CN106061196B - 电子控制单元 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种电子控制单元(1)，其包括多个发热元件(21‑25)、基板(10)、热沉(70)和壳体(80)。基板(10)包括发热区域(R1)，多个发热元件(21‑25)共同安装在发热区域(R1)上。热沉(70)被设置成与基板(10)的一个表面(12)相对并且包括散热部(71)，散热部(71)与基板(10)的发热区域(R1)对应地布置并且接收多个发热元件(21‑25)生成的热。壳体(80)被设置成覆盖基板(10)的另一个表面(11)。热沉(70)包括固定部(75)，固定部(75)与散热部(71)分离地布置并且壳体(80)的外边缘部(82)固定到固定部(75)。

Description

电子控制单元

技术领域

本公开涉及一种具有热沉和壳体的电子控制单元。

背景技术

已知一种电子控制单元，其中布置热沉和壳体以便从两侧夹住基板，用于保护基板抵御水、灰尘等。例如，JP2010-238690A公开了一种电子控制单元，其中树脂壳体通过卡扣装配被附接到热沉。

对于包括适当地安装在基板上并且在被供电时生成热的发热元件的电子控制单元，由于单元的尺寸减小，因此热更易于从发热元件通过热沉传输到壳体。当如JP2010-238690A中那样壳体由诸如树脂的具有低抗热温度的材料形成时，壳体可能由于从发热元件传输的热而变形，导致壳体的附接强度的降低。

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能够抑制壳体对热沉的附接强度的降低的电子控制单元。

为了实现本公开的目的，提供了一种电子控制单元，其包括：多个发热元件、基板、热沉和壳体。基板包括发热区域，多个发热元件共同安装在发热区域上。热沉被设置成与基板的一个表面相对并且包括散热部，散热部与基板的发热区域对应地布置并且接收多个发热元件生成的热。壳体被设置成覆盖基板的另一个表面。热沉包括固定部，固定部与散热部分离地布置并且壳体的外边缘部固定到固定部。

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是根据一个实施例的省略壳体的电子控制单元的正视图；

图2是该实施例的电子控制单元的正视图；

图3是沿图2的线III-III的剖面箭头视图；

图4是沿图2的线IV-IV的剖面箭头视图；

图5是根据该实施例的热沉的正视图；

图6是沿图5的线VI-VI的剖面箭头视图；以及

图7是该实施例的电子控制单元的电路配置的示意图。

具体实施方式

现在参照附图描述根据一个实施例的电子控制单元。实施例的电子控制单元被应用于例如车辆的电动转向系统，并且可以控制生成辅助驾驶员的转向的辅助转矩的电机的控制操作。

如图1至4中所示，电子控制单元1包括安装有多个电子部件的基板10、热沉70、壳体80等。图1省略了壳体80。

现在参照图7描述电子控制单元1的电路配置。本实施例的电子控制单元1控制电机101的操作，电机101是例如DC电刷电机，并且电子控制单元1包括安装在基板10上的电子部件，包括开关元件21至24、支路电阻25、功率继电器41、电机继电器42、电容器51至53、线圈55和控制部60。

开关元件21至24构成H桥电路，并且均根据来自控制部60的控制信号的控制而执行开关操作。尽管在本实施例中每个开关元件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诸如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的另一半导体元件。

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41和线圈55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42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。

支路电阻25检测施加到电机101的电流。每个电容器51至53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55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60包括微计算机61和定制IC 62。控制部60根据电机101的所需的输出转矩或者反馈电流控制每个开关元件21至24的操作，并且从而控制电机101的旋转。

现在参照图1至6描述电子控制单元1的配置。基板10是通过绝缘材料被形成为基本上矩形的形状的印刷电路板。基板10设置有要连接到线束等的连接器15，允许电子控制单元1外部地接收/发送电力或控制信号。

在本实施例中，构成电子控制单元1的电子部件均安装在基板10的任一个面上。这使得较之电子控制单元由多个基板构成的情况，可以减少部件数目并且减小单元尺寸。基板10的一个表面被称为表面安装表面11，并且另一个表面被称为背部安装表面12。

在本实施例中，基板10在一个平面上被分隔成安装有功率电子部件的功率区域Rp和安装有控制电子部件的控制区域Rc。图1通过两点一划线Lb示出了功率区域Rp和控制区域Rc之间的边界。

安装在功率区域Rp中的功率电子部件是开关元件21至24、支路电阻25、功率继电器41、电机继电器42、电容器51至53以及线圈55。均具有相对大的本体尺寸的一些电子部件，即除了开关元件21至24和支路电阻25之外的电子部件安装在表面安装表面11上，而开关元件21至24和支路电阻25安装在背部安装表面12上。安装在控制区域Rc中的控制电子部件是微计算机61和定制IC 62。微计算机61安装在表面安装表面11上，而定制IC 62安装在背部安装表面12上。

在功率区域Rp和控制区域Rc之间设置未示出的焊盘图案，并且因而每个功率电子部件的地通过焊盘图案与每个控制电子部件的地隔离。因此，控制电子部件受到的因施加到功率电子部件的大电流引起的噪声的影响较小。

在本实施例中，开关元件21至24和支路电阻25中的每个在被供给电力时生成相对大量的热并且因而极有必要散热，并且因而对应于“发热元件”。在下文中，开关元件21至24和支路电阻25被适当地称为发热元件21至25。

发热元件21至25共同安装在基板10的一个区域中。在下文中，基板10的其中安装有发热元件21至25的一个区域被称为发热区域R1。基板10的其他区域，即除了发热区域R1之外的基板区域被称为非发热区域R2。在本实施例中，非发热区域R2包括控制区域Rc和部分功率区域Rp。这可以用不同的语言表述如下：控制电子部件安装在非发热区域R2上。

热沉70通常通过诸如铝的具有高热导率的材料被形成为基本上板形，并且被布置成与基板10的背部安装表面12相对。热沉70具有与基板10的发热区域R1对应的散热部71，以及与基板10的非发热区域R2对应的非发热区域对应部72。

不同于非发热区域对应部72，散热部71具有朝向基板10凸出的形状。结果，在垂直于基板10的方向上散热部71的厚度T1大于非发热区域对应部72的厚度T2(参见图6)。这提供了散热部71的特定质量。

散热部71具有容纳发热元件21至25的凹陷711至715，并且与发热元件21至25的背部相对。导热绝缘部件79存在于每个发热元件21至25和散热部71之间。换言之，散热部71通过居间的导热绝缘部件79与发热元件21至25接触。

热沉70具有支承基板10的支承部73和74。基板10通过诸如小螺钉的固定部13固定到热沉70的支承部73和74。多个支承部73设置在散热部71中，而多个支承部74设置在非发热区域对应部72中。

热沉70与散热部71分离地设置，并且具有固定壳体80的外边缘部82的固定部75。在本实施例中，多个固定部75以某个间隔在热沉70的外边缘部77中设置在与非发热区域对应部72相邻的位置处。不同于非发热区域对应部72，每个固定部75具有朝向基板10凸出的形状，并且在其侧表面上具有凹陷751。

壳体80通过例如树脂形成为基本上箱形，并且覆盖基板10的表面安装表面11侧。壳体80和热沉70因而被布置成从两面夹住基板10，从而安装在基板10的表面安装表面11和背部安装表面12上的电子部件可以受到保护，抵御外部冲击、水、灰尘等。

壳体80的外边缘部82通过热沉70的固定部75固定。在本实施例中，外边缘部82通过卡扣装配固定。具体地，壳体80的外边缘部82具有与热沉70的固定部75对应地设置的多个接合部823。每个接合部823从外边缘部82横向凸出。

当壳体80附接到热沉70时，接合部823通过壳体80自身的弹性力装配在固定部75的凹陷751中。因此，接合部823弹性接合在固定部75中。

将描述本实施例的电子控制单元1的效果。(1)如上文所述，本实施例的电子控制单元1包括：具有共同安装有发热元件21至25的发热区域R1的基板10、被设置成与作为基板10的一个表面的背部安装表面12相对的热沉70、以及被设置成覆盖作为基板10的另一个表面的表面安装表面11的壳体80。热沉70包括与基板10的发热区域R1对应地设置的、接收发热元件21至25生成的热的散热部71，以及与散热部71分离地布置并且固定壳体80的外边缘部82的固定部75。

根据该配置，发热元件21至25生成的热在热沉70中从散热部71朝向固定部75传输。因此，来自发热元件21至25的热在通过散热部71传输时温度降低，并且因而不太可能被传输到与散热部71分离地布置的固定部75。具体地，可以限制从发热元件21至25传输到固定部75的热。

特别地，本实施例的电子控制单元1被适当地用作瞬时流过大电流的电子控制单元，诸如用于电动转向系统的电子控制单元。在瞬时被施加大电流时由发热元件21至25生成的热(瞬时热)较之稳定生成的热对环境有大的影响。在本实施例中，数量较小的瞬时热从发热元件21至25传输到固定部75，这有效地抑制固定部75的温度上升。

根据该配置，通过固定部75固定的壳体80不太可能受到发热元件21至25生成的热的影响，并且因而因热引起的变形有限。因此，本实施例的电子控制单元1可以抑制壳体80到热沉70的附接强度的降低。

(2)在本实施例中，基板10进一步包括在一个平面上从发热区域R1分隔的非发热区域R2，并且热沉70进一步具有与基板10的非发热区域R2对应地布置的非发热区域对应部72。在垂直于基板10的方向上散热部71的厚度T1大于非发热区域对应部72的厚度T2。

根据该配置，可以设置散热部71的特定质量。这使得可以提高发热元件21至25的散热性能。此外，这减少了从发热元件21至25传输到固定部75的瞬时热的热数量，使得可以进一步减少发热元件21至25对壳体80的热影响。非发热区域对应部72对从发热元件21至25散热贡献较小，并且因而被允许减小厚度，导致热沉70的重量轻。

(3)在本实施例中，每个固定部75在热沉70的外边缘部77中布置在与非发热区域对应部72相邻的位置。根据该配置，固定部75固定地与散热部71分离地布置，这使得可以进一步减小发热元件21至25对壳体80的热影响。

(4)在本实施例中，壳体80由树脂材料形成，并且壳体80的外边缘部82具有与热沉70的各个固定部75弹性接合的接合部823。

根据该配置，壳体80可以通过所谓的卡扣装配容易地固定到热沉70。而且，即便作为壳体80的形成材料的树脂材料具有低的可允许温度，仍限制了壳体80的接合部823的徐变变形。因此，接合部823固定地接合在固定部75中。

(5)在本实施例中，发热元件21至25安装在基板10的背部安装表面12上，而散热部71接收来自与散热部71相对的发热元件21至25的背部的热。根据该配置，较之仅从每个发热元件的外部端子朝向基板散热的现有技术的配置，可以提高发热元件21至25的散热性能。

下文将描述对以上实施例的修改。

(A)发热元件

在一个修改方案中，发热元件可以不是开关元件或支路电阻，而是可以是安装在基板上的另一电子部件。在一个修改方案中，发热元件可以安装在基板的表面安装表面上。

(B)基板

本公开的发热区域和非发热区域中的每个的布局不限于以上实施例中的布局，并且可以包括任何布局，只要在一个平面上发热区域与非发热区域分隔即可。

(C)散热部

在以上实施例中，散热部71与发热元件21至25接触，同时在它们之间存在诸如散热胶的导热绝缘部件79，但是本公开不限于此。在本公开中，散热部的“接收发热元件生成的热”的配置包括除了以上实施例之外的如下实施例。例如，在发热元件的背部被绝缘材料覆盖的模块的情况下，散热部可以与该模块直接接触，在它们之间没有导热绝缘部件。当发热元件安装在基板的表面安装表面侧的散热区域中时，散热部可以与基板的散热区域接触，导热绝缘部件置于它们之间。

(D)固定部

如果本公开的固定部与散热部分离地布置，则固定部可以具有另一形状和另一布局，而不限于以上实施例中的形状和布局。例如，固定部可以在热沉的外边缘部中布置在与散热部相邻的位置处，或者可以根据如下文描述的壳体的固定方法而具有各种形状中的一个形状。

(E)壳体

在本公开中，将壳体固定到热沉的方法不限于以上实施例中的方法。例如，尽管在以上实施例中固定部75具有凹陷751，并且壳体80的外边缘部82具有凸起接合部823，但是该凹入和凸起关系可以反转。而且，卡扣装配不是限制性的，并且在固定部中可以使用粘合剂等。

(F)电子控制单元

本公开的电子控制单元不仅可以用作驱动电动转向系统的转向辅助电机的单元，而且可以用作包括发热元件的用于其他服务的任何单元。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1可以被描述如下。

一种电子控制单元1包括多个发热元件21-25、基板10、热沉70和壳体80。基板10包括发热区域R1，多个发热元件21-25共同安装在发热区域R1上。热沉70被设置成与基板10的一个表面12相对并且包括散热部71，散热部71与基板10的发热区域R1对应地布置并且接收多个发热元件21-25生成的热。壳体80被设置成覆盖基板10的另一个表面11。热沉70包括固定部75，固定部75与散热部71分离地布置并且壳体80的外边缘部82固定到固定部75。

“固定部75与散热部71分离地布置”不一定意指固定部75和散热部71是独立的部件。就是说，固定部75和散热部71可以被一体地配置为热沉70。换言之，固定部75可以作为不同于散热部71的部分而存在。

根据该配置，发热元件21-25生成的热在热沉70中从散热部71朝向固定部75传输。因此，来自发热元件21-25的热在通过散热部71传输时温度降低，并且因而不太可能被传输到与散热部71分离地布置的固定部75。具体地，可以减少从发热元件21-25传输到固定部75的热数量。

特别地，该实施例的电子控制单元1被适当地用作瞬时流过大电流的电子控制单元，诸如用于电动转向系统的电子控制单元。在瞬时被施加大电流时由发热元件21-25生成的热(瞬时热)较之稳定生成的热对环境有大的热影响。在该实施例中，数量较小的瞬时热从发热元件21-25传输到固定部75，这有效地抑制固定部75的温度上升。

根据该配置，通过固定部75固定的壳体80不太可能受到发热元件21-25生成的热的影响，并且因而因热引起的变形有限。因此，根据该实施例，提供了一种电子控制单元1，其能够抑制壳体80到热沉70的附接强度的降低。

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 (4)

1.一种电子控制单元(1)，包括：

多个发热元件(21-25)；

基板(10)，包括发热区域(R1)和从所述发热区域(R1)共面分出的非发热区域(R2)，所述多个发热元件(21-25)共同安装在所述发热区域(R1)上；

热沉(70)，被设置成与所述基板(10)的一个表面(12)相对并且包括散热部(71)，所述散热部(71)与所述基板(10)的所述发热区域(R1)对应地布置并且接收所述多个发热元件(21-25)生成的热，其中，所述热沉(70)还包括与所述基板(10)的所述非发热区域(R2)对应地布置的非发热区域对应部(72)；以及

壳体(80)，设置成覆盖所述基板(10)的另一个表面(11)，

其中，所述热沉(70)包括固定部(75)，所述固定部(75)与所述散热部(71)分离地布置并且所述壳体(80)的外边缘部(82)固定到所述固定部(75)，

其中，所述发热元件(21-25)包括开关元件(21-24)或支路电阻(25)，

其中，所述发热元件(21-25)中的每一个彼此相邻并且在所述发热区域(R1)中安装至所述基板(10)，

其中，所述基板(10)被分成控制区域(Rc)和功率区域(Rp)，

其中，所述控制区域(Rc)被包括在所述非发热区域(R2)中，并且控制电子部件被安装在所述控制区域(Rc)中，

其中，所述发热区域(R1)被包括在所述功率区域(Rp)中，并且包括所述发热元件(21-25)的功率电子部件被安装在所述功率区域(Rp)中，

其中，所述固定部(75)从所述热沉(70)的基部竖起，并且包括相互间隔设置的第一固定部、第二固定部和第三固定部，

其中，所述第一固定部和所述第二固定部被设置在所述热沉(70)的外边缘部(77)中与所述控制区域(Rc)中的所述非发热区域对应部(72)相邻的位置处，

其中，所述第三固定部被设置在所述热沉(70)的外边缘部(77)中与所述功率区域(Rp)中的所述非发热区域对应部(72)相邻的位置处；以及

其中，所述壳体(80)的外边缘部(82)是朝向所述固定部(75)内部放置的。

2.根据权利要求1所述的电子控制单元(1)，其中：

在与所述基板(10)垂直的方向上，所述散热部(71)的厚度(T1)大于所述非发热区域对应部(72)的厚度(T2)。

3.根据权利要求1或2所述的电子控制单元(1)，其中：

所述壳体(80)由树脂材料形成；以及

所述壳体(80)的外边缘部(82)包括与所述热沉(70)的固定部(75)弹性接合的接合部(823)。

4.根据权利要求1或2所述的电子控制单元(1)，其中：

所述多个发热元件(21-25)安装在所述基板(10)的一个表面(12)上；以及

所述散热部(71)接收来自所述多个发热元件(21-25)的与所述散热部(71)相对的表面的热。

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