通過強化柔性導(dǎo)線的性能提高汽車座椅加熱系統(tǒng)的安全性和功能
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汽車電子布線的作用除了把電源或控制及傳感器信號從汽車內(nèi)的一點連接到另外一點之外，其中一種應(yīng)用就是座椅加熱器的布線。如果在這個部位出故障，就可能導(dǎo)致座椅無法加熱或者引起燃燒和火災(zāi)。為座椅加熱器設(shè)計一種加熱導(dǎo)線面臨許多挑戰(zhàn)，首要挑戰(zhàn)就是機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，通常用粘合劑保護起來。
導(dǎo)線的動態(tài)特性
乘員進出座位的過程中需要在側(cè)墊上滑動，這個動作對側(cè)墊的內(nèi)部加熱導(dǎo)線產(chǎn)生一種漸進的摩擦和刮擦，誘導(dǎo)出相當(dāng)大的壓力。在座位中翹曲和挪動的人也會對導(dǎo)線產(chǎn)生壓力。
對于金屬導(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。任何解決方案都不能脫離實際。
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。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)計調(diào)整為圍繞柔性線芯來螺旋纏繞導(dǎo)線。這種纏繞方法增強了導(dǎo)線的柔軟性，極大地提高了導(dǎo)線的動態(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試方法(見下圖)。這種測試的目標(biāo)是在努力設(shè)計螺旋纏繞導(dǎo)線的過程中應(yīng)用更為魯棒和嚴(yán)格的測試，使之適合于現(xiàn)場實際使用環(huán)境對動態(tài)性能的要求。這種測試已經(jīng)被添加到國際電子技術(shù)委員會(IEC)測試規(guī)范之中。
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通過單一溫度調(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。毫無疑問，單一溫度調(diào)節(jié)裝置的“熱檢測面積”是有限的，特別是在本地過熱熱點出現(xiàn)的位置遠離溫度調(diào)節(jié)裝置的情況下。
為了簡化過熱保護，可能要采用溫度傳感聚合體；這種溫度傳感聚合體會在預(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，人們采用熔斷層來創(chuàng)建一個極低的電阻，該電阻從電源吸取大量電流并燒斷保險費。然而，為了達到座椅加熱所需要的電阻，要并聯(lián)附加兩個螺旋纏繞的單元線。在這種情況下，熔斷層不再引起電流的增加，因為兩個導(dǎo)線之間的電壓與每一個導(dǎo)線上的每一點的電壓相同。
為了有效地利用熔斷層，要暫時切斷兩導(dǎo)線之間的連接，僅僅留出并聯(lián)電阻一端的結(jié)合點附加到電源上。如果在此期間監(jiān)測到電流流過結(jié)合點，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)了過熱的情形。
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通過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(負溫度系數(shù))。
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1. 監(jiān)測整個溫度
2. 檢測熱點
在設(shè)計反饋傳感器導(dǎo)線的過程中，要考慮的重要一點是熱敏電阻聚合體的長期穩(wěn)定性。控制模塊的電子電路從具有窄帶容差的導(dǎo)線重復(fù)地接收一致的信號是至關(guān)重要的。這種一致性是通過采用受控加工工藝技術(shù)對熱敏電阻聚合體的加工而實現(xiàn)的。
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