[实用新型]电动助力转向系统中电子控制单元的散热结构

说明书

技术领域

本实用新型与电动助力转向系统有关，尤其涉及一种电动助力转向系统中电子控制单元的散热结构。

背景技术

电动助力转向系统包括电动助力装置和转向装置，如图1所示，其中电动助力装置包括扭矩/转角传感器1、车速传感器2、电子控制单元3（即ECU）、电机4以及减速机构5，转向装置包括转向盘6、转向轴7、转向器8、转向横拉杆9和转向轮10。扭矩/转角传感器1的信号与车速传感器2的信号输入到电子控制单元3（ECU）中，根据预先设置在ECU内的控制算法，ECU控制电机4输出相应的助力力矩帮助驾驶员完成转向。电动助力转向系统是汽车关键的安全部件，为了保证驾驶的安全性，对各个部件本身的可靠性要求非常严格，其中ECU是一个极其重要的部分。如图2所示，ECU通常包括信号处理电路、对外通信电路、传感器输入电路、电源电路、预驱动电路和全桥电路，其中全桥电路包括6个MOSFET13。

目前，电动助力转向系统对ECU的驱动能力要求越来越高，过去驱动峰值电流达到30-40安培即可满足助力需求，而现在驱动峰值电流甚至达到120安培才能满足客户的助力需求。驱动电流较小的时候，驱动电流都是通过PCB电路板传输的，此时发热较低，温升不会导致全桥电路中的MOSFET损坏，并且对周围的电子元件影响也较小，因此对ECU内部的散热要求较低，FR-4（环氧玻璃布层压板）制作的PCB电路板的玻化温度通常在150度左右，使用这种电路板就可以满足要求。然而，随着驱动电流的不断增大，驱动电流在PCB电路板上的走线必须加宽加厚，导致PCB电路板的面积增大，这与目前要求的小型化相悖，更重要的是驱动电流增大导致发热量急剧升高，在极限驱动电流的情况下，各种元器件和PCB电路板工作在高温环境中，会降低元器件的使用寿命，甚至可能导致元器件损坏，而且还可能导致PCB电路板发生翘曲现象。

除此之外，电动助力转向系统的全桥电路通常由频率为18-20KHz的PWM信号控制，三相电压波形同样也为PWM信号，ECU对外的辐射多数由全桥电路产生，因此对全桥电路的信号处理与放置位置一直是EMC（电磁兼容性）设计的重点，通常采用的办法是增加各种滤波电路，降低PWM信号上升沿与下降沿的斜率等办法。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种电动助力转向系统中电子控制单元的散热结构，可以解决大驱动电流发热导致的PCB翘曲现象，减少对元器件的过温损坏，延长元器件的使用寿命。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的电动助力转向系统中电子控制单元的散热结构，所述电子控制单元包括电源电路、传感器输入电路、信号处理电路、对外通信电路、预驱动电路和全桥电路，所述电源电路、传感器输入电路、信号处理电路、对外通信电路和预驱动电路设置在PCB电路板上，全桥电路设置在铝基板上，所述铝基板固定在电子控制单元的金属壳体中，其上布置有铜合金跳线，所述PCB电路板位于铝基板上方并固定在金属壳体上，铜合金跳线与PCB电路板焊接在一起。

其中，所述金属壳体包括金属底座和金属上盖，所述铝基板和PCB电路板固定在金属底座内并纵向层叠固定。优选的，所述铝基板与金属底座之间涂有导热胶。

较佳的，所述铜合金跳线固定在由耐高温材料制成的跳线架上，所述跳线架通过支脚固定在铝基板上。

在上述结构中，所述金属壳体内安装有接插件。

本实用新型中小电流的电路与大电流的电路分两块板布置且层叠放置，减小了ECU的体积，满足安装空间的要求，不但降低了小电流电路受大电流电路发热的影响，保证小电流电路的温度稳定，而且大电流电路产生的热量可以通过铝基板和导热胶快速传递出去，显著降低了温升，提高了ECU的可靠性。此外，产生对外辐射的全桥电路包围在ECU的金属壳体中，可以降低低频段的辐射强度。

附图说明

图1是电动助力转向系统的示意图；

图2是电动助力转向系统中电子控制单元的内部组成示意图；

图3是电子控制单元中全桥电路的示意图；

图4是本实用新型中电子控制单元的全桥电路安装示意图；

图5是本实用新型中电子控制单元的散热结构的示意图。

其中附图标记说明如下：

1扭矩/转角传感器            2车速传感器

3电子控制单元               4电机

5减速结构                   6转向盘

7转向轴                     8转向器