加熱絲技術

汽車前擋風到底有沒有加熱絲，首先回答這個問題之前，我先說風擋玻璃加熱絲是為了冬季低溫結冰或者有霧氣的情況下，電加熱絲加熱融化冰雪消除霧氣。

當下轎車如果想除霧，要麼開空調，但空調就會很冷，除非把溫度調高，要麼打開外循環，外循環會使車內溫度降低。

圖片為電加熱絲形狀

材料為電阻絲

加熱絲在汽車前檔玻璃是有使用的，像福特、路虎、捷豹、沃爾沃、甚至超豪華汽車阿斯頓馬丁都配備前擋風加熱絲，這是一種極細電熱絲。

截止目前這種前擋風加熱絲基本使用在福特汽車上，這是福特的專利，處在專利保護期，沒有授權其他車廠。

另外，有的比較高端汽車會在前檔玻璃雨刮處有幾圈電阻絲，材料為銅，避免冬季雨刮片凍住無法使用，通常加熱絲位置在黑邊之內，不會影響視線，

目前福耀公司在這方面做得比較好，首先後檔屬於鋼化玻璃，前檔是夾膠玻璃，工藝完全不同，後檔是印刷上去的銀漿，並不是簡單印上去就完事，需要較高工藝加工製造，而前檔加入電阻絲，市面一般為兩層2mm玻璃，中間夾0.76mm的PVB膠製成，需要把電阻絲夾到膜裡面，可見工藝非常繁瑣困難，成本高昂，一般帶有電阻絲前檔玻璃的銷售在北方較多。

另外，後檔風玻璃為什麼不使用空調加熱除霜？

後窗要有風管貫穿全車，裝配成本，發熱效率都是問題，有的車輛會把汽車天線集成在後擋風玻璃上。

為什麼側窗不使用電加熱？

側窗是移動的物體，任何移動的物體都不需要增加額外的部件，因為是變化的物體缺乏穩定性，自身能量以及我們日常使用可以很自然的解決此類問題。

關於配備前擋風玻璃電加熱絲乾燒的情況

當操作後窗除霧器時前擋風玻璃除冰裝置同時工作，而前擋風玻璃除霧卻是另一個開關，也就是說如果經常開啟後窗除霧器開關，前擋風玻璃加熱絲也在工作，如果此時前擋風玻璃雨刮器區域（亦即加熱絲區域）無凍結現象，甚至連霜都沒有，就會造成乾燒，久而久之，此區域玻璃必然變得異常脆弱，稍遇外力就會出現裂紋，而這種情況與玻璃的質量無關，另外，為了避免蓄電池過度放電，只能在發動機運轉時操作除霜器。

福特汽車玻璃

提到汽車玻璃，就一定不能錯過福特汽車玻璃公司。（福特集團）

亨利福特公司是第一家早在1919年就大批量生產風擋玻璃（T型）的汽車製造商，隨後於1927年製成疊層膠合安全玻璃。

1985年下半年福特公司玻璃部門的科研人員為生產1986型MerCulySable和Ford Tauru小汽車，已經研製一種新型透明的電加熱汽車風擋玻璃，這種玻璃是以防陽光建築玻璃技術為基礎。據報道InstaC!ea:風擋玻璃在兩分鐘內能除掉它表面上的冰和霜。這種玻璃是把金屬塗料直接噴塗與玻璃上而製成

，測試結果表明InstaC!ea:系統在溫度F-18℃，不用揩布擦，只用2-3分鐘的時間就能消除風擋玻璃上1/10英寸厚的霜。

福特公司玻璃部門研製的新型電加熱風擋玻璃是用超薄層銀氧化鋅塗在夾層汽車玻璃的內表面上。一層較厚的銀噴塗在夾層風擋玻璃的周圍作為導電體。福特公司正在尋找一些改型的應用，計劃為所有型號的車安裝新型風擋玻璃。

1990年，福特汽車玻璃公司，又開發一種汽車用安全玻璃車頂，這種全安全玻璃車頂是福特汽車玻璃公司作為未來汽車可行性研究而設計製造的。它是由兩層玻璃，中間夾入薄膠片製成，最大優點是有使光線傳播到乘客箱的能力，這項技術成為福特控制光線傳播技術（F CLA），福特汽車玻璃公司又研究了其他有關汽車玻璃技術，其中有：1.比三層擋風玻璃更輕的二層防劃傷擋風玻璃。2.用半透明陶瓷塗層擋風玻璃，使太陽光線折射並減少車內強光，改善能見度，這種玻璃用在鏡框玻璃和示波管屏。3.首次用電子裝置加熱擋風玻璃可在2分鐘內融化0.25釐米的冰霜。FCLT玻璃和其他福特玻璃產品也應用於工業、建築和住宅，諸如保密窗，光屏及低輻射玻璃。

目前純電動車的熱源來由動力電池提供，熱能將直接影響純電動車的續使里程，據百度學術作者葛如煒，鄭國勝在《汽車工程師》一書中介紹，採用Fluent軟件模擬計算與試車環境模擬風洞驗證試驗相結合的方法，對除霜典型加熱工況等進行研究，在FMVSS103除霜工況下，採用液側電加熱器，加熱期間總電能消耗接近1.736KWh,而電熱前風擋玻璃總電能消耗接近0.156KWh,幾乎只是液側加熱能量消耗的9%，整車及空調系統能量分配計算結果顯示，採用電加熱前風擋玻璃加熱可大幅減少電能消耗，提高續航。

目前，純電動車的續使里程受動力電池能量密度的限制，在一定程度上制約用戶的使用要求，整車節能以及提高乘客舒適性與續航里程成為較長時間內研究的方向，汽車除霜是安全法規要求的內容之一，採用傳統熱風除霜會消耗一般的動力電池能量，如採用電熱前擋風玻璃，用局部加熱除霜替代空調系統加熱除霜，將獲得較好節能效果。純電動車在冬天低溫除霜過程中，首先要解決熱源問題，由於不同於傳統內燃機汽車可以利用發動機冷卻餘熱這一熱源。

純電動車一般採用電轉熱的方式解決熱源，液氣側電加熱器方式在空調加熱與除霜設計中有兩種方式，一是在傳統空調加熱系統中，將電加熱器佈置在冷卻液側，串聯在加熱系統迴路中，通過電加熱器加熱冷卻液，冷卻液再流經傳統加熱器芯體與空氣換熱，最終通過空調鼓風機將熱氣送入乘客艙，達到加熱與除霜除霧的目的，另一種方式是將電加熱器佈置在傳統的空調箱中，並替換傳統的加熱器芯體，通過電加熱器直接加熱空氣，空氣被空調鼓風機推動帶出乘客艙，達到加熱與除霜除霧的目的。

電加熱前擋風玻璃，以一種直接加熱替代間接加熱獲得前擋風玻璃快速與高效除霜除霧的新技術，在傳統玻璃中夾入電導熱絲，通電後導熱絲髮熱，融化凝結在玻璃上的冰霜，它的應用為純電動車前擋風玻璃除霜除霧提供了節能應用的可能。

電熱前擋風玻璃節能應用效果分析

在汽車相同工況下，比較採用液側電加熱器方式與電加熱前擋風玻璃對除霜除霧與加熱性能的影響與節能效果，FMVSS103工況下除霜性能和節能效果比較液側電加熱器基於純電動車液側電加熱器加熱機理，為了滿足FMWSS103工況下除霜要求，應用Fluent軟件進行模擬計算預測其除霜性能效果，得出，液側地啊你愛熱氣的消耗功率為5KW，冷卻液流量20L/min,空調提供的風量77L/s等參數，通過試車測試獲得不同部位隨時間變化的溫度曲線和除霜效果，20min完成可視區的除霜，與CFD模擬計算相一致，試驗測得空調系統主要用電器消耗功率：電加熱器5KW，電動水泵50KW，空調鼓風機158KW，期間總電能消耗接近1.736KW/h,電加熱簽單更玻璃以純電動轎車前擋風玻璃為例，前擋風玻璃厚度為5mm,玻璃總加熱面積1.04m2,按照電導熱絲功率密度的設計要求（600W/m2）計算，該車前擋風玻璃的電加熱

需要消耗總功率為624W，在FMVSS103工況下，進行模擬計算獲得電加熱前擋風玻璃表面溫升曲線和除霜性能效果圖，汽車空調液側電加熱器CFD模擬計算除霜性能效果，a 5min;b 10min;c 15min;d 20min;a 5min;b 10min;c 15min。

低溫工況下消耗功率消耗趨勢和節能效果比較對採用液側電加熱器的純電動車進行NEDC工況下的實車比對測試，顯示在-18℃時，加熱性能達到乘客舒適性的要求，續航里程將減少50%，通過整車能量分配計算空調系統能量分配計算，可以得出用戶在-18℃時，採用液側電加熱器加熱分別使用除霜、除霧、及加熱模式，連續運行1h，在前擋風玻璃的節能效果以及對純電動車的影響。純電動車加熱是整車開發中的難點之一，它直接關係到汽車的行駛里程，為此節能顯得特別重要，實用可行的空調加熱節能的解決方案是運用Fluent軟件對除霜性能進行模擬計算，獲得加熱系統的功率精確要求，為系統優化匹配提供理論依據。

電加熱前擋風玻璃對純電動車空調加熱性能影響很大，特別是在前擋風玻璃除霜工況下，它的應用將大幅度減少電能消耗，增加電動車續航里程。整車在實際使用過程中，隨著用戶從除霜、除霧到加熱模式的切換，以及對加熱量需求的減弱，電熱前擋風玻璃的功能金額節能優勢也將逐漸褪去。

為了提升汽車續航里程，採用Fluent軟件模擬計算與實車環境模擬風洞驗證試驗相結合的方法，對除霜典型加熱工況等進行研究，在FMVSS103除霜工況下，採用液側電加熱器，加熱期間總電能消耗接近1.736KWh,而電加熱前擋風玻璃總電能消耗接近0.156KWh，幾乎只是液側加熱能量的9%，整車及空調系統能量分配計算結果顯示，採用電熱前擋風玻璃的加熱可大幅減少電能消耗，提高汽車續航里程。

前擋風加熱絲為什麼不能大面積普及所有車型？

電加熱前擋風玻璃是一種新型，高效率和集成化的科技產品。

汽車電加熱系統在汽車擋風玻璃上的應用分為兩大類：

金屬絲加熱

鍍層加熱

由於底層加熱主要應用在後擋風玻璃上，所以接下來所講為前擋風玻璃上的金屬絲加熱。

首先，電加熱前擋風玻璃可以在極端寒冷的天氣下，消除霧氣和冰雪，即使在-10℃，電加熱前擋風玻璃也可以在5min之內消除霧氣和冰雪。

電加熱前擋風玻璃就是預先將肉眼幾乎看不到的鎢絲安裝到PVB上，就是電阻絲，通過母線和連接端子連接到車身電路中，有汽車電路提供12-14V的電壓，450-600 watts/m2的功率密度進行加熱。

電加熱前擋風玻璃主要由玻璃外片、玻璃內片、PVB、母線、鎢絲、和連接端子構成，鎢絲作為前擋風玻璃主要的加熱元件，具有拉伸強度和耐腐蝕性性能，為避免影響駕駛員視線，選擇直徑為20μm的鎢絲。

母線主要是用來連接玻璃上的鎢絲和連接端子，非常薄的鍍錫銅箔組成，具有良好的耐腐蝕性，避免雨水侵入失效，有利於鎢絲的焊接工作，母線主要有標準型、流回型、低熔點型。

連接端子是用來連接整車電子迴路和前擋風玻璃母線電加熱絲的，在不超過最高溫度的情況下達到指定的工作電流。連接端子必須包含絕緣薄膜和防水膠帶，以保護夾層玻璃裡面電加熱系統不受雨水的侵入。

電加熱前擋風玻璃還必須滿足各地相應的國家標準。

中國 GB 9656

北美 ANS Z26 FMVSS 205

歐洲 ECE R43

性能方面的試驗包含功率測試、溫度測試、耐溼測試、耐久測試、高低溫測試、耐老化測試、鎢絲失效測試、含金屬夾層玻璃試驗、連接端子強度試驗、除霜試驗。

所以，目前各大汽車主機廠也都陸續增加了電加熱強擋風玻璃在其目錄產品的比重，Ford、Lander Rover、VW、Audi、Peugeot、BMW、Daimler、Honda和Mazda為該領域的領導者，國內自主品牌也正在研發電加熱前檔玻璃。

不過對於福特研發的電加熱玻璃來說，效率更高，除霜、除霧更快，相應的其他主機廠只能繞過福特的專利，或者研發更高效的電加熱玻璃，當下量產除福特之外的這些電加熱玻璃效率低一些，不影響使用。

材料

電阻加熱器

電阻加熱器包括：基體層；控制電阻率的電阻層，進一步包括金屬組元和該金屬組元氧化物、氮化物。碳化物或硼化物衍生物的一種或多種反應產物，所述電阻層的電阻率是所述金屬組元與一種或多種反應產物的組合電阻率，所述反應產物的電阻率是通過使用調壓計結合控制的反應氣體氣壓力由反應氣體的組成和壓力和所述金屬組元來控制，從而形成具有結構的電阻層，和所述電阻層相連的電源。

相關發明

摘自Google Patants 谷歌學術

發明者：G P瑪格南特，R C 埃伯特；W A 格利恩

提供商：薩莫希雷梅克斯公司

此發明涉及電阻加熱器領域。熱噴塗

特徵是金屬電阻加熱器及其應用，電阻加熱器具有導電性，（即：電阻）的金屬部件和絕緣，（即：高電阻率）的氧化物，氮化物金屬構件，碳化物和硼衍生物，電阻率在金屬元素沉澱的氧化物及其衍生物的控制組控制，形成氮化物含量，碳化物和硼化物。電阻加熱器具有大量的工業和商業應用，（即：一個成型的熱塑性塑料件，樣板和半導體晶圓生產）。

本發明涉及領域的電阻加熱器。熱噴塗

熱噴塗是金屬或陶瓷包括用送粉系統沉積塗層的常用技術，（例如，電弧等離子體，高速氣體火焰噴塗）

燃料系統和主揚聲器系統採用鋼絲為原料，（如電弧，hvof線和火焰噴射系統）

電弧等離子噴塗是一種能夠在多種襯底上沉積材料的方法，直流電弧產生的電離氣體（等離子體），在類似粉末材料的氣體噴塗。

電弧噴塗系統在運行過程中通過兩導線融化，（如鋅，銅，鋁或其他金屬）用一頭在前體氣體（如壓縮空氣）獲得熔滴表面塗層，兩根導線產生的熔融電弧之間的電位差。

火焰噴塗、絲或粉末被燃燒的火焰融化，這通常是由氧和另一種氣體點火實現，的混合氣體。

HVOF燃燒在一個小的燃燒氣（如丙烷和氧）。燃燒室由於高的燃燒溫度，提高氣體的壓力，從燃燒室導致高速噴嘴排出的氣體。這些熱熔融氣高速進給（如絲，粉，或它們的組合），在速度330-1000m/s的熔滴到襯底表面，壓縮空氣進一步加快冷卻裝置。

熱噴塗塗層具有獨特的微觀結構。在沉積過程中，每個粒子進入氣流，熔化和冷卻成固體形式獨立於其他粒子。當熔融顆粒撞擊基體塗層時，他們的影響為小磁盤和平面在一個較高的冷卻速率凝固的橫向在基地成員重複等離子體炬，後層在襯底上形成的被覆蓋層，直到所需厚度的塗層，使積累的厚塗層對基材。由於顆粒固化為一片金屬淬火，從而獲得具有層狀結構特徵，近似圓形的小顆粒隨機堆疊在襯底表面。

一種金屬合金作為發熱體，如80% - 20% 鎳，鉻。在沉積之前，金屬合金粉混合絕緣材料 氧化鋁粉末。然後，使用熱噴塗沉積形成的混合材料，電阻材料塗層。然而，當鎳沉積為電阻加熱器鉻塗層的體積電阻率仍然是相當低的，因此，這種合金的製備裝置更難，因為一個足夠高的電阻要求長電流路徑。沉積的氧化物和金屬的混合物，該電阻層的組成，往往有一個廣泛的不連續性，使功率分佈在矩陣經常變化廣泛的範圍。本發明的特點是在基板上沉積的電阻加熱器的方法。

該方法包括以下步驟：提供基板和一個金屬成分的材料含有氧、氮、碳和/或硼氣體；熔體產生的熔體流滴；熔滴和氣體產生的金屬組件的一個或多個的氮化物、氧化物、碳化物或硼化物的衍生反應，，其中部分與氣體的金屬構件形成的氮化物、氧化物的金屬構件，碳化物和/或硼化物的衍生物，和未反應的金屬部件的一部分發生；未反應的金屬組成分和一種氮化物、氧化物的金屬構件，碳化物和/或硼衍生物是沉積在基板上形成電阻層；和一個連接到電源電阻層。

本發明是一種圓柱滾子，滾子包括外表面，周圍的空心輥芯的內表面，和一個電阻層包括電阻加熱器連接到電源。電阻層包括一個或一個以上的氧化物、氮化物、碳化物或金屬構件和金屬構件硼化物的衍生物，它是沉積在圓柱滾子和內表面與外表面。包括確定反應室的封閉結構；支撐結構固定到反應室，半導體晶片的支撐結構進行處理，固定在一個反應室。

包括電阻加熱器的電阻層連接到電源的電阻層包括金屬成分和金屬成分的一個或一個以上的氧化物、氮化物、碳化物和/或硼化物的衍生物。加熱器被放置在反應腔室的頂部，因此，在與加熱器接觸的晶片（通常已被拋光）或鄰近的情況下。

在另一個試驗中，加熱器放置在反應室的底部，這樣，當晶片（拋光或打磨）可以接觸或相鄰的加熱器。在另一個實施例中，加熱器放置在反應室的頂部和底部。包括使用加熱器上方或下方的絕緣層，以實現電阻層和相鄰的導電元件之間的電氣絕緣。附加塗層可以增加反映的模式，還包括一個或多個塗層提高各種元素之間的熱匹配，為了防止不同的熱膨脹係數不同的塗層彎曲或折斷。它還可能被用於提高塗層與基體間的結合。

加熱絲的應用：

工業應用：無火花點火系統的火花；內燃機；加熱器；燃燒；反應室；化學處理；噴嘴與油管；和一個活躍的靜態混合器；催化加熱階段（例如，洗滌器）；化學處理設備和機械；環境治理體系；紙漿加工和製造系統；陶瓷和玻璃加工系統；熱空氣的應用；房間加熱器；無火花焊接設備；氣體焊接設備；傳導磨料；加熱器水流或液體切割系統；葉輪和加熱攪拌器；熔化和減震器鎖；加熱閥；加熱所有類型的設備和互連接口裝置；加熱的瓷磚；自加熱電路板（例如，從釺焊板；滅火器；）食品加工設備（如電器、蒸汽系統、點火系統、收縮包裝系統EM，壓力廚具、鍋爐、油炸鍋、熱封系統）；在線食品加工設備；可編程電池溫度以模板為二維或三維結構（例如，熱塑性塑料焊接和密封系統）點脈衝加熱器；並記錄指標體系；靜態混合器；蒸汽；IC芯片的液晶面板加熱器；加熱器；冷凝器；加熱飛機部件（如機翼、螺旋槳，襟翼，副翼，垂直尾翼，轉子）；導電陶瓷筆和探頭；修復材料；自燒製陶器；壁爐；從焊盤組；熱泵；

汽車應用：洗滌液加熱器；加熱器和一個同軸噴嘴加熱器；發動機缸體加熱器；油底殼加熱器；方向盤加熱；鎖定系統；微催化轉化；廢氣淨化；座椅加熱器；空氣加熱器；加熱鏡；加熱鎖；外加熱燈；在油漆或塗料整個加熱器；出口側邊；發動機氣門、活塞、軸承；排氣管。

處理以上在工業應用和汽車應用上之外，還有在實驗室、醫療和牙科、家庭和辦公室、海洋、國防、道路標線加熱、印刷和攝影、建築、移動行業應用，可謂改變世界。

專利引文：

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CN1187284A 1996-06-07 1998-07-08 蒂曼產品發展公司 Electrical heating elements

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