CN103419832B - 一种可控温方向盘及其温度控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可控温方向盘，包括方向盘骨架，还包括设在所述方向盘骨架上的制冷组件及制热组件；在所述方向盘骨架上设有温度传感器，所述温度传感器、所述制冷组件和所述制热组件分别与汽车控制系统连接；该可控温方向盘及其温度控制方法，具有致冷和加热两种功能，采用温度传感器实时采集方向盘温度，通过控制系统控制制热组件及制冷组件工作，使得方向盘温度恒定在设定值，提高驾驶舒适性及安全性。<!--1-->
Description
技术领域
本发明涉及汽车部件，具体涉及一种可控温方向盘及其温度控制方法。
背景技术
目前，市场上多数机动车的方向盘不具备根据需要调节冷热温度的功能；从而导致在炎热的夏天，驾驶员为了避免长时间握方向盘手心出汗导致打滑，不得不戴上手套；而在寒冷的冬天，驾驶员在不开启车内空调的情况下，可能会由于避免手直接触握冰凉的方向盘而带上手套。戴手套对于驾驶员而言，容易造成手指不灵活，舒适性较差，也容易加快驾驶疲劳，导致交通事故发生。
目前，机动车厂商主要通过在方向盘骨架中布置电热丝和在方向盘骨架上布置通风孔等两种方式，来实现方向盘温度的控制，但这两种技术都有其不足之处。第一，在方向盘骨架中布置电热丝，只能实现对方向盘加热的功能，不具备对方向盘制冷的功能；第二，在方向盘骨架中布置通风孔，虽然可以将空调产生的冷热风从通风孔吹向方向盘表面来实现对方向盘温度的控制；但由于通常会在方向盘骨架外部布置皮套等装饰物，从而导致这种方式对方向盘的控温效果并不理想，此外也使得方向盘的制造工艺更加复杂。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能对方向盘温度进行准确控制，提高驾驶舒适性的可控温方向盘及其温度控制方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
该可控温方向盘，包括方向盘骨架，还包括设在所述方向盘骨架上的制冷组件及制热组件；在所述方向盘骨架上设有温度传感器，所述温度传感器、所述制冷组件和所述制热组件分别与汽车控制系统连接。
所述制冷组件及所述制热组件均包括一半导体制冷器；在所述半导体制冷器的热端面上设有集热板，在所述半导体制冷器的冷端面上设有导冷盘；所述制冷组件的导冷盘及所述制热组件的集热板分别与所述方向盘骨架相连接。
所述集热板一侧与所述半导体制冷器的热端面相贴合，在所述集热板的另一侧上设有连接外接水路的导热管；所述导冷盘一侧与所述半导体制冷器的冷端面相贴合，所述导冷盘另一侧上设有连接外接水路的导冷管。
所述制热组件及所述制冷组件均通过一安装板固定在所述方向盘骨架上；制热组件的安装板和所述集热板及所述导冷盘依次通过螺栓连接；制冷组件的安装板和所述导冷盘及所述集热板依次通过螺栓连接。
在与安装板连接的集热板和安装板上的安装孔内分别设有隔离衬套；在与安装板连接的导冷盘和安装板上的安装孔内分别设有隔离衬套。
所述导热管焊接在所述集热板上，所述导冷管焊接在所述导冷盘上。
在所述安装板端部设与汽车控制系统连接的组件温度传感器。
在所述方向盘骨架上设有与汽车控制系统连接的断电保护器。
该可控温方向盘的温度控制方法，包括以下步骤；
驾驶员通过汽车控制系统设定方向盘温度；
汽车控制系统根据设定的方向盘温度，控制制冷组件或制热组件工作，并控制电源系统提供制冷组件或制热组件的工作电流；
温度传感器将方向盘骨架温度值实时反馈给汽车控制系统；
当方向盘骨架温度超过或低于设定的温度值时，汽车控制系统控制切换制冷组件或制热组件工作，并自动改变电源系统输入给制冷组件或制热组件的电流，通过改变制冷组件或制热组件工作模式和工作电流，使得方向盘温度维持在恒定值。
该可控温方向盘的温度控制方法，能实现制热组件过热保护及制冷组件过冷保护；具体为：
驾驶员通过汽车控制系统设定制冷组件过冷保护温度值及制热组件过热保护温度值；
组件温度传感器将制冷组件及制热组件的温度实时反馈给汽车控制系统；
当制冷组件及制热组件的温度超过设定的保护值时，汽车控制系统控制制冷组件及制热组件停止工作，断电保护器为制冷组件及制热组件提供断电保护。
该可控温方向盘及其温度控制方法，具有以下优点：
1、具有致冷和加热两种功能，改变直流电源的极性，半导体制冷器即可实现加热和致冷两种功能，温差电制冷、制热组件对方向盘骨架加热或制冷，驾驶员可以很直接的感触到方向盘的温度。
2、采用温度传感器实时采集方向盘温度，通过控制系统控制制热组件及制冷组件工作，使得方向盘温度恒定在设定值，提高驾驶舒适性及安全性。
3、小型化：温差电致冷器外形尺寸和体积较小，重量也比较轻，从而保证温差电制冷器可以安装在方向盘内部。
4、准确温控：使用合适的闭环温控电路，可实现温度控制。
5、高可靠性：温差电致冷、制热组件为固体器件，典型的温差电致冷器可使用一般直流电源，此外工作时不产生噪音，寿命大于二十万小时。
6、温差电致冷、制热装置总成结构与方向盘采用螺栓连接，结构简单，安装方式比较方便。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明可控温方向盘的结构示意图；
图2为图1可控温方向盘的制热组件的结构示意图；
图3为图1可控温方向盘的制热组件的立体结构示意图；
图4为图1可控温方向盘的制热组件的爆炸图；
图5为图1可控温方向盘的制热组件的截面图；
图6为图1可控温方向盘的制热组件及制冷组件中半导体制冷器的接线示意图；
图7为可控温方向盘的控制系统的示意图；
上述图中的标记均为：
1-方向盘骨架，2-制冷组件，3-制热组件，4-螺栓，5-导冷管，6-导冷盘，7-集热板，8-安装板，9-螺母，10-导热管，11-半导体制冷器，12-导热硅脂层，13-隔离衬套。
具体实施方式
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1所示的为制冷组件2及制热组件3在方向盘骨架1的装配示意图，该可控温方向盘，包括方向盘骨架1，还包括设在方向盘骨架1上的制冷组件2及制热组件3；其中制冷组件2和制热组件3分别通过安装板8使用螺栓与方向盘骨架1连接；在安装板8上设两个螺栓安装孔，实现与方向盘骨架1的配合安装；在方向盘骨架1上设有温度传感器，温度传感器、制冷组件2和制热组件3分别与汽车控制系统连接。
方向盘骨架1的材料为镁铝合金，降低方向盘温度时，制冷组件2工作，半导体制冷器11冷端的温度降低，通过导冷盘6和安装板8，将温度传递给方向盘骨架1，实现对方向盘的降温功能。提升方向盘温度时，制热组件3工作，通过集热板7和安装板8，将温度传递给方向盘骨架1，实现对方向盘的加热功能。
制冷组件2为半导体制冷组件，制热组件3为半导体制热组件，制冷组件2及制热组件3的具体实施技术方案基本相同，两者不同之处在于制热组件3是通过安装板8将半导体制冷器11的热端、集热板7与方向盘骨架1连接在一起，实现半导体制热组件3对方向盘的制热效果；而制冷组件2则是通过安装板8将半导体制冷器11的冷端、导冷盘6与方向盘骨架1连接在一起，实现制冷组件2对方向盘的制冷效果。
以制热组件3为例为说明制热组件2及制热组件3的结构。
图2至图5所示为的制热组件3，包括半导体制冷器11、导冷装置、散热装置及固定安装装置；其中，导冷装置由导冷管5和导冷盘6组成，散热装置由集热板7和导热管10组成；固定安装装置由螺栓4、螺母9及安装板8组成。导冷管5、导冷盘6、集热板7及导热管10均为铝制材料，导冷管5与导冷盘6之间通过焊接连接，导热管10与集热板7之间通过焊接连接。
导冷管5和导热管10采用水做为载热介质传递温度，实现对半导体制冷器11热端温度的散热和冷端温度的导冷，导冷管5和导热管10与外接水管相连。
集热板7一侧与半导体制冷器11的热端面相贴合，导热管10设于集热板7另一侧上；导冷盘6一侧与半导体制冷器11的冷端面相贴合，导冷管5设在导冷盘6另一侧上。导冷盘6和集热板7上均设有安装孔，安装板8上也设有安装孔，安装板8上设有用于安装导热管10或导冷管5的安装槽；安装板8用于固定安装半导体制冷器11、导冷装置及散热装置。安装板8与制冷组件2的导冷盘6及集热板7依次连接；安装板8与制热组件3的集热板7及导冷盘6依次连接；导冷盘6上的导冷管5以及集热板7上的导热管10均安装在安装槽内。
将导冷盘6和安装板8的两侧端面作为固定基准面，通过旋转安装螺栓4，可以实现集热板7与半导体制冷器11的热端面及导冷盘6与半导体制冷器11的冷端面的紧密贴合。
在半导体制冷器11安装之前，应注意制冷器冷热端面的方向，一般情况下，红线接电源正极，黑线接负极，这样通过半导体制冷器11的电流方向是N→P；从而保证半导体制冷器11的上端面为冷端，下端面为热端，其工作原理及接线方向如图6所示。
半导体制冷器11的上下两侧均匀涂抹一层导热硅脂层12，从而可以有效的提高冷热端面的温差，降低接触热阻。
为了避免半导体制冷器11热端温度通过螺栓4向冷端传递，影响制热效率，对于制热组件3，在集热板7和安装板8的安装孔处安装隔离衬套13。对于制冷组件2，在导冷盘6和安装板8的安装孔处安装隔离衬套13。
如图5所示，安装板8上设两个螺栓安装孔，以实现制冷组件2及制热组件3件与方向盘骨架1的安装连接。
图7为可控温度方向盘闭环控制系统示意图，其中，驾驶员通过控制系统设定方向盘温度，电源系统根据设定的温度为半导体制冷器11提供合适的工作电流I，温度传感器将方向盘骨架温度值实时反馈给汽车控制系统；当方向盘温度超过或低于设定的温度值时，控制系统会根据需要自动改变电源系统的输入电流I’，从而保证方向盘温度维持在恒定值，进而实现了对方向盘温度的准确控制。
在安装板8端部布置组件温度传感器，在方向盘骨架上布置断电保护装置，驾驶员通过汽车控制系统设定制冷组件过冷保护温度值及制热组件过热保护温度值；组件温度传感器将制冷组件2及制热组件3的温度实时反馈给汽车控制系统；当制冷组件2及制热组件3的温度超过设定的保护值时，汽车控制系统控制制冷组件2及制热组件3停止工作，可以避免温控组件由于过热而损坏，延长温控组件的使用寿命，断电保护器为制冷组件2及制热组件3提供断电保护。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种可控温方向盘，包括方向盘骨架，其特征在于：还包括设在所述方向盘骨架上的制冷组件及制热组件；在所述方向盘骨架上设有温度传感器，所述温度传感器、所述制冷组件和所述制热组件分别与汽车控制系统连接；
所述制冷组件及所述制热组件均包括一半导体制冷器；在所述半导体制冷器的热端面上设有集热板，在所述半导体制冷器的冷端面上设有导冷盘；所述制冷组件的导冷盘及所述制热组件的集热板分别与所述方向盘骨架相连接；
所述集热板一侧与所述半导体制冷器的热端面相贴合，在所述集热板的另一侧上设有连接外接水路的导热管；所述导冷盘一侧与所述半导体制冷器的冷端面相贴合，所述导冷盘另一侧上设有连接外接水路的导冷管；
所述制热组件及所述制冷组件均通过一安装板固定在所述方向盘骨架上；制热组件的安装板和所述集热板及所述导冷盘依次通过螺栓连接；制冷组件的安装板和所述导冷盘及所述集热板依次通过螺栓连接；
在与安装板连接的集热板和安装板上的安装孔内分别设有隔离衬套；在与安装板连接的导冷盘和安装板上的安装孔内分别设有隔离衬套；
在所述安装板端部设与汽车控制系统连接的组件温度传感器；
在所述方向盘骨架上设有与汽车控制系统连接的断电保护器。
2.如权利要求1所述的可控温方向盘，其特征在于：所述导热管焊接在所述集热板上，所述导冷管焊接在所述导冷盘上。
3.一种权利要求2所述的可控温方向盘的温度控制方法，其特征在于：包括以下步骤；
驾驶员通过汽车控制系统设定方向盘温度；
汽车控制系统根据设定的方向盘温度，控制制冷组件或制热组件工作，并控制电源系统提供制冷组件或制热组件的工作电流；
温度传感器将方向盘骨架温度值实时反馈给汽车控制系统；
当方向盘骨架温度超过或低于设定的温度值时，汽车控制系统控制切换制冷组件或制热组件工作，并自动改变电源系统输入给制冷组件或制热组件的电流，通过改变制冷组件或制热组件工作模式和工作电流，使得方向盘温度维持在恒定值。
4.如权利要求3所述的可控温方向盘的温度控制方法，其特征在于：
驾驶员通过汽车控制系统设定制冷组件过冷保护温度值及制热组件过热保护温度值；
组件温度传感器将制冷组件及制热组件的温度实时反馈给汽车控制系统；
当制冷组件及制热组件的温度超过设定的保护值时，汽车控制系统控制制冷组件及制热组件停止工作，断电保护器为制冷组件及制热组件提供断电保护。
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