CN101018691A - 具有与温度传感器连通的控制器的温度调节装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种在运输车辆(例如，汽车、飞机、火车等等)的部件(例如，座位或方向盘)中使用的温度调节装置。该装置通常包括诸如加热器和/或通风或冷却系统之类的一个或多个调节器。控制器和温度传感器也包括在该装置中。优选地，该控制器进行编程，以便基于由温度传感器感知的周围温度使得能量输出序列有效。

Description

具有与温度传感器连通的控制器的温度调节装置
要求申请日优先权
本申请要求2004年9月23日申请的美国申请序列号No.10/947860的申请日优先权，其在这里结合作为参考。
技术领域
本发明涉及一种温度调节装置，并且尤其涉及一种具有与温度传感器连通的控制器的温度调节装置。
背景技术
许多年来，工业上一直关心设计用于运输车辆或制造的其它物品的温度调节(例如，加热、通风和/或冷却)座位和方向盘装置。这些装置中的一些采用邻近这些装置的加热器的一个或多个温度传感器，用于辅助控制那些加热器的热量输出。由于传感器的成本、保护传感器的成本、传感器的线路或其它连接的成本和传感器装配需要的成本，因此使用这些传感器会很昂贵。从而，本发明寻求提供一种温度调节座位装置，其包括用于辅助控制加热器的热量输出和/或通风器或冷却器的空气输出、热排出或者以上两者，同时维持增加传感器到整个装置上的相对低的成本。
发明内容
公开一种用于运输车辆的装置。该装置包括位于运输车辆的乘客室内的诸如座位或方向盘之类的部件。构造调节器为运输车辆的部件提供加热、冷却或通风中至少一个。控制器与调节器和能源相连通，并且该控制器包括与之结合的温度传感器。该控制器位于运输车辆的室内不靠近调节器，使得温度传感器能够测量在运输车辆的室内周围空气的温度。额外地，该控制器包括程序，用于当调节器启动时，基于在启动时间时周围空气的温度，使得从能源到调节器的特定能量输出序列有效。
附图说明
在阅读下面的详细描述、权利要求和附图的基础上，本发明的特征和独创性方面将变得更显然，下面是附图的简要描述：
图1是根据本发明一方面的示范性座位装置的示意图；以及
图2是示出本发明的座位装置的示范性操作模式的图表；
图3是根据本发明一方面的控制器的透视图。
具体实施方式
在提供与运输车辆(例如汽车、飞机、火车等等)的部件(例如座位或方向盘)结合使用的温度调节装置的基础上说明本发明。该装置通常包括诸如方向盘或座位之类的部件，上述座位具有诸如靠背垫部件、座垫部件或以上两者之类的车辆座位垫。该装置也通常包括加热器和/或通风或冷却系统。控制器和温度传感器也包括在该装置内，并且控制器优选与温度传感器相结合，尽管不必需要如此。在优选实施例中，温度传感器构造为用于感知在运输车辆的舱室内(例如在汽车驾驶室或乘客室内)的周围空气温度。同时，在优选实施例中，控制器进行编程以便基于由温度传感器感知的周围空气温度使得能量输出序列有效。
参照图1，示出根据本发明一种示范性温度调节(例如加热)座位装置10。该装置10包括具有一对座位垫部件16、18的座位12，该对座位垫部件16、18示出为座垫部件16和座位靠垫部件18。座位装置10也包括与控制器28连通的第一温度调节器22(例如加热器)和第二温度调节器24(例如加热器)。每个调节器22、24和控制器28优选与能源30相连通。
座位垫部件16、18可以提供为在运输车辆中采用的几乎任何典型或传统垫或垫系统。优选，座位垫部件16、18包括泡沫垫或者其它支撑垫构件。座位垫部件16、18也可以包括装饰(例如真皮)覆盖物等等。
在图1中，每个调节器22、24示出为除了如下之外彼此基本相同的加热器：一个放在座垫部件16的至少一部分(例如垫)上，并且一个放在靠垫部件18的至少一部分(例如垫)上。调节器22、24均是布置在装饰层34和座位12的垫36之间的大致平的或平面类型加热器。优选，加热器包括由基板42至少部分支撑、示出为加热元件40的一个或多个温度变换器。作为这种平面加热器的实例，加热元件可以是可通过缝合、胶粘、紧固件等等连接到基板上的金属丝导体、印刷导电介质等等。
在替换实施例中，预期在本发明的座位装置中各种不同类型的加热器可以采用作为调节器。作为实例，正温度系数(PTC)加热器、碳纤维(例如碳模网加热器)、可以在座位装置中采用导电橡胶加热器、涂料/墨水加热器及它们的组合等等。附加地或替换地，预期座位装置可以采用通风系统、冷却器或相结合的加热器/冷却器或加热器/通风器作为本发明的一个或多个调节器。
作为加热器/冷却器系统的实例，可以采用热电空调系统来调节(例如加热或冷却)空气，并且空气可以通过吹风机或其它吹向汽车座位的座表面或者装饰层。这种加热器/冷却器系统在美国专利RE38128E中公开。作为加热器/通风器系统的实例，可以采用与座表面流体连通的具有平面型加热器和吹风机的插入物，以便加热座表面并且移动空气通过该座位表面。这种加热器/通风器系统在2003年5月9日申请的美国专利申请序列号no.10/434890中公开，其在这里出于所有目的特意进行结合作为参考。
一般应当理解这里讲述的任意调节器均可以单独使用或者与这里讲述的任意其它调节器相结合使用。另外，需要理解可以采用任意一种、两种或多种调节器，用于调节(例如加热或冷却)靠垫部件或座垫部件的表面或装饰层。
虽然在图1中示出的特定加热器是车辆座位加热器，但是预期这里描述的控制器和温度传感器也可以与其它加热器相结合采用。特别地，控制器和温度传感器能够有益地与诸如在美国专利6727467中描述的方向盘加热器之类的方向盘加热器相结合采用，该专利出于所有目的在此结合作为参考。如此，应当认识到对于为说明加热器而在此描述的方向盘加热器或其它汽车加热器来说，控制器和温度传感器可以构造得相同并且可以以相同方式操作。
由于将会理解到控制器28可以以各种构造提供，因此在装置10中的控制器28示出为模块。如所示出的，控制器28与温度传感器48(例如，Ntc或其它类型的温度传感器)相结合。然而，预期控制器28、温度传感器48或者两者均可以在车辆中在任意位置处放置，只要温度传感器通过总线、导线、通信波(例如无线电波)或其它与控制器相连通即可。
通常，控制器28、温度传感器48或两者位于车辆的车厢内，不靠近一个或多个调节器中任一个，并且特别地不靠近任意温度变换器，例如一个或多个调节器的加热、冷却或通风输出部分(例如加热元件、诱导气流等等)。如这里所使用的，当其涉及温度传感器、控制器、调节器、温度变换器等等时术语不靠近意欲意味着离开至少4cm，但是更优选意味着至少8cm，并且特别优选意味着离开至少15cm。当然，除非另外陈述，温度传感器、控制器或者两者可以更靠近这种加热、冷却或通风输出部分并且可以甚至是直接靠近它们。也预期在其内结合传感器的控制模块可以连接到加热器上(例如，基板或加热元件)。进一步预期温度传感器可以与各种部件相结合在车辆车厢内或者靠近车辆车厢，并且温度传感器可以与其它部件(例如数字温度读出器)而不是控制器相连通。
温度传感器48可以位于控制器28内(例如，在控制器28的壳体52内)。可替换地，温度传感器48可以连接到控制器28的外表面上(例如，在控制器28的壳体52的外表面54上)。在高度优选实施例中，控制器28包括一个或多个线路板，并且温度传感器48在其上印刷、在其上钎焊或其它手段连接到一个或多个线路板上(例如，作为电阻传感器、Ntc传感器等等)。
尽管不需要，装置10的能源30优选是汽车电池。能源30通常与一个或多个调节器电连通并且至少与控制器28信号连通。在示出的优选实施例中，能源30经由一个或多个电子总线50、51与控制器28电连通，并且调节器22、24经由一个或多个电子总线56、58与控制器28和能源电连通。
在操作中，可以启动一个或多个调节器以便提供加热、冷却、通风或其组合。如这里所使用的，当其涉及调节器的启动或致动时术语“启动”包括用于提供加热、冷却、通风或其组合的调节器的任何诱因，并且包括由调节器提供的升高或降低加热、冷却、通风或其组合的量的任何动作。从而，术语“启动”能够指打开调节器并且也能够包括改变供应给调节器的能量水平。
当启动时，温度传感器48为控制器28提供信号，通知控制器28在传感器48处的温度。可以在车辆中任意位置感知该温度。优选，在车辆的车厢内感知温度，不靠近一个或多个调节器中任一个，并且特别地不靠近任意温度变换器，例如一个或多个调节器的加热、冷却或通风输出部分(例如加热元件、诱导气流等等)。当然，除非另外陈述，感知的温度可以更靠近这些温度变换器并且可以甚至是直接靠近或接触这些变换器。
在示出实施例中，温度传感器48与控制器28相结合，使得温度传感器48为控制器28发出至少部分指示控制器28附近空气温度的信号。在图1中，控制器28和传感器48位于座位12的座位垫部件16后面，并且信号优选指示在车辆的车厢内周围空气的温度。然而，该位置可以是这里讲述的位置中任一个。
当从温度传感器48接收信号时，对控制器28进行编程以便允许能源30提供特别的能量输出序列到一个或多个调节器去。优选，该特别的能量输出序列基于由温度传感器感知的温度。
如这里所使用的，能量输出序列能够包括特定时间量的一个能量级别输出或者相同或不同时间量的能量输出级别的任意序列。特定的能量输出序列能够包括从能源30到一个或多个调节器的任意能量序列。例如，能量序列可以包括逐渐施加越来越大量的能量到调节器去，直到到达最大量的能量输出为止。替换地，能源可以提供最大能量输出到一个或多个调节器去，跟着所提供能量数量递减直至消失。
在一种实施例中，控制器允许能源提供第一或更高(例如最大)量的能量到一个或多个调节器去，跟着提供第二或更低(例如操作)量的能量到一个或多个调节器去。优选，基于由温度传感器发信号的温度，在初始时间量内提供第一或更高量的能量。
从而，当调节器是加热器时，当感知的温度相对低时初始时间量可以更长，而当感知的温度相对高时初始时间量可以更短。相反，当调节器是冷却器或通风器时，当感知的温度相对高时初始时间量可以更长，而当感知的温度相对低时初始时间量可以更短。
优选，参照编程入控制器中的一个或多个运算法则或数学函数来确定初始时间量。有益地，可以通过执行在座位装置上的试验和推导用于特定座位装置的经验数据而推导出这些数学函数。
对于图1的装置10来说，并且额外参照图2的图表，对装置10的加热器22、24执行试验。优选，基于由温度传感器48感知的温度(Ts)(即，围绕座位12的周围温度)，试验确定能源30需要提供最大能量到加热器22、24去以便对通常乘客(例如160磅的人)来说在座位12的表面62处到达期望温度(Td)的时间量(ti)。之后，时间量(ti)经由数学函数(例如(ti)＝f(Td，Ts))相关于期望温度(Td)和感知温度(Ts)，并且该数学函数编程入控制器28内。
从而，当启动座位加热器22、24中一个或两个时，由温度传感器48感知的温度(Ts)发信号给控制器28。基于感知温度(Ts)，控制器28计算时间量(ti)，以便提供加热或最大能量到加热器22、24去来到达期望温度(Td)，并且允许能源30在计算时间内提供这种能量。从图2的图表中能够看到，对于较高感知温度来说计算的初始时间量(ti)通常低于(例如(ti2))平均值(例如(ti1))，对于较低感知温度来说高于(例如(ti3))平均值(例如(ti1))。
在初始加热或提供能量之后，控制器28将允许或命令能源提供第二或操作量的能量到加热器22、24去，其优选低于加热或最大量的能量。当然，预期在启动加热器之后能量输出可以改变或者持续，并且这种改变或持续可以基于进一步从温度传感器的读出。
在一种实施例中，在初始加热之后，控制器进行编程以便提供不同级别的能量到加热器或到通风器，同时基于在多个连续预定时间段处感知的温度选择不同能量级别。例如，对于图1和2来说，在经过几种预定时间段中每一个之后(例如在经过每10秒之后)，在感知温度的基础上，控制器28可以进行编程以便调节到加热器22、24的能量的量(即，提供不同占空比或者最大能量的比例)。当然，所提供的能量的量可以在两个或多个连续时间段内保持相同，特别是在两个或多个时间段开始处感知的温度不示出显著改变量的地方。
应当认识到控制器和温度传感器可以对于冷却器或通风器来说与对于加热器所描述的方式相类似的方式运行。特别地，控制器可以进行编程以便在初始时间量内在一个输出级别来操作冷却器或通风器，跟着在之后的第二、优选更低的输出级别操作冷却器或通风器。而且，对于加热器来说，通过由基于经验的经验数据确定的数学函数来确定初始时间量。
根据一种额外或替换的实施例，控制器可以编程具有关闭特征，由此控制器命令加热器、通风器或者两者在预定量的连续操作之后关闭。例如，如果在大于大约10分钟、更通常大于大约20分钟并且特别通常大约30分钟的时间段内，电源已经连续提供或循环能量到加热器或通风器去的话，则能够编程控制器以便关闭或者停止提供能量到加热器去。
通常，尽管不需要，但是至少一部分温度传感器位于靠近壳体控制器的外周(即，在2cm内、更通常在1.2cm内并且特别通常在0.7cm内)。如图3所示，温度传感器48印刷或者位于线路板70上，使得传感器48在壳体52的0.7cm内。有益地，这种布置通常允许传感器更精确地感知周围温度。
尽管不需要，也通常放置基本上整个温度传感器离开在控制器上的任意主要线路(即，固态开关或晶体管)的全部(即，离开大于1.5cm、更通常大于2.0cm并且特别通常大于2.5cm)。如图3所示，温度传感器48没有一部分距离主晶体管74比2.0cm更近，该主晶体管74控制控制器28、加热器22、24或其组合的开/关功能。有益地，这种布置通常允许传感器更精确地感知周围温度。
也期望一个或多个开口可以位于控制器的壳体中，以便允许在围绕温度传感器的环境和周围环境或者围绕控制器壳体的环境之间的液体连通。如图3所示，壳体52包括靠近至少一部分温度传感器48(即，在2cm内、更通常在1.2cm内并且特别通常在0.7cm内)的多个这种开口78(例如通孔)。有益地，这种布置通常允许传感器更精确地感知周围温度。
不管温度传感器或开口在壳体中的位置，预期可以在温度传感器、控制器或两者上执行测试或试验，以便确定在车辆内温度传感器读数如何接近实际周围温度，并且在试验的基础上能够推导经验数据。之后，能够编程控制器以便使用经验数据计算在传感器读数和实际周围温度之间的任何变化。从而，应当理解这里讲述的周围温度的测量也包括设计为紧密接近周围温度的测量。
除非另外陈述，这里描述的各种结构的尺寸和几何形状不意欲限制本发明，并且其它尺寸或几何形状也是可能的。多个结构部件能够通过单个成整体的结构提供。替换地，单个成整体的结构可以分割为分开的多个部件。另外，虽然在示出实施例中仅仅一个的上下文已经描述了本发明的特征，但是对于任意给出应用来说，这些特征可以与其它实施例的一个或多个其它特征相结合。从上面也将意识到这里独特结构的制造及其操作也构成根据本发明的方法。
已经揭示了本发明的优选实施例。然而本领域普通技术人员将会意识到在本发明教导之内将会进行某些修改。因此，应当研究下面的权利要求来确定本发明真实的范围和内容。

Claims (20)

1.一种用于运输车辆的装置，包括：
位于运输车辆的乘客室内的部件；
构造成为运输车辆的部件提供加热、冷却或通风中至少一个的调节器；
与调节器和能源相连通的控制器，该控制器包括与之结合的温度传感器，其中：
i)控制器位于运输车辆的室内不靠近调节器，使得温度传感器能够测量在运输车辆的室内周围空气的温度；以及
ii)控制器包括程序，用于当调节器启动时，基于在启动时周围空气的温度，使得从能源到调节器的特定能量输出序列有效。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述部件从方向盘或座位中选择。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述温度传感器位于控制器的周边2.0cm内。
4.如权利要求3所述的装置，其中控制器的周边至少部分地由壳体进行限定。
5.如权利要求4所述的装置，其中所述壳体包括提供在周围空气和围绕温度传感器的空气之间的流体连通的开口。
6.如权利要求5所述的装置，其中所述能量输出序列包括在基于周围空气的温度的初始预定时间量内提供预定量的能量到调节器去。
7.如权利要求6所述的装置，其中所述能量输出序列包括在初始时间量之后，基于在间隔时间所感知的周围空气的温度，以不同级别提供能量到调节器去。
8.一种用于汽车的装置，包括：
位于汽车的乘客室内的部件，其中该部件从座位或方向盘中选择；
构造为部件提供加热的加热器；
与加热器和能源相连通的控制器，该控制器包括与之结合的温度传感器，其中：
i)控制器也位于汽车的室内，使得温度传感器不靠近加热器，使得该温度传感器能够测量在汽车的室内周围空气的温度；
ii)控制器包括程序，用于当加热器启动时，基于在启动时周围空气的温度，使得从能源到调节器的特定能量输出序列有效，以及
iii)温度传感器与控制器的线路板制成整体。
9.如权利要求8所述的装置，其中所述温度传感器位于控制器的周边2.0cm内。
10.如权利要求9所述的装置，其中所述控制器的周边至少部分地由壳体进行限定。
11.如权利要求10所述的装置，其中所述壳体包括提供在周围空气和围绕温度传感器的空气之间的流体连通的开口。
12.如权利要求8所述的装置，其中所述能量输出序列包括在基于周围空气的温度的初始预定时间量内提供预定量的能量到调节器去。
13.如权利要求12所述的装置，其中所述能量输出序列包括在初始时间量之后，基于在间隔时间所感知的周围空气的温度，以不同级别提供能量到调节器去。
14.一种用于汽车的座位装置，包括：
具有座表面的座位垫部件，该座位垫部件从靠垫部件或座垫部件中选择；
具有至少一个加热元件的加热器，其构造成用于提供热量到座位垫部件的座表面或者靠近座位垫部件的座表面；
与加热器和能源相连通的控制器，该控制器包括温度传感器，其中：
i)控制器位于汽车的车厢内，使得温度传感器不靠近加热器，使得该温度传感器能够测量在汽车车厢内周围空气的温度；以及
ii)控制器包括程序，用于当加热器启动时，基于在启动时周围空气的温度，使得从能源到加热器的特定能量输出序列有效。
15.如权利要求14所述的装置，其中加热器放在座位垫部件的垫之上，该加热器包括基板和至少一个加热元件。
16.如权利要求14所述的装置，其中所述温度传感器位于控制器的周边2.0cm内。
17.如权利要求16所述的装置，其中所述控制器的周边至少部分地由壳体进行限定。
18.如权利要求17所述的装置，其中所述壳体包括提供在周围空气和围绕温度传感器的空气之间的流体连通的开口。
19.如权利要求14所述的装置，其中所述能量输出序列包括在基于周围空气的温度的初始预定时间量内提供预定量的能量到调节器去。
20.如权利要求19所述的装置，其中所述能量输出序列包括在初始时间量之后，基于在间隔时间所感知的周围空气的温度，以不同级别提供能量到调节器去。
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