CN105416372B - 方向盘加热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种方向盘加热系统，或者是用于车辆方向盘的加热系统，所述系统可包括：导体元件，围绕所述方向盘的至少一部分；用于导体元件的电源，被配置为提供输入电压；变压器，在电源和导体元件之间，被配置为接收输入电压并向导体元件提供高于输入电压的输出电压来用于加热方向盘。

Description

方向盘加热系统

技术领域

这里公开一种方向盘加热系统。

背景技术

寒冷的天气可导致车辆内的方向盘变凉，且对于驾驶员是不舒服的。尽管车辆的车厢可使用车辆气候控制系统来加热，但是方向盘可能会花费较长时间才能热起来，会给驾驶员带来不愉快的驾驶体验。方向盘可包括导电电阻网，所述导电电阻网被配置为当电压被施加时为方向盘加热。然而，现有的系统中，由于电阻网被提供的是低电压，因此可能导致加热时间长。

发明内容

一种用于车辆方向盘的加热系统可包括：导体元件，围绕所述方向盘的至少一部分；电源，被配置为提供输入电压；变压器，连接在所述电源和所述导体元件之间，并且被配置为接收所述输入电压并向所述导体元件提供升高的输出电压以用于加热方向盘。

一种用于车辆方向盘的加热系统可包括：电阻网；围绕所述方向盘的至少一部分；升压变压器，连接在所述电源和电阻网之间，并且被配置为从所述电源接收输入电压并为电阻网提供超过输入电压的输出电压，以用于加热方向盘。

根据本发明的一个实施例，所述变压器通过第一导线连接至所述电源，所述变压器通过第二导线连接至所述电阻网，所述第一导线被配置为比所述第二导线承载更大的电流。

根据本发明的一个实施例，所述电阻网包括多条铜导线，所述铜导线被配置为传输由所述变压器供应的电流。

根据本发明的一个实施例，所述系统还包括：温度传感器，连接至所述电阻网并被配置为感测方向盘的温度；控制器，连接至所述温度传感器；开关元件，连接至所述控制器和所述电源，并且还被配置为将所述电源电连接至所述变压器和所述电阻网中的一个。所述控制器被配置为：基于从所述温度传感器接收到的温度来命令开关元件。所述控制器被配置为：响应于从所述温度传感器接收到的温度低于第一阈值，命令所述开关元件将所述电源连接至所述变压器。所述控制器被配置为：响应于从所述温度传感器接收到的温度在预定义温度范围内，命令所述开关元件将所述电源连接至所述电阻网。

一种用于车辆方向盘的加热系统可包括：导体元件，被配置为围绕所述方向盘的至少一部分；电源，连接至导体元件并被配置为提供输入电压；变压器，连接在所述电源和所述导体元件之间；开关元件，被配置为将所述电源连接至所述变压器和所述导体元件中的一个；控制器，连接至开关元件，并且被配置为从方向盘的温度传感器接收至少一个温度并基于所述温度命令开关元件保持位置或改变位置。

根据本发明的一个实施例，所述控制器被配置为：响应于从所述温度传感器接收到的温度低于第一阈值，命令所述开关元件将所述电源连接至所述变压器。所述控制器被配置为：响应于从所述温度传感器接收到的温度在预定义温度范围内，命令所述开关元件将所述电源连接至所述导体元件。所述控制器被配置为：响应于从所述温度传感器接收到的温度高于第二阈值，命令所述开关元件断开所述电源和所述导体元件的连接。

附图说明

本公开的代表性实施例以及权利要求中的特征被指出。然而，通过参照以下结合附图的具体实施方式，各种实施例的其他特征将会变得更清楚并将被更好地理解，其中：

图1示出了用于车辆的方向盘加热系统；

图2进一步示出了图1的方向盘加热系统；

图3示出了方向盘加热系统的示意图；

图4示出了方向盘加热系统的另一种示意图；

图5示出了方向盘加热系统的流程图。

具体实施方式

根据需要，在此公开本发明的详细实施例；然而，应理解的是，所公开的实施例仅为本发明的示例，并且本发明可采用各种可替代形式来实现。附图不必按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅为用于教导本领域技术人员以多种形式采用本发明的代表性基础。

这里公开的是方向盘加热系统，所述方向盘加热系统被配置为缩短达到方向盘的期望温度所需的时间长度。在一示例中，升压变压器被包括在加热系统中以用于相对于车辆电池电压来升高电压，该电压被选择性地施加到方向盘上的加热网(mesh)。通过升高电压和产生电流，方向盘可在更短的时间量内被加热。

图1至图4示出了用于车辆105的方向盘加热系统100。加热系统100可包括方向盘110、车辆电源115(也被称为电池115)以及变压器125，以上组件通过导线130或多条导线连接。电池115可存储可由车辆的电动马达(未示出)使用的能量。电池115也可用于包括加热系统100的其他车辆系统。在传统的车辆中，电池115可以是诸如12V或14V的电池。导线130可从电池115的正极端子和负极端子(如图2所示)延伸出，以连接至变压器125和方向盘110。导线130可延伸通过转向轴/柱并连接至围绕方向盘110延伸的导体材料(如图2所示)。作为示例，每条导线130可以是22号铜线。导线130可包括多条导线用于向导体元件140传输电压。例如，导线可包括：第一或输入导线135，从电池115延伸至变压器125；第二或输出导线145，从变压器125延伸至导体元件140(如图3所示)。由于第一导线135和第二导线145可施加不同的电压并承载不同的电流，因此第一导线135和第二导线145可以根据导线的电压、电流以及电压降而具有不同规格和不同长度。例如，第二导线145可比第一导线135更细(具有更高的规格)和更短。当第一导线135可以是22号铜线时，第二导线145可根据第二导线145可被设计承载的最大电流而定。例如，第二导线145可以是18号铜导线。

变压器125可位于电池115和方向盘110之间，以升高电池(例如14V的电池)提供给方向盘110的电压。变压器125可位于轴/柱中。

变压器125可以是升压变压器，并参照图3被更详细地描述。通常，升压变压器具有两个绕组，变压器125的初级侧绕组比次级侧绕组具有更少的匝数。第一组和第二组的线圈数量比可被认为是匝数比。比值可根据期望的输出电压相对于输入电压而变化。在一个示例中，例如，比值可以大约为1:2，用于将输入的14V的车辆电池电压升高至28V的被施加到导体元件140的输出电压。在另一个示例中，例如，比值可以是4:5，用于将12V的输入电压升高至15V的输出电压。

参照图2，方向盘110可包括内部构架和外部构架(未示出)。外部构架可包括填料和外表面(未示出)。外表面可以是接触到驾驶员的手掌的部分并且可以是诸如皮革、尼龙等的舒适材料。在外表面下的填料可为用户增加方向盘110的舒适性。方向盘110可包括被布置在外表面和填料之间的导体元件140，但是其他的构造也是可以的并且在本公开的范围内。导体元件140可以是具有电阻特性的导线网。导线网可由铜或其他导体材料制成。材料可形成编织图案并且可以是柔韧的，从而缠绕方向盘110。导体元件140可延伸围绕着几乎整个方向盘110，基本覆盖方向盘110的所有侧面和表面。在另一种构造中，导体元件140可延伸围绕着方向盘110的一部分。

图3示出了方向盘加热系统100的示意图。输入电压可由电池115(如图2所示)提供。在一个示例中，输入电压可大约为13.5V，且可通过第一导线135被提供至变压器125。

如所解释的，变压器125可被布置在电池115和方向盘110之间。变压器125可以是升压变压器，具有初级侧150(输入侧)和次级侧155(输出侧)。每侧可包括多个线圈。在变压器125的初级侧150上的线圈的数量少于在次级侧155上的线圈的数量。准确的比值决定于期望的输出电压。在这里的示例中，期望的输出电压可以约为16.875V。如果输入电压约为13.5V，则对于初级侧150上的每4个线圈，在次级侧155上必须有5个线圈(比值为4:5)。

尽管电压可能在次级侧155升高，但初级侧150和次级侧155中的每侧的功率可保持相同。因为功率是电流和电压的乘积，所以在次级侧155的电流可小于在初级侧150的电流。然而，提供至所公开的系统100的导体元件140的电流可能依然超过提供至没有中间变压器的系统的电阻网的电流。例如，如果没有变压器的系统的输入电压约为13.5V，且导体元件140的电阻约为1.6875欧姆，则提供至导体元件140的电流可约为8.0安培。然而，具有变压器125的系统在变压器125将约为16.875V的升压后的电压提供至导体元件140的情况下可提供约10.0安培的电流。因此，提供至导体元件140的电流高于没有变压器的系统的电流。

如图3所示，输出电压可通过第二导线145被提供给方向盘的导体元件140。第二导线145可连接至变压器125的次级侧155并通过变压器125连接至电池115。至少由于在第二导线145中传输更大的电压以及相应的电流，因此第二导线145可比第一导线135更粗(规格更低)。尽管未示出，第二电路可被设置为供应增大的电流。此外，根据第二导线145的尺寸，变压器125的位置可相对于方向盘110而被调节。如果是更粗的导线(例如，10号导线)被用于第二导线145，则变压器125可被布置为较靠近方向盘110，使得更粗的导线的长度保持在最小值。类似地，如果第二导线145更细(例如，24号导线)，则变压器125可被布置为较靠近电池115。导线的尺寸也可根据转向轴内的可用空间而定。

图4示出了加热系统100的另一种示意图。在这个示例中，开关元件165和控制器170被包括在系统100中。开关元件165可电连接至第一导线135和第三导线175二者。第三导线175可包括导线对，该导线对被配置为绕过变压器125并将来自电池155的电压直接提供至导体元件140。在电阻元件140已经对方向盘110进行了充分加热并且没有必要由变压器125产生更大的电压的情况下，上述构造可能是必要的。例如，当车辆启动时，至少由于围绕车辆的周围空气非常凉，因此方向盘可能非常凉。尽力使方向盘110快速升温以提高用户舒适度和满意度可能是合乎需要的。然而，随着时间的推移，方向盘110升温，周围的空气(例如，车辆105的车厢内的空气)也随着升温。在某一时刻，方向盘可能不再需要被进一步加热，或者方向盘110可能不需要尽快升温。在这种情况下，来自变压器125的额外电压可能不是必需的。

在一个示例中，第三导线175中的每条导线都可以是22号铜线。在图4的示例中，第二导线145可能需要处理两种不同的电流：当开关元件165在第一位置且电压通过变压器升高时，第二导线145处理第一电流；当开关元件165在第二位置且电压直接由电池115提供时，第二导线145处理第二电流。因此，第二导线145可以是适应两种电流可能性的尺寸。

开关元件165可以是电子开关，被配置为将电池115连接至变压器125或者导体元件140。开关元件165可包括双极单掷开关。开关元件165还可包括两个单极开关(每个单极开关连接至第三导线175中的一个)。开关元件165还可包括单极三掷开关或双极三掷开关，在这种情况下，开关可实现三种位置(包括中间的OFF(断开)位置)中的一种。

系统100可包括温度传感器180。温度传感器180可被包括在方向盘110中，并可感测方向盘110的温度。传感器180可与控制器170通信，并将方向盘温度发送至控制器170。

控制器170可包括处理器和存储器以用于处理与加热系统100相关的数据。控制器170可以是用于操作加热系统100的单独的控制器。另外的或可选的，控制器170可以是另一车辆控制器，例如被配置为管理和控制其他车辆系统(例如，电力电子系统、加热和冷却系统、能量控制系统等)的另一控制模块。控制器170可基于温度传感器180发送的温度来控制开关元件165。例如，开关元件165可默认在第一位置(开关将电池115连接至第一导线135)。这可允许方向盘110在车辆启动时接收由变压器125提供的高电压。当方向盘110被加热到期望的温度时，控制器170可命令开关元件165切换至第二位置(电池115被连接至第三导线175)。在这种布置下，来自电池115的电压不受变压器125的影响。电阻/导体元件140可接收所述电压并可以在方向盘110上维持该温度。控制器170还可命令开关元件165切换至第三位置(第一导线135和第三导线175均不被连接至电池115)，并因此没有电压传输至导体元件140。当方向盘110处于变得过热的危险中时或当电池能量必须被保存以用于其他车辆系统时，上述布置可能是必要的。

图5示出了加热系统100的流程图。处理500开始于方框505：当车辆启动时。在方框510，控制器170可从传感器180接收方向盘温度。传感器180可持续向控制器170提供温度读数。另外的或可选的，控制器170可向传感器180询问温度读数。

在方框515，控制器170可确定接收到的温度是否低于第一阈值。第一阈值可以是指示方向盘110非常冷的预定义温度值。例如，第一阈值可以是使握住方向盘110不舒适的温度。在一个示例中，第一阈值可以是大约华氏50度。如果接收到的温度低于第一阈值，则处理500前进至方框520。如果接收到的温度不低于第一阈值，则所述处理前进至方框525。

在方框520中，如果接收到的温度指示方向盘110的温度低于第一阈值，则控制器170可命令开关元件165移动至第一位置，从而将电池115连接至变压器125，使得方向盘110内的导体元件140可接收变压器125产生的高电压并因此更快地加热导体元件140。在开关元件165被设置在第一位置之后，处理500可返回至方框515。

在框图525中，控制器170可确定接收到的温度是否在第一阈值与第二阈值之间。第二阈值可以是指示方向盘110冷的预定义温度值。即，虽然第二阈值可指示方向盘110是冷的且应该被加热，但第二阈值可以是高于第一阈值的温度。例如，第二阈值可以是大约华氏60度。如果接收到的温度在第一阈值与第二阈值之间(即在华氏50度与华氏60度之间)，处理500前进至方框530。如果接收到的温度不在第一阈值与第二阈值之间，则所述处理前进至方框535。

在方框530中，控制器170可命令开关元件165移动至第二位置，从而将电池115连接至导体元件140并绕过变压器125，使得导体元件140接收电池电压以加热方向盘110。在开关元件165被设置在第二位置之后，处理500可返回至方框515。

在方框535，控制器170可确定接收到的温度高于第二阈值。在这种情况下，方向盘110具有舒适的温度并且无需对其加热。控制器170可命令开关元件165移动至第三位置，从而断开导体元件140与电池115的连接并切断电压供应。处理500可返回至方框515，以确保方向盘110的温度保持在对于驾驶员是舒适的水平。

处理500可继续相对于各种阈值来分析温度值，直到车辆熄火为止。如果电池能量被其他车辆系统需要，或者如果加热系统100被手动关闭(例如，由驾驶员通过在车辆105的显示器中选择某输入)，则处理500也可结束。

因此，这里公开的方向盘加热系统使用升压变压器来升高被传输至方向盘加热网的电压，以加快方向盘加热的速度。该系统可利用现有的电池和车辆系统被容易地配置而成，而无需另外从电池本身吸收能量。

这里描述的诸如控制器170的计算装置通常包括计算机可执行指令，其中，所述指令可由诸如上面列出的一个或更多个计算装置执行。可通过使用各种编程语言和/技术所创建的计算机程序来编译或解释计算机可执行指令，所述编程语言和/或技术包括但不限于：Java^TM、C、C++、Visual Basic、Java Script、Perl等中的一个或它们的组合。一般而言，处理器(例如，微处理器)从(例如)存储器、计算机可读介质等接收指令并执行这些指令，从而执行一个或更多个处理，所述一个或更多个处理包括在此描述的处理中的一个或更多个。可使用各种计算机可读介质存储和传输这种指令以及其他数据。

对于在此描述的处理、系统、方法、启示等，应理解的是，虽然这种处理的步骤等已被描述为根据特定排列的顺序发生，但是可利用以在此描述的顺序之外的顺序执行的所述步骤来实施这种处理。还应理解的是，可同时执行特定步骤，可添加其他步骤，或者，可省略在此描述的特定步骤。换言之，在此对处理的描述被提供用于示出特定实施例的目的，并且不应以任何方式被解释为限制权利要求。

虽然以上描述了示例性实施例，但这些实施例并不意在描述本发明的所有可能形式。而是，说明书中所使用的词语是描述性词语而非限制，并且应理解的是，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种改变。此外，可将各种实现的实施例的特征进行组合以形成本发明的进一步的实施例。

Claims (8)

1.一种用于车辆方向盘的加热系统，包括：

导体元件，被配置为围绕所述方向盘的至少一部分；

电源，被配置为提供输入电压；

变压器，连接在所述电源和所述导体元件之间，并且被配置为接收所述输入电压并向所述导体元件提供输出电压；

开关元件，连接至所述电源，并且还被配置为将所述电源电连接至所述变压器和所述导体元件中的一个。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述输出电压高于所述输入电压，所述电源和所述变压器通过第一导线连接，所述变压器和所述导体元件通过第二导线连接，其中，所述第二导线被配置为比所述第一导线承载更大的电流。

3.如权利要求2所述的系统，还包括：

温度传感器，连接至所述导体元件并被配置为感测方向盘的温度；

控制器，连接至所述温度传感器和所述开关元件。

4.如权利要求3所述的系统，其中，所述控制器被配置为：基于从所述温度传感器接收到的温度来命令开关元件。

5.如权利要求4所述的系统，其中，所述控制器被配置为：响应于从所述温度传感器接收到的温度低于第一阈值，命令所述开关元件将所述电源连接至所述变压器。

6.如权利要求4所述的系统，其中，所述控制器被配置为：响应于从所述温度传感器接收到的温度在预定义温度范围内，命令所述开关元件将所述电源连接至所述导体元件。

7.如权利要求4所述的系统，其中，所述控制器被配置为：响应于从所述温度传感器接收到的温度高于第二阈值，命令所述开关元件断开所述电源和所述导体元件的连接。

8.如权利要求1至7中任意一项所述的系统，其中，所述导体元件是电阻网，所述电阻网包括多条铜导线。