[實用新型]電動助力轉向系統中電子控制單元的散熱結構

有效

• 申請號: 201220606383.3
• 申請日: 2012-11-16
• 公開（公告）號: CN202935424U
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 羅毅;孟永剛;姜方釗;金軍
• 申請（專利權）人: 聯創汽車電子有限公司
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04;H05K7/20
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本實用新型與電動助力轉向系統有關，尤其涉及一種電動助力轉向系統中電子控制單元的散熱結構。

背景技術

電動助力轉向系統包括電動助力裝置和轉向裝置，如圖1所示，其中電動助力裝置包括扭矩/轉角傳感器1、車速傳感器2、電子控制單元3（即ECU）、電機4以及減速機構5，轉向裝置包括轉向盤6、轉向軸7、轉向器8、轉向橫拉桿9和轉向輪10。扭矩/轉角傳感器1的信號與車速傳感器2的信號輸入到電子控制單元3（ECU）中，根據預先設置在ECU內的控制算法，ECU控制電機4輸出相應的助力力矩幫助駕駛員完成轉向。電動助力轉向系統是汽車關鍵的安全部件，為了保證駕駛的安全性，對各個部件本身的可靠性要求非常嚴格，其中ECU是一個極其重要的部分。如圖2所示，ECU通常包括信號處理電路、對外通信電路、傳感器輸入電路、電源電路、預驅動電路和全橋電路，其中全橋電路包括6個MOSFET13。

目前，電動助力轉向系統對ECU的驅動能力要求越來越高，過去驅動峰值電流達到30-40安培即可滿足助力需求，而現在驅動峰值電流甚至達到120安培才能滿足客戶的助力需求。驅動電流較小的時候，驅動電流都是通過PCB電路板傳輸的，此時發熱較低，溫升不會導致全橋電路中的MOSFET損壞，并且對周圍的電子元件影響也較小，因此對ECU內部的散熱要求較低，FR-4（環氧玻璃布層壓板）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，隨著驅動電流的不斷增大，驅動電流在PCB電路板上的走線必須加寬加厚，導致PCB電路板的面積增大，這與目前要求的小型化相悖，更重要的是驅動電流增大導致發熱量急劇升高，在極限驅動電流的情況下，各種元器件和PCB電路板工作在高溫環境中，會降低元器件的使用壽命，甚至可能導致元器件損壞，而且還可能導致PCB電路板發生翹曲現象。

除此之外，電動助力轉向系統的全橋電路通常由頻率為18-20KHz的PWM信號控制，三相電壓波形同樣也為PWM信號，ECU對外的輻射多數由全橋電路產生，因此對全橋電路的信號處理與放置位置一直是EMC（電磁兼容性）設計的重點，通常采用的辦法是增加各種濾波電路，降低PWM信號上升沿與下降沿的斜率等辦法。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種電動助力轉向系統中電子控制單元的散熱結構，可以解決大驅動電流發熱導致的PCB翹曲現象，減少對元器件的過溫損壞，延長元器件的使用壽命。

為解決上述技術問題，本實用新型提供的電動助力轉向系統中電子控制單元的散熱結構，所述電子控制單元包括電源電路、傳感器輸入電路、信號處理電路、對外通信電路、預驅動電路和全橋電路，所述電源電路、傳感器輸入電路、信號處理電路、對外通信電路和預驅動電路設置在PCB電路板上，全橋電路設置在鋁基板上，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并縱向層疊固定。優選的，所述鋁基板與金屬底座之間涂有導熱膠。

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。

在上述結構中，所述金屬殼體內安裝有接插件。

本實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熱的影響，保證小電流電路的溫度穩定，而且大電流電路產生的熱量可以通過鋁基板和導熱膠快速傳遞出去，顯著降低了溫升，提高了ECU的可靠性。此外，產生對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度。

附圖說明

圖1是電動助力轉向系統的示意圖；

圖2是電動助力轉向系統中電子控制單元的內部組成示意圖；

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是本實用新型中電子控制單元的散熱結構的示意圖。

其中附圖標記說明如下：

1扭矩/轉角傳感器????????????2車速傳感器

3電子控制單元???????????????4電機

5減速結構???????????????????6轉向盤

7轉向軸?????????????????????8轉向器