ES2279041T3 - Unidad de control electrico. - Google Patents

Abstract

Una unidad (1) de control electrónico que comprende: una caja (2) que se fabrica de un metal térmicamente conductor y tiene una primera porción de una superficie inferior y una segunda porción de la superficie inferior, una placa (11) de circuito dispuesta en la primera porción de la superficie inferior; un componente electrónico (10) de tipo de a bordo dispuesto sobre la placa (11) de circuito; caracterizada por una concavidad (4) dispuesta en la segunda porción de la superficie inferior; un bastidor resinoso (30) dispuesto en la concavidad (4); y un componente electrónico (40, 41) de tipo de no a bordo alojado en el bastidor resinoso (30).

Description

Unidad de control eléctrico.

La presente invención se refiere a una unidad de control eléctrico.

Las unidades de control eléctrico tales como la mostrada en la figura 5 y la figura 6 son producidas en masa para vehículos. En la unidad mostrada en la figura 5, un sustrato 102 en el que están montados componentes electrónicos 101 se fija mediante enlace sobre una placa plana 100 fabricada de aluminio. Los componentes electrónicos 104 de tamaño grande (tales como bobinas y condensadores) que no pueden ser montados sobre el sustrato 102, son mantenidos y fijados sobre un bastidor resinoso 103 que combina una caja y un conectador. La barra 105 de bus (conductor eléctrico metálico) está insertada en el bastidor resinoso 103. Los componentes electrónicos 104 de tamaño grande están conectados eléctricamente a una tierra de conexión del sustrato 102 por medio de un hilo conductor 106, la barra 105 de bus, y un hilo trenzado (lámina metálica) 107. La barra 105 de bus, que está insertada en el bastidor resinoso 103, se usa como un pasador de unión (pasador conectador) de un conectador 108. Esta unidad se monta sobre un motor 200.

En la unidad mostrada en la figura 6, una caja 110 de aluminio está configurada con un estilo de caja, un sustrato 111 está fijado mediante ligazón en la caja 110 de aluminio, y todos los componentes electrónicos 112, 113 están soldados sobre el sustrato 111. Un conectador 114 está fijado a la caja 110 de aluminio, y la caja 110 de aluminio se fija sobre un motor (un vehículo) 200 usando un ala 115 de la caja 110 de aluminio. La caja 110 de aluminio funciona como un sumidero de calor. Por tanto, la mayor parte del calor de los componentes electrónicos 112, 113 dispuestos sobre el sustrato 111 es conducido a la caja 110 de aluminio, y el calor es radiado al motor por medio del ala 115. Una parte del calor es conducida a la caja 10 por radiación y una transmisión por el aire dentro de la caja 110, y es radiado desde la caja 110 al aire.

La unidad de la figura 5 puede incluir los componentes electrónicos 104 de tamaño grande, que producen grandes salidas, en la caja. Como un resultado, la unidad de la figura 5 puede ser usada para producir grandes salidas, tales como un controlador de inyector para un motor diésel, y un controlador de inyector para un motor de inyección directa de gasolina. No obstante, la placa plana 100 y el bastidor resinoso 103 que constituyen la caja, el conectador 108, y un miembro de soporte para los componentes electrónicos grandes, y la barra 105 de bus tiene una estructura saliente hacia fuera para ser usada como pasador de conexión. Como un resultado la anchura de la barra de bus llega a ser la anchura del pasador conectador, y consecuentemente el número de los pasadores conectadores se limita (por ejemplo, aproximadamente a 20 pasadores).

Recientemente, el número de los terminales de entrada y salida de las unidades de control electrónico aumentó significativamente (por ejemplo, de 50 pasadores a 150 pasadores), y por tanto la estructura de la figura 5 no puede satisfacer físicamente el incremento de los terminales. Como un resultado, las unidades de control electrónico están divididas en una unidad para una gran cantidad y otra unidad para una pequeña cantidad (unidad de control). En adición, se usan varias clases de conectadores 108. Si la forma del conectador se cambia cuando es necesario, las variaciones de la caja se incrementan, y consecuentemente esto origina un problema porque las variaciones elevan los gastos para las unidades de control electrónicas.

Por otra parte, la unidad de la figura 6 está limitada a ser usada para el pequeño dispositivo de salida (elemento de control). El conectador 114 tiene una capacidad de un número de terminales de entrada y salida de hasta alrededor de 100 a 150 pasadores mediante un diseño multipropósito de poco espacio muerto. No obstante, es difícil para la estructura instalar los componentes 104 electrónicos de tamaño grande como se muestra en la figura 5. Incluso si el sustrato 111 incluido en la caja 110 de aluminio es de un tamaño grande, los componentes electrónicos pueden separarse del sustrato a causa de una vibración y peso aplicados a los propios componentes electrónicos bajo una condición en la que las unidades de control electrónico para un motor de combustión interna se instalan directamente en el motor.

El documento EP 0 708 583 A1 describe un dispositivo eléctrico que tiene una placa de circuito impreso configurada en parte de un material flexible. Los componentes eléctricos de la placa de circuito están conectados a trayectorias de conductor flexibles integradas en la placa de circuito. La placa de circuito es recibida por una pieza de alojamiento estacionaria, en la que la parte de alojamiento y al menos parte de las trayectorias de conductor flexibles están encerradas por una masa de espuma endurecida que fija mecánicamente los componentes empotrados en posición.

Un objeto de la presente invención es proporcionar una unidad de control electrónico que incluye un componente electrónico de tipo de a bordo y un componente electrónico de tipo de no a bordo dentro de una caja, y tiene una construcción mejorada a prueba de vibraciones y una radiación térmica mejorada.

El objeto de la invención se logra de acuerdo con lo especificado en la reivindicación 1; más realizaciones ventajosas de la misma se definen en las reivindicaciones dependientes.

Consecuentemente con la invención, incluso cuando el componente electrónico es de tipo de no a bordo, que es el componente electrónico de tamaño grande, está dispuesto en la caja, el componente electrónico de tipo de no a bordo es mantenido con el bastidor resinoso, asegurando de ese modo que tiene alta resistencia a las vibraciones. En adición, puesto que la caja metálica térmicamente conductora funciona como un sumidero de calor, el componente electrónico de tipo de no a bordo y el componente electrónico de tipo a bordo pueden liberar el calor a través de la caja. Como un resultado, el componente electrónico de tipo a bordo y el componente electrónico de tipo de no a bordo se disponen en la caja, y el comportamiento de ambos en cuanto a resistencia a las vibraciones y a la radiación térmica mejora.

Los anteriores y otros objetos, características y ventajas de la presente invención resultarán más evidentes a partir de la descripción detallada siguiente, que se hace con referencia a los dibujos que se acompañan. En los dibujos:

la figura 1 es una vista en planta que muestra una unidad de control electrónico de una realización según la presente invención;

la figura 2 es una vista en sección tomada sobre la línea II-II en la figura 1;

la figura 3 es una vista en sección tomada sobre la línea II-II en la figura 1 con respecto a una realización modificada según la presente invención;

la figura 4 es una vista en perspectiva que muestra un bastidor resinoso;

la figura 5 es una vista en sección que muestra una unidad de control electrónico de una técnica relacionada; y

la figura 6 es una vista en sección que muestra otra unidad de control electrónico de otra técnica relacionada.

Las realizaciones preferidas de la presente invención se explicarán con referencia a los dibujos que se acompañan. En los dibujos se usan los mismos números para los mismos componentes y dispositivos.

Una unidad 1 de control eléctrico (ECU) mostrada en las figuras 1 y 2 se usa para el vehículo. Esta situada en un compartimento de motor, y se instala directamente sobre el motor. La unidad 1 tiene una caja 2 de aluminio. La caja 2 de aluminio es un estilo de caja que tiene una abertura en una superficie superior, y tiene una placa inferior y una pared lateral. La abertura en la superficie superior de la caja 2 de aluminio se cierra con la cubierta 3.

Una placa 11 de circuito, que tiene componentes electrónicos 10 de tipo de a bordo, está situada en una porción media de una superficie inferior de la caja 2 de aluminio, y fijada mediante un adhesivo 12. Un conectador 20 está instalado en una posición lateral derecha del lugar de instalación de la placa 11 de circuito en la superficie inferior de la caja 2 de aluminio. Es decir, la caja 2 de aluminio está separada del conectador 20. El conectador 20 incluye un alojamiento 21 que tiene una forma cilíndrica con una placa inferior, y pasadores de unión (pasadores conectadores) 22 que pasan a través y están soportados por el conectador 20. El alojamiento 21 está insertado dentro de un orificio pasante 2a proporcionado en la caja 2 de aluminio, y entonces el conectador 20 se fija a la caja 2 de aluminio mediante un material de enlace en una condición en la que el alojamiento 21 está insertado dentro del orificio pasante 2a. La placa 11 de circuito está conectada eléctricamente a los pasadores de unión (hilos de plomo) 22 del conectador 20 con conductores 23 de enlace.

Por otra parte, una protuberancia 2b en forma de bolsa está formada en una posición lateral izquierda del lugar de instalación de la placa 11 de circuito en la superficie inferior de la caja 2 de aluminio. Una concavidad 4 se proporciona dentro de la protuberancia 2b para instalar componentes electrónicos de tamaño grande (componentes electrónicos de tipo de no a bordo) 40 y 41. Un bastidor resinoso 30 está insertado en la concavidad 4 de la caja 2 de aluminio, y fijado mediante encolado. Los componentes electrónicos 40 y 41 de tipo de no a bordo están alojados en una concavidad 31 de almacenamiento para los componentes electrónicos dentro del bastidor resinoso 30, y están fijados mediante un adhesivo 42. Los componentes 40 y 41 electrónicos de tipo de no a bordo son componentes electrónicos de tamaño grande para un circuito de salida grande, tal como de bobinas y condensadores.

De esta manera, la protuberancia 2b en forma de bolsa se proporciona en una parte de la caja 2 de aluminio, y los componentes electrónicos 40 y 41 de tamaño grande se instalan dentro de la protuberancia 2b (concavidad 4) en una condición de retención con el bastidor resinoso 30, reduciendo de ese modo el volumen total de la ECU 1 y permitiendo una reducción en el tamaño.

En adición, puesto que el bastidor resinoso 30 es aislante, también funciona como un miembro aislante entre la caja 2 de aluminio y los componentes 40 y 41 de tamaño grande. Los componentes electrónicos 40 y 41 de tamaño grande se instalan en el bastidor resinoso 30, de modo que solamente tales tipos de (Dispositivos de Montaje de Superficie) componentes electrónicos 10 de tipo de a bordo, que son de pequeño tamaño, se montan en la placa 11 de circuito. Consecuentemente, es posible disminuir el tamaño de la placa 11 de circuito y diseñar un modelo fino.

El bastidor resinoso 30 se diseña para minimizar su tamaño lo suficiente para instalar los componentes electrónicos 40 y 41. Es decir, el bastidor resinoso 30, que no rodea los componentes electrónicos de tamaño grande se muestra en la figura 5 de la técnica relacionada, tiene un tamaño mínimo que tiene una función de asiento para mantener los componentes 40 y 41. La caja 2 de aluminio está estructurada para que tenga la protuberancia 2b solamente en el lugar de los componentes electrónicos 40 y 41 de tamaño grande, y sea fina en otro lugar de la caja 2. Esto reduce el volumen completo de la ECU 1. Es decir, esto reduce el volumen de una región mostrada con la línea de trazos Z1 de la figura 2 con respecto al volumen de la caja 2 de aluminio, y permite una reducción en el tamaño.

Adicionalmente, el comportamiento de una radiación de calor es mejorado porque los componentes electrónicos 40 y 41 de tamaño grande radian eficientemente su calor en el área que los rodea para que sea absorbido por la caja 2 de aluminio. El propio bastidor resinoso 30 no se requiere que tenga una cierta resistencia como en el caso de la estructura de la técnica relacionada mostrada en la figura 5. Por lo tanto, el espesor del bastidor resinoso 30 puede ser reducido a un tercio de un espesor de la técnica relacionada, cierta cantidad del consumo de energía se reduce, y el peso del bastidor resinoso 30 se reduce.

Los componentes electrónicos 40 y 41 de tipo de no a bordo tienen conductores 40a y 40b de plomo. El bastidor resinoso 30 tiene un elemento 32 de soporte de la barra de bus, y el elemento 32 de soporte de la barra de bus se extiende hacia la derecha por encima de la placa 11 de circuito. Las barras (conductor eléctrico metálico para componentes electrónicos de tipo de no a bordo) 50 y 51 de bus se hacen pasar a través del elemento 32 de soporte de la barra de bus, y las barras 50 y 51 de bus se extienden en la dirección horizontal. Las barras 50 y 51 de bus están conectadas a los hilos 40a y 41a del tipo de no a bordo de componentes electrónicos 40 y 41, respectivamente, mediante una soldadura de resistencia. De ese modo, se garantiza una alta resistencia contra las vibraciones (10 a 30 g) en una condición en la que la ECU 1 está montada directamente sobre el motor.

Las barras 50 y 51 de bus están conectadas eléctricamente a la placa 11 de circuito por medio de láminas metálicas (conductores acintados) 52 y 53, respectivamente. Un ala 5 de montaje está moldeada integralmente en el extremo superior de la caja 2 de aluminio, y tiene orificios pasantes 5a como se muestra en la figura 1. La ECU 1 se instala sobre el motor 80 mediante tornillos pasantes a través de orificios pasantes 5a.

En el conectador 20, porciones extremas, que están situadas en el alojamiento 21, de los pasadores asociados 22 están conectadas al extremo de un conductor (no mostrado) por medio de un conectador extremo del conductor para conectar la placa 11 de circuito y un dispositivo externo. El conductor está conectado a una batería, varias clases de sensores, y un accionador para controlar el motor. Es decir, los elementos interiores dentro de la caja 2 de aluminio de la ECU 1 están conectados a la batería, las diversas clases de sensores, y el accionador para controlar el motor por medio del conductor. Entonces, la ECU 1 detecta una condición del motor mediante señales de los sensores, realiza varias clases de cálculos, y luego activa el accionador, tal como un inyector y un dispositivo de encendido, para controlar el motor adecuadamente.

En esta realización, el calor radiado desde los componentes electrónicos 10 de tipo de a bordo montados sobre la placa 11 de circuito es conducido principalmente a la placa 11 de circuito, luego al adhesivo 12, y luego a la caja 2 de aluminio. Entonces, el calor es radiado eficazmente desde la caja 2 de aluminio al motor (vehículo) 80. El calor radiado desde todos los componentes electrónicos 10, 40, y 41 es conducido a la caja 2 de aluminio como un sumidero de calor, y es radiado eficazmente desde las alas 5 de montaje (elemento de montaje para la ECU) en el lado 80 de motor.

Como se ha explicado anteriormente, en la ECU 1, los componentes electrónicos de tipo de no a bordo 40 y 41 están alojados en la caja 2 de aluminio. La placa 11 de circuito, que tiene los componentes 10 electrónicos de tipo de a bordo, está alojada también en la caja 2 de aluminio. La placa 11 de circuito está conectada eléctricamente a los componentes 40 y 41 electrónicos de tipo de no a bordo, y los pasadores asociados 22 del conectador 20 instalados en la caja 2 de aluminio están conectados eléctricamente a la placa 11 de circuito.

La caja de aluminio (caja metálica térmicamente buena conductora), que tiene la concavidad 4 para instalar los componentes 40 y 41 de tipo electrónico de no a bordo, se usa como en el caso 2. El bastidor resinoso 30, que tiene los componentes 40 y 41 electrónicos de tipo no a bordo, se proporciona en la concavidad 4. Las barras 50 y 51 de bus (conductor eléctrico metálico para componentes electrónicos de tipo de no a bordo) insertadas dentro del bastidor resinoso 30 están conectadas eléctricamente a la placa 11 de circuito por medio de láminas metálicas 52 y 53.

Consecuentemente, incluso cuando los componentes 40 y 41 de tipo electrónico de no a bordo, que son componentes electrónicos de tamaño grande, están dispuestos en la caja 2 de aluminio, los componentes electrónicos 40 y 41 de tipo de no a bordo son mantenidos con el bastidor resinoso 30, garantizando de ese modo la alta resistencia a la vibración. En adición, puesto que la caja 2 de aluminio funciona como un sumidero de calor, los componentes 10 electrónicos de tipo de a bordo y los componentes electrónicos 40 y 41 de tipo de no a bordo pueden liberar el calor por medio de la caja 2 de aluminio. Como un resultado, los componentes 10 electrónicos de tipo de a bordo y los componentes 40 electrónicos de tipo de no a bordo se disponen en la caja 2 de aluminio, y las características de a prueba de vibraciones y de radiación térmica son mejoradas.

Los componentes electrónicos 40 y 41 de tamaño grande se montan sobre el bastidor resinoso 30, mejorando de ese modo la resistencia a las vibraciones. Consecuentemente, la ECU 1 se usa correctamente como una ECU vehicular, y especialmente como una ECU montada directamente sobre el motor.

En adición, si una forma del bastidor resinoso 30 se modifica, se establece un lugar de instalación de los componentes 40 y 41 electrónicos de tamaño grande, y lugares asociados entre la placa 11 de circuito y las barras 50 y 51 de bus en lugares cualesquiera, mejorando de ese modo la flexibilidad del diseño con respecto a la placa 11 de circuito. Esto ocurre porque se requiere considerar la resistencia a las vibraciones y una trayectoria lo largo de la cual la corriente circule si los componentes electrónicos de tamaño grande están montados sobre la placa de circuito, y entonces se limita un lugar de instalación de los componentes electrónicos de tamaño grande.

Adicionalmente, la caja 2 de aluminio, el bastidor resinoso 30, y el conectador 20 están estructurados separadamente (diseñados individualmente), y no moldeados integralmente. Esto puede ser adecuado para diversas clases de dispositivos que han de ser controlados con flexibilidad. Es decir, la caja 2 de aluminio, el bastidor resinoso 30, y el conectador 20 están estructurados separadamente, de modo que solamente un cambio de diseño del conectador 20 se requiere en comparación con la estructura moldeada integralmente de un conectador y una caja cuando el número de entradas y salidas para el control aumenta, mejorando de ese modo la flexibilidad del diseño con respecto a la ECU 1. Detalladamente, la ECU 1 puede ser dividida en la caja 2 de aluminio, el conectador 20, el bastidor resinoso 30, la placa 11 de circuito, y la cubierta 3, y entonces cada elemento puede ser diseñado individualmente.

La estructura completa de los componentes electrónicos 40 y 41 de tipo de no a bordo, se dispone (montada) dentro del bastidor resinoso 30. Consecuentemente, los componentes electrónicos 40 y 41 de tamaño grande pueden ser situados fuera de la placa 11 de circuito, y solamente los componentes electrónicos de pequeño tamaño tales como los componentes electrónicos (SMD) 10 se montan sobre la placa 11 de circuito, permitiendo de ese modo la reducción de tamaño de la placa 11 de circuito y mejorando la resistencia a las vibraciones de esa.

El extremo 5 de montaje está moldeado integralmente con la caja 2 de aluminio, de modo que el calor es liberado del extremo 5 de montaje en el lado de motor (lado de vehículo) que es distinto al lado de montaje, mejorando de ese modo la radiación térmica. Si se proporcionan aletas a la caja de aluminio, mejora más la radiación de calor al aire.

La presente invención no debe limitarse a las realizaciones expuestas anteriormente y mostradas en las figuras, sino que debe ser puesta en práctica de diversas maneras sin salirse del alcance de la invención tal como se define en las reivindicaciones. Por ejemplo, como se muestra en la figura 3, el bastidor resinoso 30 puede tener hendiduras (orificios pasantes) 60 como ventanas térmicamente radiantes. Detalladamente como se muestra en la figura 4, un lote de cortes cuadrados (orificios pasantes) 60 está dispuesto en una pared lateral de la concavidad 31 de almacenamiento de l bastidor resinoso 30. Por tanto, el calor tiende a ser conducido a la caja 2 de aluminio a través de los cortes 60. Consecuentemente, la radiación de calor de los componentes electrónicos 40 y 41 de tamaño grande mejora. Puesto que el bastidor resinoso 30 tiene baja conductividad térmica, la pared lateral del bastidor resinoso 30 funciona como un material aislante. Por esta razón, los cortes 60 se disponen de modo que el calor procedente de los componentes electrónicos 40 y 41 se conduce fácilmente a la caja 2 de aluminio a través del aire en los lugares de los
cortes 60.

Claims (3)

1. Una unidad (1) de control electrónico que comprende:

una caja (2) que se fabrica de un metal térmicamente conductor y tiene una primera porción de una superficie inferior y una segunda porción de la superficie inferior,

una placa (11) de circuito dispuesta en la primera porción de la superficie inferior;

un componente electrónico (10) de tipo de a bordo dispuesto sobre la placa (11) de circuito;

caracterizada por una concavidad (4) dispuesta en la segunda porción de la superficie inferior;

un bastidor resinoso (30) dispuesto en la concavidad (4); y

un componente electrónico (40, 41) de tipo de no a bordo alojado en el bastidor resinoso (30).

2. La unidad (1) de control electrónico según la reivindicación 1, en la que la placa (11) de circuito está conectada eléctricamente al componente electrónico (40,41) de tipo de no a bordo por medio de un lámina (52, 53) metálica.

3. La unidad (1) de control electrónico según la reivindicación 1, que comprende además un pasador (22) de unión que está conectado eléctricamente a la placa (11) de circuito.