CN115734525A - 具有滑入式印刷电路板的电子控制单元 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种用于机动车辆的改进的电子控制单元，所述电子控制单元包括一件式的桶式壳体中的印刷电路板。印刷电路板包括产热电气部件，并且壳体包括散热器。在电子控制单元的组装期间，印刷电路板通过壳体中的开口且沿一对侧轨滑入壳体中。在侧轨的与开口相对置的端部处存在斜坡，其将PCB朝壳体的顶壁提升，从而允许电气部件与散热器热耦合。
Description
技术领域
本公开涉及一种具有滑入式印刷电路板的电子控制单元。
背景技术
在机动车辆的情境中，术语电子控制单元（ECU）是指嵌入在车辆中的任何计算机，该计算机控制车辆的电气系统或子系统中的一个或多个。不同类型的ECU的示例包括发动机控制模块、变速器控制模块、制动控制模块、车身控制模块等。
ECU通常由壳体内的印刷电路板（PCB）组成。ECU壳体有两种主要类型：桶式（也被称为滑入式）或夹层式。在桶式壳体中，壳体是在端部处具有开口的一件式构造，PCB通过该开口插入。在夹层式壳体中，壳体是两件式构造，其中PCB固定在壳体部分之间。壳体类型中的每个都具有优点和缺点，但常规地，桶式壳体成本较低，而其提供的设计灵活性低于夹层式壳体。
常规的桶式壳体提供的设计灵活性低于夹层式壳体的一个领域是温度调节。例如，常规的桶式壳体限制散热器的使用。部分原因是，在常规的桶式壳体的情况下，施加在PCB上的产热部件的任何热界面材料（TIM）在PCB被插入到壳体中期间都会被摩擦掉。本文中描述的改进的ECU壳体在不产生显著成本的情况下克服了该缺点，因此在保留桶式ECU壳体的成本优点的同时提高了设计灵活性。
发明内容
本公开的一个方面针对用于机动车辆的ECU。ECU包括壳体中的印刷电路板（PCB）。PCB上的一些部件在运行时可能产生热量。此类产热部件的示例包括微处理器、电源、存储器芯片等。如果不对产热部件的温度进行调节，其在正常运行期间可能过热，导致ECU的暂时失效或永久故障。
散热器可用于帮助调节产热部件的温度。散热器由导热材料诸如铝制成，并且将热量从产热部件传导出去，该热量可在流体诸如环境空气中消散。散热器可包括特征诸如翅片，以增加其与空气（或其他流体）接触的表面积，且由此使散热最大化。
热界面材料（TIM）可用于增强产热部件和散热器之间的热耦合。当产热部件和散热器之间存在导热路径，使得热量可以从产热部件转移到散热器时，产热部件和散热器被热耦合。TIM由导热膏或凝胶组成，其通过填充产热部件和散热器之间的任何气隙，使热耦合最大化。优选地，在将PCB插入壳体中之前，将TIM施加到将接触散热器的产热部件的表面。
在一件式桶式构造中，ECU的壳体优选由模制塑料制成。壳体包括散热器和一对用于支持PCB的侧轨，该散热器被定位成与PCB上的产热部件热耦合。在组装ECU期间，PCB通过端部处的开口且沿侧轨滑入壳体中。在与开口相对置的每个侧轨的端部处存在斜坡，该斜坡将PCB朝壳体的顶壁提升，因此允许电气部件与散热器热耦合。将斜坡放置在与开口相对置的导轨端部处防止TIM在与散热器接触之前在壳体上被摩擦掉或刮掉。
本公开的上述方面和其他方面将在下面参照附图更详细地解释。
附图说明
图1是改进的ECU在其组装状态下的剖面侧视图，示出了ECU的内部结构。
图2是改进的ECU的从视野中隐藏了PCB的前视图，示出了ECU壳体的细节。
图3是改进的ECU在其组装状态下的透视图，示出了ECU的外部结构。
图4是改进的ECU在其组装状态下的俯视图，从视野中隐藏了散热器。
图5是ECU内部的部分放大图，从视野中隐藏了PCB。
图6是ECU连接器上的齿的放大图。
具体实施方式
参照附图公开图示的实施例。然而应理解，所公开的实施例旨在仅为示例，这些示例能以各种且替选的形式被实施。附图不一定按比例绘制，并且一些特征可能被夸大或最小化以示出特定部件的细节。所公开的具体的结构上和功能上的细节不应解释为限制性的，而是作为用于教导本领域技术人员如何实践所公开概念的代表性基础。
如图1至图6中所示，这些图提供了相同公开实施例的各种视图，改进的ECU由壳体2中的PCB 1组成。PCB 1包含ECU电路系统。一般来说，ECU电路系统包括至少一个处理器、存储器和数据接口，从而允许ECU控制车辆的电气系统或子系统中的一个或多个。在所公开的实施例中，ECU是网关模块，其管理车辆上模块之间的内部通信和外部空中通信，但本文中描述的对ECU壳体的改进可应用于机动车辆的情境内或外的任何类型的ECU。在所公开的实施例中，PCB 1包括微处理器3和其他部件，该其他部件包括随机存取存储器（RAM）、非易失性数据存储设备、以太网开关电路系统和数据接口（其他部件未示出）。至少微处理器3是产热部件，并且必须与散热器或其他温度调节手段一起使用以避免失效或故障。
壳体2优选是一件式模制塑料构造，但也可以是任何合适的材料。其一般由底座4、顶壁5、底壁6和两个侧壁7组成，在一端部处有开口8。底座4是壳体的与开口相对置的部分，并且壁从该部分延伸。底座4的轮廓可以是平坦的、弯曲的或不规则的。壁5-7是壳体2的从底座4朝开口8延伸的部分。壁5-7一起限定且围绕开口8。壁5-7的轮廓可以是平坦的、弯曲的或不规则的。相邻的壁5-7、或一个或多个壁5-7和底座4可以合并到彼此中，使得它们之间没有明显的边缘。顶壁5是面向包含微处理器3的PCB表面的壁，即PCB的顶侧。底壁6与顶壁5相对置，并且面向PCB的底侧。壳体的顶壁5和底壁6经由侧壁7连接。
在壳体2的顶壁5上附接散热器9。散热器9由导热材料诸如铝制成，并且可包括特征诸如翅片以增加其表面积。在所公开的实施例中，散热器9被附接到壳体2的外部。替选地，散热器9可以被附接在壳体2的内部。散热器9可以经由粘合剂、热熔接合部、固位特征、压入或包覆成型等来附接到壳体2。在所公开的实施例中，散热器9通过壳体2中的孔口19与微处理器3热耦合（见图4）。使用TIM 10以增强微处理器3和散热器9之间的热耦合。在将PCB1插入壳体2中之前，TIM 10被施加到微处理器3。优选将TIM 10仅施加到微处理器3的顶表面的一部分，使得随着微处理器3接触到散热器9时，TIM 10涂抹开以基本上覆盖微处理器3的整个顶表面。
壳体2的每个侧壁7上都有导轨11。导轨11从开口8延伸到底座4处的槽13。在ECU的组装期间，在PCB 1通过开口8被插入壳体2中时，导轨11将其引导并支撑。导轨11略微朝顶壁5成角度，使得导轨11和顶壁5之间的距离在底座4附近比在开口8附近更小。这允许PCB 1容易插入壳体2中，同时也引导PCB 2朝其最终位置。在导轨11的与开口8相对置的端部处，每个导轨11形成斜坡12，其将PCB 1进一步朝壳体2的顶壁5提升，因此允许微处理器3与散热器9热耦合。将斜坡12放置在导轨11的与开口8相对置的端部处防止TIM 10（其在PCB 1被插入壳体2中之前被施加到微处理器3）在与散热器9接触之前被摩擦掉或刮掉。
随着到达斜坡12的顶部，PCB 1与壳体2的底座4处的槽13配合。槽13包含压紧特征诸如挤压肋14以抓紧PCB 1（见图5）。
在PCB 1的与槽13相对置的端部处，安装在PCB 1上的连接器15包括一个或多个齿16（见图6），其与壳体2中的孔17配合。连接器15，包括其齿16，由硬质塑料制成。齿16的面向PCB 1的侧面分别包括成角度的表面18，从而允许连接器15插入开口8中，直至齿16与孔17配合。齿16的背离PCB 1的侧面与孔17的平面垂直，因此随着与孔17配合，将PCB 1锁入壳体2中。相应地，PCB 1被牢固地紧固到壳体2，而不需要螺栓或粘合剂。
虽然上面描述了示例性实施例，但并不旨在这些实施例描述所公开的设备和方法的所有可能形式。相反，说明书中使用的文字是描述性的，而不是限制性的，并且应理解的是，可以进行各种改变，而不背离所要求的本公开的精神和范围。各种正在实施的实施例的特征可以被组合以形成所公开的概念的另外的实施例。
Claims (16)
1.电子控制单元，包括：
印刷电路板，所述印刷电路板包含电子控制单元电路系统，所述电路系统包括至少一个产热部件；
壳体，所述壳体包括底座、顶壁、底壁和两个侧壁，这些壁在所述壳体中限定与所述底座相对置的开口；以及
散热器，所述散热器被附接到所述壳体的所述顶壁，
其中，在所述壳体中，在所述两个侧壁中的每个侧壁上设置导轨，所述导轨被适配用于引导所述印刷电路板，所述导轨中的每个导轨在其与所述开口相对置的端部处限定斜坡，所述斜坡被适配用于，在所述印刷电路板通过所述开口插入并沿所述导轨朝所述底座滑动时，将所述印刷电路板朝所述顶壁提升，使得所述产热部件与所述散热器热耦合。
2.根据权利要求1所述的电子控制单元，所述电子控制单元还包括热界面材料，所述热界面材料被设置在所述产热部件和所述散热器之间。
3.根据权利要求2所述的电子控制单元，其中，所述壳体是一件式的模制塑料壳体。
4.根据权利要求3所述的电子控制单元，其中，所述散热器被附接到所述壳体的内部。
5.根据权利要求4所述的电子控制单元，其中，所述印刷电路板在没有螺栓或粘合剂的情况下固定到所述壳体。
6.根据权利要求3所述的电子控制单元，其中，所述散热器被附接到所述壳体的外部，并且所述产热部件通过所述壳体中的孔口与所述散热器热耦合。
7.根据权利要求6所述的电子控制单元，其中，所述印刷电路板在没有螺栓或粘合剂的情况下固定到所述壳体。
8.用于组装电子控制单元的方法，包括：
将包括产热部件的印刷电路板插入壳体中，所述壳体包括附接到其顶壁的散热器，其中，所述印刷电路板通过所述壳体中的开口被插入，所述开口由所述壳体的所述顶壁、底壁和两个侧壁限定；
使所述印刷电路板沿设置在所述侧壁上的一对导轨滑动，所述导轨在其与所述开口相对置的端部处限定斜坡；
使用所述斜坡将所述印刷电路板朝所述顶壁提升，直至所述产热部件与所述散热器热耦合。
9.根据权利要求8所述的方法，所述方法还包括将热界面材料施加到所述产热部件。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，在将所述印刷电路板插入到所述壳体中之前，将所述热界面材料施加到所述产热部件。
11.根据权利要求10所述的方法，所述方法包括将所述热界面材料仅施加到所述产热部件的顶表面的一部分，并且通过将所述印刷电路板推向所述壳体的所述顶壁来将所述热界面材料涂抹在所述散热器上。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述壳体是一件式模制塑料壳体。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述散热器被附接到所述壳体的内部。
14.根据权利要求13所述的方法，所述方法包括在没有螺栓或粘合剂的情况下将所述印刷电路板固定到所述壳体。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述散热器被附接到所述壳体的外部，并且所述产热部件通过所述壳体中的孔口与所述散热器热耦合。
16.根据权利要求15所述的方法，所述方法还包括在没有螺栓或粘合剂的情况下将所述印刷电路板固定到所述壳体。
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