CN2838194Y - 一种座椅加热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种座椅加热器，包括加热垫、加热元件、热传感器、电线束和控制器，所述控制器的过程调节模块、中央处理模块、对象校正模块和对象控制模块顺次形成回路；温度设定模块的输出与过程调节模块的输入相连；对象控制模块的输出与加热元件、热传感器相连；对象控制模块的输出和对象校正模块的输出分别通过相位补偿模块和惯性补偿模块反馈给中央处理模块；对象控制模块的输出反馈给对象校正模块的输入。采用双回路双补偿的控制方式，将改变加热系统的惯性和滞后，使得非线性的加热系统优化为线性的系统，从而缩短加热垫的升温时间、提高温度的控制精度、且到达预设温度后的温度波动小、能耗低。

Description

一种座椅加热器

技术领域

本实用新型涉及一种座椅加热器。

背景技术

目前市场上有很多用于汽车的座椅加热器，但其温度控制都比较粗燥，温度波动很大、且效率低、能量损耗严重、温度的上升时间长。

由于座椅加热器的加热对象是一个大惯性、大滞后的系统，采用传统的比例、积分、微分反馈控制方法很难实现快速升温、无超调、波动小的期望目标。

发明内容

本实用新型的目的就是为了解决以上问题，提供一种座椅加热器。

本实用新型实现上述目的方案是：一种座椅加热器，包括加热垫、加热元件、热传感器、电线束和控制器，加热元件置于加热垫内，热传感器置于加热垫内，所述控制器包括温度设定模块、过程调节模块、中央处理模块和对象控制模块，所述控制器还包括对象校正模块、相位补偿模块和惯性补偿模块，其中，过程调节模块、中央处理模块、对象校正模块和对象控制模块顺次形成回路；温度设定模块包括用于与温度设定开关的输出相连的输入端，温度设定模块的输出与过程调节模块的输入相连；对象控制模块的输出与加热元件、热传感器相连；对象控制模块的输出和对象校正模块的输出分别通过相位补偿模块和惯性补偿模块反馈给中央处理模块；对象控制模块的输出反馈给对象校正模块的输入。

所述热传感器为热敏电阻。

所述加热元件为碳纤维。

所述碳纤维采用网状分布的结构均匀分布在加热垫内，且各交叉结点连通。

采用过程调节模块、中央处理模块、对象校正模块、对象控制模块回路以及对象校正模块、对象控制模块回路的双回路，还有相位补偿模块、惯性补偿模块的双补偿，将改变加热系统的惯性和滞后，使得非线性的加热系统优化为线性的系统，从而缩短加热垫的升温时间、提高温度的控制精度、且到达预设温度后的温度波动小、能耗低。

碳纤维采用网状分布的结构均匀分布在加热垫内，且各交叉结点连通，这种分布方式在某些碳纤维折断的情况下，其他的碳纤维仍然能正常工作，且基本不损失能量，提高加热器的实用性和使用寿命。

附图说明

下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。

图1是本实用新型原理示意图。

图2是控制器的原理示意图。

图3是本实用新型与现有技术的温度曲线示意图。

图4是碳纤维的结构示意图。

具体实施方式

实施例，一种座椅加热器，如图1所示，包括加热垫1、加热元件2、热传感器3、电线束4和控制器5。

其中，加热垫1设置在汽车座椅的底座及靠背的包皮下，本实施例中的加热垫1采用双层结构，下面一层为阻燃无纺布，透气性能好，抗拉强度高，满足汽车标准里的阻燃性能；上面一层是高温衬布，成网孔状，能及时将加热垫的热量传输到座椅上。

加热元件2置于加热垫1内，加热元件2用于对加热垫1进行加热，加热元件可以采用电热膜或高强度12V电热丝或12V碳纤维，在本实施例中，加热元件采用碳纤维，其性能稳定，寿命长、不易折断且发热均匀。如图4所示，为了使加热垫1上的温度均匀一致，碳纤维采用网状分布的结构均匀分布在加热垫1内，且各交叉结点连通，这种分布方式在某些碳纤维折断的情况下，其他的碳纤维仍然能正常工作，且基本不损失能量。

热传感器3置于加热垫1内，与加热元件2和加热垫1紧密地贴在一起，热传感器3用于检测加热垫1的温度，在本实施例中，热传感器3采用热敏电阻。

电线束4，完成了各个组成部分的电气连接。

电源6是整个系统的动力，它从汽车上的12V电瓶引出，给控制器5提供电源，电源里串联有钥匙信号线，汽车熄火后，钥匙信号线断开，则电源也断开，从而保证汽车的安全。

如图2所示，控制器5的电源输入端通过电线束4与电源6相连，控制器5包括温度设定模块51、过程调节模块52、中央处理模块53、对象校正模块54、对象控制模块55、相位补偿模块56和惯性补偿模块57。

其中温度设定模块51的输入用于与温度设定开关7相连，接收温度设定开关7的温度设定信号，该温度设定信号即用户需要座椅加热垫升温后所达到的加热温度。过程调节模块52的输入与温度设定模块51的输出、对象控制模块55的输出相连。中央处理模块53的输入与过程调节模块52的输出、相位补偿模块56、惯性补偿模块57的输出相连。对象校正模块54的输入与中央处理模块53的输出、对象控制模块55的输出相连。对象控制模块55的输入与对象校正模块54的输出相连，对象控制模块55的输出分别通过电线束4与加热元件2、热传感器3相连。相位补偿模块56的输入与对象控制模块55的输出、对象校正模块54的输出相连。惯性补偿模块57的输入与对象控制模块55的输出、对象校正模块54的输出相连。

本座椅加热器的控制原理是采用PWM信号对加热元件进行加热，对于PWM信号而言，其频率恒定，脉冲的宽度越大，则加热元件升温的温度越高，但是PWM的占空比与温度之间不是呈线性的比例关系，在低温时，加热元件的升温要求变化快、温度的变化速率大，而在高温时，加热元件的升温则要求变化慢、温度的变化速率小，因此，加热元件存在着惯性和滞后。本实用新型采用对象校正模块、相位补偿模块和相位补偿模块改变了加热元件的惯性和滞后，使其加热元件与PWM信号的宽度之间为线性或近似线性的比例关系。

控制过程：

温度设定模块51接收温度设定开关7输出的温度信号，并输出给过程调节模块52。

过程调节模块52根据对象控制模块55反馈的热传感器3检测的结果经过PID处理后的温度，对温度设定模块51输出的预先设定的温度信号进行调整。

相位补偿模块56接收对象控制模块55反馈的热传感器3检测的结果和对象校正模块54输出的控制信号，输出需对控制信号的相位补偿信号。

惯性补偿模块57接收对象控制模块55反馈的热传感器3检测的结果和对象校正模块54输出的控制信号，输出需对控制信号的惯性补偿信号。

中央处理模块53根据过程调节模块52输出的温度信号、相位补偿模块56输出的相位补偿信号、惯性补偿模块57输出的惯性补偿信号，输出控制信号。

对象校正模块54接收热传感器3检测的结果经过微分处理后的温度的变化速率，对中央处理模块53输出的控制信号进行校正，通过控制PWM信号的占空比和脉冲的变化速率使得加热元件2对PWM信号的响应呈现为线性响应。

对象控制模块55将对象校正模块54输出的校正后的控制信号输出给加热元件2，加热元件2升温对加热垫1进行加热。

由于对控制信号进行了相位补偿、惯性补偿，又根据温度的变化率对控制信号进行了校正，消除了加热元件对PWM信号响应的非线性性，整个系统呈现出线性性，而线性系统升温快速、温度调节控制精度高、波动小、能量消耗低，无超调。

如图3所示，其中，横坐标轴为时间，纵座标轴为温度，A曲线是现有的座椅加热器的升温曲线，B曲线是本实用新型的座椅加热器的升温曲线，对比该两条曲线，A曲线升温到T0温度所用的时间为t1，B曲线升温到T0温度所用的时间为t2，t2＜t1；同时，A曲线升温到T0温度后，温度还在T1与T2之间波动，而B曲线升温到T0温度后曲线非常平缓，近似直线，经实践证明，采用本实用新型的方案实现升温迅速、波动小的效果好。

Claims (4)

1、一种座椅加热器，包括加热垫(1)、加热元件(2)、热传感器(3)、电线束(4)和控制器(5)，加热元件(2)置于加热垫(1)内，热传感器(3)置于加热垫(1)内，所述控制器(5)包括温度设定模块(51)、过程调节模块(52)、中央处理模块(53)和对象控制模块(55)，其特征在于：所述控制器(5)还包括对象校正模块(54)、相位补偿模块(56)和惯性补偿模块(57)，其中，过程调节模块(52)、中央处理模块(53)、对象校正模块(54)和对象控制模块(55)顺次形成回路；温度设定模块(51)包括用于与温度设定开关(7)的输出相连的输入端，温度设定模块(51)的输出与过程调节模块(52)的输入相连；对象控制模块(55)的输出与加热元件(2)、热传感器(30)相连；对象控制模块(55)的输出和对象校正模块(54)的输出分别通过相位补偿模块(56)和惯性补偿模块(57)反馈给中央处理模块(53)；对象控制模块(55)的输出反馈给对象校正模块(54)的输入。

2、根据权利要求1所述的座椅加热器，其特征在于：所述热传感器(3)为热敏电阻。

3、根据权利要求1所述的座椅加热器，其特征在于：所述加热元件(2)为碳纤维。

4、根据权利要求3所述的座椅加热器，其特征在于：所述碳纤维采用网状分布的结构均匀分布在加热垫(1)内，且各交叉结点连通。

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