基于前挡风玻璃防雾的电动汽车车室湿环境协同构建研究

Humidity environment of automobile cabin is a significant foundation for driving safety and thermall comfort. The traditional windscreen antifog method, combined with the air conditioning system, consumes much energy and reduces the mileage of electric vehicles largely. In this project, a novel partitional coordinating humidity environment is going to be proposed based on the antifog demand of the windscreen, through establishing some enhanced condensation surfaces and improving antifog and visualization of the windscreen with promoting or restraining characteristic of super-hydrophilic/ super-hydrophobic materials, as well as regulating air-supply parameters and air distribution in divided zones. The water vapor microcosmic condensation and macroscopical photopermeability of glass with various coatings will be investigated experimentally. By means of the theoretical and experimental researches on the effect of the glass surface feature, humidity source, partitional air-supply parameters and air flow on the cabin humidity field and fogging on glass, a transient mathematical model of this partitional coordinating humidity environment is going to be builit. And the source-field-object couple theory of the cabin humidity environment is expected to be achieved. The research results will contribute to establishing a safe, efficient and comfortable cabin environment for electric vehicles.

车室湿环境是汽车驾乘安全与舒适的重要保证，与汽车空调系统结合的传统前挡风玻璃防雾方式能耗高，极大地减少了电动汽车的续航里程。本项目基于电动汽车前挡风玻璃防雾需求，利用超亲水/超疏水材料对玻璃表面结雾的促进或抑制特性，创建车室水蒸气强化凝结面，改善前挡风玻璃防雾和可视化性能，并结合车室内分区送风参数与气流组织调控，构建车室湿环境分区协同优化系统；通过实验研究，揭示不同涂层表面车窗玻璃的水蒸气微观凝结特性和宏观透光特性；通过玻璃表面材料特性、散湿源、分区送风参数、空气流动等因素对车室内湿度场分布、玻璃表面结雾影响的理论与实验研究，建立车室湿环境分区协同系统的动态模型，获得车室湿环境的源-场-控制对象之间的耦合理论，为创造安全、节能、舒适的电动汽车车室环境奠定理论基础。

车室湿环境关乎着汽车行驶的安全性、舒适性和节能性，对于新能源汽车，尤其是纯电动汽车来说，采用以高压PTC电加热或热泵为热源的除雾系统，将极大地缩短电动汽车的续航里程。本项目基于电动汽车前挡风玻璃的防雾需求，利用超亲水/超疏水材料对玻璃表面结雾的促进或抑制特性，构建了车室湿环境分区协同系统，并进行了实验研究，同时进行了车室不同运行工况的CFD仿真，获得了车室湿环境的源-场-控制对象之间的耦合关系，为构建电动汽车车室热湿环境奠定了理论基础。.(1) 提出了持续风幕防/除雾气流组织形式，开展了不同区域湿环境控制需求分析，以及外界环境对车室湿环境的影响分析，搭建了车窗玻璃结雾特性测试装置，完成了相关的实验研究，并进行了理论分析。.(2) 建立了车室环境的模拟仿真模型，开展了不同涂层玻璃表面与湿空气之间的传热传质理论研究，提出了在前挡风玻璃上采用连续防雾风幕，建立了车室环境分区协同热泵空调系统，并进行了实验研究，搭建了侧玻璃强化凝结的实验测试装置。.(3) 进行了车室不同运行工况的CFD仿真，建立了前挡风玻璃湿度控制对象的结雾判别准则，并根据车室湿环境分区协同系统特性测试结果，验证了不同散湿源、不同车室内外环境场条件下，湿度场的分布规律，获得了车室湿环境的源-场-控制对象之间的耦合关系。.(4) 项目实施过程中，培养硕士研究生毕业4人，培养博士研究生毕业2人。.(5) 发表科研论文16篇，其中SCI收录5篇，EI/ISTP收录7篇。申请发明专利3项，授权实用新型专利2项。