座椅加热垫失效分析及试验提升方案

2021-07-12张程

汽车工程师 2021年6期

张程

（宜宾凯翼汽车有限公司汽车研究院）

汽车座椅加热功能属于整车舒适感知配置之一，是汽车一大卖点，受到了汽车研发企业的重点关注。人体与座椅接触面的感知温度体现了座椅的导热和散热特性，通过热传递将热量传递给乘坐者，以改善冬天时乘客乘坐冰凉座椅时产生的不舒适感。目前，由于技术来源、技术能力的差异，产品质量、性能及工艺也有所不同，主要分为电阻丝或PET等加热产品。

1 加热垫的常见市场问题

1.1 加热垫组成

座椅加热是利用座椅内的电加热丝对座椅内部加热，如图1所示。

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图1 汽车座椅加热模式

座椅加热系统由座垫加热垫、靠背加热垫、加热开关、加热控制器、线束等组成，如图2所示。加热垫主要由加热丝、无纺布基材、处理器控制模块、线束总成组成。加热开关，用于启动或者关闭座椅加热功能，布置于座椅大护板上或中控面板上。加热控制器为加热系统ECU，用于控制和检测加热系统功能[1]。接车身端线束接插件，实现加热系统与整车通讯连接，并支持整车电路自检和整车线路的操控。

图2 座椅加热框架图

1.2 加热垫失效分析

加热垫电加热单元，由1根自上而下呈波浪型的加热丝组成。在车辆生命周期内，如果加热丝过热或受其他意外机械损伤，将引起整个加热系统完全失效[2]。

(2)为什么称f(x)为密度函数呢？物理中，一根不均匀的细棒已知线密度如何求其质量？单位长度的铁棒质量与密度有什么关系？学生对这一问题非常熟悉，当然是密度越大，质量越大。那么概率密度也具有这样的特点，密度越大，概率越大。因此区间长度一定，f(x)取值越大，则随机变量的取值落在该区间的概率值越大。通过引导学生将概率密度和物理中的密度相类比，来理解密度函数的意义。

1）加热垫电阻丝固定不充分，导致加热垫材料滑落，折叠产生双层金属丝闭路，引起加热垫燃烧[3]。此外，由于乘客经常上下车，引起坐垫侧翼加热垫破裂，电路短路，引发座椅加热丝烧断。

将加热元件平铺放置固定工装上，加热元件底层和上层分别覆盖5层125g/m2的无纺布，接通电源15 min，再断开15 min为1个循环。2 500个循环后，加热元件阻值变化应在±15%内；加热系统性能应在设计范围内[11-13]；端子与电线连接应符合QC/T 29106规定。

在最佳反应条件下：总反应时间为1.5 h，pH为3，间隔投加时间为20 min，采取1.5%，1.2%，0.9%的加药量进行多次重复实验，实验结果如图5所示。

首先，阅读指导材料陈旧。一般情况下，初中英语教师往往采用英语教材和训练习题，完成教学过程。从某种意义上而言，这些指导材料已经缺乏了新颖性，无法调动学生的学习热情。因此，初中英语教师需要及时更新英语阅读资料，善于借助现代多媒体技术来搜索电子版的英语阅读资料。此外，英语书籍，英语读物等也是优质的英语阅读材料。总之，缺少了有趣的英语阅读书籍，初中生的阅读兴趣就会变差。长此以往，也不会提高，英语阅读技巧，形成了一种恶性循环的局面。

4）座椅加热控制模块未包含监控和断电功能，用于控制座椅加热垫的电气线束绝缘层可能由于长期正常使用而发生磨损[4]，当点火开关开启后，车辆会向座椅加热垫持续供电，在特定情况下驾驶员或乘客可能无法关闭座椅加热功能[5]，从而导致座椅局部区域过热或熔融。

2 加热垫解决方案

座椅加热模块安装于汽车座椅面套的中间位置，通电情况下应满足设计要求，不得出现危及乘员安全的情况。

本试验目的是检查座椅加热元件的耐水性能，不适用于加热单元采用裸露阻抗材料[10]的产品。将加热元件平铺放置在固定工装上，底层和上层分别覆盖5层125 g/m2的无纺布，在中心位置以1 L/min的速度倒上200 mL质量分数为5%的盐水。加热垫接通电源，工作24 h。试验后工作无异常，表面无褶皱、脏点、分层及明显气泡，加热元件阻值变化应在±15%内。

图3 座椅加热布置位置设计

2）座椅加热系统设计应适合不同环境、地域条件。试验结束后，加热单元和线束不得出现断线、短路、异常发热、漏电、脱落和其他各种失效现象[6-9]；

4）加装座椅加热监控模块，严禁窜改程序，不能通过OTA刷新座椅加热控制程序。

3）加热垫到座垫泡沫距离不合理，在装配中加热垫金属环形隆起处损坏，破裂中造成短路，引起过热事故，需重新布置加热垫元素和金属丝距离边缘。

3）用目视法检测加热元件外观，表面应无褶皱、脏点、分层及明显气泡，边缘应平滑、无明显毛边；

5）加热丝布置于座椅面套与座椅泡沫之间时，面套复合或缝合泡沫厚度≤12 mm。座椅加热垫与泡沫布置设计如图4所示。

图4 座椅加热垫与泡沫布置设计

3 加热验证方案

本试验目的是检查座椅加热元件的耐腐蚀性能。将加热元件平铺放置固定工装上，底层和上层分别覆盖5层125 g/m2的无纺布，画出加热元件的2条对角线，在中心位置取1个点及距中心80 mm处的对角线上取4个点，在5个点的中心位置以1 L/min的速度分别倒上200 mL质量分数为5%的盐水、尿素、牛奶、可乐及清洁剂。然后加载电压，工作24 h。试验后工作无异常，表面无褶皱、脏点、分层及明显气泡，加热元件阻值变化应在±15%内。

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3.1 耐盐水试验

1）座椅加热系统的加热单元安装后不易被乘用者感触到；座椅加热系统应无污染、破损、开裂及皱褶等质量缺陷。座椅加热布置位置设计如图3所示。

3.2 耐混合溶液试验

在整车开发中，需通过大量试验来验证座椅产品的加热性能可靠性，规避车辆售后风险。

现有的工作重塑研究在解答如何激发员工创造力、提高个人和组织创新绩效方面还远远不够。一方面，现有研究虽然对工作重塑的前因变量和结果变量进行了大量探索和验证，研究结论却并不一致。如工作投入既被验证为工作重塑的结果，也被看做下一阶段工作重塑的前因;组织实施的工作重塑干预，有时被证明对工作重塑行为有正向影响作用，有时也被证明对不同维度的工作重塑行为有相反作用。另一方面，现有研究针对组织环境对个人工作重塑的影响、个人工作重塑对周围其他人的影响的研究还较欠缺㉒，对团队工作重塑、合作工作重塑等行为也研究不足。

3.3 加热系统耐老化试验

3.3.1 温控器耐老化性试验

对加热垫温控器施加13.5 V、8 A的功率，温控器断开再闭合为1个循环，50 000个循环后，记录温控器的断开温度和闭合温度。试验后温控器断开温度和闭合温度的误差应在±3℃内。

3.3.2 传感器耐老化试验

将传感器置于油槽中，经过高低温循环后，传感器的阻值误差应在±3%内。

3.3.3 加热元件耐老化性试验

2）加热垫线路管不耐温度变化，车辆使用一段时候后塑料管脆且断裂，产生了座垫线路断路、短路，无法实现加热。

3.3.4 启动寿命循环试验

对座椅加热系统施加16 V电压，激活加热持续1 min，然后停止加热1 min，再次激活加热，完成1个测试循环。试验过程共完成5 000次循环。试验后，加热垫控制单元不得出现断线、短路、功能退化、异常发热、漏电、脱落及覆盖层损伤等失效，产品性能符合设计要求。

图10为纯水饱和条件下掺砂率50%混合物试样的精度为100µm的扫描电镜图.由图可知,膨润土颗粒黏附在砂颗粒表面,砂颗粒悬浮在膨润土颗粒之间,这验证了图5中的砂颗粒与膨润土颗粒在混合物中的分布情况,也再一次说明本试验中的混合物试样强度是由膨润土起主要作用.

3.4 颠簸蠕动试验

座椅的模拟人体进出耐久测试是一种比较符合实际使用情况的座椅舒适性和可靠性测试方法，能够对座椅的性能进行全面的测试和评价[3]。

将座椅总成安装于颠簸蠕动机上，振动频率为每分钟（90±9）个循环，共20万次循环；1个周期包括以下操作：将50分位假人试验仪器臀部放在座椅的H点上，并加载900 N。

试验开始前，检查座椅加热系统工作电流、加热系统的电阻值并记录。试验过程中，记录设备检测到的电阻值和工作电流，每5 000次循环记录1次。当超出设计值时，记录对应电阻值、工作电流及循环次数[14]。试验结束后，检查工作电流及电阻并记录。试验结束半小时后，检查工作电流、静态电流及电阻并记录。电阻值误差需在设计值的±10%以内。加热器组成部分不得出现断线、短路、异常发热、漏电、脱落及覆盖层损伤等失效。

在时间为150 s及γ=30噪声水平下,对机器人传感器网络节点位置信息进行了测量,如图2所示.通过显示与原始节点之间的实际位置、估计位置,对MDS结合KL定位方法进行了定性评价.由于噪声的影响,估计的位置与节点的实际坐标间存在较大的距离误差.采用MDS和KL联合定位方法,误差的波动远小于传统的MDS定位方法.

3.5 重物冲击试验

在测试设备上对座椅加热器座垫、靠背部分，分别进行10次重物冲击试验，每次检测间隔1 min，检验并记录通断结果。采用6 kg铅球作为冲击重物，座椅加热器坐垫和靠背加热单元按照设计状态放在试验台上，保证加热垫与座垫和靠背粘贴固定。如图8所示，进行座椅加热器座垫冲击试验时，铅球距座垫表面垂直高度1 m，在座椅H点水平正前方150 mm处正上方，自由落体落下，击中座垫加热单元的核心加热区域。进行座椅加热器靠背冲击试验时，座椅靠背与座垫呈正常垂直角度，铅球摆锤圆心在位于座椅H点正上方，摆锤臂长1 m，垂直摆角60°，以自由方式落下，击中靠背与H点正上方150 mm处的加热单元的主加热区。试验结束后，加热垫不得出现断线、短路、功能单元异常发热、漏电、脱落及覆盖层损伤等失效[15]。