[发明专利]加热线控制电路及加热元件的操作方法

说明书

本发明专利申请是国际申请号为PCT/EP2009/058857，国际申请日为2009年7月10日，进入中国国家阶段的申请号为“200980136401.7”，名称为“加热线控制电路及加热元件的操作方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及加热线控制电路及加热元件的操作方法，该加热元件可被用在加热毯或加热垫中。

背景技术

加热线控制电路的多种示例及其相应的操作加热线的方法在现有技术中是已知的。

US5861610描述了一种加热线，其具有用于该加热线的集成的传感器和控制器。具有集成的传感器的加热线主要包括：用作加热元件的第一螺旋形缠绕导线；第二螺旋形缠绕导线，与第一导线同轴放置，用作感测元件；以及两导线间的柔性导热电绝缘体。第二导线具有正温度系数(PTC)，因此随温度升高电阻增大。根据电阻，对加热线的电源输出是可调整的。在严重过热的情况下，两导线间的柔性导热电绝缘体损坏，两导线将电接触，这可以通过电子控制单元检测到，并且中断电源。

US6222162公开了一种电加热元件和控制电路。加热元件包括聚合物芯部，导线螺旋形缠绕在芯部上。该导线用作加热线。因为其正温度系数(PTC)，因此随温度升高电阻增大。测量加热导线电阻的改变，且控制电路调节加热线上的功率。

US6310332公开了一种具有加热元件和电子控制器的加热毯。该加热元件主要包括：第一导线，为毯子提供热量；第二导线；以及第一和第二导线之间的熔化层。该熔化层具有负温度系数(NTC)，因此两导线间的电阻随温度升高而降低。在正常使用中，只有AC电源的正或负半波被施加到加热元件上。控制器检测熔化层电阻的改变，控制对加热元件的功率输出，防止对加热元件的损坏。

现有加热元件和加热线控制器的一个主要缺点是仅检测到加热线的均一或平均温度的改变。在由于冲压或扭结加热元件而导致加热线的一小部分过热的情况下，没有被检测到的热点会导致加热线的损坏。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中已知装置的缺点。

根据本发明，控制所连的加热元件的AC电源的加热线控制电路包括：中断装置，对于施加到加热元件的AC电源供应具有至少三个转换状态，例如两个半波开，正或负半波关，以及两半波关；以及控制装置，确定加热元件的温度，并根据所述温度和/或用户设置来决定中断装置的转换状态。

在加热元件的正常操作中，全部AC电源(例如两半波开)被施加到加热元件以将其加热。当加热元件达到一定的温度水平或加热元件中出现热点，那么供电将被减少，例如通过转换到正或负半波关。施加的电能减少，加热元件可被冷却。如果需要进一步降低电能，例如由加热元件的折叠引起的严重过热，中断装置可被转换至两半波关，以使加热元件完全冷却。

中断装置可包括半导体开关，以实现不同的转换状态。但也可以使用机械的，电磁的和/或这些开关的结合。

加热线控制电路可进一步包括：触发装置，在AC电源的每个正和/或负零交越点处使中断装置转换至两半波关，并持续给定长度T1的时间，和/或一旦AC输入电压的上升斜率期间的电压低于预定的阈值，使控制装置确定加热元件的温度。

根据本发明的另一个控制所连的加热元件的AC电源的加热线控制电路的实施例，它可被看作是独立的或与上述实施例相结合，该加热线控制电路的实施例包括：在每个正和/或负半波确定加热元件温度并根据所述温度设定对加热元件的供电的装置。

该装置可包括操作电路和开关元件。操作电路可在加电时根据加热元件的温度中断对加热元件的供电。操作电路还可通过测量加热元件的任何与温度有关的电学特性，例如其压降、电流或电阻，来确定加热元件的温度。

开关元件在操作电路和加热元件之间提供给定长度时间T1的连接，和/或只要AC输入电压的上升斜率期间的电压低于预定的阈值，就提供该连接。为了测量或确定加热元件的温度，该连接是必需的。该连接不是永久的连接，而是由开关元件有规律地建立一定的时间。该时间可以是预定的时间T1，优选为AC周期的一段，或取决于AC输入电压达到一定预定阈值的时间。

该时间T1的起点优选在AC电源的每个正和/或负零交越点。该时间T1的持续时间小于AC周期的10％，优选在0％和5％之间，最优选在0.25％和1.5％之间。预定的阈值小于AC线路电压的50％，优选在0％和30％之间，最优选在1.5％和9.5％之间。阈值电压和/或时间T1也可以是其他值。