CN103770829B

CN103770829B - 加热式方向盘

Info

Publication number: CN103770829B
Application number: CN201310495396.7A
Authority: CN
Inventors: 马丁·法斯本德; 蒂姆·斯科特; 乌维·蒂斯迈尔
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-10-23
Filing date: 2013-10-21
Publication date: 2017-06-30
Anticipated expiration: 2033-10-21
Also published as: GB201219004D0; US20140110388A1; GB2507268A; CN103770829A; US10292207B2

Abstract

本发明提供了一种加热式方向盘，其包括：具有轮圈的方向盘；第一电路，包括至少一个加热件并设置在方向盘轮圈的至少第一部分处；第二电路，包括至少一个加热件并设置在方向盘轮圈的至少第二部分处；以及用于对电流流过至少第二电路进行控制控制装置，其中，控制装置构造成延迟或限制电流流过第二电路，直到电流已经流过第一电路一段时间之后。

Description

加热式方向盘

技术领域

本发明涉及车辆的方向盘。具体地但非唯一地，本发明涉及用于加热方向盘的装置和方法。

背景技术

已知的是，加热车辆的方向盘来使驾驶员感到舒适。用于加热方向盘的已知系统通常包括加热垫，其包括一个或多个加热件、温度传感器和电子控制器。加热件沿着单个电路串联布置。通常，方向盘的整个轮圈由加热垫包覆，以在轮圈的整个表面上提供舒适的温度。

续流器是旋转式电连接器，其允许车辆的方向盘转动并同时使得方向盘安全气囊和/或车辆的喇叭及其它设备与车辆电系统之间仍旧保持电连接。续流器定位在方向盘与转向柱之间。

使方向盘短时间内升温的限制因素是能够流过续流器的最大电能（电压和电流的乘积）。对于固定的最大电能值而言，要被加热的面积越大，加热所需的时间越长。因此，已知的加热式方向盘系统经历相对较长的升温时间。

在其它已知系统中，上述问题已通过仅仅以加热件部分地覆盖方向盘轮圈而得以解决。通常，方向盘的3点钟区域和9点钟区域被加热，因为这些区域是方向盘的被驾驶员接触最多的部分。然而，其它部分（6点钟区域和12点钟区域）根本未被加热，而驾驶员在诸如转弯操作期间会接触这些部分。这对于驾驶员而言是不方便的，甚至会鼓励一种不良的方向盘操作习惯。

期望能够提供一种替代的加热式方向盘，其在非常短的时间内加热轮圈的至少最常用部分的同时，为方向盘的整个轮圈提供至少一些加热。

热敏电阻为一种已知类型的电阻，其电阻会随温度显著变化。对于正温度系数（PTC）的热敏电阻而言，其电阻在环境温度下通常较低并随着环境温度的升高而增加。对于负温度系数（NTC）的热敏电阻而言，其电阻在环境温度下较高并随着环境温度的增加而减小。

发明内容

根据本发明的第一方面提供了一种加热式方向盘，包括：

具有轮圈的方向盘；

第一电路，包括至少一个加热件并设置在方向盘轮圈的至少第一部分处；

第二电路，包括至少一个加热件并设置在方向盘轮圈的至少第二部分处；以及

控制装置，用于对电流流过至少第二电路进行控制，

其中，控制装置构造成延迟或限制电流流过第二电路，直到电流已经流过第一电路一段时间之后。

应当理解，第一和第二电路可为较大电路的并联电路。

控制装置可构造成对任何电流流过第二电路延迟一段时间。可选地，控制装置可构造成对电流流过第二电路限制一段时间，并且在这段时间期间，流过第二电路的电流可从零流量或低流量开始增加。

加热式方向盘可包括用于感测与第一电路相关的温度的温度传感器。控制装置可构造成基本延迟电流流过第二电路，直到相关温度达到预定值。可选地，控制装置可构造成限制电流以依赖于感测到的温度的一定量流过所述第二电路。

相关温度可为方向盘轮圈的第一部分的表面处的温度。可选地，相关温度可为所述至少一个加热件处的温度。

可选地，控制装置可用以测量第一电路内的电压和电流变化中的至少其中一个，并用以确定第一电路的加热件的相应的温度值。控制装置可构造成基本防止或限制电流流过第二电路，直到所确定的温度达到预定值。

可选地或另外地，控制装置可包括定时装置。该控制装置可构造成基本防止或限制电流流过第二电路，直到已经经过了该时间段。

方向盘轮圈的第一部分可对应于轮圈的3点钟区域。

第一电路可包括设置在方向盘轮圈的第三部分处的至少一个加热件。方向盘轮圈的第三部分可对应于轮圈的9点钟区域。

方向盘轮圈的第二部分可对应于轮圈的6点钟区域。

第二电路可包括设置在方向盘轮圈的第四部分处的至少一个加热件。方向盘轮圈的第四部分可对应于轮圈的12点钟区域。

第一电路可包括串联布置的多个加热件。

第二电路可包括串联布置的多个加热件。

加热式方向盘可包括至少一个热敏电阻。控制装置可包括设置在第二电路内的NTC热敏电阻。

NTC热敏电阻可提供温度传感器。该NTC热敏电阻可邻近第一电路的第一加热件设置。

控制装置可包括用以允许或防止或限制电流流过第二电路的晶体管。该NTC热敏电阻可电连接至晶体管的基极引出端。

加热式方向盘可包括设置在第一电路内的PTC热敏电阻。

加热式方向盘可包括设置在第二电路内的PTC热敏电阻。

可选地，控制装置可包括常闭开关。该开关可用以在电流已经流过第一电路所述一段时间之后开启。

根据本发明的第二方面提供了一种加热方向盘的方法，该方法包括如下步骤：

提供第一电路，该第一电路包括位于方向盘轮圈的至少第一部分处的至少一个加热件；

提供第二电路，该第二电路包括位于方向盘轮圈的至少第二部分处的至少一个加热件；

允许电流流过第一电路；

对电流流过第二电路进行延迟或限制一段时间；以及

然后允许电流流过第二电路。

该方法可包括感测与第一电路相关的温度。该方法可包括基本防止电流流过第二电路，直到相关温度达到预定值。

可选地或另外地，该方法可包括对于任何电流流过第二电路进行延迟或限制，直到已经经过了预定时间。

该方法可包括在第二电路内设置NTC热敏电阻。

该方法可包括邻近第一电路的第一加热件设置NTC热敏电阻。

该方法可包括在第一电路内设置PTC热敏电阻。

该方法可包括在第二电路内设置PTC热敏电阻。

附图说明

现在将参照附图仅通过实例描述本发明的实施例，其中：

图1是方向盘轮圈的前视图；以及

图2是加热垫和用于图1的方向盘轮圈的加热系统的电路图。

具体实施方式

图1示出了方向盘轮圈100。轮圈100可被认为具有四部分：位于3点钟区域的第一部分102；位于6点钟区域的第二部分104；位于9点钟区域的第三部分106及位于12点钟区域的第四部分108。

图2示出了如下所述的加热垫10和加热系统20。加热垫10应用于轮圈100的外表面，以便整个轮圈100（所有四个部分）由垫10覆盖。加热系统20连接至车辆电池的正极端子110和负极端子112。为清楚起见，端子在图2中示出为分离的，当加热垫10应用于轮圈100时，加热垫10的两端彼此相邻并且因此加热系统20可连接至电池处设置的端子。

如图2所示，加热系统20包括第一电路22和第二电路24。第一和第二电路中的每一个均包括两个串联布置的加热件。加热件被物理性地布置，以便当加热垫10应用于轮圈100时：第一电路22的第一加热件30位于第一部分102处；第二电路24的第一加热件40位于第二部分104处；第一电路22的第二加热件32位于第三部分106处；以及第二电路24的第二加热件42位于第四部分108处。

提供控制装置用于对电流流过每个电路进行控制。在所示实施例中，控制装置的形式为多个热敏电阻。此外，开关（未示出）防止在车辆未运行时任何电流在电池端子之间及流过任一电路。

第一热敏电阻50为设在第二电路24中的NTC热敏电阻。因此热敏电阻50最初（当车辆尚未运行一段时间时）在环境温度下具有高电阻。第二热敏电阻52设置在第一电路22中，第二热敏电阻52为PTC热敏电阻。因此热敏电阻52最初在环境温度下具有低电阻。

因此，当车辆启动时，电流流过第一电路22，但由于第一热敏电阻50的高电阻而基本不流过第二电路24。因此，第一电路22的加热件30、32由于接收所有可用电能时而快速升温。热量被传递至轮圈100的第一和第三部分。

如图2所示，第一热敏电阻50在加热垫10处邻近第一加热件30定位。因此，第一热敏电阻50同样从第一加热件30吸收热量，并且当其升温时，其电阻降低。这引起电流在第二电路24中的流动逐渐增加。因此，第二电路24的加热件40、42开始升温，即便是以较慢速率升温。热量被传递至轮圈100的第二和第四部分。应当注意，第一热敏电阻50实际上提供了用于感测与第一电路22相关的温度的温度传感器。

同时，第二热敏电阻52同样在加热垫10处邻近第一加热件30定位。因此，第二热敏电阻52同样从第一加热件30吸收热量，并且当其升温时，其电阻增加。这引起电流在第一电路22中的流动逐渐降低。继而，第二电路24接收更多可用电能，第二电路24的加热件40、42以较高速率升温。

第一电路22中的电流的降低会导致第一加热件30的温度下降。继而，第一热敏电阻50的电阻会因此改变。因此，每个电路中的流动会趋于平稳。然而，如果配置不当，则任一电路中的电流流动可能与期望不同。例如，现在包括低电阻的热敏电阻的第二电路24相较于现在包括高电阻的热敏电阻的第一电路22可能接收更大份额的可用电能。

为解决上述问题，第二电路24还包括第三热敏电阻54，其为PTC热敏电阻。热敏电阻54邻近第二加热件40定位。因此，最初，热敏电阻54具有低电阻并对第二电路24中的电流流动几乎没有影响。然而，当第二加热件40升温时，第三热敏电阻54的电阻增加。因此，当每个电路中的流动稳定时，第一和第二电路中的每一个均包括较高电阻的热敏电阻。

一段时间之后，两电路会共享可用电能。该电能能够但没必要平分共用。更恰当地，该系统能够配置成通过部件的选择和布置（诸如部件靠近第一加热件30）来优化驾驶员的舒适度。

例如，驾驶员会从轮圈100的第一和第三部分102、106（它们为方向盘中接触最多的部分）的快速加热中获益。上述时间段之后，方向盘的所有部分接触起来都会相当舒适。然而，加热系统20可配置成使第一和第三部分102、106相较于第二和第四部分104、108维持更高温度。

在另一实施例（未示出）中，可省略第二和第三热敏电阻。在这种情况下，一段时间之后，第二电路24会包括低电阻的热敏电阻，而第二电路24几乎没有电阻。可配置上述结构，从而为轮圈100的部分提供期望的加热。

可能期望避免传输几安培的电流流过热敏电阻。在替代实施例中，控制装置可包括晶体管，其用以允许或防止或限制电流流过第二电路24。NTC热敏电阻50可配置成与第二电路24并联并电连接至晶体管的基极端子。当NTC热敏电阻50升温时，其电阻降低，这会使得电流流动至晶体管的基极端子引起晶体管“打开”并允许电流在第二电路24中流动。

在替代实施例中，可使用多种其它形式的控制装置，这些形式中的很多种涉及为本领域技术人员所熟知的标准电子器件。例如，控制装置可用以测量第一电路22中的电压和电流的至少其中之一由于加热件的电阻改变而发生的改变。然后，控制装置可确定第一电路22的加热件的相应的温度值。控制装置可配置成防止或限制电流流过第二电路24，直到所确定的温度达到预定值。在这种结构中，可省略物理温度传感器。

在另一替代实施例中，控制装置可响应于所感测到的温度（在方向盘的3点钟位置和9点钟位置处所感测到的温度）操作常闭型开关。该开关可用以在电流流过第一电路一段时间之后开启。上述装置还涉及本领域技术人员所熟知的标准电子器件。

在用于方向盘的已知加热系统中，未利用从驾驶员的手传递至轮圈100的热量。这是因为单个电路中的电流流动并不依赖于轮圈100的特定区域处的环境温度。如果已知系统的温度传感器受从驾驶员的手传递的热量的影响，则会减少对整个轮圈100的加热（或者仅加热第一和第三部分，而并不加热其它部分）。这些结果都不一定是可取的。

然而，对于本发明，最初，驾驶员的手处于第一和第三部分，所传递的热量会仅加速这些部分的升温，随后切换成加热第二和第四部分。

因此，本发明提供了以为了驾驶员而优化的方式对方向盘的整个轮圈100进行加热。具体地，轮圈100中最常用的部分被快速加热。

尽管上面描述了本发明的具体实施例，但是应当理解，偏离所述实施例的实施例仍落在本发明的范围内。

Claims

1.一种加热式方向盘，包括：

具有轮圈的方向盘；

第二电路，包括至少一个加热件并设置在所述方向盘轮圈的至少第二部分处；以及

用于对电流流过至少所述第二电路进行控制的控制装置，

其中，所述控制装置构造成延迟或限制电流流过所述第二电路，直到电流已经流过所述第一电路一段时间之后，

其中，所述控制装置包括设置在所述第二电路内的NTC热敏电阻。

2.根据权利要求1所述的加热式方向盘，其中，所述控制装置构造成对任何电流流过所述第二电路延迟一段时间。

3.根据权利要求1所述的加热式方向盘，其中，所述控制装置构造成对电流流过所述第二电路限制一段时间，并且在这段时间期间，流过所述第二电路的电流可从零流量或低流量开始增加。

4.根据前述权利要求中任一项所述的加热式方向盘，包括用于感测与所述第一电路相关的温度的温度传感器。

5.根据权利要求4所述的加热式方向盘，其中，所述控制装置构造成基本延迟电流流过所述第二电路，直到所述相关的温度达到预定值。

6.根据权利要求4所述的加热式方向盘，其中，所述控制装置构造成限制电流以依赖于感测到的温度的一定量流过所述第二电路。

7.根据权利要求4所述的加热式方向盘，其中，所述相关的温度为所述方向盘轮圈的所述第一部分的表面处的温度。

8.根据权利要求4所述的加热式方向盘，其中，所述相关的温度为所述至少一个加热件处的温度。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的加热式方向盘，其中，所述控制装置用以测量所述第一电路内的电压和电流的变化的至少其中之一，并用以确定所述第一电路的加热件的相应的温度值。

10.根据权利要求9所述的加热式方向盘，其中，所述控制装置构造成基本防止或限制电流流过所述第二电路，直到所确定的温度达到预定值。

11.根据权利要求1所述的加热式方向盘，其中，所述控制装置包括定时装置，并且所述控制装置构造成基本防止或限制电流流过所述第二电路，直到过去了一段时间。

12.根据权利要求1所述的加热式方向盘，其中，所述方向盘轮圈的所述第一部分对应于所述轮圈的3点钟区域。

13.根据权利要求1所述的加热式方向盘，其中，所述第一电路包括设置在所述方向盘轮圈的第三部分处的至少一个加热件。

14.根据权利要求13所述的加热式方向盘，其中，所述方向盘轮圈的所述第三部分对应于所述轮圈的9点钟区域。

15.根据权利要求1所述的加热式方向盘，其中，所述方向盘轮圈的所述第二部分对应于所述轮圈的6点钟区域。

16.根据权利要求1所述的加热式方向盘，其中，所述第二电路包括：设置在所述方向盘轮圈的第四部分处的至少一个加热件。

17.根据权利要求16所述的加热式方向盘，其中，所述方向盘轮圈的所述第四部分对应于所述轮圈的12点钟区域。

18.根据权利要求1所述的加热式方向盘，其中，所述第一电路包括串联布置的多个加热件。

19.根据权利要求1所述的加热式方向盘，其中，所述第二电路包括串联布置的多个加热件。

20.根据权利要求1所述的加热式方向盘，其中，所述加热式方向盘包括至少一个热敏电阻。

21.根据权利要求20所述的加热式方向盘，其中，所述NTC热敏电阻提供了温度传感器。

22.根据权利要求21所述的加热式方向盘，其中，所述NTC热敏电阻邻近所述第一电路的第一加热件设置。

23.根据权利要求1所述的加热式方向盘，其中，所述控制装置包括用以允许或防止或限制电流流过所述第二电路的晶体管。

24.根据权利要求23所述的加热式方向盘，其中，所述NTC热敏电阻电连接至所述晶体管的基极端子。

25.根据权利要求1所述的加热式方向盘，其中，所述加热式方向盘包括设置在所述第一电路内的PTC热敏电阻。

26.根据权利要求1所述的加热式方向盘，其中，所述加热式方向盘包括设置在所述第二电路内的PTC热敏电阻。

27.根据权利要求1所述的加热式方向盘，其中，所述控制装置包括常闭开关。

28.根据权利要求27所述的加热式方向盘，其中，所述开关用于在电流已经流过所述第一电路所述一段时间之后打开。

29.一种加热方向盘的方法，所述方法包括如下步骤：

提供第一电路，所述第一电路包括位于方向盘轮圈的至少第一部分处的至少一个加热件；

提供第二电路，所述第二电路包括位于所述方向盘轮圈的至少第二部分处的至少一个加热件，并且在所述第二电路内设置NTC热敏电阻；

允许电流流过所述第一电路；

对电流流过所述第二电路延迟或限制一段时间；以及

然后允许电流流过所述第二电路。

30.根据权利要求29所述的方法，包括感测与所述第一电路相关的温度并基本防止电流流过所述第二电路，直到所述相关的温度达到预定值。

31.根据权利要求29或30所述的方法，包括对于任何电流流过所述第二电路进行延迟或限制，直到经过了预定时间。

32.根据权利要求31所述的方法，包括邻近所述第一电路的第一加热件设置所述NTC热敏电阻。

33.根据权利要求29所述的方法，包括在所述第一电路内设置PTC热敏电阻。

34.根据权利要求29所述的方法，包括在所述第二电路内设置PTC热敏电阻。