基于传感器技术的汽车挡风玻璃防雾系统研究

自动防雾系统

前面提到了挡风玻璃上面形成雾的最主要原因是挡风玻璃的温度下降并低于了车厢里面空气中露点的温度，所以我们测量和计算的两大参数量就是挡风玻璃的温度和车厢里露点的温度。

总体说来， 自动防雾系统包括了三大部分，包括参数测量输入，参数计算分析和除雾控制。

参数测量输入

为了分析起雾的条件，有三个参数量是需要测量的，一个是档风玻璃的温度，还有车厢里面同一点的相对湿度和温度用于计算车厢里面露点的温度，现已有些成熟的传感器模块，紧贴在档风玻璃上面(图1)，模块里面就包含了可以测量档风玻璃的温度传感器以及可以测量车厢内同一点的温度和湿度传感器，通过这些传感器，实时监控了引起起雾发生的这三大物理量，从而传送给空调MCU系统进行分析和计算。



图1：传感器模块测量示意图

参数计算分析

收集到测量回来的挡风玻璃的温度，车厢里同一点相对湿度和温度的数据后，空调中央控制器会对数据进行分析和比较，首先是把车厢里同一点相对湿度和温度的数据通过一系列公式计算出车厢内露点的温度。然后通过比较露点的温度和挡风玻璃的温度来判定挡风玻璃是否起雾。我们用Td来表示露点的温度，Tws来表示挡风玻璃的温度。Δ 来表示安全系数。

判断：

Td+ΔTd+Δ=＞Tws 挡风玻璃有可能起雾(处于高危起雾区，除雾控制开始除雾)



图2：露点温度与挡风玻璃温度关系分析

从图2实验中可以看出，我们在使用智能自动除雾系统的时候， 因为刚开始的时候(时间1"2分钟的时候)，车厢的挡风玻璃温度偏低， 而且车厢里面由于几个人的呼吸，使车厢里面的相对湿度不断的升高，从而车厢里面的露点温度也相对升高，当露点温度慢慢接近挡风玻璃的温度的时候。我们可以看见，挡风玻璃上面逐渐开始有雾的出现，这时候，如果我们不采取任何措施，挡风玻璃上面的雾会越来越多，完全挡住了开车人士的视野，在道路运行中是相当的危险的。这时候我们就要自动打开我们的除雾系统，当自动打开除雾系统后，从图2中时间3"5分钟的时间段里面我们可以看见，档风玻璃的温度开始升高，而且车厢里面的露点温度逐渐从上升转向了下降，并且越来越远离挡风玻璃的温度，这时候车厢挡风玻璃上面的雾也就会迅速的消失。

由于我们要在挡风玻璃起雾之前提前运作我们的除雾系统，所以我们会设定一个安全系数Δ，当露点温度接近挡风玻璃的温度的时候，也就是当Td+Δ=＞Tws挡风玻璃处于高危起雾区，所以这时候就要把除雾控制系统打开，开始除雾，当露点温度与挡风玻璃的温度差距到一定的数值时候，也就是当Td+Δ=＞Tws挡风玻璃处于高危起雾区，所以这时候就要把除雾控制系统打开，开始除雾，当露点温度与挡风玻璃的温度差距到一定的数值时候，也就是当Td+Δ＜ Tws，图2中时间6～8分钟的时间段里面的时候，系统就可以判断车厢处于一个低危起雾区，除雾系统可以关闭，这样就可以通过测量来实时控制除雾系统起到智能除雾的效用，而且挡风玻璃不会出现任何雾气，自动除雾系统可以更有效率的除雾，从而节省的能源的消耗。

除雾系统

在空调MCU系统判测到需要进行除雾了后，通常有下面几大方法除去挡风玻璃上面出现的雾气。

1、当车厢内的相对湿度很高的时候，保持良好的通风，使车外干燥的空气和车厢内潮湿的空气进行交换，降低车厢内的相对湿度从而降低的车厢内的露点的温度。

2、直接对车厢挡风玻璃开始加热，如图3所示，使车厢挡风玻璃的温度升高，并高过车厢内露点的温度，或者加速挡风玻璃前面空气的流动，可以适当的增加挡风玻璃的温度和挡风玻璃面前空气的交换。从而降低档风玻璃面前的相对湿度。



图3：除雾控制示意图

3、打开车内的HVAC空调系统，空调系统设置成为外循环，压缩机会打开，使车厢的相对湿度迅速降低，此时车厢内的露点温度就会降低，低过车厢挡风玻璃的温度。

自动防雾系统和探测雾系统的比较

自动防雾系统需要的是一个集合湿度和温度传感器的模快，探测雾系统主要是由一个红外线传感器组成。



表1：自动防雾系统与探雾系统比较

自动防雾系统对油耗所起的贡献

自去年以来，油价不断飙升，随着全球经济的高速发展，能源和环境问题日益突出，节约能源、保护环境已成为世界各国共同面临的重大挑战，目前我国平均油耗比发达国家高50%。现在我国的平均油耗是10至15升，而发达国家是5至10升。所以怎样尽一切的方法来提高效率，是当今现代汽车迫不及待的问题。

在欧洲，当温度小于12度，车厢内相对湿度大于80%的时候，汽车的空调系统就应该开始除雾，通过统计，每年有上亿吨的燃油使用在了空调除雾上面。举个例子，列如一般汽车空调的发动机功率8-10千瓦，汽车的发动机100千瓦，时速百公里消耗了10升油，那么空调就耗油了差不多1升，如果我们可以有效的利用空调的除雾系统，每 有效利用一个小时，我们就可以节省1升的油。

所以，一个自动防雾系统能够更有效率的，更充分的发挥汽车的HVAC的除雾功能，在真正有必要除雾的条件下进行智能除雾，大大提高了汽车的功能，节约了能源的浪费和消耗。