專利名稱：電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中電子控制單元的散熱結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型與電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有關(guān)，尤其涉及一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中電子控制單元的散熱結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括電動(dòng)助力裝置和轉(zhuǎn)向裝置,如圖1所示,其中電動(dòng)助力裝置包括扭矩/轉(zhuǎn)角傳感器1、車速傳感器2、電子控制單元3 (即EOT)、電機(jī)4以及減速機(jī)構(gòu)5，轉(zhuǎn)向裝置包括轉(zhuǎn)向盤6、轉(zhuǎn)向軸7、轉(zhuǎn)向器8、轉(zhuǎn)向橫拉桿9和轉(zhuǎn)向輪10。扭矩/轉(zhuǎn)角傳感器I的信號(hào)與車速傳感器2的信號(hào)輸入到電子控制單元3(ECU)中，根據(jù)預(yù)先設(shè)置在ECU內(nèi)的控制算法，ECU控制電機(jī)4輸出相應(yīng)的助力力矩幫助駕駛員完成轉(zhuǎn)向。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車關(guān)鍵的安全部件，為了保證駕駛的安全性，對(duì)各個(gè)部件本身的可靠性要求非常嚴(yán)格，其中E⑶是一個(gè)極其重要的部分。如圖2所示，E⑶通常包括信號(hào)處理電路、對(duì)外通信電路、傳感器輸入電路、電源電路、預(yù)驅(qū)動(dòng)電路和全橋電路，其中全橋電路包括6個(gè)M0SFET13。目前，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對(duì)ECU的驅(qū)動(dòng)能力要求越來(lái)越高，過去驅(qū)動(dòng)峰值電流達(dá)到30-40安培即可滿足助力需求，而現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)峰值電流甚至達(dá)到120安培才能滿足客戶的助力需求。驅(qū)動(dòng)電流較小的時(shí)候，驅(qū)動(dòng)電流都是通過PCB電路板傳輸?shù)?，此時(shí)發(fā)熱較低，溫升不會(huì)導(dǎo)致全橋電路中的MOSFET損壞，并且對(duì)周圍的電子元件影響也較小，因此對(duì)ECU內(nèi)部的散熱要求較低，F(xiàn)R-4 (環(huán)氧玻璃布層壓板)制作的PCB電路板的玻化溫度通常在150度左右，使用這種電路板就可以滿足要求。然而，隨著驅(qū)動(dòng)電流的不斷增大，驅(qū)動(dòng)電流在PCB電路板上的走線必須加寬加厚，導(dǎo)致PCB電路板的面積增大，這與目前要求的小型化相悖，更重要的是驅(qū)動(dòng)電流增大導(dǎo)致發(fā)熱量急劇升高，在極限驅(qū)動(dòng)電流的情況下，各種元器件和PCB電路板工作在高溫環(huán)境中，會(huì)降低元器件的使用壽命，甚至可能導(dǎo)致元器件損壞，而且還可能導(dǎo)致PCB電路板發(fā)生翹曲現(xiàn)象。除此之外，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的全橋電路通常由頻率為18-20KHZ的PWM信號(hào)控制，三相電壓波形同樣也為PWM信號(hào)，ECU對(duì)外的輻射多數(shù)由全橋電路產(chǎn)生，因此對(duì)全橋電路的信號(hào)處理與放置位置一直是EMC (電磁兼容性)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，通常采用的辦法是增加各種濾波電路，降低PWM信號(hào)上升沿與下降沿的斜率等辦法。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中電子控制單元的散熱結(jié)構(gòu)，可以解決大驅(qū)動(dòng)電流發(fā)熱導(dǎo)致的PCB翹曲現(xiàn)象，減少對(duì)元器件的過溫?fù)p壞，延長(zhǎng)兀器件的使用壽命。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中電子控制單元的散熱結(jié)構(gòu)，所述電子控制單元包括電源電路、傳感器輸入電路、信號(hào)處理電路、對(duì)外通信電路、預(yù)驅(qū)動(dòng)電路和全橋電路，所述電源電路、傳感器輸入電路、信號(hào)處理電路、對(duì)外通信電路和預(yù)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)置在PCB電路板上，全橋電路設(shè)置在鋁基板上，所述鋁基板固定在電子控制單元的金屬殼體中，其上布置有銅合金跳線，所述PCB電路板位于鋁基板上方并固定在金屬殼體上，銅合金跳線與PCB電路板焊接在一起。其中，所述金屬殼體包括金屬底座和金屬上蓋，所述鋁基板和PCB電路板固定在金屬底座內(nèi)并縱向?qū)盈B固定。優(yōu)選的，所述鋁基板與金屬底座之間涂有導(dǎo)熱膠。較佳的，所述銅合金跳線固定在由耐高溫材料制成的跳線架上，所述跳線架通過支腳固定在鋁基板上。在上述結(jié)構(gòu)中,所述金屬殼體內(nèi)安裝有接插件。本實(shí)用新型中小電流的電路與大電流的電路分兩塊板布置且層疊放置，減小了ECU的體積，滿足安裝空間的要求，不但降低了小電流電路受大電流電路發(fā)熱的影響，保證小電流電路的溫度穩(wěn)定，而且大電流電路產(chǎn)生的熱量可以通過鋁基板和導(dǎo)熱膠快速傳遞出去，顯著降低了溫升，提高了 ECU的可靠性。此外，產(chǎn)生對(duì)外輻射的全橋電路包圍在ECU的金屬殼體中，可以降低低頻段的輻射強(qiáng)度。

圖1是電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的示意圖；圖2是電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中電子控制單元的內(nèi)部組成示意圖；圖3是電子控制單元中全橋電路的示意圖；圖4是本實(shí)用新型中電子控制單元的全橋電路安裝示意圖；圖5是本實(shí)用新型中電子控制單元的散熱結(jié)構(gòu)的示意圖。
其中附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:I扭矩/轉(zhuǎn)角傳感器2車速傳感器3電子控制單元4電機(jī)5減速結(jié)構(gòu)6轉(zhuǎn)向盤7轉(zhuǎn)向軸8轉(zhuǎn)向器9轉(zhuǎn)向橫拉桿10轉(zhuǎn)向輪11鋁基板12銅合金跳線13全橋電路的MOSFET14金屬底座15PCB電路板16金屬上蓋17接插件
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。本實(shí)用新型提供一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中電子控制單元的散熱結(jié)構(gòu)，其中電子控制單元包括電源電路、傳感器輸入電路、信號(hào)處理電路、對(duì)外通信電路、預(yù)驅(qū)動(dòng)電路和全橋電路，如圖5所不，在散熱結(jié)構(gòu)中，電源電路、傳感器輸入電路、信號(hào)處理電路、對(duì)外通信電路和預(yù)驅(qū)動(dòng)電路中的信號(hào)均為小電流信號(hào)，發(fā)熱量很少，都設(shè)置在PCB電路板15上，全橋電路中主要為大電流，發(fā)熱量很高且較為集中，故設(shè)置在鋁基板11上。由于鋁基板11具有較高的熱傳導(dǎo)系數(shù)，可以將全橋電路產(chǎn)生的熱量快速傳導(dǎo)出去。所述鋁基板11通過螺釘固定在電子控制單元金屬殼體的金屬底座14中，如圖4所示，鋁基板11上布置有銅合金跳線12,PCB電路板15位于鋁基板11上方并通過螺釘固定在金屬底座14上，銅合金跳線12與PCB電路板15焊接在一起，全橋電路通過銅合金跳線12與位于PCB電路板15上的E⑶其余電路連接。鋁基板11與PCB電路板15的表面銅皮有合理的絕緣強(qiáng)度，不會(huì)導(dǎo)致短路。金屬殼體內(nèi)安裝有接插件17，金屬底座14由金屬上蓋16封閉。如圖4所示，由于銅合金跳線12較多，其相對(duì)位置難以控制，因此用耐高溫材料的跳線架將其固定在一起設(shè)計(jì)成接插件的形式，跳線架具有2個(gè)支腳可插入鋁基板11中，以便在回流焊前固定銅合金跳線12，避免焊接后位移。該電子控制單元裝配時(shí)，先在ECU的金屬底座14上均勻涂覆導(dǎo)熱膠，其次用鏍釘將裝配好元器件(全橋電路及銅合金跳線12)的鋁基板11固定至金屬底座14上，接著將裝配好元器件(電源電路、傳感器輸入電路、信號(hào)處理電路、對(duì)外通信電路和預(yù)驅(qū)動(dòng)電路)的PCB電路板15對(duì)應(yīng)銅合金跳線12裝入并用鏍釘固定，如圖5所示，再次通過選擇性波峰焊將銅合金跳線12與PCB電路板15焊接在一起，最后裝入接插件并封上金屬上蓋16。本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)原理如下面公式所示:
權(quán)利要求1.一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中電子控制單元的散熱結(jié)構(gòu)，所述電子控制單元包括電源電路、傳感器輸入電路、信號(hào)處理電路、對(duì)外通信電路、預(yù)驅(qū)動(dòng)電路和全橋電路，其特征在于，所述電源電路、傳感器輸入電路、信號(hào)處理電路、對(duì)外通信電路和預(yù)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)置在PCB電路板上，全橋電路設(shè)置在鋁基板上，所述鋁基板固定在電子控制單元的金屬殼體中，其上布置有銅合金跳線，所述PCB電路板位于鋁基板上方并固定在金屬殼體上，銅合金跳線與PCB電路板焊接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中電子控制單元的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在，所述金屬殼體包括金屬底座和金屬上蓋，所述鋁基板和PCB電路板固定在金屬底座內(nèi)并縱向?qū)盈B固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中電子控制單元的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述鋁基板與金屬底座之間涂有導(dǎo)熱膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中電子控制單元的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述銅合金跳線固定在由耐高溫材料制成的跳線架上，所述跳線架通過支腳固定在鋁基板上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中電子控制單元的散熱結(jié)構(gòu)，電子控制單元的電源電路、傳感器輸入電路、信號(hào)處理電路、對(duì)外通信電路和預(yù)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)置在PCB電路板上，全橋電路設(shè)置在鋁基板上，鋁基板固定在電子控制單元的金屬殼體中，其上布置有銅合金跳線，PCB電路板位于鋁基板上方并固定在金屬殼體上，銅合金跳線與PCB電路板焊接在一起。本實(shí)用新型中小電流電路與大電流電路分兩塊板層疊放置，減小了ECU的體積，不但降低了小電流電路受大電流電路發(fā)熱的影響，保證小電流電路的溫度穩(wěn)定，而且大電流電路產(chǎn)生的熱量可以通過鋁基板和導(dǎo)熱膠快速傳遞出去，顯著降低了溫升，提高了ECU的可靠性，同時(shí)可以降低全橋電路低頻段的輻射強(qiáng)度。
文檔編號(hào)H05K7/20GK202935424SQ20122060638
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者羅毅, 孟永剛, 姜方釗, 金軍 申請(qǐng)人:聯(lián)創(chuàng)汽車電子有限公司