关于汽车前挡风玻璃加热丝的研究报告,后挡风加热丝是干什么的

加热丝技术

汽车前挡风到底有没有加热丝，首先回答这个问题之前，我先说风挡玻璃加热丝是为了冬季低温结冰或者有雾气的情况下，电加热丝加热融化冰雪消除雾气。
当下轿车如果想除雾，要么开空调，但空调就会很冷，除非把温度调高，要么打开外循环，外循环会使车内温度降低。


图片为电加热丝形状
材料为电阻丝
加热丝在汽车前档玻璃是有使用的，像福特、路虎、捷豹、沃尔沃、甚至超豪华汽车阿斯顿马丁都配备前挡风加热丝，这是一种极细电热丝。
加热丝技术

汽车前挡风到底有没有加热丝，首先回答这个问题之前，我先说风挡玻璃加热丝是为了冬季低温结冰或者有雾气的情况下，电加热丝加热融化冰雪消除雾气。

当下轿车如果想除雾，要么开空调，但空调就会很冷，除非把温度调高，要么打开外循环，外循环会使车内温度降低。

图片为电加热丝形状

材料为电阻丝

加热丝在汽车前档玻璃是有使用的，像福特、路虎、捷豹、沃尔沃、甚至超豪华汽车阿斯顿马丁都配备前挡风加热丝，这是一种极细电热丝。

截止目前这种前挡风加热丝基本使用在福特汽车上，这是福特的专利，处在专利保护期，没有授权其他车厂。

另外，有的比较高端汽车会在前档玻璃雨刮处有几圈电阻丝，材料为铜，避免冬季雨刮片冻住无法使用，通常加热丝位置在黑边之内，不会影响视线，

目前福耀公司在这方面做得比较好，首先后档属于钢化玻璃，前档是夹胶玻璃，工艺完全不同，后档是印刷上去的银浆，并不是简单印上去就完事，需要较高工艺加工制造，而前档加入电阻丝，市面一般为两层2mm玻璃，中间夹0.76mm的PVB胶制成，需要把电阻丝夹到膜里面，可见工艺非常繁琐困难，成本高昂，一般带有电阻丝前档玻璃的销售在北方较多。

另外，后档风玻璃为什么不使用空调加热除霜？

后窗要有风管贯穿全车，装配成本，发热效率都是问题，有的车辆会把汽车天线集成在后挡风玻璃上。

为什么侧窗不使用电加热？

侧窗是移动的物体，任何移动的物体都不需要增加额外的部件，因为是变化的物体缺乏稳定性，自身能量以及我们日常使用可以很自然的解决此类问题。

关于配备前挡风玻璃电加热丝干烧的情况

当操作后窗除雾器时前挡风玻璃除冰装置同时工作，而前挡风玻璃除雾却是另一个开关，也就是说如果经常开启后窗除雾器开关，前挡风玻璃加热丝也在工作，如果此时前挡风玻璃雨刮器区域（亦即加热丝区域）无冻结现象，甚至连霜都没有，就会造成干烧，久而久之，此区域玻璃必然变得异常脆弱，稍遇外力就会出现裂纹，而这种情况与玻璃的质量无关，另外，为了避免蓄电池过度放电，只能在发动机运转时操作除霜器。

福特汽车玻璃

提到汽车玻璃，就一定不能错过福特汽车玻璃公司。（福特集团）

亨利福特公司是第一家早在1919年就大批量生产风挡玻璃（T型）的汽车制造商，随后于1927年制成叠层胶合安全玻璃。

1985年下半年福特公司玻璃部门的科研人员为生产1986型MerCulySable和Ford Tauru小汽车，已经研制一种新型透明的电加热汽车风挡玻璃，这种玻璃是以防阳光建筑玻璃技术为基础。据报道InstaC!ea:风挡玻璃在两分钟内能除掉它表面上的冰和霜。这种玻璃是把金属涂料直接喷涂与玻璃上而制成

，测试结果表明InstaC!ea:系统在温度F-18℃，不用揩布擦，只用2-3分钟的时间就能消除风挡玻璃上1/10英寸厚的霜。

福特公司玻璃部门研制的新型电加热风挡玻璃是用超薄层银氧化锌涂在夹层汽车玻璃的内表面上。一层较厚的银喷涂在夹层风挡玻璃的周围作为导电体。福特公司正在寻找一些改型的应用，计划为所有型号的车安装新型风挡玻璃。

1990年，福特汽车玻璃公司，又开发一种汽车用安全玻璃车顶，这种全安全玻璃车顶是福特汽车玻璃公司作为未来汽车可行性研究而设计制造的。它是由两层玻璃，中间夹入薄胶片制成，最大优点是有使光线传播到乘客箱的能力，这项技术成为福特控制光线传播技术（F CLA），福特汽车玻璃公司又研究了其他有关汽车玻璃技术，其中有：1.比三层挡风玻璃更轻的二层防划伤挡风玻璃。2.用半透明陶瓷涂层挡风玻璃，使太阳光线折射并减少车内强光，改善能见度，这种玻璃用在镜框玻璃和示波管屏。3.首次用电子装置加热挡风玻璃可在2分钟内融化0.25厘米的冰霜。FCLT玻璃和其他福特玻璃产品也应用于工业、建筑和住宅，诸如保密窗，光屏及低辐射玻璃。

汽车前挡风加热丝在电动车上的运用

目前纯电动车的热源来由动力电池提供，热能将直接影响纯电动车的续使里程，据百度学术作者葛如炜，郑国胜在《汽车工程师》一书中介绍，采用Fluent软件模拟计算与试车环境模拟风洞验证试验相结合的方法，对除霜典型加热工况等进行研究，在FMVSS103除霜工况下，采用液侧电加热器，加热期间总电能消耗接近1.736KWh,而电热前风挡玻璃总电能消耗接近0.156KWh,几乎只是液侧加热能量消耗的9%，整车及空调系统能量分配计算结果显示，采用电加热前风挡玻璃加热可大幅减少电能消耗，提高续航。

目前，纯电动车的续使里程受动力电池能量密度的限制，在一定程度上制约用户的使用要求，整车节能以及提高乘客舒适性与续航里程成为较长时间内研究的方向，汽车除霜是安全法规要求的内容之一，采用传统热风除霜会消耗一般的动力电池能量，如采用电热前挡风玻璃，用局部加热除霜替代空调系统加热除霜，将获得较好节能效果。纯电动车在冬天低温除霜过程中，首先要解决热源问题，由于不同于传统内燃机汽车可以利用发动机冷却余热这一热源。

纯电动车一般采用电转热的方式解决热源，液气侧电加热器方式在空调加热与除霜设计中有两种方式，一是在传统空调加热系统中，将电加热器布置在冷却液侧，串联在加热系统回路中，通过电加热器加热冷却液，冷却液再流经传统加热器芯体与空气换热，最终通过空调鼓风机将热气送入乘客舱，达到加热与除霜除雾的目的，另一种方式是将电加热器布置在传统的空调箱中，并替换传统的加热器芯体，通过电加热器直接加热空气，空气被空调鼓风机推动带出乘客舱，达到加热与除霜除雾的目的。

电加热前挡风玻璃，以一种直接加热替代间接加热获得前挡风玻璃快速与高效除霜除雾的新技术，在传统玻璃中夹入电导热丝，通电后导热丝发热，融化凝结在玻璃上的冰霜，它的应用为纯电动车前挡风玻璃除霜除雾提供了节能应用的可能。

电热前挡风玻璃节能应用效果分析

在汽车相同工况下，比较采用液侧电加热器方式与电加热前挡风玻璃对除霜除雾与加热性能的影响与节能效果，FMVSS103工况下除霜性能和节能效果比较液侧电加热器基于纯电动车液侧电加热器加热机理，为了满足FMWSS103工况下除霜要求，应用Fluent软件进行模拟计算预测其除霜性能效果，得出，液侧地啊你爱热气的消耗功率为5KW，冷却液流量20L/min,空调提供的风量77L/s等参数，通过试车测试获得不同部位随时间变化的温度曲线和除霜效果，20min完成可视区的除霜，与CFD模拟计算相一致，试验测得空调系统主要用电器消耗功率：电加热器5KW，电动水泵50KW，空调鼓风机158KW，期间总电能消耗接近1.736KW/h,电加热签单更玻璃以纯电动轿车前挡风玻璃为例，前挡风玻璃厚度为5mm,玻璃总加热面积1.04m2,按照电导热丝功率密度的设计要求（600W/m2）计算，该车前挡风玻璃的电加热

需要消耗总功率为624W，在FMVSS103工况下，进行模拟计算获得电加热前挡风玻璃表面温升曲线和除霜性能效果图，汽车空调液侧电加热器CFD模拟计算除霜性能效果，a 5min;b 10min;c 15min;d 20min;a 5min;b 10min;c 15min。

低温工况下消耗功率消耗趋势和节能效果比较对采用液侧电加热器的纯电动车进行NEDC工况下的实车比对测试，显示在-18℃时，加热性能达到乘客舒适性的要求，续航里程将减少50%，通过整车能量分配计算空调系统能量分配计算，可以得出用户在-18℃时，采用液侧电加热器加热分别使用除霜、除雾、及加热模式，连续运行1h，在前挡风玻璃的节能效果以及对纯电动车的影响。纯电动车加热是整车开发中的难点之一，它直接关系到汽车的行驶里程，为此节能显得特别重要，实用可行的空调加热节能的解决方案是运用Fluent软件对除霜性能进行模拟计算，获得加热系统的功率精确要求，为系统优化匹配提供理论依据。

电加热前挡风玻璃对纯电动车空调加热性能影响很大，特别是在前挡风玻璃除霜工况下，它的应用将大幅度减少电能消耗，增加电动车续航里程。整车在实际使用过程中，随着用户从除霜、除雾到加热模式的切换，以及对加热量需求的减弱，电热前挡风玻璃的功能金额节能优势也将逐渐褪去。

为了提升汽车续航里程，采用Fluent软件模拟计算与实车环境模拟风洞验证试验相结合的方法，对除霜典型加热工况等进行研究，在FMVSS103除霜工况下，采用液侧电加热器，加热期间总电能消耗接近1.736KWh,而电加热前挡风玻璃总电能消耗接近0.156KWh，几乎只是液侧加热能量的9%，整车及空调系统能量分配计算结果显示，采用电热前挡风玻璃的加热可大幅减少电能消耗，提高汽车续航里程。

前挡风加热丝为什么不能大面积普及所有车型？

电加热前挡风玻璃是一种新型，高效率和集成化的科技产品。

汽车电加热系统在汽车挡风玻璃上的应用分为两大类：

金属丝加热

镀层加热

由于底层加热主要应用在后挡风玻璃上，所以接下来所讲为前挡风玻璃上的金属丝加热。

首先，电加热前挡风玻璃可以在极端寒冷的天气下，消除雾气和冰雪，即使在-10℃，电加热前挡风玻璃也可以在5min之内消除雾气和冰雪。

电加热前挡风玻璃就是预先将肉眼几乎看不到的钨丝安装到PVB上，就是电阻丝，通过母线和连接端子连接到车身电路中，有汽车电路提供12-14V的电压，450-600 watts/m2的功率密度进行加热。

电加热前挡风玻璃主要由玻璃外片、玻璃内片、PVB、母线、钨丝、和连接端子构成，钨丝作为前挡风玻璃主要的加热元件，具有拉伸强度和耐腐蚀性性能，为避免影响驾驶员视线，选择直径为20μm的钨丝。

母线主要是用来连接玻璃上的钨丝和连接端子，非常薄的镀锡铜箔组成，具有良好的耐腐蚀性，避免雨水侵入失效，有利于钨丝的焊接工作，母线主要有标准型、流回型、低熔点型。

连接端子是用来连接整车电子回路和前挡风玻璃母线电加热丝的，在不超过最高温度的情况下达到指定的工作电流。连接端子必须包含绝缘薄膜和防水胶带，以保护夹层玻璃里面电加热系统不受雨水的侵入。

电加热前挡风玻璃还必须满足各地相应的国家标准。

中国 GB 9656

北美 ANS Z26 FMVSS 205

欧洲 ECE R43

性能方面的试验包含功率测试、温度测试、耐湿测试、耐久测试、高低温测试、耐老化测试、钨丝失效测试、含金属夹层玻璃试验、连接端子强度试验、除霜试验。

所以，目前各大汽车主机厂也都陆续增加了电加热强挡风玻璃在其目录产品的比重，Ford、Lander Rover、VW、Audi、Peugeot、BMW、Daimler、Honda和Mazda为该领域的领导者，国内自主品牌也正在研发电加热前档玻璃。

不过对于福特研发的电加热玻璃来说，效率更高，除霜、除雾更快，相应的其他主机厂只能绕过福特的专利，或者研发更高效的电加热玻璃，当下量产除福特之外的这些电加热玻璃效率低一些，不影响使用。

材料

电阻加热器

电阻加热器包括：基体层；控制电阻率的电阻层，进一步包括金属组元和该金属组元氧化物、氮化物。碳化物或硼化物衍生物的一种或多种反应产物，所述电阻层的电阻率是所述金属组元与一种或多种反应产物的组合电阻率，所述反应产物的电阻率是通过使用调压计结合控制的反应气体气压力由反应气体的组成和压力和所述金属组元来控制，从而形成具有结构的电阻层，和所述电阻层相连的电源。

相关发明

摘自Google Patants 谷歌学术

发明者：G P玛格南特，R C 埃伯特；W A 格利恩

提供商：萨莫希雷梅克斯公司

此发明涉及电阻加热器领域。热喷涂

特征是金属电阻加热器及其应用，电阻加热器具有导电性，（即：电阻）的金属部件和绝缘，（即：高电阻率）的氧化物，氮化物金属构件，碳化物和硼衍生物，电阻率在金属元素沉淀的氧化物及其衍生物的控制组控制，形成氮化物含量，碳化物和硼化物。电阻加热器具有大量的工业和商业应用，（即：一个成型的热塑性塑料件，样板和半导体晶圆生产）。

本发明涉及领域的电阻加热器。热喷涂

热喷涂是金属或陶瓷包括用送粉系统沉积涂层的常用技术，（例如，电弧等离子体，高速气体火焰喷涂）

燃料系统和主扬声器系统采用钢丝为原料，（如电弧，hvof线和火焰喷射系统）

电弧等离子喷涂是一种能够在多种衬底上沉积材料的方法，直流电弧产生的电离气体（等离子体），在类似粉末材料的气体喷涂。

电弧喷涂系统在运行过程中通过两导线融化，（如锌，铜，铝或其他金属）用一头在前体气体（如压缩空气）获得熔滴表面涂层，两根导线产生的熔融电弧之间的电位差。

火焰喷涂、丝或粉末被燃烧的火焰融化，这通常是由氧和另一种气体点火实现，的混合气体。

HVOF燃烧在一个小的燃烧气（如丙烷和氧）。燃烧室由于高的燃烧温度，提高气体的压力，从燃烧室导致高速喷嘴排出的气体。这些热熔融气高速进给（如丝，粉，或它们的组合），在速度330-1000m/s的熔滴到衬底表面，压缩空气进一步加快冷却装置。

热喷涂涂层具有独特的微观结构。在沉积过程中，每个粒子进入气流，熔化和冷却成固体形式独立于其他粒子。当熔融颗粒撞击基体涂层时，他们的影响为小磁盘和平面在一个较高的冷却速率凝固的横向在基地成员重复等离子体炬，后层在衬底上形成的被覆盖层，直到所需厚度的涂层，使积累的厚涂层对基材。由于颗粒固化为一片金属淬火，从而获得具有层状结构特征，近似圆形的小颗粒随机堆叠在衬底表面。

一种金属合金作为发热体，如80% - 20% 镍，铬。在沉积之前，金属合金粉混合绝缘材料 氧化铝粉末。然后，使用热喷涂沉积形成的混合材料，电阻材料涂层。然而，当镍沉积为电阻加热器铬涂层的体积电阻率仍然是相当低的，因此，这种合金的制备装置更难，因为一个足够高的电阻要求长电流路径。沉积的氧化物和金属的混合物，该电阻层的组成，往往有一个广泛的不连续性，使功率分布在矩阵经常变化广泛的范围。本发明的特点是在基板上沉积的电阻加热器的方法。

该方法包括以下步骤：提供基板和一个金属成分的材料含有氧、氮、碳和/或硼气体；熔体产生的熔体流滴；熔滴和气体产生的金属组件的一个或多个的氮化物、氧化物、碳化物或硼化物的衍生反应，，其中部分与气体的金属构件形成的氮化物、氧化物的金属构件，碳化物和/或硼化物的衍生物，和未反应的金属部件的一部分发生；未反应的金属组成分和一种氮化物、氧化物的金属构件，碳化物和/或硼衍生物是沉积在基板上形成电阻层；和一个连接到电源电阻层。

本发明是一种圆柱滚子，滚子包括外表面，周围的空心辊芯的内表面，和一个电阻层包括电阻加热器连接到电源。电阻层包括一个或一个以上的氧化物、氮化物、碳化物或金属构件和金属构件硼化物的衍生物，它是沉积在圆柱滚子和内表面与外表面。包括确定反应室的封闭结构；支撑结构固定到反应室，半导体晶片的支撑结构进行处理，固定在一个反应室。

包括电阻加热器的电阻层连接到电源的电阻层包括金属成分和金属成分的一个或一个以上的氧化物、氮化物、碳化物和/或硼化物的衍生物。加热器被放置在反应腔室的顶部，因此，在与加热器接触的晶片（通常已被抛光）或邻近的情况下。

在另一个试验中，加热器放置在反应室的底部，这样，当晶片（抛光或打磨）可以接触或相邻的加热器。在另一个实施例中，加热器放置在反应室的顶部和底部。包括使用加热器上方或下方的绝缘层，以实现电阻层和相邻的导电元件之间的电气绝缘。附加涂层可以增加反映的模式，还包括一个或多个涂层提高各种元素之间的热匹配，为了防止不同的热膨胀系数不同的涂层弯曲或折断。它还可能被用于提高涂层与基体间的结合。

加热丝的应用：

工业应用：无火花点火系统的火花；内燃机；加热器；燃烧；反应室；化学处理；喷嘴与油管；和一个活跃的静态混合器；催化加热阶段（例如，洗涤器）；化学处理设备和机械；环境治理体系；纸浆加工和制造系统；陶瓷和玻璃加工系统；热空气的应用；房间加热器；无火花焊接设备；气体焊接设备；传导磨料；加热器水流或液体切割系统；叶轮和加热搅拌器；熔化和减震器锁；加热阀；加热所有类型的设备和互连接口装置；加热的瓷砖；自加热电路板（例如，从钎焊板；灭火器；）食品加工设备（如电器、蒸汽系统、点火系统、收缩包装系统EM，压力厨具、锅炉、油炸锅、热封系统）；在线食品加工设备；可编程电池温度以模板为二维或三维结构（例如，热塑性塑料焊接和密封系统）点脉冲加热器；并记录指标体系；静态混合器；蒸汽；IC芯片的液晶面板加热器；加热器；冷凝器；加热飞机部件（如机翼、螺旋桨，襟翼，副翼，垂直尾翼，转子）；导电陶瓷笔和探头；修复材料；自烧制陶器；壁炉；从焊盘组；热泵；

汽车应用：洗涤液加热器；加热器和一个同轴喷嘴加热器；发动机缸体加热器；油底壳加热器；方向盘加热；锁定系统；微催化转化；废气净化；座椅加热器；空气加热器；加热镜；加热锁；外加热灯；在油漆或涂料整个加热器；出口侧边；发动机气门、活塞、轴承；排气管。

处理以上在工业应用和汽车应用上之外，还有在实验室、医疗和牙科、家庭和办公室、海洋、国防、道路标线加热、印刷和摄影、建筑、移动行业应用，可谓改变世界。

专利引文：

Publication number Priority date Publication date Assignee Title

GB2206770A 1987-06-27 1989-01-11 Jeffrey Boardman Method of producing elements and electrical heating elements so produced

US5493102A 1993-01-27 1996-02-20 Mitsui Toatsu Chemical ,Inc Transparent panel heater

US5616263A 1992-11-09 1997-04-01 American Roller Company Ceramic heater roller

CN1158209A 1994-07-29 1997-08-27 热力学美国有限公司 Resistance heating element with Large-area ,thinfilm and method

CN1187284A 1996-06-07 1998-07-08 蒂曼产品发展公司 Electrical heating elements

汽车前挡风玻璃有加热功能吗

汽车前挡风玻璃加热丝具有一定的加热范围，热功率可达到3-5瓦\/平方厘米，起到防霜、防雾化、防结冰的作用：1、汽车的前挡风玻璃和其他位置玻璃不一样，汽车的前挡风玻璃是夹胶玻璃，而其他的玻璃是钢化玻璃；2、随着汽车玻璃技术的发展，新挡风玻璃技术也陆续出现。例如能减少阳光对轿车车厢内的影响，提高舒适性的水平；3、目前广泛使用的“绿色玻璃”就是采用反射涂层工艺或改善玻璃的成分，只让阳光中的可见光进入车厢内，挡住紫外线和红外线。目前有一种反红外线辐射银膜玻璃，在多片夹层玻璃中加入镀银薄膜，其红外线反射率为48%；4、当阳光通过这种看似普通的玻璃时，光和热会减少23%。这种玻璃实际上还起到隔热节能作用，可相对减少空调能量损失。另外，在北方寒冷地区的汽车挡风玻璃容易雾化结冰，一种可加温的汽车玻璃可解决这一问题。

汽车前风窗玻璃利用电热丝加热进行除霜除雾？

1 车前风窗除霜。
由物性的三态可知：
1.1 车窗外产生霜的原因是：
含水汽的空气，当其（绝对）湿度H保持不变，随着（干球）温度t的降低，其相对湿度φ也降低，当φ=100%（达到饱和），且温度低于冰点时，水汽便在车窗外凝华成冰晶（霜）。
1.2 车前风窗除霜操作：
(1) 将空调口气流调向前挡风玻璃。
(2) 将车内空气调成内循环模式。
(3) 将鼓风机调至热风，用较大风量吹扫、加热前挡风玻璃，使霜熔化成液态水。
(4) 用雨刮器刮去水即可。
2 车前风窗除雾。
2.1 车窗内产生雾的原因是：
含水汽的空气，当其（绝对）湿度H保持不变，随着（干球）温度t的降低，其相对湿度φ也降低，当φ=100%（达到饱和），且温度高于冰点时，水汽便在车窗内液化成露珠（雾）。
由物性的三态可知：
车内空气由状态1，等H湿度降温至露点td以后，便有露珠析出，如图2的过程1->2。
可见，等H时，温度t越低，越容易结雾。
2.2 车前风窗除雾操作分为两种情况：
2.2.1 情况一，当车外空气的相对湿度较小时：
2.2.1.1
如不怕吹风（例如夏季）
直接打开车窗，吹入相对干燥的车外空气，吹散雾气即可。
2.2.1.2 如怕吹风（例如冬季）
（1）将空调口气流调向前挡风玻璃。
（2）关小或关闭车窗，将车内空气调成外循环模式。
（3） 将鼓风机调至舒适温度，引入车外相对干燥的空气吹扫雾气。
此过程如图2的过程3->1。
2.2.2 情况二，当车外空气的相对湿度很大时（例如，下雨）：
此时，不宜引入车外空气，可用开冷空调的方法除雾（如是冬天可要忍受一下寒冷了！），即：
（1）将空调口气流调向前挡风玻璃。
（2）关闭车窗，将车内空气调成内循环模式。
（3） 开冷空调使车内空气循环，降低车内湿度H，驱散雾气。
其过程示意为图2的3->4。
3、引申阅读
3.1 冷空调可以降低车内绝对湿度H
从图2可见，温度t越低，越接近露点，越容易结雾。那为何要开冷空调呢？
这是因为冷空调可以降低车内绝对湿度H，从而使空气的相对湿度φ变小。