SE528149C2 - Uppvärmningsanordning för uppvärmning av ett säte - Google Patents

Description

528 14-9 2 det elektriska motståndet är av ett material som har en resistivitet som är beroende av temperaturen i materialet och attkontrollanordningen är anordnad-att- mäta motståndets resistans.

Genom att mäta resistansen över motståndet när detta är anslutet till strömkâllan erhålles, tack vare resistivitetens temperaturberoende, ett mätvärde i som utgör en indikation på temperaturen i motståndet och indirekt även på temperaturen i själva sätet. Det avkända resistansvärdet kan relateras till ett referensvärde för resistansen vid en referenstemperatur och jämföras med en kurva som anger resistiviteten som funktion av temperaturen hos materialet i ' motståndet. Resistansen över motståndet mäts enkelt i en och samma elektriska- krets som vänner upp sätet, varför det innebär att någon direkt extra komponent ej» behöver ingå för att få information om temperaturen. Således har uppfinningen möiliggjort att eliminera en speciell temperatursensor, och uppvärmningsanord- ningen blir därmed enklare och billigare jämfört med känd teknik.

Att indirekt erhålla en indikation på temperatumivä hos en strömförande ledare av ett material som har temperaturberoende resistivitet är i och för sig förut kan: een iillampei i erika sammanhang. Exempelvis beskrivs i us e 521 ass tillämpning av denna princip i anslutning till uppvämining av en glasruta. á Enligt en föredragen utiöringsform av den uppfunna uppvärmningsanord- ningen är materialet av ett slag där resistiviteten ökar som funktion av ökad temperatur.

Eftersom det är vanligare med en positiv korrelation mellan temperatur och resistivitet hos material är detta utförande fördelaktigt genom att det ger större möjlighet att finna lämpliga material då även andra aspekter på materialval bör beaktas.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsforrn är materialet av ett slag där nämnda ökning i huvudsak är linjär. _ ' Detta medger ett enkelt utförande av kontrollenheten eftersom den därmed endast behöver innehålla en enkel proportionalitetsfunktion "för omvandling av resistans till temperatur.

Enligt 'ytterligare en föredragen utföringsforrn är materialet en metall eller en metallegering. x Fördelen är att metaller i allmänhet har goda egenskaper för hög värme'- utveckling och medger att förhållandevis konventionellt material kan användas. bzo 25 30 528 149 3 Enligt ytterligare en föredragen utföringsforrn är motståndet en tråd.

En trådforrn hos motståndet är i de flesta fall optimal vad gäller att effektivt åstadkomma uppvärmning av en förhållandevis stor kropp med stor ytteryta så- som ett bilsäte. Trådfonnen medger dessutom gynnsamma tillverkningsbetingelser då motståndet ska inmonteras i sätet. Énligt ytterligare en föredragen utföringsforrn är kontrollenhetenanordnad- att, då motståndet är anslutet till strömkällan, och en förutbestämd avkänd resistans är uppnådd, påverka strömtillförseln från strömkällan.

Därmed möjliggörs att automatiskt minska uppvärmningsintensiteten utan något manuellt ingripande, vilket säkerställer höga krav på trygghet mot över- hettning.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform innebär nämnda påverkan att strömmen bryts. A Därmed avbryts uppvärmningen helt, vilket ger snabbast möjliga begräns- ning av risken för överhettning. Dessutom medger det ett förhållandevis enkelt ut- förande av kontrollenheten eftersom detta sätt att påverka strömtillförseln endast' erfordra en on/off-funktion.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsforln är kontrollenheten anordnad att, då strömmen har brutits och ett förutbestämt tidsintervall därefter förflutit, åter sluta strömmen för avkänning av motståndets resistans.

Med denna utföringsform rnöjliggörs att med bibehållande av en enkel on/off-funktion för kontrollen tillse att sätet bibehålls uppvärmt.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsfonn är kontrollenheten anordnad på ett chip.

De kontrollfunktioner som ska utföras är relativt okomplicerade och låter ' sig väl inrymmas på ett chip. Därmed blir kontrollenheten utrymmesbespararide och billig si: tillverka.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform är motståndet anordnat mellan två skumplastskikti sätet. i Därmed är dessa skyddade mot yttre åverkan och en god och jämn fördelning av värmet uppnås.

Ovan angivna föredragna utföringsformer av den uppfunna uppvärmnings- anordningen anges i de av kravet 1, beroende patentkraven. 20 25 30 528 149 4 uppfinningen förklaras nämiare genom efterföljande beskrivning av detaljerade utföringsexempel av densamma under hänvisning tillmedföljande ritningar.

Kort beskrivning av rfmingama.

Figur 1 är en perspektivvy av ett bilsäte försett med en uppvärmnings- anordning enligt uppfinningen. ' Figur 2 är en graf som illustrerar temperaturberoendet hos resistansen hos' en träd i en sätesvärmare enligt uppfinningen.

Figur 3 är ett blockschema som illustrerar uppfinningens funktion.

Figur 4 är ett kretsschema för en kontrollenhet enligt uppfinningen.

Beskrivning av utföringsexempel Figur 1 illustrerar schematlskt ett bilsäte försett med en uppvärmnings- anordning i enlighet med uppfinningen. l bllsätets sits 1 och ryggstöd 2 är en koppartràd 3 inbäddad i sätesmatenalet oclh förlöper i fram- och återgående slingor. Mönstret för trädens förlopp kan variera och vara mer komplicerat än 'det förhållandevis enkla mönster som illustreras i figuren. Koppartråden 3 är via en: kontrollenhet 4 ansluten till en strömkälla 5, Lex. bilens 12V batteri. Koppar'- träden har typiskt en diameter av 0,2 mm och en längd på cirka 4 m. Dess resistans är cirka 0,3 ohm per meter vid rumstemperatur, vilket ger en total- resistans på 1,3 ohm. Dä Koppartråden är ansluten till strömkäilan 5 vänns träd-en upp och' värmen sprider sig till det omslutande stoppningsmaterialet i sätet, t.ex. skumplast. För undvikande av för hög temperatur i sätet är kontrollanordningeh anordnad att bryta temperaturen då en viss temperatur uppnåtts. Det hittills' - beskrivna överensstämmer med konventionell teknik för uppvärmning av bilsäten.

Enligt konventionell teknik är utöver vad som visas i figuren en speciell temperatursensor anordnad som ger signal till kontrollenheten 4 att bryta I strömmen när temperaturen blivit tillräcklig hög. En sådan temperatursensor är eliminerad genom föreliggande uppfinning genom att regleringen av till* och fränslag- av strömmen är integrerad i själva kontrollenheten 4 på ett sätt som närmare kommer att beskrivas nedan. p 20 25 30 528 149 5 Regleringen enligt uppfinningen bygger på det välkända faktum att de flesta metallers resistivitet är temperaturberoende. Detta temperaturberoende är ofta positivt och beroendet är i många fall linjärt. Detta är fallet med tex. koppar. lfigur 2 illustreras resistansen hos en koppartråd med en längd av 10 m och en diameter av 0,2 mm som funktion av trädens temperatur. Som framgår år resistan- sen av denna tråd cirka 3,2 ohm vid rumstemperatur 22°C, och vid 60°C är resistansen 3,6 ohm. i Kontrollenheten 4 innefattar en krets som mäter resistansen över koppar-u tråden 3 i bilsätet 1, 2. Då tråden 3 ansluts till strömkällan 5 och uppvärmningen startar avkänns en resistans som med de angivna dimensionema i exemplet uppgår till cirka 1,3 ohm om' uppvärmningen startar vid rumstemperatur och 'till cirka 1,0 ohm om uppvärmningen startar vid -20°C. Under uppvärmning ökar trädens resistans kontinuerligt och denna mäts kontinuerligt eller med korta intervall. Vidett förutbestämt värde pä den uppmätta resistansen, tex. 1,45 ohm är kontrollenheten anordnad att bryta strömmen. Detta motsvarar en temperatur hos tråden på cirka eo°c. Q Då är sätet uppvämtt och strömtillförseln avbruten. Temperaturen 'hos tråden kommer därvid att avta och därmed svalnar sätet långsamt. Kontroll- enheten är anordnad att i detta skede med vissa tidsintervall sluta strömmen, tex. var 5:e minut för att möjliggöra uppmätning av det aktuella värdet på resistansen.

Skulle detta värde underskrida en förutbestämd nivå bibehålls strömmen sluten och uppvärmningsförioppet vidtar till dess att resistansen 1,45 ohm äter uppnåtts varvid strömmen ånyo bryts. i Blockschemat i figur 3 illustrerar den logiska uppbyggnaden av kontroll- enheten 4. Den innehåller ett mätsteg 41, ett effektsteg 42 och ett logikblock 43.

Det senare är ett block för reglerinställning och status. ' Mätsteget 41 mäter aktuell resistans i värmeelementet 3. Med en koppling ' eller mätning som är störningsokänslig och eliminerar variationer i matningsspänë ning kan aktuell resistans mätas i aktuellt inspänningsomräde med tillräckligt hög noggrannhet. _ Efiektsteget 42 består av en effekttransistor som styrs från logikblocket 43.

Genom att mäta resistansen i värmeelementet 3 kan värmeelementets temperatur avgöras. Om värmeelementets 3 temperatur är samma som, eller högre än inställd 10 20 25 30 528 149 6 temperatur stängs effektsteget 42 av. l och med det upphör strömmen genom värmeelementet 3. Efter en kortare tids vila slås effektsteget 42 äter på och en ny mätning skerfÃr värmeelementets 3 temperatur lägre än önskad temperatur är effektsteget 42 på tills önskad temperatur uppnåtts.

Logikblocket 43 presenterar aktuell temperatur för omvärlden. Det är även möjligt att ställa in önskad temperatur och kalibrera kretsen för aktuellt trådmaterial, och tràdlängd. _ Konstruktionen kan realiseras på en mängd olika sätt, tex. med diskret elektronik eller digitalt med hjälp av t.ex. AlD-omvandlare och processor.

Börvärde A är önskad temperatur på anslutet värmeelement. Inställningen kan ske antingen digitalt eller analogt. Här kan t.ex. en tryckknapp eller ett ”snurrhjul” anslutas för att välja temperatur. Årvärde B visar uppmätt temperatur. Värdet kan presenteras antingen 'digitalt eller analogt. Anslutningen finns med för framtida bruk.

Kalibreringsdata C programmeras vid monteringstillfället för att kalibrera kontrollkretsen med anslutet värmeelement. l figur 4 illustreras ett kretsschema för kontrollenheten 4. Denna år således förbunden med träden 3 som i figuren är symboliserad som ett motstånd. Kontroll- enheten innefattar en mätbrygga innehållande motstånden RT, R8, R11, R12 och 'R13. Om tråden har en resistans som år lägre än det som motsvarar önskad uppnâdd temperatur kommer MOSFET-transistor T1 vara tillslagen tills det att den inställda förutbestämda resistansen uppnåtts. En klockkrets 8 med anslutningama 6, 7 ger en kort puls med ställbar frekvens. Vid varje puls sker en resistansmätning av värmeelementet. Pulsfrekvensen styrs av kondensatom C1 som med kapacitans på 1pF ger en frekvens på 2 Hz. Förhållandet R6/R5 bestämmer minsta till-tid, här 5%. _ _.

Motståndet R12" är anordnat för inställning av resistansområdet 22 - 1,8 ohm för tråden 3. - - Matningsspänningen är normalt 9 - 24 V DC. Utgångssteget tàl cirka 3A." Begränsande år effekttåligheten på motstànden R7 - R1O samt felpolarisations- skyddet D2. _ Kretsschemat kan naturligtvis ha annorlunda layout än det ovan beskrivna med bibehållen grundprincip i funktionen. Således kan t.ex. den analoga lösningen 528 149 7 med komparator ersättas av ett Iogikblock och AlD-omvandlare. Detta kan ge ökade reglermöjligheter och färre komponenter.

Kontrollenheten 4 utgörs lämpligtvis av ett haivledarchip formatet 10x10 mm. och kan ha

Claims (11)

20 25 *i 528 149 sE 0590118-5 a Nya PATENTKRAV

1. Uppvärmningsanordning för uppvärmning av ett säte (1, 2). såsom t.ex. ett bilsäte, innefattande ett i sätet (1, 2) anordnat och till en strömkälla (5) anslut- ningsbart elektriskt motstånd (3) och en till motståndet (3) kopplad kontrollenhet (4) för kontroll av sätets (1, 2) temperatur kännetecknad av att motståndet (3) är av ett material med temperaturberoende resistivitet och att kontrollenheten (4) är anordnad att avkänna motståndets (3) resistans då motståndet (3) är anslutet till strömkällan (5).

2. Uppvärmningsanordning enligt patentkrav 1 kännetecknad av att materialet är av ett slag där resistiviteten ökar som funktion av ökad temperatur.

3. Uppvärmníngsanordning enligt patentkrav 2 kännetecknad av att materialet är av ett slag där nämnda ökning är i huvudsak linjär.

4. Uppvårmningsanordning enligt något av patentkraven 2 - 3 kännetecknad av att materialet är en metall eller en metallegering.

5. Uppvärmningsanordning enligt något av patentkraven 2 - 4 kännetecknad av att motståndet (3) är en tråd.

6. Uppvärmningsanordning enligt något av patentkraven 2 - 5 kännetecknad av att kontrollenheten (4) år anordnad att, då motståndet (3) är anslutet till ström- källan, och en förutbestämd avkänd resistans är uppnådd, påverka strömtillförseln från strömkällan (5).

7. Uppvärmningsanordning enligt patentkrav 6 kännetecknad av att nämnda påverkan är att bryta strömmen.

8. Uppvärmningsanordníng enligt patentkrav 7 kännetecknad av att kontroll- enheten (4) är anordnad att, då strömmen har brutits och ett förutbeståmt tids- intervall därefter förflutit, åter sluta strömmen för avkänning av motståndets (3) resistans. 528 149' 9

9. Uppvärmningsanordning enligt något av patentkraven 1 - 8 kännetecknad av att kontrollenheten är anordnad på ett chip.

10. Uppvärmningsanordning enligt något av patentkraven 1 - 9 kännetecknad av att motståndet (3) är anordnat mellan två skumplastskikt i sätet (1, 2).

11. Säte (1, 2) såsom t.ex. ett bilsäte, kännetecknad av att sätet (1. 2) är försett med en uppvärmningsanordning enligt något av patentkraven 1 -10.