汽車天窗的發(fā)展歷史及新技術應用

陳云亮

摘 要：隨著汽車電氣化程度的不斷提高，汽車變得越來越智能化，可以滿足車主在不同場景下的使用需求，從而汽車給人的感覺更加溫馨，更加人性化。汽車天窗的配備也越來越普及，從之前只在中高端車型配備的功能，到現(xiàn)在逐步普及到低端車型上。基于此，對汽車天窗系統(tǒng)的控制進行解析，并對汽車天窗的新技術發(fā)展應用進行探討。

關鍵詞：汽車天窗;發(fā)展歷史;新技術;應用淺析

1 引言

車頂車窗的基本功能是通風和擴大視野，天窗能有效地使車內(nèi)空氣流通，增加車外新鮮空氣，滿足車主的通風需求，同時車頂車窗能增加照明，開闊視野，增加汽車主人的駕駛樂趣。事實確實如此，隨著科學技術的發(fā)展，車頂車窗似乎也有了新的技術應用，使汽車更加智能舒適。

2 淺談汽車天窗的發(fā)展歷史

有些人買了一輛有車頂?shù)钠?，但他們從不打開車頂，他們認為這是多余的，而那些吸煙的人認為車頂對于換氣是必要和舒適的。這是豪華和舒適的象征，但是車頂車窗并不是從汽車誕生之日起，而是今天筆者要和大家談談車窗。

早期的汽車都是裝有汽油發(fā)動機的三輪或貨車，當時的汽車都是“敞篷車”，在20世紀20年代，即使是最便宜的汽車也裝有擋風玻璃、車門、車頂、輪胎、車燈等。車身最終變成了一個封閉的“盒子”，乘客可以放心地坐在里面，但是車內(nèi)的照明不好，而且車內(nèi)安裝完整的照明系統(tǒng)也太困難，所以汽車制造商在車頂上打了個洞，這是最早的汽車天窗！根據(jù)目前可核實的數(shù)據(jù)，1932年奧斯汀七廂轎車歷史上最早的一輛車配備了車頂車窗，當時汽車工業(yè)有了很大的增長，此后不同的車頂車窗相繼出現(xiàn)。第二次世界大戰(zhàn)后，大量的敞篷車開始出現(xiàn)，雖然敞篷車很有吸引力，但缺點明顯，即實用性和安全性都不高，特別是在高速事故中，因為駕駛艙沒有a柱、B柱和C柱的保護，敞篷車的安全系數(shù)相對較低，隨著人們的思維越來越理性和務實，越來越實用的車頂車窗越來越受到人們的關注，全景車窗由于更接近敞篷車所帶來的光效而備受青睞。第一款帶全景窗的車型是1941年林肯的Derhan Coupe，這也是你正在尋找的一個不言而喻的問題：人們是視覺動物，一直喜歡“全景”概念的東西，比如帶大地板窗戶的豪宅、大屏幕照片、大尺寸液晶電視，等等，在車內(nèi)很明顯全景窗的優(yōu)點是很容易看到，光線更大，視野更開闊，這樣可以使車內(nèi)空間看起來更寬敞。當然，也有很多人不喜歡全景窗，因為它們是“不安全的”，他們認為全景窗正在把車頂?shù)哪骋徊糠值匿摬淖兂伤芰虾筒Ａ?。這樣的結(jié)果肯定會嚴重影響到全身的力量，必然會降低全身的安全系數(shù)。如果汽車發(fā)生翻車等事故，安全性將大大降低。事實上，除了敞篷車外，其他車型都會采用車頂結(jié)構(gòu)，全景式車頂與普通車頂?shù)膮^(qū)別在于加強型車頂梁，對于配備全景式天窗的車輛，為了提高安全性，會采用更高的強度，大部分全景窗都是由5-8mm的鋼化玻璃制成。與普通車頂上的一層鐵皮相比，安全水平要高得多。

眾所周知，汽車承擔著承載體的作用，而汽車的安全性主要取決于承載體上的橫梁和立柱，這與車身的厚度無關，當然，為了達到全景窗的配置，車頂?shù)陌牍獗仨殰p少。即使降低了近光，帶頂燈的車身也不會因為輻射不足而影響車身的強度和剛度，因為可以采取多項措施來降低這種沖擊，甚至提高其安全系數(shù)。為了彌補半光不足的影響，在窗位采用了特殊材料，并對承重線進行了整形，不會對整個車身產(chǎn)生負面影響，反而會使車頂更堅固，而且車頂?shù)目箟簭姸热Q于ABC柱的強度，這與原來的車頂沒有關系，大家都清楚，車頂上的一個小而重的行李會收縮，因此車頂?shù)呢摵杀仨毤拥杰図敿苌?，但是?-8mm硬化玻璃的全景窗車頂則完全不同。采用全景窗后，采用雙強度B柱結(jié)構(gòu)，上部強度是下部的兩倍以上，同時車身B柱和車頂門框采用熱軋鋼，在硬化的天窗周圍進行復雜的警戒，人們可以直接站在全景窗上。汽車翻車時，主要依靠車身的ABC柱來支撐和保護。同時，車頂?shù)匿摻钇鸬搅朔稚_擊力的作用。當然，汽車的安全性取決于整體車身的設計和強度，也就是說，當一輛汽車翻車時，它是否具有帶有天窗的全景圖并不直接相關，而是與鋼制車頂梁有關。

事實上，我們也知道，汽車已經(jīng)和人類技術一步一步進化了一百多年，只能一代比一代更安全。天窗是如此的從無到有，從劣到優(yōu)。一般來說，配備全景天窗的車輛會選擇強度更高的天窗加強圈。也就是說，在同樣的情況下，全景天窗的車輛安全性比不尋常天窗的車輛低，甚至有較大幅度的提高。

3 電動天窗分類

就結(jié)構(gòu)而言，普通電動天窗包括一個單頂窗、一個雙層玻璃窗和全景窗。車窗通常用于轎車和商務車、suv等乘用車。

4 天窗系統(tǒng)控制

目前，太陽能車頂天窗電氣系統(tǒng)的常用功能有手動/自動開關、遙控、語音控制、遙控、雨燈自動關閉、自動關閉速度自動檢測等。

（1）手動電源開關，車主可通過電源開關（包括電源開關和虛擬電源開關）向太陽能插座和控制模塊發(fā)送控制命令，控制太陽能發(fā)動機和太陽能分壓器的運動，使窗戶手動開關。

（2）當車輛進行遙控控制時，遙控器長時間按下解鎖或鎖定按鈕，可實現(xiàn)車頂和遮陽簾的開啟和關閉功能。此功能可在車主忘記熄火后關閉車頂時使用，可在不重啟車輛的情況下關閉車頂和日光浴室，方便車主操作。

（3）語音控制是指車主可以通過語音控制車頂和遮陽簾的開閉，以避免駕駛時視線分散造成的交通事故，該功能要求車輛具有語音識別功能。目前，這種功能在一些中高級車型中非常普遍。

（4）遠程控制是指車主通過移動應用程序?qū)φ陉柡煹能図斶M行遠程控制，實現(xiàn)車頂和遮陽簾的開關功能，目前已有一些中、高技術型號開發(fā)了遠程控制功能，這要求車輛具有車輛模塊的互聯(lián)網(wǎng)和后臺支持。

（5）裝有光線傳感器RLS的車輛采用自動關閉裝置的防雨裝置，可在雨天或車輛進入隧道時自動關閉車頂，雨天自動關閉車窗可防止車主忘記關閉車窗時進入隧道車輛進水。雨天的車頂，進入隧道時自動關閉車頂車窗的功能是基于通風不良和車內(nèi)空氣質(zhì)量，這兩項功能使車輛更加智能化、人性化，更好地為車主服務。

（6）當車輛高速行駛時，自動檢測到密集控制的車速，如果打開車頂，車內(nèi)噪音將增加，并影響車主的舒適性。因此，一些車輛開發(fā)了車速功能，可以在頂棚的陽光下自動讀取車速。當從車頂獲取的車速信號超過一定值時，關閉車頂以提高車輛的舒適性和NV刮水性能。

5 汽車天窗的新技術及其應用

隨著汽車電氣化、智能化水平的不斷提高，以及人類對汽車舒適性要求的不斷提高，汽車的功能配置也越來越多，今后幾年，汽車廠商將逐步采用和推廣以下幾種汽車天窗。

（1）變色玻璃天窗是以PDLC分散液晶技術為基礎的高科技夾層玻璃產(chǎn)品。該產(chǎn)品的特點是斷電后對玻璃有半透明和不透明的影響，在PDLC流動狀態(tài)下，液晶分子分散、透明但不全透。當通電時，液晶分子被放置在一條直線上，利用上述原理，將PDLC液霧楔卷起在兩層玻璃之間，制成夾心結(jié)構(gòu)的電控玻璃，改變汽車天窗戶的顏色，它可以控制玻璃在透明和不透明狀態(tài)之間切換，具有安全玻璃的所有特性，滿足不同場景下客戶的需求;車頂車窗不能安裝防曬以增加車內(nèi)空間，降低了整車質(zhì)量，進一步增加了整車的舒適性，變色的玻璃車頂已經(jīng)配備了一些豪華品牌車型。比如邁巴赫S600車型就有這種配置的可能，但可選價格更高，并延伸至10萬以上。

（2）新型天窗是太陽能電池板集成傳統(tǒng)全景窗的組合，在陽光下，太陽能可以轉(zhuǎn)化為電能，為汽車充電，對于混合動力汽車和清潔電動汽車來說，這項技術的應用可以進一步提高汽車的行駛距離，目前，該車已經(jīng)裝備了廣汽傳祺Aion s等已經(jīng)配備，部分量產(chǎn)車型，而現(xiàn)代索納塔混合動力車型也將以目前的太陽能電池產(chǎn)業(yè)為例，大致可以分為兩大技術類別：晶硅能源電池和薄膜太陽能能源電池。

（3）由星空天窗的天窗作為主角，在天窗上印上反光材料。通過調(diào)節(jié)車頂兩側(cè)大氣光的燈光和顏色，車頂車窗會呈現(xiàn)出不同的顏色圖案，提高整車質(zhì)量和感官質(zhì)量，這種車頂車窗在勞斯萊斯、寶馬等豪華車中很常見。全新寶馬7系星型全景天窗包含15000多個照明單元，照明可以在6種大氣光顏色之間切換，滿足人們對豪華大氣和浪漫的向往。

6 總結(jié)

目前，天窗的主要功能仍然是通風和視覺，但隨著科學技術的發(fā)展，汽車將越來越科學化和智能化，天窗也將隨之發(fā)展，新材料和新技術的引入是不可避免的趨勢;未來，車頂車窗將更加人性化、以客戶為中心，并將增加汽車的舒適性和技術性。

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