魯棒的布線、熱監(jiān)測和控制能夠避免導線斷裂、阻燃并防止火災，但是，所需要的設計工程方法卻常常與直覺背道而馳。

汽車電子布線的作用除了把電源或控制及傳感器信號從汽車內的一點連接到另外一點之外，其中一種應用就是座椅加熱器的布線。如果在這個部位出故障，就可能導致座椅無法加熱或者引起燃燒和火災。為座椅加熱器設計一種加熱導線面臨許多挑戰(zhàn)，首要挑戰(zhàn)就是機械可撓性和溫度控制，目前最常用的兩種材料是碳酸纖維和純銅線束。

導線的絕緣材料有氟樹脂和搪瓷。典型情況下，導線要密封在一種纖維/泡沫塑料之中，以在導線的兩邊創(chuàng)建外殼，最后，通常用粘合劑保護起來。

導線的動態(tài)特性

乘員進出座位的過程中需要在側墊上滑動，這個動作對側墊的內部加熱導線產(chǎn)生一種漸進的摩擦和刮擦，誘導出相當大的壓力。在座位中翹曲和挪動的人也會對導線產(chǎn)生壓力。

對于金屬導線，邏輯上建議采用橫截面積大的導線，拉力越大，伸縮性能就越強。任何解決方案都不能脫離實際。

拉力很重要，但是，導線的柔軟性也同等重要。在現(xiàn)有采用純銅線的座椅加熱器中可以看到這一點。這樣的加熱器由許多直徑很小的導線綁在一起而構成，這些較細的導線比具有同樣電阻的粗導線更為柔軟；不幸的是，導線繩因在縱向擰成，其柔軟性不夠優(yōu)化。

為此，要把導線的設計調整為圍繞柔性線芯來螺旋纏繞導線。這種纏繞方法增強了導線的柔軟性，極大地提高了導線的動態(tài)性能。螺旋纏繞的導線的性能比純導線的性能提高了10倍。

熱電纜具有其自身的柔性測試方法(見下圖)。這種測試的目標是在努力設計螺旋纏繞導線的過程中應用更為魯棒和嚴格的測試，使之適合于現(xiàn)場實際使用環(huán)境對動態(tài)性能的要求。這種測試已經(jīng)被添加到國際電子技術委員會(IEC)測試規(guī)范之中。

下圖所示為導線開始著火的一張座椅的例子。防止這些座椅著火的第一步是提高導線的簡單機械能力，使之達到經(jīng)重復彎曲而不過早斷列的性能。第二步是精確地監(jiān)測導線的溫度。

過熱保護

通過單一溫度調節(jié)裝置，可以控制現(xiàn)有座椅加熱器內的加熱導線。毫無疑問，單一溫度調節(jié)裝置的“熱檢測面積”是有限的，特別是在本地過熱熱點出現(xiàn)的位置遠離溫度調節(jié)裝置的情況下。

為了簡化過熱保護，可能要采用溫度傳感聚合體；這種溫度傳感聚合體會在預先設定的、比座椅的燃燒溫度要低的溫度熔斷。傳統(tǒng)上，人們采用熔斷層來創(chuàng)建一個極低的電阻，該電阻從電源吸取大量電流并燒斷保險費。然而，為了達到座椅加熱所需要的電阻，要并聯(lián)附加兩個螺旋纏繞的單元線。在這種情況下，熔斷層不再引起電流的增加，因為兩個導線之間的電壓與每一個導線上的每一點的電壓相同。

為了有效地利用熔斷層，要暫時切斷兩導線之間的連接，僅僅留出并聯(lián)電阻一端的結合點附加到電源上。如果在此期間監(jiān)測到電流流過結合點，那么，它應該比正常數(shù)值要小得多；在可熔斷層熔斷的情形下，如果吸取的電流仍然較高，那么，就表示出現(xiàn)了過熱的情形。

溫度監(jiān)測

通過采用也是熱敏電阻的導線，可以精確地控制溫度。因此，溫度傳感可以在導線本身上被測量出。下圖顯示了具有NTC熱敏電阻層的螺旋纏繞的導線(負溫度系數(shù))。

該導線具有兩個已加熱的、由一個NTC熱敏電阻塑料材料隔離的電路。NTC層具有兩個功能：

1. 監(jiān)測整個溫度

2. 檢測熱點

在設計反饋傳感器導線的過程中，要考慮的重要一點是熱敏電阻聚合體的長期穩(wěn)定性?？刂颇K的電子電路從具有窄帶容差的導線重復地接收一致的信號是至關重要的。這種一致性是通過采用受控加工工藝技術對熱敏電阻聚合體的加工而實現(xiàn)的。

NTC和PTC(正溫度系數(shù))技術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會造成電阻產(chǎn)生可重復和可預見的變化。在低頻時。NTC隔離層可以采用多個并聯(lián)電阻來建模，如下圖所示。

每一個電阻的數(shù)值以算術函數(shù)的形式所溫度變化。因此，如果兩個導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算兩導線之間的電阻： 

其中，a和b是常數(shù)，取決于NTC材料的用量、導線之間的接觸表面積、NTC材料和單位長度，其中T是NTC材料的溫度。整個NTC電阻是所有單位長度總和的倒數(shù)。

當電阻并聯(lián)時，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，兩導線之間的整個電阻的溫度就大約等于NTC材料最熱那部分的電阻。對于由NTC材料構成的短線(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，就會對整個NTC材料導線的電阻產(chǎn)生顯著的影響。因此，通過監(jiān)測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。

測量NTC的電阻

有可能采用幾種方法來測量NTC的電阻，其優(yōu)勢各有不同，在設計這種電路的時候，需要考慮采用哪種方法。首先，要注意低溫時NTC材料的固有電阻非常高，是幾十兆歐數(shù)量級；根據(jù)歐姆定律，在低壓時(如汽車應用中的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度時為30兆歐，那么，在12V時流過隔離層的電流為0.4mA。測量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)。 
 

還有一種測量NTC電阻的方法，那就是創(chuàng)建一個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，濾波器的轉移函數(shù)將相應地改變。

因此，對于合適頻率的交流信號(當NTC材料工作于20度時，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。該交流信號也將受相移的影響，相移的影響，并依賴于溫度的變化。這就引入兩種測量NTC電阻的方法。

測量PTC的阻抗

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

測量PTC電阻最簡單的方法是讓PTC導線流過恒定的電流。隨著導線溫度的增加，電阻也會增加；根據(jù)歐姆定律，PTC導線兩端的電壓將減小。PTC導線的端電壓可以由微處理器上的模擬-數(shù)字轉換器來監(jiān)測，然后，根據(jù)監(jiān)測結果計算元件的溫度。

經(jīng)濟性

上述電熱調節(jié)器導線和控制模塊的總體技術比現(xiàn)有座椅加熱技術的經(jīng)濟性更有競爭力，產(chǎn)品的設計更為魯棒，使用更安全。