JPH02504562A - 特に自動車の電気的なシート加熱手段のための制御およびモニタ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 特に自動車の電気的なシート加熱手段 のための制御およびモニタ回路 この発明は、特に自動車の電気的なシート加熱手段のための制御およびモニタ回 路に指向されているものであって、これを構成しているものは、電気的な加熱要 素を含んでいる制御回路、該電気的な加熱要素の抵抗値に応じて励起される計測 区分、および、該電気的な加熱要素をオフにするために該計測区分からの出力に よって制御されるスイッチング手段である。

例えば、シート・カバーの近傍におけるシート加熱手段には加熱用ワイヤによっ て形成された電気的な加熱要素が含まれており、この電気的な加熱要素は、例え ば、曲折パターンやジグザグ・パターン等をもって基板上に備えられているもの であるが、負荷をかけて使用しているときに、該加熱用ワイヤの短絡または断線 が生じることがある。シート加熱手段の電気的な抵抗型の加熱要素における加熱 ワイヤの長さ区分の橋渡しをする短絡は、を流消費の増大や加熱されたシートま たは背もたれ上での過熱点の形成をもたらすものである。しかるに、制御回路の 温度センサと熱的に結合されていないよ・うな、電気的な抵抗型の加熱要素の領 域内で過熱が生じたときには、これらの欠点は、該シート加熱手段に対する電源 を制御するための制御回路によっては検知することができない。

これらの難点を克服するために、電気的な抵抗型の加熱要素を通る加熱用電流は 、適当な計測区分によって既にモニタされている。そして、例えばシート加熱手 段における内部的な短絡により、該加熱用電流がある所定のレベルを超えて増大 したときには、このような計測区分で生成される信号によって該電気的な加熱要 素はオフにされるものである。

しかしながら、このようなモニタ回路には次のような欠点がある。即ち、その計 測区分の設計は、それぞれの加熱容量に従って電気的な抵抗型の加熱要素を通っ て流れる電流の大きさのためになされねばならないこと、または、該電気的な加 熱要素に交流を流が供給されているときには、加熱用電流を表している、より小 さい計測電流を導出させるために、比較的複雑で高価な変流器を使用せねばなら ないことである。

従って、この発明の意図するところは、特別な種類の電気的なシート加熱手段の ための制御およびモニタ回路を提供することにある。そして１．電気的な抵抗型 の加熱要素のいかなる欠点でも、特に局部的な過熱をもたらす内部的な短絡は、 簡単なモニタ回路において高い信頼度をもってまた極めて迅速に検知することが できる。ここでのモニタ回路は極めて小さい計測電流をも゛って操作されて、シ ート加熱手段をオフにするようにされる。このような制御およびモニタ回路は、 電気的なシート加熱手段で考えられる多くの欠点に応答し、また、このような欠 ・点を広い範囲の操作条件内で検知するように意図されている。

この発明によれば、その特定の目的の解決は、電気的な抵抗型の加熱要素と電源 との間の短時間の接続の破断のため、および、電気的な加熱要素と前記要素に対 して計測電流を加える計測区分との間の実質的に同時性の短時間の接続の生成の ために、該電気的な抵抗型の加熱要素に対する電源線内に配置されているスイッ チ配列によってなされる。

正常な操作のインタバル内に回路のテストをすること自体は他の分野で知られて いることではあるが、ここで特定されている電気的なシート加熱手段のための制 御およびモニタ回路は、恒温的に０Ｎ−ＯＦＦ制御される電気的な抵抗型の加熱 要素がＯＮにあるようなそれらの期間内に、該電気的な抵抗型の加熱要素に対す る電源の短時間の中断を実行するために備えられているものである。

全体的な装置の熱的な慣性により、電気的な抵抗型の加熱要素に対する電源の短 時間の中断は実際には重要なことではない、むしろ、恒温的に０Ｎ−ＯＦＦｆｔ ｉＩ制御の場合においては、短時間の中断期間と励起サイクルの期間との間の比 率からみれば、これは無視できることでもある。

なお、この比率の程度は例えば１１５００位のものである。

更に重要なことは、電気的な抵抗型の加熱要素に対する電源の短時間の破断の間 は活性にあるような、ここで特定されている計測区分において可能とされている ことは、基準電源に基準電圧を生成させることである。ここでの基準電圧は、外 部温度が著しく変動するときや、温度が上昇するとき等において、直接的に操作 するようにされる欠点のない電気的な抵抗型の加熱要素の様々な操作状態におけ る計測電流のために、該電気的な抵抗型の加熱要素における電圧降下と同様な働 きをするものである。

上記された以外のことについては、ここで特定されている制御およびモニタ回路 の利点のある展開および改善が、請求の範囲第１項に依存する記載において特徴 付けられている。この発明の一実施例の説明が次の図面を参照しながらなされる 。ここに、 図面の簡単な説明 第１図は、特に自動車の電気的なシート加熱手段のための制御およびモニタ回° 路の概略的な回路図であって、ここで特定されている回路配置に従っているもの である。

第２図は、電気的な加熱要素の温度、および、恒温的な０Ｎ−ＯＦＦ制御のため に該電気的な加熱要素に対して供給される電力のそれぞれに対応するタイム・チ ャート図である。

第３図は、第２図のＨｌ−１１１時間内に該電気的な加熱要素に対して加えられ る供給電圧について、著しく拡大されたタイム・スケールをとって描かれたタイ ム・チャート図である。

第１区に例示されている回路配列に対して、自動車の機器パネル上に搭載するこ とができる可溶性のリンクおよび手動で操作されるスイッチを介して、該自動車 に対する電圧がターミナルＵ、において加えられる。電気的なシート加熱手段の 電気的な抵抗型の加熱要素１１は、スイッチ１０を通して自動車電圧に接続させ ることができる。ここでのスイッチ１０は、集積化された熱的な保護をともなっ て、電力スイッチング・トランジスタとして精成させることができる。この電気 的な抵抗型の加熱要素１１は、シートの張り生地内だけまたは青もたれの張り生 地内だけに配置することができるか、もしくは、背もたれ内およびシート内の双 方に配置された加熱要素区分の形成をすることができる。いうまでもなく、ここ で特定されている種類の制御およびモニタ回路は、シートの張り生地に対する電 気的な抵抗型の加熱要素のため、および、青もたれの張り生地に対する電気的な 抵抗型の加熱要素のために、それぞれ分離して備えるようにすることができる。

ここで、正常な加熱操作の間には、シートの張り生地に対する電気的な抵抗型の 加熱要素、および、背もたれの張り生地に対する電気的な抵抗型の加熱要素は、 選択的に分離してオンにすることができるか、または、直列的または並列的に操 作させることができる。

これに対して、電気的な抵抗型の加熱要素の欠点のない操作をテストするために は、このは気的な抵抗型の加熱要素に対して、計測区分によって生成された計測 用電流が分離して加えられ、テストされることになるが、これについては詳細に 後述される。

温度センス用抵抗１３は、矢印１２によって指示されているように、電気的な抵 抗型の加熱要素に対して熱的に結合されている。このセンス用抵抗の抵抗値は、 該電気的な抵抗型の加熱要素に対する熱的な結合のために、該抵抗１３の抵抗値 に応じて変動するものである。温度センス用抵抗１３は分圧器の一部をなすもの であって、抵抗１４を付加的に備えており、シート加熱手段が起動されたときに は自動車電源に結合されている。抵抗１３および１４から形成された分圧器の分 圧電圧は、抵抗１５および１６からなる分圧器より導出される基準電圧と比較さ れる。この基準電圧は可変抵抗１５によって変動することができる。従って、こ の抵抗１５において、恒温的な０Ｎ−ＯＦＦ制御のための設定点値を生成させる ことができる。

その一方では抵抗１３および１４からなり、他方では抵抗１５および１６からな る分圧器の分圧電圧は、比較器１７において互いに比較される。そして、この比 較器１７からの出力は、スイッチ１０に対する回路接続を介して通されて、セン ス用抵抗１３によってセンスされた温度がある設定点値を超えたときには、該ス イ・ソチをし・て電気的な抵抗型の加熱要素１１と自動車電圧との間の接続を断 つようにする。これに対して、該設定点値を下回る加熱用温度の降下が温度セン ス用抵抗１３によりセンスされたときには、電気的な抵抗型の加熱要素１１と自 動車電圧との間の接続がスイッチ１０によって再びなされる。制御装置に固有の ヒステリシスのために、第２図における特性１８および１９は、それぞれに、電 気的な抵抗型の加熱要素１１および供給される電力の温度に関連するものとして 、時間の間数としての結果をもたらす。

電気的な抵抗型の加熱要素１１の自動車電圧に対する結合、従って加熱用電力の 供給のための結合を必要とする、第１図に示されている実施例が動作している状 態において、比較器１７からの出力信号により、パルス発生器２０からの制御パ ルスが出力線２１上に生成されるが、この制御パルスはそれぞれに１．９９７　 ｓの期間を有するものであり、また、０．００３ｓのパルス・インタバルをもっ て分離されている。設定点温度を下回る電気的な抵抗型の加熱要素の温度を表す 出力信号を比較器１７が生成している限り、線２１上での制御パルスは、０．０ ０３ｓのパルス・インタバルをもって分離されている、１．９９７ｓの期間を有 するそれぞれのパルス列に対して（ここで特定された時間的な周期は単なる例と して記述されただけのものである。）、スイッチ１０をして電気的な抵抗型の加 熱要素１１を自動車電圧に結合させる。比較器１７からのこのような出力は、シ ート加熱手段が起動された後での加熱上昇相の間は６０ｓの周期を有するもので あるが、その後では、約６ｓの加熱体止に追従して、それぞれに６５の周期を有 する短時間の加熱操作が続くようにされる。しかしながら、ここで特定された時 間は主要な関連を示すための単なる例であって、第２図におけるタイム・チャー ト区は定性的にのみ理解されるべきであって、いかなる定量的なデータも含むも のではない。

ｔｆＬ２１上で生成されたパルス発生器２０からの出力信号は、反転要素２２に おいて反転されて、ｔ！２３を介してスイッチ２４に加えられる。このスイッチ ２４は線２３上での信号によって制御されるものであって、線２３上での信号に 応答するｉ！２１上での信号のパルス・インタバルの間の短い時間だけ、自動車 電圧を計測区分２５に結合させる機能を果たすようにされる。

計測区分２５を構成している抵抗２６は、電気的な抵抗型の加熱要素１１ととも に分圧器を構成しているが、スイッチ１０が該電気的な抵抗型の加熱要素１１と 自動車電圧との直接的な接続を断っているときには、該自動車電圧に結合されて いる。抵抗２６および電気的な抵抗型の加熱要素１１からなる分圧器より導出す ることができる分圧電圧は、２個の基準電源からの電圧と比較される。ここに、 第１の基準電源は抵抗２７および可変抵抗２８からなるものであり、これに対し て、第２の基準電源は抵抗２９および可変抵抗３０で形成される分圧器からなる ものである。

電気的な抵抗型の加熱要素１１の動作の間に、内部的な短絡によるその抵抗値が 、抵抗２８において調節された所定の設定点値を下回って降下したときには、比 較器３１から欠陥を指示する信号が出力され、これに対して、電気的な抵抗型の 加熱要素１１の抵抗値が、断線または断面での収縮のために、抵抗３０において 調節された所定の設定点値を超えて上昇したときには、比較器３２から欠陥を指 示する信号が出力される。比較器３１および３２からの出力はＯＲ回路３３にお いて組み合わされて、電気的な抵抗型の加熱要素１１の抵抗値がある所定レンジ のウィンドウの外側にあるときには、欠陥を指示する信号を線３４上で直ちに生 成するようにされる。前記のウィンドウは抵抗２８および３０によって選択する ことができる。

欠陥を指示する信号が発生したときに直ちに比較器１７とパルス発生器２０との 間の接続を断つために、線３４上での欠陥を指示する信号がスイッチ３５に加え られて、スイッチ１０をＯＮにするいかなる制御信号でも、該パルス発生器から 線２１上には生成させないようにされる。そして、その結果として、電気的な抵 抗型の加熱要°素１１がＯＦＦに留まる。

第３図から明らかであるように、１！２１上でのパルス間のパルス・インタバル は、例えば、僅かに３ｍｓである。しかしながら、計測区分２５によって電気的 な抵抗型の加熱要素１１の状態を検知するためには、これで十分である。トラブ ルのない動作の間に電気的な抵抗型の加熱要素に加わる供給電圧の特性について の時間的な周期は、第３図において例示されているように、第２図に示されてい る電力のタイム・チャートにおける時点ｌＴｌ−１１１間の比較的短い周期に対 応している。

第１図に例示されている回路配列が種々のやり方で修正することができることは 、当業者にとって明らかなところである０例えば、第１図のスイッチ区分３６で のスイッチ１０および２４に代えて、切り替えスイッチを接続点３７に設けるこ とができる。ここでの切り替えスイッチは、１１２１上におけるパルス発生器２ ０からの信号によって制御されるものである０回路配列のこのような構成におい ては、計測区分２５は変化せずに留まり、装置の起動後には自動車電圧に結合さ れている。また、該計測区分および恒温的な制御区分からの出力信号は、論理的 な組み合わせのために、パルス発生器２０に対して直接加えることができる。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）特に自動車の電気的なシート加熱手段のための制御およびモニタ回路であ って、電気的な抵抗型の加熱要素（１１）を含んでいる制御回路、該電気的な抵 抗型の加熱要素（１１）の抵抗値に応じて励起される計測区分（２５）、および 、該電気的な抵抗型の加熱要素をオフにするために前記計測区分からの出力によ って制御されるスイッチング手段（３５、１０）から構成されており、該電気的 な抵抗型の加熱要素と供給電圧源との間の接続の短時間の断絶のため、および、 該電気的な抵抗型の加熱要素とこれに計測電流を供給する計測区分（２５）との 間の実質的に同時性の短時間の接続のために、スイッチ区分（１０、２４、３６ ）が該電気的な抵抗型の加熱要素（１１）に対する電流供給線内に配置されてい ることを特徴とする、特に自動車の電気的なシート加熱手段のための制御および モニタ回路。 （２）該計測区分（２５）に含まれている抵抗（２６）は、該電気的な抵抗型の 加熱要素（１１）とともに、前記要素が該供給電圧源から切り離されているとき に、分圧器を形成するようにされており、前記分圧器の分圧電圧は、該計測区分 （２５）からの出力信号（３４）を生成させるために、比較器（３１）内の基準 電圧源（２７、２８）からの基準電圧と比較されて、該電気的な抵抗型の加熱要 素における電圧降下が該計測電流による基準電圧を下回っているときには、該電 気的な抵抗型の加熱要素を消勢するために、該スイッチ区分を制御するための該 計測区分からの出力信号を生成させるようにすることを特徴とする、請求項１に 記載の回路。 （３）該電気的な抵抗型の加熱要素（１１）を含んでいる該分圧器（２６、１１ ）の分圧電圧は、更に別の比較器（３２）において、他の基準電圧源（２９、３ ０）からの更に別の基準電圧と比較されて、該計測電流が前記吏に別の基準電圧 を超えたことにより、該電気的な抵抗型の加熱要素における電圧が降下したとき には、該電気的な抵抗型の加熱要素を消勢するためのスイッチ区分の制御をすべ く、該計測区分からの出力信号が生成されるように、該計測区分（２５）からの 出力信号を形成させるようにすることを特徴とする、請求項２に記載の回路。 （４）該制御回路は恒温的な制御手段による温度センサ（１３）からなるもので あり、前記センサは該電気的な抵抗型の加熱要素（１１）に対して恒温的に結合 されていて、前記制御手段からの出力信号（１７）は、該スイッチ区分（１０、 ２４、３６）を制御するために、該計測区分（２５）からの信号と論理的に結合 されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の回路 。 （５）該恒温的な制御手段からの出力信号（１７）は、該スイッチ区分（１０、 ２４、３６）を制御するために、スイッチング手段（３５）を介してパルス発生 器（２０）に対して与えられており、前記スイッチング手段（３５）は次々に該 計測区分（２５）からの出力信号（３４）によって制御されていることを特徴と する、請求項４に記載の回路。 （６）該電気的な抵抗型の加熱要素（１１）と供給電圧との間の接続の正常な短 時間の断絶をさせる周期が、該電気的な抵抗型の加熱要素をＯＮにする該恒温的 な制御手段からの信号の周期の約１／２０００ないし１／５００であるように、 該スイッチ区分（１０、２４、３６）が制御されることを特徴とする、請求項４ または５に記載の回路。