CN101337517A - 降低功率的热垫 - Google Patents

Abstract

本发明涉及降低功率的热垫。一种交通工具座椅组件包括座位表面，其中所述座位表面界定温度受控的多个区。至少一个电驱动的加热/冷却源给所述多个区提供加热和冷却之一。控制器依照被设计为限定所述组件的总功率消耗的预定分布来单独地控制从所述源供应到每个区的电功率，且可操作来降低一个区相对于另一个区的功率消耗。

Description

降低功率的热垫

技术领域

本发明一般涉及温度受控的交通工具座位。

背景技术

冷和热环境条件可以造成座椅表面的温度相似于环境温度，从而导致座椅乘坐者不舒适。因此，已经提供了座椅加热器和/或座椅冷却器。座椅加热器和座椅冷却器通常被结合到座椅靠背和座部垫中。座椅加热器和座椅冷却器给座椅表面提供加热和冷却。座椅加热器和座椅冷却器由座椅乘坐者手工操作，或者可替代地，座椅加热器和座椅冷却器可以按照由座椅乘坐者最初预设置的条件自主工作。

典型的座椅加热器包括电阻栅(resistive electrical grid)，当电功率被供应到该电阻栅时，其产生热。电阻栅在结合了座椅加热器的全部区域内产生热。座椅冷却器通常包括通过风扇和特定通风区域循环调节的(冷却/加热)或未经调节的空气，以用于提供通过座椅的座位表面中的孔的空气流。冷却风扇和特定通风区域冷却结合了座椅冷却器的区域。通常，座椅加热器和座椅冷却器可以通过使用电功率工作。

尽管座椅加热器和座椅冷却器可以有效地加热和冷却座部区域，但典型的座椅加热器和座椅冷却器可能会消耗大量电功率。因此，最好是提供更有效地加热和冷却座椅的改良的座椅加热器和座椅冷却器***。

发明内容

本发明涉及包括座位表面的交通工具座椅组件，其中所述座位表面界定温度受控的多个区。至少一个电驱动的加热/冷却源给所述多个区提供加热和冷却之一。控制器根据被设计为限定所述组件的总功率消耗的预定分布(profile)单独地控制从所述源供应到每个区的电功率，且可操作来降低一个区相对于另一个区的功率消耗。

当借助附图阅读时，从下列优选实施方案的详细描述中，对于本领域的技术人员来说，本发明的各种目的和优点将变得显而易见。

附图说明

图1是依照本发明具有降低功率的热垫的座椅的透视图。

图2是图1座椅和降低功率的热垫的前部截面图。

图3是例示图1降低功率的热垫的加热栅的座椅的透视图。

图4是例示图1降低功率的热垫的加热栅的加热顺序的一系列曲线图。

图5是例示冷却***的降低功率的热垫的可替代实施方案。

具体实施方式

现参考附图，图1例示座椅，该座椅一般以12标示，并具有依照本发明的多个降低功率的热垫10。如将在下面详细说明的，多个降低功率的热垫10界定一种类型的电驱动的加热/冷却源，用于以有效方式给座椅12提供热。

如图1所进一步示出，交通工具座椅12包括座椅靠背14和座部垫16。座椅靠背14包括背部支撑件18和多个背部垫子20。座部垫16包括座部支撑件22和多个座部垫子24。背部支撑件18包括下背部区域26、中背部区域28和上背部区域30。相似地，座部支撑件22包括后座部区域32、中座部区域34和前座部区域36。

在图1所示出的实施方案中，降低功率的热垫10被置于背部支撑件18和座部支撑件22中。或者，降低功率的热垫10可以仅被置于背部支撑件18中，或仅被置于座部支撑件22中。在又一实施方案中，降低功率的热垫10可以被置于多个背部垫子20或座部垫子24之中任一个中。

如图1所进一步示出，被置于座部支撑件22中的降低功率的热垫10包括多个区38、40、42、44、46和48。尽管被置于座部支撑件22内的降低功率的热垫10有六个区，但应该理解，降低功率的热垫10可以含有多于六个区或少于六个区。在所例示的实施方案中，区38和区40通常对应前座部区域36，区42和区44通常对应中座部区域34，而区46和区48通常对应后座部区域32。

如图1所进一步示出，被置于背部支撑件18内的降低功率的热垫10包括多个区50、52、54、56、58和60。尽管被置于背部支撑件18内的降低功率的热垫10有六个区，但应该理解，降低功率的热垫10可以含有多于六个区或少于六个区。在所例示的实施方案中，区50和区60通常对应下背部区域26，区52和区58通常对应中背部区域28，而区54和区56通常对应上背部区域30。

如图2所示，座部垫16包括由座椅装饰覆盖物64覆盖的底部材料62。底部材料62适于为座部垫16提供填充。在一个实施方案中，底部材料62是合成泡沫材料。在另一个实施方案中，底部材料62可以是足以为座部垫16提供填充的另一种材料。如图2所示，座椅装饰覆盖物64适于提供保护性的和审美上令人喜爱的覆盖物。在一个实施方案中，座椅装饰覆盖物64是基于织物的材料。在另一个实施方案中，座椅装饰覆盖物64可以是足以提供保护性的和审美上令人喜爱的覆盖物的另一种材料，例如皮革。

如图2所进一步示出，座部垫16还包括降低功率的热垫10。该降低功率的热垫10包括上层66、多个热源68和下层70。上层66和下层70适于保护多个热源68免遭偶然损坏，并且把热源68和座部垫16的其他部分电隔离开。在所例示的实施方案中，上层66和下层70由毡材料制成。或者，上层66和下层70可以是足以保护多个热源68免遭偶然损坏、并且把热源68和座部垫16的其他部分电隔离开的另一种材料，例如，基于织物的材料。尽管图2例示了在上层66、多个热源68和下层70之间的空间，但应该理解，上层66可以与多个热源68接触，且多个热源68可以与下层70接触。尽管所例示的实施方案显示了上层66、多个热源68和下层70，但应该理解，可以使用额外的层，例如热反射层。

现在参见图3，座部垫16被示出为包括座椅装饰覆盖物64和降低功率的热垫10。如先前所描述，座部垫16包括后座部区域32、中座部区域34和前座部区域36。后座部区域32包括降低功率的热垫10的区48和区46，中座部区域34包括乘坐者感知热垫10的区42和区44，而前座部区域36包括降低功率的热垫10的区38和区40。

如图3所示，区38、42和46中的每一个都包括热源68。多个热源68适于给座部垫16供热。尽管为了清晰起见，在区40、44和48中没有示出热源68，但应该理解，热源68也被包括在区40、44和48之内。

如图3所例示，每个热源68都包括电阻栅72和多个栅接线端(gridterminal)74。在所例示的实施方案中，电阻栅72由以预定的方式设置的电阻线制成。在另一个实施方案中，电阻栅可以由以预定的方式设置的另一种电阻材料制成，例如导电碳纤维。电阻栅72适于通过栅接线端74接收电功率，并且当电功率流过所述栅72时供热。电阻栅72依照所期望的加热效应设定加热密度。在一个实施方案中，电阻栅72在从大约200瓦/平方米到大约1200瓦/平方米的范围内设定加热密度，其中加热密度被定义为在给定物理区域散逸的热的量。在另一个实施方案中，电阻栅72可以被设定为大于1200瓦/平方米或少于200瓦/平方米的加热密度。

在所例示的实施方案中，电阻栅72使用流过所述栅72的直流电功率产生热。直流电的范围从大约0.5安培到大约4.0安培，电压范围从大约6.0伏到大约18.0伏。在另一个实施方案中，电阻栅72可以使用足以流过所述栅72并供热的另一类型的电功率。

尽管在图3中例示的热源68是电阻栅，但应该理解，足以给座部垫16供热的其他热源，例如电热装置或导电性碳纤维，可以被用作电驱动加热/冷却源。

栅接线端74通过多个栅连接器78连接到控制器76。如稍后将详细解释的，控制器76适于提供多种功能。控制器76通过多个功率源连接器82连接到功率源80。功率源80适于给控制器76提供电功率。在所例示的实施方案中，功率源80提供直流电功率。在另一个实施方案中，功率源80可以提供另一种类型的电功率，例如交流电。

控制器76包括适于打开和关闭功率源80的总开关(未示出)。在所例示的实施方案中，控制器76通过打开和关闭功率源80来控制供应到电阻栅72的电功率。控制器76也包括适于把所供应的电功率从一个区转换到另一个区的功率转换开关(未示出)。如以上所描述，座部垫16包括具有区46和48的后座部区域32、具有区42和44的中座部区域34以及具有区38和40的前座部区域36。后座部区域32通常对应座椅乘坐者的臀部区域，中座部区域34通常对应座椅乘坐者的大腿区域，而前座部区域36通常对应座椅乘坐者的膝部区域。供应到区38、40、42、44、46和48内的每个热源68的电功率依照控制器76内所包含的预定功率管理分布(powermangement profile)而变化。通过在特定和顺序时间周期内激励各个热源68或者热源68的组合，而不是同时激励所有区38、40、42、44、46和48内的所有热源68，功率管理分布适于降低减小功率的热垫10的总功率需求。

在功率管理分布的一个实施例中，电功率以顺序轮换方式被供应到热源68，从对应座椅乘坐者的臀部区域的区46和48开始，继续到对应座椅乘坐者的大腿区域的区42和44，并结束于对应座椅乘坐者的膝部区域的区38和40。在这个实施方案中，在总时间的大约60％内，电功率被供应到区46和48内的热源68，在25％的时间内，电功率被供应到区42和44，在其余大约15％的时间内，电功率被供应到区38和40。电功率被供应到诸区中的热源68的时间划分被定义为功率管理分布。图4图解地例示功率管理分布的这个实施例。第一个曲线图表示区46和48，第二个曲线图表示区42和44，而第三个曲线图表示区38和40。每个曲线图都表示各区温度随时间的变化。每个曲线图都包括时间周期t1到t10，并进一步包括被指示为设定点温度的目标区温度。在一个实施方案中，时间周期t1大约两分钟。在另一个实施方案中，时间周期t1可以多于或少于两分钟。设定点温度被定义为所期望的稳态温度。设定点温度是可变的，且可以设定在任何所期望的水平。如第一个曲线图所示出，在时间周期t1期间被供应到区46和48内的热源68的电功率引起区46和48内的热源发热。时间周期t1的持续期间内，区46和48的温度上升。如第二个和第三个曲线图所示出，在时间周期t1期间，电功率不被供应到区38、40、42和44中的热源68。在时间周期t1的结尾，区46和48中的热源68的电功率被切断。

如图4中所进一步示出，在时间周期t2的开始，电功率从区46和48内的热源68被转换到区42和44内的热源68。电功率仍然没有被供应到区38和40中的热源。因此，在时间周期t2期间，区42和44内的热源68发热，而区46和48内的热源68开始冷却。在时间周期t2的结尾，区42和44中的热源68的电功率被切断。

仍然参见图4，在时间周期t3的开始，电功率从区42和44的热源68被转换到区38和40中的热源68。电功率不被供应到区46、48、42和44中的热源68。因此，在时间周期t3期间，区38和40中的热源68产生热量，而区46、48、42和44中的热源68冷却。在时间周期t3的结尾，区38和40中的热源68的电功率被切断。在时间周期t3的结尾完成了一次加热循环。加热循环被定义为一系列的时间周期，其中电功率以顺序方式供应到所有热源68。并不要求诸时间周期的长度相等。供应电功率的次序也是可变的。在加热循环完成时，区38、40、42、44、46和48中的所有热源68都已经供应过电功率，且所有热源68都已经产生热。

时间周期t4开始一个新的加热循环，且电功率再次被供应到区46和48中的热源68。时间周期t4的剩余部分和时间周期t5和t6完成与时间周期t1到t3相同的加热循环。如图4所进一步示出，每个加热循环的完成使得每个区38、40、42、44、46和48的温度更接近设定点温度。

尽管出于简化起见不在图4中示出，但应该理解，电功率循环在超过t10的时间周期内将会继续，直到所有区38、40、42、44、46和48到达设定点温度。此时，区38、40、42、44、46和48中的电功率循环将会维持区38、40、42、44、46和48中的设定点温度。

除了降低由降低功率的热垫10所消耗的总功率的好处之外，降低功率的热垫的另一好处是增加了座椅12的乘坐者所感觉的热。所感觉的热被定义为座椅12的乘坐者所辨别的热。在所例示的实施方案中，座椅12的乘坐者将会辨别对应后座部区域32的初始区46和48中所产生的热。人体的自然机能倾向于把身体表面的热传导到没有经受热的身体其他区域。结果，感觉后座部区域32的热的座椅乘坐者自然地把热传导到对应中座部区域34和前座部区域36的身体区域。在时间周期t1的结尾和时间周期t2的开始，区46和48已经使初始温度升高，且区44和42开始使温度升高。由于感受到从不同区流动的热，座椅12的乘坐者将感受到座部垫16整体升温。随着诸区的加热循环继续进行，座椅乘坐者的热感觉也在增加。

总之，每个加热循环包括一系列时间周期，在这些时间周期中，电功率以顺序方式供应到所有热源。如果这些时间周期长度不相等，对热源68顺序供应的电功率引起一些区被加热得比其他区更长。可以预定不相等的时间周期、区的顺序和设定点温度，以便定义功率管理分布。在功率管理分布的前述实施例中，电功率首先在大约60％的加热循环时间内被供应到区46和48中的热源68。然后，电功率在大约25％的加热循环时间内被供应到区42和44中的热源68。最后，电功率在大约15％的加热循环时间内被供应到区38和40中的源68。

在另一个实施方案中，可预定功率管理分布来为各个区中的热源提供不同的设定点温度和不同的加热时间，例如，在总时间的约65％内对区46和48供应电功率，在25％的时间内对区42和44供应电功率，而在剩余的约10％时间内对区38和40供应电功率。

在又一实施方案中，在任何时间长度和任何设定点温度同时激励诸区的任何组合。作为此实施方案的例子，在总时间的大约70％内，电功率可以同时被供应到区46、48、44和42，在剩余的30％时间内，电功率被供应到区38和40。

尽管图4中所示出的实施方案包括基于时间变量从不同区38、40、42、44、46和48中的热源68转换电功率，但应该理解，可以基于在特定时间周期结束之前达到设定点温度来触发电功率从热源68到其他热源68的转换。如图4所进一步示出，在时间周期t10期间，电功率被供应到区46和48中的热源68。在这一时间周期期间，区46和48的温度在该时间周期中间达到设定点温度。此时，传感器(未示出)感知区46和48的温度，并发信号告知控制器76该区温度。在所例示的实施方案中，传感器被置于座部垫16的上层66中。在另一个实施方案中，传感器可以被置于足以感知任何区38、40、42、44、46和48的温度的座部垫16内的任何地方。

如果控制器76判定在时间周期结束之前已经达到设定点温度，控制器76就可以在特定时间区结束之前把电功率从一个区的热源转换到另一个区的热源。降低功率的热垫10的另一好处是，只需要单个传感器(未示出)。

在另一个实施方案中，可以使用功率管理分布来冷却座部垫116。如图5所示，座部垫116被示出为包括座椅装饰覆盖物164和以110示意性例示的冷却垫。座部垫116包括后座部区域132、中座部区域134和前座部区域136。后座部区域132包括区148和146，中座部区域134包括区142和144，而前座部区域136包括区138和140。冷却垫110起到对多个区提供冷却的电驱动的加热/冷却源的作用。冷却垫110可以是以相对平坦的垫形式的任何合适结构，或者可以是任何其他结构，例如形成在座椅中的管或孔，以用于给所选择区之一提供冷却和/或气流。

如图5所进一步示出，冷却机构188通过多个冷却管190连接到冷却垫110。多个冷却管190把区138、140、142、144、146和148中的每一个都连接到冷却机构188。冷却机构188适于给冷却管190提供冷却空气。应该理解，术语冷却空气可以包括例如来自交通工具供暖、通风和空调(HVAC)***的车内空气和/或经调节的空气。在所例示的实施方案中，冷却机构188具有从大约200瓦/平方米到大约1200瓦/平方米的范围内的冷却能力。在另一个实施方案中，冷却机构188可以具有超过1200瓦/平方米或少于200瓦/平方米的冷却能力。如图5所例示，冷却机构188是热电装置。在另一个实施方案中，冷却机构188是足以提供冷却空气的另一装置，例如小的空气调节器。冷却机构188也包括控制器(未示出)。控制器通常实现与上述的控制器76相同的功能。

再次参见图5，风扇机构192通过风管194连接到冷却机构。风扇机构192适于给冷却机构188提供空气流。到冷却机构188的空气流足以把冷却空气从冷却机构188经过管190推动到冷却垫110。

以类似于对降低功率的热垫10所描述的方式，被提供到冷却垫诸区的冷却空气可以通过控制器在冷却垫诸区之间顺序循环。顺序循环依照预定功率管理分布来设定。预定功率管理分布决定每个区接受来自冷却机构188的冷却空气的时间和诸区循环的次序。

此外，传感器(未示出)感知诸区中的温度并发信号告知控制器该区温度。如果控制器判定在冷却时间周期结束之前已经达到冷却设定点温度，控制器可以使来自风扇机构192的空气流通过多个风扇旁通管196旁通到冷却机构188。

根据专利法规的条款，已经在其优选实施方案中解释并例示了本发明的原理和工作方式。然而必须理解，可以以不同于所具体解释和例示的方式实践本发明，而不偏离其主旨或范围。

Claims (16)

1.一种交通工具座椅组件，其包括：

交通工具座椅，其具有座位表面，其中所述座位表面界定温度受控的多个区；

至少一个电驱动的加热/冷却源，其用于给所述多个区提供加热和冷却之一；以及

控制器，其用于依照被设计为限定所述组件的总功率消耗的预定分布来单独地控制从所述源供应到每个区的电功率，并可操作来降低一个区相对于另一个区的功率消耗。

2.如权利要求1所述的组件，其中所述多个区中的每一个都包括用于给所述区提供加热和冷却之一的独立源。

3.如权利要求1所述的组件，其中所述组件包括被置于所述多个区中的每一个内的热源。

4.如权利要求1所述的组件，其中所述组件包括将空气送往所述多个区中的每一个的冷却源。

5.如权利要求1所述的组件，其中所述控制器以顺序时间相关的方式独立地调节被供应到每个区的电功率。

6.如权利要求1所述的组件，其中所述控制器依照功率管理分布顺序地轮换所述区中的功率。

7.如权利要求6所述的组件，其中所述区被设置为列和行。

8.如权利要求7所述的组件，其中所述功率管理分布防止功率被同时供应到同一列中的区。

9.如权利要求1所述的组件，其中多个区被界定在后座部区域、中座部区域和前座部区域中，其中所述功率管理分布使得功率在第一加热周期时间供应到所述后座部区域，在第二加热周期时间供应到所述中座部区域，且在第三加热周期时间供应到所述前座部区域，其中所述第一加热周期时间在持续时间上比所述第二加热周期时间和所述第三加热周期时间长，且其中所述第二加热周期时间在持续时间上比所述第三加热周期时间长。

10.如权利要求1所述的组件，其中所述源包括用于供热的电阻栅。

11.如权利要求10所述的组件，其中所述电阻栅具有从大约200瓦/平方米到大约1200瓦/平方米的范围内的加热密度。

12.如权利要求10所述的组件，其中所述电阻栅使用直流电功率供热。

13.如权利要求1所述的组件，其中所述座椅包括座部垫和座椅靠背，且其中所述区中的至少一个被置于座部垫内，且所述区中的至少一个被置于座椅靠背内。

14.如权利要求1所述的组件，其中所述源是热电装置。

15.如权利要求1所述的组件，其中所述源具有从大约200瓦/平方米到大约1200瓦/平方米的范围内的冷却能力。

16.如权利要求11所述的组件，其中所述源包括风扇。

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