基于软件仿真的汽车玻璃加热线设计

陈 涛,张 浩

（安徽江淮汽车股份有限公司技术中心,安徽 合肥 230601）

[文章编号]1671-802X（2016）04-0001-03

基于软件仿真的汽车玻璃加热线设计

陈 涛,张 浩

（安徽江淮汽车股份有限公司技术中心,安徽 合肥 230601）

汽车玻璃加热线主要作用加速表面冰霜融化，因此加热线设计首要要求是加热效率。为了避免因加热效率不满足要求造成设计变更，我们采用软件仿真分析的方法。利用软件仿真可以简单方便的分析其加热效率，并对其加热效率进行优化，避免设计过程中成本的浪费，缩短设计周期。

加热线；加热效率；软件仿真；优化

一、引言

汽车玻璃加热线是采用银浆在玻璃内表面上印刷出来的导电线条,主要功能是在寒冷的季节,快速清除冻结在玻璃表面的冰霜,同时,在下雨天气,加热线还具有加速玻璃表面雨水蒸发的作用。加速恢复有效视野,是汽车很实用的一项配置。

如何在设计时实现玻璃加热线的功能,是工程师必须考虑的问题,本文介绍一种利用软件仿真分析确定加热效率的方法,为加热线的设计提供很大的便利。

二、设计要求

为使玻璃加热线能够达到除霜要求,对于加热线设计提出以下要求。

(一)除霜效率

确定汽车玻璃加热线在低温条件下,加热装置消除玻璃外表面加热区冰霜的能力。

要求在(-18±2)℃温度下,喷洒600ml/m2的水在玻璃表面上形成霜层,通电20min后,加热区域应有至少80%的可透视区。

(二)功率

确定汽车玻璃加热线的加热功率。

要求功率应为(4.0～4.5)W/dm2(额定电压为DC 13.5V)。

(三)热点温度

确定汽车玻璃加热线在经过一定时间的通电加热后,其表面的最高温度点。

要求通电4h,加热线的表面温度在任何地方都不允许超过70℃。

三、设计流程

玻璃加热线设计流程如下:

在玻璃加热线设计过程中,为了确认所设计加热线的除霜效率,防止后期反复整改,节省开发周期,我们引入仿真分析,在设计前期对除霜效率进行分析确认,符合要求后再制作样件进行试验验证,通过试验结果确认最终设计对要求的符合性。

四、仿真设计

(一)布置加热线

在确定需要加热的区域后,对加热区域布置加热线,如图1所示。

图1 玻璃加热线布置图

(二)设置仿真条件

玻璃厚度:3.5mm

加热线宽度:0.7mm

加热线间距:28.5mm

加热线电阻:

输入电压:14.5V

(三)仿真分析建模

该过程基于隐式积分非线性动力学理论,对加热过程进行仿真分析。

模型单位体系采用:长度 mm、重量 kg、时间ms、应力 GPa。

后挡模型中加热线采用一维单元,母线、玻璃等均采用实体单元,如图2所示。

图2 玻璃加热线有限元模型

(四)仿真结果

经过软件仿真,得出除霜效率和热点温度分布云图,如图3和图4。

从除霜效率云图可以看出,该方案的加热效率不足20%,不满足80%的要求。

从热点温度分布云图可以看出,该方案的热点温度最高在60℃左右,基本满足要求。

图3 除霜效率云图

从上述的仿真结果得出结论,该方案不满足加热线的设计要求,需要进行优化。

(五)方案优化

对加热线进行优化调整,通过调整加热线宽度和间距改变其电阻值,如图5,中间区域加热线宽度0.6mm,向边缘逐渐过渡到0.8mm宽度。

图5 优化后加热线

仿真条件设置:

玻璃厚度:3.5mm

加热线宽度:0.6mm,0.7mm,0.8mm

加热线间距:28mm

电压:14.5V

重新进行建模和仿真分析,得出新的除霜效率和热点温度分布云图(图6和图7)。

图6 优化后除霜效率云图

图7 优化后热点温度分布云图

从除霜效率云图可以看出,该方案的除霜效率大于80%,满足要求。

从热点温度分布云图可以看出,该方案的热点温度最高在62℃左右,基本满足要求。

五、试验验证

制作样件进行试验验证,从实验结果可以看出,该方案的除霜效率为85%,热点温度为62.8℃,满足设计要求。

六、总结

综上所述,利用软件仿真设计汽车玻璃加热线,可以对其加热效率进行前期分析,若不满足设计要求,可以进行优化,直至满足要求,避免设计变更导致的成本浪费,缩短设计周期。

[1] JC/T 672 汽车后窗电热玻璃.

（责任编辑：袁 媛）

A Heating Wire Design for Automotive Glass Based on Software Simulation

CHEN Tao，ZHANG Hao
（The Technical Center of Anhui Jianghuai Automobile Co.，Lt.d，Hefei 230601，China）

The main function of heating wire for automotive glass is to accelerate frost melting on the glass surface，so the primary requirement of any heating wire design is to increase the heating efficiency as much as possible.In order to avoid changes to a design whose heating efficiency can not meet the requirements，the method of software simulation analysis is adopted.The method of software simulation can analyze and optimize the heating efficiency easily，which will reduce designing cost，and shorten designing period.

heating wire；heating efficiency；software simulation；optimize

U270.6+4

B

2016-06-12

陈 涛(1983-),男,安徽合肥人,工程师,研究方向:汽车玻璃技术.E-mail:chenmoo825@126.com.