CN111526608B

CN111526608B - 一种加热及人体感应共用电路、方向盘及汽车座椅

Info

Publication number: CN111526608B
Application number: CN202010317077.7A
Authority: CN
Inventors: 张海涛; 霍学鹏
Original assignee: Tianjin Warmcy Technology Co ltd
Current assignee: Tianjin Warmcy Technology Co ltd
Priority date: 2020-04-21
Filing date: 2020-04-21
Publication date: 2022-06-03
Anticipated expiration: 2040-04-21
Also published as: CN111526608A

Abstract

本申请提供一种可有效隔离加热回路和人体感应回路的加热及人体感应共用电路，其可应用于方向盘和汽车座椅等。其中，共用电路包括至少一段导电件；导电件的两端同时连接有人体感应探测单元和加热控制单元；加热控制单元与导电件之间依次串联有一级隔离单元、二级隔离单元...N级隔离单元，N大于等于2；每级隔离单元由MOS管组成，MOS管的栅极连接有控制信号。本申请通过设计至少2级串联的MOS管形成隔离电路，有效减小了MOS管的隔离电容，提升了隔离电路的隔离性能，使得隔离电路可以有效地将加热控制单元和人体感应探测单元隔离，从而保证了加热控制单元和人体感应探测单元在分时复用工作中保持了各自互相独立的工作效果。

Description

一种加热及人体感应共用电路、方向盘及汽车座椅

技术领域

本申请涉及电路领域，特别涉及一种加热及人体感应共用电路及方向盘。

背景技术

在现有技术中，对于方向盘的握持舒适度和对于汽车座椅的乘坐舒适度要求越来越高，具有加热和人体感应的功能的方向盘及汽车座椅给使用者带来了温度舒适且安全可靠的性能；为了节约成本，用于加热的导电件和用于感应的导电件分时复用，同时实现了两个功能；由于利用加热金属导线同时用作人体探测传感器的方向盘或汽车座椅，这两种模式工作于不同的回路，所以需要有效隔离。

如果使用继电器隔离，由于继电器体积过大且寿命达不到要求，不适用于方向盘和汽车座椅的要求；现有的隔离电路不能有效隔离，加热回路会影响离手探测效果。

实用新型内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种可有效隔离加热控制单元和人体感应探测单元的一种加热及人体感应共用电路、方向盘和汽车座椅。

第一方面，本申请提供一种加热及人体感应共用电路，包括至少一个导电件；所述导电件的两端同时连接有人体感应探测单元和加热控制单元；所述加热控制单元与导电件之间依次串联有一级隔离单元、二级隔离单元......N级隔离单元，N大于等于2；每级隔离单元由MOS管组成，所述MOS管的栅极连接有控制信号。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述导电件为金属线、导电布、印刷线路中的任意一种。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述导电件的数量大于等于2个；各个所述导电件之间共用一级隔离单元至L级隔离单元，1≤L≤N-1。

根据本申请实施例提供的技术方案，各个导电件的隔离电路的级别数量相异。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述控制信号与MOS管之间连接有驱动电路，用于提升MOS管的关断速度。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述驱动电路包括串联在控制信号与各MOS管栅极之间的第一电阻，还包括一端连接在MOS管的栅极端，另一端接地的第二电阻。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述人体感应探测单元包括连接在导电件两端的并联电路，所述并联电路包括并联的第三电阻和第一电容；所述并联电路的另一端连接有感应检测端。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述隔离电路包括一级隔离单元和二级隔离单元；所述一级隔离单元包括MOS管Q1和MOS管Q4；所述二级隔离单元包括MOS管Q2和MOS管Q3；

所述MOS管Q2的源极与导电件的一端连接，其漏极与MOS管Q1的源极连接；MOS管Q1的漏极与加热电源连接；MOS管Q1和MOS管Q2的栅极共同连接有控制信号；

所述MOS管Q3的漏极与导电件的另一端连接，其源极与MOS管Q41的漏极连接；MOS管Q4的源极接地；MOS管Q3和MOS管Q4的栅极共同连接有控制信号。

第二方面，本申请提供一种方向盘，所述方向盘的轮缘外包覆有至少一段导电件，所述导电件的两端连接有上述的加热及人体感应共用电路。

第三方面，本申请提供一种汽车座椅，所述汽车座椅的坐垫上铺设有至少一段导电件；所述导电件的两端连接有上述的加热及人体感应共用电路，所述人体感应探测单元用于感应人体是否乘坐的汽车座椅上。

本实用新型的优点在于：当导电件用作于加热功能的时候，各级隔离单元中的MOS管导通，金属导线中通过大电流产生热量；当导电件用作于电容式传感器人体探测功能时候，各级隔离单元中的MOS管截止，金属导线与GND形成电容C_S-GND，该电容值会随着手和方向盘或者人体与座椅的接触产生变化，控制器会检测到该变换值从而间接判定离手或人体状态。本申请中，通过设计至少2级串联的MOS管形成的隔离电路，有效减少了隔离电路的隔离电容，MOS管关断的时候，其还留存有PN结电容，当多个MOS管串联时，相当于多个PN结电容串联，隔离电容的总体容值变小，隔离性能提升，从而保证了加热控制单元和人体感应探测单元各自独立工作的效果，进而保证了加热控制单元和人体感应探测单元在分时复用工作中保持了各自互相独立的工作效果。

根据本申请实施例提供的技术方案，通过在MOS管的栅极和控制信号之间设计驱动电路，使得MOS管可以快速地关断，进一步地提升隔离效果。

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请实施例1的电路原理框图；

图2-图8为本申请实施例1中各个实施方式下的电路图；

图9为实施例2中方向盘的结构示意图；

图10为实施例3中汽车座椅的结构示意图。

图中标号：

10、金属骨架；20、加热垫；30、导电件；40、蒙皮；50、泡棉；60、垫体；70、人体感应探测单元；80、加热控制单元；90、驱动电路；100、一级隔离单元；110、二级隔离单元；120、N级隔离单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例1

本实施例提供的一种加热及人体感应共用电路，如图1所示，包括一段导电件30；所述导电件30的两端同时连接有人体感应探测单元70和加热控制单元80；所述加热控制单元80与导电件30之间依次串联有一级隔离单元100、二级隔离单元110......N级隔离单元120，N大于等于2；每级隔离单元由MOS管组成，所述MOS管的栅极连接有控制信号。

其中，导电件30的段数可以是1段、2段或者多段。

其中，所述导电件30可以是金属线、导电布、印刷线路中的任意一种，也可以是其他可导电的材质。

其中，隔离电路的串联级别数也可以是二级、三级或者多级。

其中，不同段的导电件30可以设相同隔离级别数的隔离电路，也可以设不同隔离级别数的隔离电路。

其中，加热控制单元80以第一作动电压工作，人体感应探测单元70以第二作动电压工作，第一作动电压作用于加热时间段，第二作动电压作用于感应时间段，加热时间段和感应时间段间隔交替，使得第二作动电压作用于两个相邻的加热时间段之间，从而实现了导电件30的分时复用，在加热时间段用作加热，在感应时间段用作人体感应。

下面以不同的导电件30段数、隔离电路的级别数为例来详细说明本方案，在下述实施方式中：

其中，加热控制单元80为给导电件30供电的12V电源；在其他实施例中，导电件30的加热电源也可以是13.5V，24V等。

其中，人体感应探测单元70包括连接在导电件30两端的并联电路，所述并联电路包括并联的第三电阻和第一电容；所述并联电路的另一端连接有感应检测端。并联电路可起到滤波作用，将导电件30感应到的人体信号进行初步过滤。

实施方式一：一段金属线+二级隔离单元

如图2和图3所示，在本实施例方式，导电件为金属线；所述隔离电路包括一级隔离单元100和二级隔离单元110；所述一级隔离单元100包括MOS管Q1和MOS管Q4；所述二级隔离单元110包括MOS管Q2和MOS管Q3；

所述MOS管Q2的源极与金属线的一端连接，其漏极与MOS管Q1的源极连接；MOS管Q1的漏极与加热电源连接；MOS管Q1和MOS管Q2的栅极共同连接有控制信号；

所述MOS管Q3的漏极与金属线的另一端连接，其源极与MOS管Q41的漏极连接；MOS管Q4的源极接地；MOS管Q3和MOS管Q4的栅极共同连接有控制信号。

其中，MOS管Q1和MOS管Q2的控制信号为CTRL_AG，为电路的电源侧的控制信号；其中，MOS管Q3和MOS管Q4的控制信号为CTRL_AD，为加热控制单元80的接地端控制信号。

当金属线用作加热功能的时候，MOS管Q1，MOS管Q2，MOS管Q3和MOS管Q4导通，电流方向如图2中的箭头方向所示，金属线中通过大电流产生热量。

当金属线用作电容式传感器功能时候，MOS管Q1，MOS管Q2，MOS管Q3和MOS管Q4截止，电流方向如图3中的箭头方向所示，在手未接触的时候，金属线与GND形成电容C_S-GND，当手或人体接触的时候，金属线与手或人体形成电容值C_S-H，此时控制器会通过接口SEN0，SEN1检测到电容值由C_S-GND变为C_S-GND+C_S-H，从而可以判定离手状态。

其中，在本实施方式中，所述控制信号与MOS管之间连接有驱动电路90，用于提升MOS管的关断速度；所述驱动电路90包括串联在控制信号与各MOS管栅极之间的第一电阻，还包括一端连接在MOS管的栅极端，另一端接地的第二电阻。第二电阻接地可以使得MOS管关断瞬间的大电容可以快速地导通到地，使得MOS管的关断后的容值快速降为PN结电容，从而提高了MOS管的关断速度；其中第一电阻可以保护MOS管，避免控制信号突变时烧坏MOS管。

如本实施方式中，电阻R1和电阻R2形成MOS管Q1的驱动电路；电阻R4和电阻R5形成MOS管Q2的驱动电路；电阻R6和电阻R8形成MOS管Q3的驱动电路；电阻R9和电阻R10形成MOS管Q4的驱动电路。

根据本申请实施例提供的技术方案，通过设计两级隔离单元，有效地减小了MOS管的隔离电容，MOS管关断的时候，其还留存有PN结电容，当多个MOS管串联时，相当于多个PN结电容串联，隔离电容的总体容值变小，使得加热控制单元80和人体感应探测单元70之间的隔离性能提升，从而避免加热控制单元80影响人体感应探测单元70的感应探测。

实施方式二：一段金属线+大于等于三级隔离单元

本实施方式在实施方式一的基础上，增加一级、二级或者多级的隔离单元，形成三级或者更多级的隔离电路；如图4所示，为三级隔离电路的电路图，其中MOS管Q5、MOS管Q6形成一级隔离单元；MOS管Q1、MOS管Q4形成二级隔离单元；MOS管Q2、MOS管Q3形成三级隔离单元。

在更多级的隔离电路中，在实施方式一的基础上，以实施方式二为例逐级递增即可。

实施方式三：大于等于2段金属线+二级隔离单元

如图5所示，在本实施方式中，导电件为金属线，以四段金属线为例进行说明，此时四段金属线的一级隔离单元100共用，各自设有属于自己的二级隔离单元110，各段金属线设有各自对应的人体感应探测单元(图中未示出)。

当金属导线用作于加热功能的时候，MOS管Q12与MOS管Q17组成金属线A、金属线B、金属线C、金属线D的共同的一级隔离单元100；MOS管Q13A与MOS管Q13B组成金属线A的二级隔离单元110；MOS管Q14A与MOS管Q14B组成金属线B的二级隔离单元110；MOS管Q15A与MOS管Q15B组成金属线C的二级隔离单元110；MOS管Q16A与MOS管Q16B组成金属线D的二级隔离单元110；

当一级隔离单元100中的MOS管导通和至少一根金属导线的二级隔离单元110中的MOS管导通时，该金属导线中通过大电流产生热量，实现加热模式；

当金属线用作于电容式传感器人体探测功能时候，一级隔离单元100中的MOS管关闭，至少一根金属导线的二级隔离单元110中的MOS管关闭时，可实现该根金属线的人体探测功能。

本实施方式中，各个金属线共用一级隔离单元100，在实施各个金属线的分区检测功能的同时，相对于对各个金属线设计单独的隔离电路相比，节约了器件的使用，节约了成本。

在优选地实施方式中，可在各MOS管的栅极与控制信号之间也可加入与实施方式一中相同的的驱动电路。

实施方式四:大于等于2段金属线+三级隔离单元

如图6和图7所示，以四段金属线为例进行说明，在实施方式三的基础上，可如图6所示，在MOS管Q12与MOS管Q17组成的隔离电路上再分别串联MOS管Q20与MOS管Q21，此时MOS管Q20与MOS管Q21形成金属线A、金属线B、金属线C、金属线D的共同的一级隔离单元，MOS管Q12与MOS管Q17形成金属线A、金属线B、金属线C、金属线D的共同的二级隔离单元；MOS管Q13A与MOS管Q13B组成金属线A的三级隔离单元；MOS管Q14A与MOS管Q14B组成金属线B的三级隔离单元；MOS管Q15A与MOS管Q15B组成金属线C的三级隔离单元；MOS管Q16A与MOS管Q16B组成金属线D的三级隔离单元。

三级隔离单元的实现也可以在在实施方式三的基础上，可如图7所示，在原有的二级隔离单元的基础上再串联MOS管；MOS管Q12与MOS管Q17组成金属线A、金属线B、金属线C、金属线D的共同的一级隔离单元；MOS管Q13A与MOS管Q13B组成金属线A的二级隔离单元；MOS管Q14A与MOS管Q14B组成金属线B的二级隔离单元；MOS管Q15A与MOS管Q15B组成金属线C的二级隔离单元；MOS管Q16A与MOS管Q16B组成金属线D的二级隔离单元；MOS管Q17A与MOS管Q17B组成金属线A的三级隔离单元；MOS管Q18A与MOS管Q18B组成金属线B的三级隔离单元；MOS管Q19A与MOS管Q19B组成金属线C的三级隔离单元；MOS管Q16A与MOS管Q16B组成金属线D的三级隔离单元。

因此，多段金属线的时候，各段所述金属线之间共用一级隔离单元至L级隔离单元，1≤L≤N-1；如此既可以节约器件，又能保证各个导电件的单独检测。

三级隔离单元的实现也可以在在实施方式三的基础上，可如图8所示，部分金属线设计成二级隔离单元，部分金属线设计三级隔离单元；MOS管Q12与MOS管Q17组成金属线A、金属线B、金属线C、金属线D的共同的一级隔离单元；MOS管Q13A与MOS管Q13B组成金属线A的二级隔离单元；MOS管Q14A与MOS管Q14B组成金属线B的二级隔离单元；MOS管Q15A与MOS管Q15B组成金属线C的二级隔离单元；MOS管Q16A与MOS管Q16B组成金属线D的二级隔离单元；MOS管Q18A与MOS管Q18B组成金属线B的三级隔离单元；MOS管Q19A与MOS管Q19B组成金属线C的三级隔离单元；MOS管Q16A与MOS管Q16B组成金属线D的三级隔离单元。在本实施方式中，金属线A只设计二级隔离单元，金属线B、金属线C、金属线D设有三级隔离单元。该种级别的隔离电路的设计可以根据金属线的位置和检测灵敏度的不同要求而进行设计，从而在保证需求的前提下尽可能地节省器件。

实施例2

本实施例提供一种方向盘，如图9所示，所述方向盘的轮缘外包覆有至少一段导电件30：具体地，例如方向盘的轮缘从内至外依次包括金属骨架10、加热垫20、导电件30、蒙皮40；例如导电件30可以缝制在加热垫的表面或者蒙皮的内表面。

当方向盘的离手检测区域为一个整体区域时，导电件30采用金属线为例，使用一根金属线即可，此时所述金属线的两端连接有实施例1中实施方式的加热及人体感应共用电路。

当方向盘的离手检测区域分成2个或者3个区，甚至更多区时，使用和分区对应数量的金属线，此时各个金属线的加热及人体感应共用电路采用实施例1中的实施方式二或实施方式四的加热及人体感应共用电路即可。

实施例3

本实施例提供一种汽车座椅，如图10所示，所述汽车座椅的坐垫上铺设有至少一段导电件；具体地，例如汽车座椅从内至外依次包括泡棉50、垫体60、导电件30、蒙皮40；例如导电件可以缝制在垫体的表面或者蒙皮的内表面。所述导电件的两端连接有上述的加热及人体感应共用电路，所述人体感应探测单元用于感应人体是否乘坐的汽车座椅上。

当汽车座椅的人体乘坐感应区域为一个整体区域时，使用一根金属线即可，此时所述金属线的两端连接有实施例1中实施方式的加热及人体感应共用电路。

当汽车座椅的人体乘坐感应区域分成2个或者3个区，甚至更多区时，使用和分区对应数量的金属线，此时各个金属线的加热及人体感应共用电路采用实施例1中的实施方式二或实施方式四的加热及人体感应共用电路即可。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims

1.一种加热及人体感应共用电路，其特征在于，包括至少一个导电件(30)；所述导电件(30)的两端同时连接有人体感应探测单元(70)和加热控制单元(80)；所述加热控制单元(80)与导电件(30)之间依次串联有一级隔离单元(100)、二级隔离单元(110)；所述一级隔离单元(100)包括MOS管Q1和MOS管Q4；所述二级隔离单元(110)包括MOS管Q2和MOS管Q3；

所述MOS管Q2的源极与导电件(30)的一端连接，其漏极与MOS管Q1的源极连接；MOS管Q1的漏极与加热电源连接；MOS管Q1和MOS管Q2的栅极共同连接有控制信号；

所述MOS管Q3的漏极与导电件(30)的另一端连接，其源极与MOS管Q41的漏极连接；MOS管Q4的源极接地；MOS管Q3和MOS管Q4的栅极共同连接有控制信号；

加热控制单元(80)以第一作动电压工作，人体感应探测单元(70)以第二作动电压工作，第一作动电压作用于加热时间段，第二作动电压作用于感应时间段，加热时间段和感应时间段间隔交替。

2.根据权利要求1所述的加热及人体感应共用电路，其特征在于，

包括至少一个导电件(30)；所述导电件(30)的两端同时连接有人体感应探测单元(70)和加热控制单元(80)；所述加热控制单元(80)与导电件(30)之间依次串联有一级隔离单元(100)、二级隔离单元(110)、三级隔离单元；

所述一级隔离单元(100)包括MOS管Q5、MOS管Q6；所述二级隔离单元(110)包括MOS管Q1、MOS管Q4；所述三级隔离单元包括；MOS管Q2、MOS管Q3；

所述MOS管Q2的源极与导电件(30)的一端连接，其漏极与MOS管Q1的源极连接；MOS管Q5的源级与MOS管Q1的漏极连接；MOS管Q5的漏极与加热电源连接；MOS管Q1、MOS管Q2和MOS管Q5的栅极共同连接有控制信号；

所述MOS管Q3的漏极与导电件(30)的另一端连接，其源极与MOS管Q4的漏极连接；MOS管Q6的漏极与MOS管Q4的源极连；MOS管Q6的源极接地；MOS管Q3、MOS管Q4和MOS管Q6的栅极共同连接有控制信号；

3.根据权利要求1或2所述的加热及人体感应共用电路，其特征在于，所述导电件(30)为金属线、导电布、印刷线路中的任意一种。

4.根据权利要求1或2所述的加热及人体感应共用电路，其特征在于，所述导电件(30)的数量大于等于2个；各个所述导电件(30)之间共用一级隔离单元(100)至L级隔离单元，1≤L≤N-1。

5.根据权利要求1或2所述的加热及人体感应共用电路，其特征在于，各个所述导电件(30)的隔离电路的级别数量相异。

6.根据权利要求1或2所述的加热及人体感应共用电路，其特征在于，所述控制信号与MOS管之间连接有驱动电路(90)，用于提升MOS管的关断速度。

7.根据权利要求6所述的加热及人体感应共用电路，其特征在于，所述驱动电路(90)包括串联在控制信号与各MOS管栅极之间的第一电阻，还包括一端连接在MOS管的栅极端，另一端接地的第二电阻。

8.根据权利要求1或2任意一项所述的加热及人体感应共用电路，其特征在于，所述人体感应探测单元(70)包括连接在导电件(30)两端的并联电路，所述并联电路包括并联的第三电阻和第一电容；所述并联电路的另一端连接有感应检测端。

9.一种方向盘，其特征在于，所述方向盘的轮缘外包覆有至少一段导电件(30)，所述导电件(30)的两端连接有权利要求1至8任意一项所述的加热及人体感应共用电路，所述加热及人体感应共用电路用于给方向盘加热及感应人手在方向盘上的握持状态。

10.一种汽车座椅，其特征在于，所述汽车座椅的坐垫上铺设有至少一段导电件(30)；所述导电件(30)的两端连接有权利要求1 至8任意一项所述的加热及人体感应共用电路，所述加热及人体感应共用电路用于给汽车座椅加热并感应人体是否乘坐的汽车座椅上。