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通過強(qiáng)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

作者: 時(shí)間:2016-12-20 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏


NTC和PTC(正溫度系數(shù))技術(shù)容許控制器分別確定過熱局部面積和平均元件溫度。但是,這種依賴于溫度變化的技術(shù)會(huì)造成電阻產(chǎn)生可重復(fù)和可預(yù)見的變化。在低頻時(shí)。NTC隔離層可以采用多個(gè)并聯(lián)電阻來(lái)建模,如下圖所示。
每一個(gè)電阻的數(shù)值以算術(shù)函數(shù)的形式所溫度變化。因此,如果兩個(gè)導(dǎo)線由它們之間的一層NTC材料電阻隔離,那么,就可以采用下列等式計(jì)算兩導(dǎo)線之間的電阻:
其中,a和b是常數(shù),取決于NTC材料的用量、導(dǎo)線之間的接觸表面積、NTC材料和單位長(zhǎng)度,其中T是NTC材料的溫度。整個(gè)NTC電阻是所有單位長(zhǎng)度總和的倒數(shù)。

當(dāng)電阻并聯(lián)時(shí),如果電阻具有比其它電阻低得多的電阻,那么,總電阻可以被近似為最低電阻。






因此可見,如果NTC材料的一部分的溫度增加,那么,兩導(dǎo)線之間的整個(gè)電阻的溫度就大約等于NTC材料最熱那部分的電阻。對(duì)于由NTC材料構(gòu)成的短線(即小于20m),單元線(例如小于0.5米)的一小段溫度升高了30度,那么,就會(huì)對(duì)整個(gè)NTC材料導(dǎo)線的電阻產(chǎn)生顯著的影響。因此,通過監(jiān)測(cè)NTC隔離層的電阻,如果電阻的數(shù)值大幅度減少的話,控制器就可以確定本地存在溫度上升的過熱區(qū)域。

測(cè)量NTC的電阻

有可能采用幾種方法來(lái)測(cè)量NTC的電阻,其優(yōu)勢(shì)各有不同,在設(shè)計(jì)這種電路的時(shí)候,需要考慮采用哪種方法。首先,要注意低溫時(shí)NTC材料的固有電阻非常高,是幾十兆歐數(shù)量級(jí);根據(jù)歐姆定律,在低壓時(shí)(如汽車應(yīng)用中的12V)該固有電阻等于通過隔離層的非常低的電流。例如,如果NTC隔離層的電阻在20度時(shí)為30兆歐,那么,在12V時(shí)流過隔離層的電流為0.4mA。測(cè)量NTC電阻的一種方法是采用不同的放大器和具有NTC層的小數(shù)值串聯(lián)電阻(見下圖)。
還有一種測(cè)量NTC電阻的方法,那就是創(chuàng)建一個(gè)RC濾波器,其中固定電容與NTC電阻串聯(lián)。隨著NTC層的電阻的改變,濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)將相應(yīng)地改變。
因此,對(duì)于合適頻率的交流信號(hào)(當(dāng)NTC材料工作于20度時(shí),接近濾波器的截止頻率),隨著NTC材料溫度的增加,根據(jù)濾波器的配置,截止頻率要么變低,要么變高。該交流信號(hào)也將受相移的影響,并依賴于溫度的變化。這就引入兩種測(cè)量NTC電阻的方法。

測(cè)量PTC的阻抗

PTC技術(shù)采用已知溫度系數(shù)的特殊金屬材料電阻,以便計(jì)算平均元件溫度。隨著金屬溫度的增加,電阻也以線性關(guān)系增加。NTC隔離層則相反,PTC線的模型由串聯(lián)起來(lái)的許多電阻構(gòu)成。這就產(chǎn)生一種效應(yīng):任何本區(qū)域的過熱都將對(duì)整個(gè)已測(cè)PTC電阻產(chǎn)生負(fù)面影響。

測(cè)量PTC電阻最簡(jiǎn)單的方法是讓PTC導(dǎo)線流過恒定的電流。隨著導(dǎo)線溫度的增加,電阻也會(huì)增加;根據(jù)歐姆定律,PTC導(dǎo)線兩端的電壓將減小。PTC導(dǎo)線的端電壓可以由微處理器上的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器來(lái)監(jiān)測(cè),然后,根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果計(jì)算元件的溫度。

經(jīng)濟(jì)性

上述電熱調(diào)節(jié)器導(dǎo)線和控制模塊的總體技術(shù)比現(xiàn)有座椅加熱技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性更有競(jìng)爭(zhēng)力,產(chǎn)品的設(shè)計(jì)更為魯棒,使用更安全。

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