CN106061143B - 电子控制单元 - Google Patents

Abstract

在根据本公开的电子控制单元中，基板(10)固定到壳体(50)。发热元件(21‑25)安装在基板(10)的在壳体(50)侧的表面(11)上。散热部件(90)设置在发热元件(21‑25)和壳体(50)之间。壳体(50)的在基板(10)侧的表面包括容纳凹陷(71‑75)、分隔壁部(76)、外围壁部(52)和缓冲部(81‑85)。在每个容纳凹陷(71‑75)中容纳发热元件(21‑25)中的相应的发热元件。分隔壁部(76)使多个发热元件(21‑25)彼此分离。外围壁部(52)围绕容纳凹陷(71‑75)和分隔壁部(76)。每个缓冲部(81‑85)在容纳凹陷(71‑75)中的相应的容纳凹陷和外围壁部(52)之间形成。每个缓冲部(81‑85)被形成为高于容纳凹陷(71‑75)中的相应的容纳凹陷的底部，并且低于外围壁部(52)。

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

已知其中电子部件安装在基板上的电子控制单元。例如，在JP2011-103446A中，构成控制部的电子部件安装在接近固定基板的帽侧的相对侧的基板表面上。

在JP2011-103446A中，例如将电流施加到电子部件引起的热通过基板朝向由铝等形成的帽散发。尽管诸如散热胶的散热部件可以设置在生成热的发热部件和从发热部件接收热的部件之间，但是JP2011-103446A中的帽是在没有考虑散热部件的布置的情况下设置的。

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允许适当地布置散热部件的电子控制单元。

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、壳体、多个发热元件和散热部件。基板固定到壳体。多个发热元件安装在基板的在壳体侧的表面上。散热部件设置在多个发热元件和壳体之间。壳体的在基板侧的表面包括多个容纳凹陷、分隔壁部、外围壁部和多个缓冲部。在多个容纳凹陷中的每个容纳凹陷中容纳多个发热元件中的相应的发热元件。分隔壁部使多个发热元件彼此分离。外围壁部围绕多个容纳凹陷和分隔壁部。多个缓冲部中的每个缓冲部在多个容纳凹陷中的相应的容纳凹陷和外围壁部之间形成。多个缓冲部中的每个缓冲部被形成为高于多个容纳凹陷中的相应的容纳凹陷的底部，并且低于所述外围壁部。

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子控制单元的正视图；

图2是沿图1中的线II-II的剖视图；

图3是沿图1中的线III-A-B-III的剖视图；

图4是根据第一实施例的壳体的正视图；

图5是根据第一实施例的电动转向系统的示意图；

图6图示了根据第一实施例的电子控制单元的电气配置；

图7是根据第二实施例的电子控制单元的正视图；

图8是沿图7中的线VIII-VIII的剖视图；

图9是根据第三实施例的电子控制单元的正视图；

图10是沿图9中的线X-X的剖视图；以及

图11是根据第四实施例的电子控制单元的正视图。

具体实施方式

在下文中，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6描述第一实施例。第一实施例的任何图是用于说明区别性特征的示意图；因此，高宽比等被适当修改，或者一些部件的描述被省略。对于后面的实施例中的图亦是如此。

如图5中所示，第一实施例的电子控制单元1被应用于车辆的电动转向系统100，并且控制电机101的操作，电机101根据转向转矩信号、车辆速度信号等生成辅助驾驶员的转向的辅助转矩。在第一实施例中电机101是DC电刷电机。电子控制单元1通过线束103连接到电机101并且通过线束104连接到电池102。

如图1至3中所示，电子控制单元1包括基板10、开关元件21至24、支路电阻25、壳体50、散热部件90等。在图2和3中，安装在10上的每个电子部件没有加填充。对于后面的实施例中的剖视图亦是如此。

现将参照图6描述电子控制单元1的电路配置。为了便利起见图6中的电机101被示出在电子控制单元1内部，尽管其实际上设置在电子控制单元1外部。开关元件21至24均在来自控制部40的控制信号的控制下执行开关操作。控制部40控制每个开关元件21至24的开关操作，并且因而控制电机101的操作。尽管在第一实施例中开关元件21至24均是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，但是开关元件也可以是绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等。

开关元件21至24处于H桥连接。详细地，开关元件21和23串联连接，而开关元件22和24串联连接。串联连接的开关元件21和23与串联连接的开关元件22和24并联连接。连接到高电位侧的开关元件21和22的节点经由功率继电器32和线圈35连接到电池102的正电极。连接到低电位侧的开关元件23和24的节点经由支路电阻25连接到电池102的负电极。电机继电器33和电机101连接在开关元件21和23的节点与开关元件22和24的节点之间。在第一实施例中，功率继电器32和电机继电器33中的每个是机械结构的机械继电器。

支路电阻25检测施加到电机101的电流。电容器31是例如铝电解电容器，并且与电池102并联连接。电容器存储电荷，并且从而辅助对开关元件21至24的供电，并且抑制诸如浪涌电压的噪声分量。线圈35例如是扼流线圈，并且连接在电池102和功率继电器41之间以便减少噪声。

控制部40包括微计算机41和定制IC 42(参见图1至3)。微计算机41和定制IC 42中的每个是例如包括CPU、ROM、RAM和I/O的半导体封装。控制部40控制继电器32和33以及开关元件21至24中的每个的操作。控制部40根据来自设置在车辆的各个部分中的传感器的信号控制开关元件21至24的操作，并且从而控制电机101的旋转。

如图1至3中所示，开关元件21至24、支路电阻25、电容器31、继电器32和33、线圈35、微计算机41和定制IC 42安装在基板10上。在第一实施例中，基板10具有接近壳体50侧的第一表面11，以及接近壳体50侧的相对侧第二表面12。用于连接到电机101和电池102的连接器15固定到基板10的第一表面11。连接器15用于连接到电机101、电池102、各种传感器等。连接器15具有连接器销16。连接器销16被插入到基板10中并且通过焊料等电连接到基板10。图1省略了连接器销16。对于后面描述的图7、9和11亦是如此。

例如，基板10是诸如RR-4板的印刷电路板，其由玻璃纤维和环氧树脂构成，并且被形成为大致矩形的形状。如后面描述的，基板10在对应于基板固定部61至65的位置具有孔，并且作为固定部件的基板固定螺钉19被插入到这些孔中。基板10被两点一划线Lb分成两个区域，即功率区域Rp和控制区域Rc。

开关元件21至24和支路电阻25、电容器31、继电器32和33以及线圈35(在图2中电机继电器33和线圈35也未被示出)安装在功率区域Rp的第一表面11上。开关元件21至24和支路电阻25布置在壳体50的散热部70中以便允许散热。在第一实施例中，开关元件21至24和支路电阻25对应于“发热元件”，并且在下文中被适当地称为“发热元件21至25”。电容器31、继电器32和33以及线圈35安装在安装有发热元件21至25的部分和连接器15固定到的部分之间的区域中。

微计算机41和定制IC 42安装在控制区域Rc的第二表面12上。微计算机41和定制IC 42没有安装在功率区域Rp中，而是安装在控制区域Rc中，从而这些控制部件受到的施加到诸如开关元件21至24的功率部件的大电流的噪声引起的影响较小。

如图1至4中所示，壳体50通常通过具有高热导率的诸如铝的材料形成为正视图为大致矩形的形状。壳体50在基板10固定到壳体50侧具有沿其外边缘升起的外壁部51。外壁部51具有切口511，其与布置在切口511中的连接器15的形状一致。

壳体50具有围绕布置有发热元件21至25的区域的外围壁部52。设置外围壁部52的高度等于外壁部51的高度。散热部70是被外围壁部52围绕的区域。在第一实施例中，散热部70被形成为正视图大致矩形的形状。如图1和4中所示，在第一实施例中，外围壁部52的部件与外壁部51一体地形成。具体地，外壁部52在散热部70的接近连接器15侧的相对侧以及在其接近控制区域Rc侧的相对侧与外壁部51一体地形成。

容纳室59设置在散热部70和连接器15之间(参见图2和3)。容纳室59容纳作为比发热元件21至25大的部件的电容器31、继电器32和33和线圈35。在第一实施例中，作为相对大的部件的电容器31、继电器32和33和线圈35安装在基板10的接近壳体50侧的表面上并且容纳在容纳室59中，从而充分地提供散热部70的热质量。在第一实施例中，电容器31、继电器32和33以及线圈35均对应于“大部件”。

基板固定部61至64均从壳体50的角部向内部凸出地设置。可以理解，基板固定部64从外围壁部52朝向散热部70凸出地设置。基板固定部65在作为外围壁部52的与基板固定部64对角相对的角部的位置朝向散热部70凸出地设置。在第一实施例中，基板固定部64和65被考虑为设置在外围壁部52中。基板固定部61至65设置有相同的高度并且与基板10的第一表面11接触。互连原图被设计成使得基板10与壳体50接触的部分具有等于地电位的电位以限制地故障。基板固定螺钉19被螺纹连接到每个基板固定部61至65。因此，基板10固定到壳体50。在基板10固定到壳体50的情况下，发热元件21至25均与壳体50分离。

分别容纳发热元件21至25的容纳凹陷71至75设置在散热部70中。在第一实施例中，散热部70中的每个容纳凹陷71至75具有比容纳室59的深度浅的深度。换言之，从每个容纳凹陷71至75的底部到壳体50在接近基板10侧的端面的距离d1小于从容纳室59的底部到壳体50在接近基板10侧的端面的距离d2。就是说，设d1<d2。

分隔壁部76设置在容纳凹陷71至75之间。因此，发热元件21至25均布置在散热部70中被分隔壁部76隔离的空间中。在第一实施例中，分隔壁部76设置有等于外壁部51或外围壁部52的高度。各个缓冲部81至85设置在各个容纳凹陷71至75和外围壁部52之间。每个缓冲部81至85设置成高于每个容纳凹陷71至75的底部并且低于外围壁部52。在第一实施例中，除了与分隔壁部76的连接之外，缓冲部81至85设置在外围壁部52的完整内周上。尽管安装在基板10的第一表面11上的发热元件21至25和壳体50的配置在图1中以虚线示出，但是从图1中略去分隔壁部76和缓冲部81至85以简化示图。对于图7、9和11亦是如此。

散热部70设置有每个发热元件21至25和壳体50之间的散热部件90。第一实施例的散热部件90是所谓的散热胶。散热部件90将例如对发热元件21至25施加电流引起的热传输到壳体50以散热。换言之，壳体50还用作热沉，并且发热元件21至25被设置成允许通过散热部件90将热散发到壳体50。

在第一实施例中，发热元件21至25分别容纳在被外围壁部52和分隔壁部76分隔的容纳凹陷71至75中，并且为每个分隔区设置散热部件90。因此，较之发热元件21至25设置在未被分隔的空间中的情况，散热部件90的数量减少。而且，可以限制散热部件90的移动。特别地，在第一实施例中，由于各个缓冲部81至85设置在各个容纳凹陷71至75和外围壁部52之间，因此即便由于散热部件90的老化劣化引起散热部件90的略微移动，散热部件90也不会流出到散热部70的外部超出外围壁部52。

布置有各发热元件21至25的空间被外围壁部52和分隔壁部76围绕。因此，来自每个发热元件21至25的热可以通过后散热从每个发热元件21至25在接近基板10侧的相对侧的表面散发，并且可以从每个发热元件的外围散发到外围壁部52和分隔壁部76。在第一实施例中，发热元件21至25均被形成为大致矩形的形状，并且容纳各发热元件21至25的空间通过外围壁部52和分隔壁部76被形成为大致矩形的形状；因此，来自每个发热元件21至25的热在总共五个方向上散发，即后方向和四个外围方向。这提高了散热效率。发热元件21至25一对一被布置用于被外围壁部52和分隔壁部76分隔的空间，使得可以抑制发热元件21至25之间的磁场的干扰。

如上文详细描述的，电子控制单元1包括基板10、壳体50、发热元件21至25以及散热部件90。基板10固定到壳体50。发热元件21至25安装在基板10的接近壳体50侧的表面上。散热部件90设置在每个发热元件21至25和壳体50之间。

容纳凹陷71至75、分隔壁部76、外围壁部52和缓冲部81至85设置在壳体50的接近基板10侧的表面中。容纳凹陷71至75分别容纳发热元件21至25。分隔壁部76使发热元件21至25彼此隔离。外围壁部52围绕容纳凹陷71至75和分隔壁部76。各个缓冲部81至85设置在各个容纳凹陷71至75和外围壁部52之间。缓冲部81至85均被设置成高于每个容纳凹陷71至75的底部并且低于外围壁部52。

在第一实施例中，发热元件21至25均布置在分隔壁部76和外围壁部52分隔的空间中。因此散热部件90布置在被分隔壁部76和外围壁部52分隔的空间中；因此，较之未设置分隔壁部76和外围壁部52的情况，可以减少散热部件90的数量。由于各个缓冲部81至85设置在各个容纳凹陷71至75和外围壁部52之间，因此即便散热部件90由于老化而劣化，散热部件90也不会流出到外围壁部52外部并且因此可以被适当地布置。

发热元件21至25均布置在被分隔壁部76和外围壁部52分隔的空间中；因此，热可以从每个发热元件21至25的接近基板10侧的相对侧的表面以及从每个发热元件21至25的外周散发，导致散热效率的提高。这减少了磁场的干扰，使得可以减少噪声。

壳体50具有与基板10接触的多个基板固定部61至65以通过基板固定螺钉19将基板10固定到壳体50。基板固定部61至65设置有相同的高度，在基板10固定到壳体50的情况下允许发热元件21至25与壳体50分离。这允许基板10适当地组装到壳体50。散热部件90布置在每个发热元件21至25和壳体50之间。发热元件21至25与壳体50分离，使得可以避免在每个发热元件21至25和壳体50之间由于接触引起的短路。

外围壁部52设置有至少两个基板固定部64和65。这使得可以限制每个发热元件21至25与壳体50接触。在第一实施例中，至少一个基板固定部65设置在与基板10的外边缘分离的位置。因此，基板10不太可能弯曲，使得可以限制每个发热元件21至24与支路电阻25接触。

壳体50具有容纳除了发热元件21至25之外的作为大部件的电容器31、继电器32和33以及线圈35的容纳室59。每个容纳凹陷71至75的深度比容纳室59的深度浅。这提供了散热部70的充分热质量，导致散热效率的提高。用于连接到外部部件(在第一实施例中，电机101、电池102等)的连接器15固定到基板10的接近壳体50侧的表面。因此，可以提供与连接器15的高度对应的壳体50的厚度并且因此提供充分的热质量，导致提供的散热效率。

(第二实施例)

图7和8中示出了第二实施例。除了基板固定部66的形成部分之外，第二实施例的电子控制单元2与第一实施例相同。第二实施例的电子控制单元2的基板固定部66设置在作为外围壁部52的角部的部分处并且在接近连接器15侧的相对侧与外壁部51一体地形成。具体地，如同第一实施例，外围壁部52设置有两个基板固定部64和66。该配置也提供了与第一实施例相似的效果。

(第三实施例)

图9和10中示出了第三实施例。第三实施例的电子控制单元3的外围壁部52设置有三个基板固定部64、65和66。该配置也提供了与第一和第二实施例相似的效果。

(第四实施例)

图11中示出了第四实施例。除了第三实施例的三个基板固定部64、65和66之外，第四实施例的电子控制单元4的外围壁部52进一步设置有一个基板固定部67。基板固定部67设置在作为外围壁部52的角部的部分处并且在接近控制区域Rc侧的相对侧与外壁部51一体地形成。该配置也提供了与第一至第三实施例相似的效果。

下文将描述对以上实施例的修改。

(A)发热元件

在上述实施例中，发热元件包括开关元件和支路电阻。在一个修改方案中，发热元件可以是开关元件和支路电阻中的一个，或者可以是安装在基板上的另一电子部件。在上述实施例中，功率继电器和电机继电器均为机械继电器。在一个修改方案中，功率继电器和电机继电器中的至少一个可以是诸如MOSFET或IGBT的半导体元件。在该情况下，功率继电器和电机继电器均由半导体元件构成，均被视为“发热元件”，并且可以安装在基板的第一表面上，使得通过散热部件将热散发到壳体。

(B)壳体

在上述实施例中，围绕散热部的外围壁部的部件与沿壳体的外边缘设置的外壁部一体地形成。在一个修改方案中，整个外围壁部可以与外壁部分离地设置。在上述实施例中，外围壁部的高度等于外壁部的高度。在一个修改方案中，如果基板固定部具有相同的高度，则在基板固定部以外的位置，外围壁部的高度可以与外壁部的高度不同。

在上述实施例中，分隔壁部的高度等于外围壁部或外壁部的高度。在一个修改方案中，如果分隔壁部的高度高于每个容纳凹陷的底部，则该高度可以低于外围壁部或外壁部的高度。在上述实施例中，每个缓冲部设置在每个容纳凹陷和外围壁部之间。在一个修改方案中，缓冲部还可以设置在每个容纳凹陷和分隔壁部之间。在上述实施例中，缓冲部作为整体设置在外围壁部的整个内周上。在一个修改方案中，缓冲部可以在多个部分中形成，作为外围壁部的内部的部件。在上述实施例中，散热部被形成为大致矩形的形状。在一个修改方案中，散热部可以是具有除了矩形以外的形状的区域。

(C)基板

在上述实施例中，发热元件、电容器、继电器和线圈安装在基板的接近壳体侧的表面上，而微计算机和定制IC安装在基板的接近壳体侧的相对侧的表面上。在一个修改方案中，除了发热元件之外的电子部件可以安装在基板的任一侧的表面上。相似地，尽管连接器固定到基板的接近壳体侧的表面，但是连接器也可以固定到接近壳体侧的相对侧的表面上。

在上述实施例中，电容器、继电器和线圈是容纳在壳体的容纳室中的大部件。在一个修改方案中，容纳在容纳室中的大部件可以不包括电容器、继电器和线圈中的一些部件，或者可以包括除了电容器等之外的部件。这些大部件安装在基板的接近壳体侧的相对侧的表面上，而不设置容纳室。在上述实施例中，基板被分成功率区域和控制区域。在一个修改方案中，基板可以不被分成功率区域和控制区域。

(E)电子控制单元

在上述实施例中，电子控制单元控制电机操作，并且通过线束等连接到电机。在一个修改方案中，电子控制单元可以与电机一体地形成。在上述实施例中，电子控制单元用在电动转向系统中。在一个修改方案中，电子控制单元可以不仅用在电动转向系统中，还可以用于控制其他系统中的电机操作，或者用于控制除了电机以外的设备。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通过各种模式实施。

总而言之，以上实施例的电子控制单元1-4可以被描述如下。

一种电子控制单元1-4包括：基板10、壳体50、多个发热元件21-25和散热部件90。基板10固定到壳体50。多个发热元件21-25安装在基板10的在壳体50侧的表面11上。散热部件90设置在多个发热元件21-25和壳体50之间。壳体50的在基板10侧的表面包括多个容纳凹陷71-75、分隔壁部76、外围壁部52和多个缓冲部81-85。在多个容纳凹陷71-75中的每个容纳凹陷中容纳多个发热元件21-25中的相应的发热元件。分隔壁部76使多个发热元件21-25彼此分离。外围壁部52围绕多个容纳凹陷71-75和分隔壁部76。多个缓冲部81-85中的每个缓冲部在多个容纳凹陷71-75中的相应的容纳凹陷和外围壁部52之间形成。多个缓冲部81-85中的每个缓冲部被形成为高于多个容纳凹陷71-75中的相应的容纳凹陷的底部，并且低于外围壁部52。

在这些实施例中，发热元件21-25均布置在被分隔壁部76和外围壁部52分隔的空间中。因此散热部件90布置在被分隔壁部76和外围壁部52分隔的空间中；因此，较之未设置分隔壁部76和外围壁部52的情况，可以减少散热部件90的数量。此外，缓冲部81-85设置在容纳凹陷71-75和外围壁部52之间，并且散热部件90没有流到外围壁部52的外部。

发热元件21-25均布置在被分隔壁部76和外围壁部52分隔的空间中；因此，热可以通过接近基板10侧的相对侧的每个发热元件21-25的表面并且通过发热元件21-25的外围侧发散到壳体50，导致散热效率的提高。这减小了磁场的干扰，使得可以减小噪声。

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 (6)

1.一种电子控制单元(1-4)，包括：

基板(10)；

壳体(50)；所述基板(10)固定到所述壳体(50)；

安装在所述基板(10)的在所述壳体(50)侧的表面(11)上的多个发热元件(21-25)；以及

散热部件(90)，设置在所述多个发热元件(21-25)和所述壳体(50)之间，其中：

所述壳体(50)的在所述基板(10)侧的表面包括：

多个容纳凹陷(71-75)，在每个容纳凹陷中容纳所述多个发热元件(21-25)中的相应的发热元件；

分隔壁部(76)，使所述多个发热元件(21-25)彼此分离；

外围壁部(52)，围绕所述多个容纳凹陷(71-75)和所述分隔壁部(76)；以及

多个缓冲部(81-85)，每个缓冲部在所述多个容纳凹陷(71-75)中的相应的容纳凹陷和所述外围壁部(52)之间形成；以及

所述多个缓冲部(81-85)中的每个缓冲部被形成为高于所述多个容纳凹陷(71-75)中的相应的容纳凹陷的底部，并且低于所述外围壁部(52)。

2.根据权利要求1所述的电子控制单元，其中所述壳体(50)包括与所述基板(10)接触的多个基板固定部(61-67)，所述电子控制单元进一步包括多个固定部件(19)，通过所述多个固定部件(19)中的每个固定部件将所述基板(10)固定到多个基板固定部(61-67)中的相应的基板固定部，其中所述多个基板固定部(61-67)被形成为具有相同的高度，并且被形成为具有如下高度：使得在所述基板(10)固定到所述壳体(50)的状态下，所述多个发热元件(21-25)与所述壳体(50)分离。

3.根据权利要求2所述的电子控制单元，其中所述外围壁部(52)包括所述多个基板固定部(61-67)中的至少两个基板固定部(64-67)。

4.根据权利要求2或3所述的电子控制单元，其中在所述外围壁部(52)处形成的所述多个基板固定部(61-67)中的至少一个基板固定部(65)设置在远离所述基板(10)的外边缘的位置。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的电子控制单元，进一步包括排除所述多个发热元件(21-25)的大部件(31，32)，其中：

所述壳体(50)包括容纳室(59)，所述大部件(31，32)容纳在所述容纳室(59)中；以及

所述多个容纳凹陷(71-75)中的每个容纳凹陷的深度比所述容纳室(59)的深度浅。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的电子控制单元，进一步包括用于连接到外部部件的连接器(15)，其中所述连接器(15)固定在所述基板(10)的在所述壳体(50)侧的表面(11)上。