通過(guò)強(qiáng)化柔性導(dǎo)線的性能提高汽車(chē)座椅加熱系統(tǒng)的安全性和功能
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汽車(chē)電子布線的作用除了把電源或控制及傳感器信號(hào)從汽車(chē)內(nèi)的一點(diǎn)連接到另外一點(diǎn)之外，其中一種應(yīng)用就是座椅加熱器的布線。如果在這個(gè)部位出故障，就可能導(dǎo)致座椅無(wú)法加熱或者引起燃燒和火災(zāi)。為座椅加熱器設(shè)計(jì)一種加熱導(dǎo)線面臨許多挑戰(zhàn)，首要挑戰(zhàn)就是機(jī)械可撓性和溫度控制，目前最常用的兩種材料是碳酸纖維和純銅線束。
導(dǎo)線的絕緣材料有氟樹(shù)脂和搪瓷。典型情況下，導(dǎo)線要密封在一種纖維/泡沫塑料之中，以在導(dǎo)線的兩邊創(chuàng)建外殼，最后，通常用粘合劑保護(hù)起來(lái)。
導(dǎo)線的動(dòng)態(tài)特性
乘員進(jìn)出座位的過(guò)程中需要在側(cè)墊上滑動(dòng)，這個(gè)動(dòng)作對(duì)側(cè)墊的內(nèi)部加熱導(dǎo)線產(chǎn)生一種漸進(jìn)的摩擦和刮擦，誘導(dǎo)出相當(dāng)大的壓力。在座位中翹曲和挪動(dòng)的人也會(huì)對(duì)導(dǎo)線產(chǎn)生壓力。
對(duì)于金屬導(dǎo)線，邏輯上建議采用橫截面積大的導(dǎo)線，拉力越大，伸縮性能就越強(qiáng)。任何解決方案都不能脫離實(shí)際。
拉力很重要，但是，導(dǎo)線的柔軟性也同等重要。在現(xiàn)有采用純銅線的座椅加熱器中可以看到這一點(diǎn)。這樣的加熱器由許多直徑很小的導(dǎo)線綁在一起而構(gòu)成，這些較細(xì)的導(dǎo)線比具有同樣電阻的粗導(dǎo)線更為柔軟；不幸的是，導(dǎo)線繩因在縱向擰成，其柔軟性不夠優(yōu)化。
為此，要把導(dǎo)線的設(shè)計(jì)調(diào)整為圍繞柔性線芯來(lái)螺旋纏繞導(dǎo)線。這種纏繞方法增強(qiáng)了導(dǎo)線的柔軟性，極大地提高了導(dǎo)線的動(dòng)態(tài)性能。螺旋纏繞的導(dǎo)線的性能比純導(dǎo)線的性能提高了10倍。
熱電纜具有其自身的柔性測(cè)試方法(見(jiàn)下圖)。這種測(cè)試的目標(biāo)是在努力設(shè)計(jì)螺旋纏繞導(dǎo)線的過(guò)程中應(yīng)用更為魯棒和嚴(yán)格的測(cè)試，使之適合于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用環(huán)境對(duì)動(dòng)態(tài)性能的要求。這種測(cè)試已經(jīng)被添加到國(guó)際電子技術(shù)委員會(huì)(IEC)測(cè)試規(guī)范之中。
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通過(guò)單一溫度調(diào)節(jié)裝置，可以控制現(xiàn)有座椅加熱器內(nèi)的加熱導(dǎo)線。毫無(wú)疑問(wèn)，單一溫度調(diào)節(jié)裝置的“熱檢測(cè)面積”是有限的，特別是在本地過(guò)熱熱點(diǎn)出現(xiàn)的位置遠(yuǎn)離溫度調(diào)節(jié)裝置的情況下。
為了簡(jiǎn)化過(guò)熱保護(hù)，可能要采用溫度傳感聚合體；這種溫度傳感聚合體會(huì)在預(yù)先設(shè)定的、比座椅的燃燒溫度要低的溫度熔斷。傳統(tǒng)上，人們采用熔斷層來(lái)創(chuàng)建一個(gè)極低的電阻，該電阻從電源吸取大量電流并燒斷保險(xiǎn)費(fèi)。然而，為了達(dá)到座椅加熱所需要的電阻，要并聯(lián)附加兩個(gè)螺旋纏繞的單元線。在這種情況下，熔斷層不再引起電流的增加，因?yàn)閮蓚€(gè)導(dǎo)線之間的電壓與每一個(gè)導(dǎo)線上的每一點(diǎn)的電壓相同。
為了有效地利用熔斷層，要暫時(shí)切斷兩導(dǎo)線之間的連接，僅僅留出并聯(lián)電阻一端的結(jié)合點(diǎn)附加到電源上。如果在此期間監(jiān)測(cè)到電流流過(guò)結(jié)合點(diǎn)，那么，它應(yīng)該比正常數(shù)值要小得多；在可熔斷層熔斷的情形下，如果吸取的電流仍然較高，那么，就表示出現(xiàn)了過(guò)熱的情形。
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通過(guò)采用也是熱敏電阻的導(dǎo)線，可以精確地控制溫度。因此，溫度傳感可以在導(dǎo)線本身上被測(cè)量出。下圖顯示了具有NTC熱敏電阻層的螺旋纏繞的導(dǎo)線(負(fù)溫度系數(shù))。
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1. 監(jiān)測(cè)整個(gè)溫度
2. 檢測(cè)熱點(diǎn)
在設(shè)計(jì)反饋傳感器導(dǎo)線的過(guò)程中，要考慮的重要一點(diǎn)是熱敏電阻聚合體的長(zhǎng)期穩(wěn)定性?？刂颇K的電子電路從具有窄帶容差的導(dǎo)線重復(fù)地接收一致的信號(hào)是至關(guān)重要的。這種一致性是通過(guò)采用受控加工工藝技術(shù)對(duì)熱敏電阻聚合體的加工而實(shí)現(xiàn)的。
評(píng)論