一种红外辐射汽车除冰装置、工作方法、及具有其的汽车制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于红外辐射加热原理的汽车外表面除冰装置、工作方法、及具有其的汽车。除冰装置包括红外电热条、转动装置、弹起复位装置、控制芯片及控制程序等部件或材料。红外电热条从上至下由绝缘层1、电热层1、绝缘层2、隔热层、反射层、电热层2、绝缘层3层合而成。红外电热条与传动装置配合可实现弹起复位及转动，可实现电热条化冰弹起及车身外表面定向除冰作业。工作方法包括数据读取模块、电热条弹起模块、电热条加热模块、电热条复位模块、异常处理模块等部分。本发明专利技术通过红外辐射直接加热冰层水分子，避免先加热车身再实现除冰，具有显著的节能效果，且不会引起玻璃损伤，并具有容易安装，车辆改造成本低的优点。车辆改造成本低的优点。车辆改造成本低的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种红外辐射汽车除冰装置、工作方法、及具有其的汽车


[0001]本专利技术
为汽车外表面除冰领域，具体涉及一种红外辐射汽车除冰装置、工作方法及具有其的汽车。

技术介绍

[0002]现有的汽车表面除冰方式主要包括两类：(1)通过热空调和发动机余热进行除冰(2)通过电热玻璃进行除冰。方案(1)一般需要发动机运转一段时间后，空调产生热量，热风吹玻璃进行除冰，耗时较长，耗能严重。特别是对于除前风挡以外的其他车体表面覆冰，除冰效率极差，有时需要几个小时才能产生效果，极为耗能。尤其对于电动汽车而言，如此高的能耗，难以接受。方案(2)需要玻璃具有电热功能，成本较高，一般汽车只有前后风挡有电热功能，而其他部位无法有效除冰。更关键的是，在覆冰环境下，玻璃内部电加热丝容易产生局部高温，玻璃内外温差较大，极易引起玻璃损伤。此外，对于原本不具备电热玻璃的汽车而言，采用电热玻璃方案对汽车进行改造，难度较大，成本较高。因此，本专利技术需解决的关键问题为：如何不损伤玻璃寿命条件下，对车身玻璃及其他外表面进行快速且节能的除冰作业。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种红外辐射汽车除冰装置、工作方法、及具有其的汽车。相对于空调制热除冰方案而言，本专利技术采用红外辐射加热，红外辐射可有效被冰层水分子吸收，且直接加热冰层，无需先加热车身，节能效果明显，解决了除冰速度较慢，能耗较大的问题。相对于电热玻璃除冰方案，本专利技术采用的红外辐射加热方式通过辐射红外线加热车身外表面冰层，不直接加热玻璃本体，在实际工作过程中，玻璃本体一直处于与冰层温度接近的较低温度区间，不会引起玻璃损伤，且本专利技术的装置交易安装在车身表面，改装成本较低，解决了电热玻璃受热不均引起损伤、改装困难的问题。
[0004]技术方案：一种红外辐射汽车除冰装置，包括红外电热条、转动装置、弹起复位装置、温度传感器、湿度传感器、过载保护装置、控制芯片及控制程序、以及导线等连结及导电必备辅材；
[0005]所述电热条为层状复合结构，从上到下(所述上下用于描述电热条构成的相对方位，不构成限定条件)依次为绝缘层1、电热层1、绝缘层2、隔热层、反射层、电热层2、绝缘层3，同时侧面有反射层。所述电热条各层可通过粘接等方式形成具有一定机械强度的整体；所述绝缘层1和绝缘层3为可透过较高比例红外线的绝缘耐热材料，或为可吸收并发射红外线的绝缘耐热材料；所述绝缘层2为绝缘耐热材料，对其红外特性无要求。所述电热层1和电热层2为具有通电可发射较高比例红外线的片状材料或涂层；所述隔热层为耐热隔热片状材料；所述反射层为可较高比例反射红外线的薄片或涂层；
[0006]所述的电热条中的电热层1端部和电热层2端部均各自有连接端子和电源导线，其中，连接端子可为金属镀膜的形式，保证与电热层有良好的接触，电源导线可通过焊接、镀
层的形式与连接端子相连，电源导线可为导线形式或插拔接口；所述电热层1和电热层2可分别独立工作；所述电热条表面粘贴有温度传感器，用于监测电热条温度，避免烧坏；
[0007]所述的电热条端部与转动装置机械连接，转动装置由电极和连动机构组成，形式不限，只需实现可控制电热条转动一定角度即可；
[0008]所述弹起复位装置与电热条或转动装置连接，弹起复位装置形式不限，只需实现电热条弹起复位操作并适用于车身外部结构即可。
[0009]所述的湿度传感器和温度传感器为片状材料，通过导线等将湿度温度及位置信号传递给控制芯片：所述的湿度传感器和温度传感器粘贴在车身表面关键位置；
[0010]所述的控制芯片及控制程序可读取湿度传感器的湿度、温度和位置数据，根据内置程序逻辑控制电热条发热功率和转动角度；所述控制程序包括数据读取模块、电热条弹起模块、电热条扫描加热模块、电热条复位模块、异常处理模块等部分。其中在电热条弹起模块，控制程序发出指令控制电热层1发热对电热条周边进行化冰作业，在电热条扫描加热模块，控制程序发出指令控制电热层1停止工作，电热层2开始除冰作业。
[0011]所述的过载保护装置与转动装置及弹起复位装置连接，在电流超出安全范围时断开电路。
[0012]作为优化：根据车身外表面除冰需求程度不同，将车身外表面划分不同区域。可依据除冰需求强弱在不同区域布置数量不等的电热条。比如前挡风玻璃区域可沿玻璃边框布置上下两个电热条，后挡风玻璃及侧边玻璃只在其上边框布置一个电热条。
[0013]作为优化：若有材料可同时具备绝缘耐热隔热特性，则所述电热条中绝缘层2及隔热层可采用该种材料，不一定要为两种不同材料。
[0014]作为优化：所述绝缘层1可为透红外石英玻璃或耐热树脂；所述电热层1可为普通电阻丝制作的片状电热材料；所述绝缘层2及隔热层可为玻璃纤维布或普通陶瓷片；所述反射层可为铝箔；所述电热层2可为碳纤维纸、石墨纸、电气石涂层等远红外电热材料；所述绝缘层3可为透红外石英玻璃或耐热树脂；
[0015]作为优化：所述电热条各层可通过耐热胶粘接，或通过基体材料包覆，或通过端部安装紧固件连接，或通过树脂一体浇筑等方式，只需保证电热条具备足够的机械性能且不影响电热条发射红外线。
[0016]作为优化：若用户对节能需求不敏感，可减除电热条中电热层1、绝缘层2、隔热层、反射层，只需保留绝缘层1、电热层2、绝缘层3。
[0017]作为优化：所述湿度传感器和温度传感器粘贴于车身外表面关键位置。所述关键位置是指车身外表面除冰需求较强区域中可有效监测覆冰情况及除冰效果的位置，比如前挡风玻璃一侧或多侧边框。根据车身外表面除冰需求程度不同，将车身外表面划分不同区域，在不同区域分别布置数量不等的所述湿度传感器与温度传感器。所述湿度传感器及温度传感器可粘贴于车窗一侧或隐藏于车身造型中目视不敏感区域；其中与电热条平行方向，传感器分布密度无要求；垂直于电热条方向，传感器需保证一定分布密度，以便根据传感器信号确定转动角度及频率。所述湿度和温度传感器可为片状湿敏元件和热敏元件。
[0018]作为优化：所述电热层1和电热层2可根据控制程序指令独立工作，其中电热层1用于电热条弹起阶段进行化冰作业，避免电热条因冰层限制无法弹起。电热条成功弹起后，电热层1停止工作。电热层2用于电热条弹起后扫描车身外表面进行除冰作业。
[0019]一种红外辐射汽车除冰装置的工作方法，包括以下步骤：
[0020]S1.数据读取模块
[0021]控制程序通过湿度传感器和温度传感器分别读取车身外表面各关键点温度和湿度数据，以及电热条表面温度数据。基于获取的湿度和温度数据判断是否需要启动除冰作业。判定条件为车身外表面出现温度低于0℃且该点湿度达到结冰临界值且电热条表面温度处于正常工作区间。
[0022]S2.电热条弹起模块
[0023]S21.控制程序控制弹起装置尝试将电热条弹起至指定位置，并记录尝试次数。
[0024]S22.判定尝试次数是否小于设定值，若为否则进入异常处理模块；若为是，则进一步判定电热条是否达到指定位置。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红外辐射汽车除冰装置，其特征在于：包括红外电热条、转动装置、弹起复位装置、温度传感器、湿度传感器、过载保护装置、控制芯片及控制程序、以及导线等连结及导电必备辅材；所述的红外电热条为层状复合结构，从上到下依次为绝缘层1、电热层1、绝缘层2、隔热层、反射层、电热层2、绝缘层3，同时侧面有反射层；所述的红外电热条各层可通过粘接方式形成具有一定机械强度的整体；所述的绝缘层1和绝缘层3为可透过较高比例红外线的绝缘耐热材料，或为可吸收并发射红外线的绝缘耐热材料；所述的绝缘层2为绝缘耐热材料，对其红外特性无要求；所述的电热层1和电热层2为具有通电可发射较高比例红外线的片状材料或涂层；所述的隔热层为耐热隔热片状材料；所述的反射层为可较高比例反射红外线的薄片或涂层；所述的红外电热条中的电热层1的端部和电热层2的端部均各自有连接端子和电源导线，其中，连接端子可为金属镀膜的形式，保证与电热层有良好的接触，电源导线可通过焊接、镀层的形式与连接端子相连，电源导线可为导线形式或插拔接口；所述的电热层1和电热层2可分别独立工作；所述的电热条表面粘贴有温度传感器，用于监测电热条温度，避免烧坏；所述的红外电热条端部与转动装置机械连接，转动装置由电极和连动机构组成，形式不限，只需实现可控制电热条转动一定角度即可；所述的弹起复位装置与红外电热条或转动装置连接，弹起复位装置只需实现电热条弹起复位操作并适用于车身外部结构即可；所述的湿度传感器和温度传感器为片状材料，通过导线将湿度温度及位置信号传递给控制芯片：所述的湿度传感器和温度传感器粘贴在车身表面关键位置；所述的控制芯片及控制程序可读取湿度传感器的湿度、温度和位置数据，根据内置程序逻辑控制电热条发热功率和转动角度；所述的控制程序包括数据读取模块、电热条弹起模块、电热条扫描加热模块、电热条复位模块、异常处理模块；其中，在电热条弹起模块，控制程序发出指令控制电热层1发热对电热条周边进行化冰作业，在电热条扫描加热模块，控制程序发出指令控制电热层1停止工作，电热层2开始除冰作业；所述的过载保护装置与转动装置及弹起复位装置连接，在电流超出安全范围时断开电路。2.根据权利要求1所述的红外辐射汽车除冰装置，其特征在于：根据车身外表面除冰需求程度不同，将车身外表面划分不同区域，可依据除冰需求强弱在不同区域布置数量不等的电热条，前挡风玻璃区域可沿玻璃边框布置上下两个电热条，后挡风玻璃及侧边玻璃只在其上边框布置一个电热条。3.根据权利要求1所述的红外辐射汽车除冰装置，其特征在于：若有材料可同时具备绝缘耐热隔热特性，则所述电热条中绝缘层2及隔热层可采用同一种材料。4.根据权利要求1所述的红外辐射汽车除冰装置，其特征在于：所述的绝缘层1可为透红外石英玻璃或耐热树脂；所述的电热层1可为普通电阻丝制作的片状电热材料；所述的绝缘层2及隔热层可为玻璃纤维布或普通陶瓷片；所述的反射层可为铝箔；所述的电热层2可为碳纤维纸、石墨纸、电气石涂层的远红外电热材料；所述的绝缘层3可为透红外石英玻璃或耐热树脂。
5.根据权利要求1所述的红外辐射汽车除冰装置，其特征在于：所述的电热条各层可通过耐热胶粘接，或通过基体材料包覆，或通过端部安装紧固件连接，或通过树脂一体浇筑的方式，只需保证电热条具备足够的机械性能且不影响电热条发射红外线；若用户对节能需求不敏感，可减除电热条中电热层1、绝缘层2、隔热层、反射层，只需保留绝缘层1、电热层2、绝缘层3。6.根据权利要求1所述的红外辐射汽车除冰装置，其特征在于：所述的湿度传感器和温度传感器粘贴于车身外表面关键位置；关键位置是指车身外表面除冰需求较强区域中可有效监测覆冰情况及除冰效果的位置，前挡风玻璃一侧或多侧边框；根据车身外表面除冰需求程度不同，将车身外表面划分不同区域，在不同区域分别布置数量不等的所述湿度传感器与温度传感器；所述的湿度传感器及温度传感器可粘贴于车窗一侧或隐藏于车身造型中目视不敏感区域；其中与电热条平行方向，传感器分布密度无要求；垂直于电热条方向，传感器需保证一定分布密度，以便根据传感器信号确定转动角度及频率；所述的湿度和温度传感器可为片状湿敏元件和热敏元件。7.根据权利要求1所述的红外辐射汽车除冰装置，其特征在于：所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳超，王庆，施佺，徐勋倩，沈强儒，吴昌将，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：