楊衛(wèi)芳++桂超++劉亞萍

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.25.033

摘 要：汽車在高濕環(huán)境下，會引起車窗結(jié)霧，影響車輛正常行駛。傳統(tǒng)汽車具有技術比較成熟的空調(diào)系統(tǒng)用于除霧，而電動汽車發(fā)展處于起步階段，節(jié)能高效的空調(diào)系統(tǒng)尚處于研究發(fā)展階段。本文對現(xiàn)有的多種不同的除霧方式進行探討，探索高效快速的除霧方案。

關鍵詞：結(jié)霧 除霧 除濕 電動汽車

中圖分類號：U463 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）09（a）-0033-02

汽車車窗結(jié)霧在行車過程中對安全性造成了一定影響，快速對玻璃進行除霧及車廂溫濕度的控制十分重要。隨著汽車保有量逐年增加，在節(jié)能環(huán)保的發(fā)展趨勢下，大力發(fā)展新能源汽車已經(jīng)成為世界各國共同關注的問題。傳統(tǒng)燃油汽車除霧時采用空調(diào)系統(tǒng)降濕來進行除霧，電動汽車空調(diào)系統(tǒng)與燃油汽車存在明顯的不同，設計合理的快速除霧方式，不僅可以保證行車的安全性與舒適性，而且可以有效降低能耗，促進電動汽車的推廣應用。本文通過對電動汽車除霧與燃油汽車除霧方式的分析，探索高效節(jié)能的電動汽車除霧方案。

1 汽車玻璃結(jié)霧及除霧原理

當車窗表面溫度低于車廂空氣的露點溫度時，濕度較高的車內(nèi)空氣遇到玻璃冷表面時會有水分析出形成霧，行車過程中嚴重影響視線。

車窗進行除霧時，可以采用以下幾種方式：（1）通過手動擦車窗進行除霧，而這種方式在行車過程中會影響行車的安全性，該方式不能有效降低車廂空氣的濕度，除霧以后很容易重新結(jié)霧。（2）通過空氣外循環(huán)引外界新風至車窗進行除霧，當外界空氣含濕量低于車窗內(nèi)表面飽和空氣層的含濕量時，新風與飽和空氣層之間發(fā)生熱質(zhì)交換，玻璃內(nèi)表面霧逐漸氣化被新風帶走，達到除霧的目的。這種除霧方式適合北方冬季，新風經(jīng)暖風散熱器加熱升溫后的空氣相對濕度較低，具備較強的吸濕能力，除霧效果很好。（3）通過空調(diào)除濕來進行除霧，當內(nèi)外空氣含濕量都較大時，可利用空調(diào)系統(tǒng)輔助進行除霧?？照{(diào)蒸發(fā)器作為表冷器除去循環(huán)空氣中的水分，含濕量較低的空氣經(jīng)擋風玻璃帶走水分，實現(xiàn)除霧。冬季低溫時為了保證車廂舒適性，空調(diào)系統(tǒng)除濕后的空氣由暖風散熱器加熱升溫，以高溫低濕的狀態(tài)進行除霧，且不影響車廂舒適性。（4）通過在擋風玻璃上噴涂防霧劑或肥皂水進行除霧，在一定程度上可以緩解結(jié)霧，但有效時間并非很長且車廂濕度持續(xù)上升，該方式應用較少。奇瑞公司洪麗等人對汽車玻璃防霧涂層進行了研究，防結(jié)霧方法主要包括疏水性防霧法和親水性防霧法，相關科研成果較多，但未投入汽車中使用。

2 電動汽車除霧

電動汽車的電機余熱非常少，部分汽車廠商采用獨立的蒸汽壓縮式空調(diào)系統(tǒng)結(jié)合電加熱的空調(diào)形式，但在一定程度上影響了汽車續(xù)航能力，一套高效節(jié)能的電動汽車空調(diào)系統(tǒng)成為諸多專家的研究方向。目前電動汽車除霧采用的方式主要有以下幾種。

日本電裝公司曾設計研發(fā)一套R134a熱泵空調(diào)系統(tǒng)（如圖1所示），該系統(tǒng)在車內(nèi)空調(diào)總成器里設置2臺換熱器，供制冷和制熱模式下分別使用，合理解決了制冷與制熱工況下?lián)Q熱器不匹配的問題。除霧模式時，類似于除濕機工作原理，工質(zhì)將經(jīng)過3個換熱器，由車內(nèi)蒸發(fā)器除濕，再由車內(nèi)冷凝器升溫，以高溫低濕的空氣進行除霧，可達到理想的除霧效果。該系統(tǒng)的除濕特點是循環(huán)工質(zhì)的2次節(jié)流降溫和2次蒸發(fā)吸熱，第一次于外換熱器蒸發(fā)吸熱，保證內(nèi)冷凝器足夠的放熱量，第二次于內(nèi)換熱器蒸發(fā)器少量吸熱即可滿足循環(huán)空氣減濕冷卻，經(jīng)濟性較強。

比亞迪公司曾設計研究一款三換熱器熱泵空調(diào)系統(tǒng)，類似于日本電裝公司的R134a空調(diào)系統(tǒng)，滿足夏季、冬季、除霧、除霜多種運行情況的系統(tǒng)匹配問題。在除濕模式下，工質(zhì)依然經(jīng)過3個換熱器，循環(huán)空氣首先由車內(nèi)蒸發(fā)器冷卻減濕后，再由車內(nèi)冷凝器等濕加熱，保證高溫低濕的空氣進行除霧。

比亞迪公司又設計研究了一款帶冷卻液循環(huán)的電動汽車空調(diào)系統(tǒng)（如圖2所示）。該空調(diào)系統(tǒng)在常溫工況下，工質(zhì)由壓縮機出來進入氣液換熱器與冷卻液換熱，然后一部分經(jīng)節(jié)流進入外部換熱器吸熱，另一部分經(jīng)節(jié)流進入第二內(nèi)部換熱器吸熱，然后匯聚回到壓縮機，氣液換熱器出來的高溫冷卻液來到第一內(nèi)部換熱器與循環(huán)空氣進行換熱。循環(huán)空氣首先經(jīng)第二內(nèi)部換熱器冷卻，再經(jīng)第一內(nèi)部換熱器加熱，通過冷熱風比例分配，可得到理想的出風溫濕度。冬季利用這一模式，可以為車廂送入高溫低濕的空氣進行車窗除霧。

中原工學院周光輝教授等，設計發(fā)明一套帶補氣的熱泵空調(diào)系統(tǒng)（如圖3所示），可在低溫下運行并保持較高的性能。該系統(tǒng)保留了電加熱器，在比較低的溫度下仍可保證車廂溫度的穩(wěn)定，且除濕模式下運行時，車內(nèi)換熱器可作為蒸發(fā)器對循環(huán)空氣進行除濕冷卻，利用PTC電加熱芯體再對循環(huán)空氣加熱，既實現(xiàn)除霧的同時亦保證了車內(nèi)舒適性，該系統(tǒng)的熱泵空調(diào)設計經(jīng)濟性較強。

電加熱除霧方法多用于后車窗除霧，部分車型具備前車窗電加熱功能，當玻璃溫度高于室內(nèi)空氣露點溫度時即可避免車窗結(jié)霧，在一定程度上可以解決車窗結(jié)霧的問題。泛亞汽車技術中心有限公司葛如煒等人提出了電熱前擋風玻璃運用于電動汽車，采用布置電加熱絲的方式進行除霜除霧，并與液側(cè)電加熱暖風除霜除霧性能進行對比。玻璃溫度隨時間變化如圖4所示。針對除霜，電加熱暖風除霜總耗能1.736kW·h，而電加熱擋風玻璃耗能624W，電加熱擋風玻璃除霜能耗遠小于暖風除霜。

3 結(jié)語

相關研究顯示，帶補氣增焓系統(tǒng)的電動汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能性較高，補氣增焓可保證一定的制熱量，可實現(xiàn)低溫環(huán)境下低能耗運行，且效率較高，冬季除霧時需要配合電加熱器工作。三換熱器系統(tǒng)，除霧效果較為理想，能解決四通換向閥存在的一些問題，但系統(tǒng)過于復雜會對車載空調(diào)產(chǎn)生一定影響，未來須進一步研究改進。

電動汽車的空調(diào)系統(tǒng)的研究尚處于起步階段，車窗除霧研究相對較少，除霧有待進一步探討和分析，不僅可以完善電動汽車的空調(diào)系統(tǒng)配置，還可以促進電動汽車推廣應用。汽車在向節(jié)能、減排、智能、舒適的方向發(fā)展。另外，自動除霧技術也必將逐步取代傳統(tǒng)手動控制除霧，電動汽車車廂溫濕度調(diào)節(jié)需要進一步探索和研究。

參考文獻

[1] 唐葆君，劉江鵬.中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展展望[J].北京理工大學學報：社會科學版，2015（2）：1-6.

[2] 洪麗，熊建明，陳大華，等.汽車玻璃防霧涂層材料的研究進展[J].化工新型材料，2015（8）：225-227.

[3] 佟麗蕊，張振迎，王興國.電動汽車空調(diào)系統(tǒng)研究進展[J]. 制冷，2015（1）：61-67.

[4] 陳鋒，駱強，葛存其.日本電裝R134a電動汽車空調(diào)系統(tǒng)探析[J].科技促進發(fā)展，2012（S1）：81-83.

[5] 陳雪峰，杜福霞，秦慧芳，等.電動汽車空調(diào)系統(tǒng)：中國， 200610021052.2[P].2006-05-24.

[6] 黃梅芳，聶歡歡，葉梅嬌，等.電動汽車空調(diào)系統(tǒng)及電動汽車：中國，201310286472.3[P].2013-07-09.

[7] 周光輝，陳杰，陳通，等.電動汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)低溫供熱實驗研究[J].低溫與超導，2015（3）：42-45.

[8] 李海軍.純電動汽車用低溫熱泵型空調(diào)系統(tǒng)性能研究[D].西安建筑科技大學，2015.

[9] 葛如煒，鄭國勝.電熱前擋風玻璃在電動車中的節(jié)能運用[J].汽車工程師，2014（12）：57-58，63.endprint