和构造。本公开旨在涵盖各种修改和等同布置。此外，尽管有各种修改和配置，但是包括更多、更少或仅单个元件的其他组合和配置也在本公开的精神和范围内。

Claims (7)

1.一种电子控制单元(10)，包括：
基板(40)；
多个电子部件(11-23)，安装在所述基板(40)上并且包括：
集成电路(22)；以及
多个高部件(16-20)，其比所述集成电路(22)高；以及
热沉(30)，包括共同容纳所述多个高部件(16-20)的凹陷(31，32)，并且设置在所述基板(40)上的安装有所述多个高部件(16-20)的侧面上。
2.根据权利要求1所述的电子控制单元，其中所述热沉(30)的凹陷(31，32)围绕所述多个高部件(16-20)的除了它们的基板(40)侧的外周。
3.根据权利要求1或2所述的电子控制单元，进一步包括热传导部件(60)，所述热传导部件(60)设置在所述热沉(30)的凹陷(31，32)的内壁和所述多个高部件(16-20)之间。
4.根据权利要求1或2所述的电子控制单元，其中：
所述多个电子部件(11-23)包括半导体开关元件(11-14)；以及
所述开关元件(11-14)安装在所述基板(40)的在所述热沉(30)侧的表面(β)上，或者安装在所述基板(40)的与所述热沉(30)相对侧的基板(40)的表面(α)上。
5.根据权利要求4所述的电子控制单元(10)，其中所述电子控制单元(10)适用于车辆的电动转向系统(1)，其中安装在所述基板(40)上的所述多个电子部件(11-23)包括：
构成电路的所述多个高部件(16-20)和所述开关元件(11-14)，大电流从电源(4)通过所述电路流到所述电动转向系统(1)的电机(2)；以及
所述集成电路(22)和微计算机(23)，其控制所述多个高部件(16-20)和所述开关元件(11-14)的操作以控制所述电机(2)的驱动。
6.根据权利要求5所述的电子控制单元，其中：
所述基板(40)包括：
高区域(H)，所述多个高部件(16-20)安装在所述高区域(H)上；
开关区域(S)，所述开关元件(11-14)安装在所述开关区域(S)上；以及
控制区域(C)，所述集成电路(22)和所述微计算机(23)安装在所述控制区域(C)上；以及
所述热沉(30)包括在与所述基板(40)的高区域(H)对应的位置处的凹陷(31，32)。
7.根据权利要求6所述的电子控制单元，其中所述热沉(30)包括：
在与所述基板(40)的高区域(H)对应的位置处的第一凹陷(32)；以及
在与所述基板(40)的开关区域(S)对应的位置处的第二凹陷(33)。
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