一種紅外輻射汽車除冰裝置、工作方法、及具有其的汽車
1.本發明技術領域為汽車外表面除冰領域，具體涉及一種紅外輻射汽車除冰裝置、工作方法及具有其的汽車。
背景技術：
2.現有的汽車表面除冰方式主要包括兩類：(1)通過熱空調和發動機余熱進行除冰(2)通過電熱玻璃進行除冰。方案(1)一般需要發動機運轉一段時間后，空調產生熱量，熱風吹玻璃進行除冰，耗時較長，耗能嚴重。特別是對于除前風擋以外的其他車體表面覆冰，除冰效率極差，有時需要幾個小時才能產生效果，極為耗能。尤其對于電動汽車而言，如此高的能耗，難以接受。方案(2)需要玻璃具有電熱功能，成本較高，一般汽車只有前后風擋有電熱功能，而其他部位無法有效除冰。更關鍵的是，在覆冰環境下，玻璃內部電加熱絲容易產生局部高溫，玻璃內外溫差較大，極易引起玻璃損傷。此外，對于原本不具備電熱玻璃的汽車而言，采用電熱玻璃方案對汽車進行改造，難度較大，成本較高。因此，本發明需解決的關鍵問題為：如何不損傷玻璃壽命條件下，對車身玻璃及其他外表面進行快速且節能的除冰作業。
技術實現要素：
3.發明目的：為了解決現有技術的不足，本發明提供了一種紅外輻射汽車除冰裝置、工作方法、及具有其的汽車。相對于空調制熱除冰方案而言，本發明采用紅外輻射加熱，紅外輻射可有效被冰層水分子吸收，且直接加熱冰層，無需先加熱車身，節能效果明顯，解決了除冰速度較慢，能耗較大的問題。相對于電熱玻璃除冰方案，本發明采用的紅外輻射加熱方式通過輻射紅外線加熱車身外表面冰層，不直接加熱玻璃本體，在實際工作過程中，玻璃本體一直處于與冰層溫度接近的較低溫度區間，不會引起玻璃損傷，且本發明的裝置交易安裝在車身表面，改裝成本較低，解決了電熱玻璃受熱不均引起損傷、改裝困難的問題。
4.技術方案：一種紅外輻射汽車除冰裝置，包括紅外電熱條、轉動裝置、彈起復位裝置、溫度傳感器、濕度傳感器、過載保護裝置、控制芯片及控制程序、以及導線等連結及導電必備輔材；
5.所述電熱條為層狀復合結構，從上到下(所述上下用于描述電熱條構成的相對方位，不構成限定條件)依次為絕緣層1、電熱層1、絕緣層2、隔熱層、反射層、電熱層2、絕緣層3，同時側面有反射層。所述電熱條各層可通過粘接等方式形成具有一定機械強度的整體；所述絕緣層1和絕緣層3為可透過較高比例紅外線的絕緣耐熱材料，或為可吸收并發射紅外線的絕緣耐熱材料；所述絕緣層2為絕緣耐熱材料，對其紅外特性無要求。所述電熱層1和電熱層2為具有通電可發射較高比例紅外線的片狀材料或涂層；所述隔熱層為耐熱隔熱片狀材料；所述反射層為可較高比例反射紅外線的薄片或涂層；
6.所述的電熱條中的電熱層1端部和電熱層2端部均各自有連接端子和電源導線，其中，連接端子可為金屬鍍膜的形式，保證與電熱層有良好的接觸，電源導線可通過焊接、鍍
層的形式與連接端子相連，電源導線可為導線形式或插拔接口；所述電熱層1和電熱層2可分別獨立工作；所述電熱條表面粘貼有溫度傳感器，用于監測電熱條溫度，避免燒壞；
7.所述的電熱條端部與轉動裝置機械連接，轉動裝置由電極和連動機構組成，形式不限，只需實現可控制電熱條轉動一定角度即可；
8.所述彈起復位裝置與電熱條或轉動裝置連接，彈起復位裝置形式不限，只需實現電熱條彈起復位操作并適用于車身外部結構即可。
9.所述的濕度傳感器和溫度傳感器為片狀材料，通過導線等將濕度溫度及位置信號傳遞給控制芯片：所述的濕度傳感器和溫度傳感器粘貼在車身表面關鍵位置；
10.所述的控制芯片及控制程序可讀取濕度傳感器的濕度、溫度和位置數據，根據內置程序邏輯控制電熱條發熱功率和轉動角度；所述控制程序包括數據讀取模塊、電熱條彈起模塊、電熱條掃描加熱模塊、電熱條復位模塊、異常處理模塊等部分。其中在電熱條彈起模塊，控制程序發出指令控制電熱層1發熱對電熱條周邊進行化冰作業，在電熱條掃描加熱模塊，控制程序發出指令控制電熱層1停止工作，電熱層2開始除冰作業。
11.所述的過載保護裝置與轉動裝置及彈起復位裝置連接，在電流超出安全范圍時斷開電路。
12.作為優化：根據車身外表面除冰需求程度不同，將車身外表面劃分不同區域。可依據除冰需求強弱在不同區域布置數量不等的電熱條。比如前擋風玻璃區域可沿玻璃邊框布置上下兩個電熱條，后擋風玻璃及側邊玻璃只在其上邊框布置一個電熱條。
13.作為優化：若有材料可同時具備絕緣耐熱隔熱特性，則所述電熱條中絕緣層2及隔熱層可采用該種材料，不一定要為兩種不同材料。
14.作為優化：所述絕緣層1可為透紅外石英玻璃或耐熱樹脂；所述電熱層1可為普通電阻絲制作的片狀電熱材料；所述絕緣層2及隔熱層可為玻璃纖維布或普通陶瓷片；所述反射層可為鋁箔；所述電熱層2可為碳纖維紙、石墨紙、電氣石涂層等遠紅外電熱材料；所述絕緣層3可為透紅外石英玻璃或耐熱樹脂；
15.作為優化：所述電熱條各層可通過耐熱膠粘接，或通過基體材料包覆，或通過端部安裝緊固件連接，或通過樹脂一體澆筑等方式，只需保證電熱條具備足夠的機械性能且不影響電熱條發射紅外線。
16.作為優化：若用戶對節能需求不敏感，可減除電熱條中電熱層1、絕緣層2、隔熱層、反射層，只需保留絕緣層1、電熱層2、絕緣層3。
17.作為優化：所述濕度傳感器和溫度傳感器粘貼于車身外表面關鍵位置。所述關鍵位置是指車身外表面除冰需求較強區域中可有效監測覆冰情況及除冰效果的位置，比如前擋風玻璃一側或多側邊框。根據車身外表面除冰需求程度不同，將車身外表面劃分不同區域，在不同區域分別布置數量不等的所述濕度傳感器與溫度傳感器。所述濕度傳感器及溫度傳感器可粘貼于車窗一側或隱藏于車身造型中目視不敏感區域；其中與電熱條平行方向，傳感器分布密度無要求；垂直于電熱條方向，傳感器需保證一定分布密度，以便根據傳感器信號確定轉動角度及頻率。所述濕度和溫度傳感器可為片狀濕敏元件和熱敏元件。
18.作為優化：所述電熱層1和電熱層2可根據控制程序指令獨立工作，其中電熱層1用于電熱條彈起階段進行化冰作業，避免電熱條因冰層限制無法彈起。電熱條成功彈起后，電熱層1停止工作。電熱層2用于電熱條彈起后掃描車身外表面進行除冰作業。
19.一種紅外輻射汽車除冰裝置的工作方法，包括以下步驟：
20.s1.數據讀取模塊
21.控制程序通過濕度傳感器和溫度傳感器分別讀取車身外表面各關鍵點溫度和濕度數據，以及電熱條表面溫度數據。基于獲取的濕度和溫度數據判斷是否需要啟動除冰作業。判定條件為車身外表面出現溫度低于0℃且該點濕度達到結冰臨界值且電熱條表面溫度處于正常工作區間。
22.s2.電熱條彈起模塊
23.s21.控制程序控制彈起裝置嘗試將電熱條彈起至指定位置，并記錄嘗試次數。
24.s22.判定嘗試次數是否小于設定值，若為否則進入異常處理模塊；若為是，則進一步判定電熱條是否達到指定位置。
25.s33.若判定電熱條未達到指定位置，則電熱層1持續加熱一個時間單位，然后重新開始s21步驟；若判定電熱條已達到指定位置，則電熱層1停止工作，電熱條成功彈起。
26.s3.電熱條加熱模塊
27.s31.電熱層2通電，開啟加熱模塊。
28.s32.控制程序實時讀取車身外表面各點溫度及濕度數據。
29.s33.控制程序在獲取各點溫度及濕度數據中到溫度低于0℃且濕度達到結冰臨界值的點，并在這些點中到在垂直于電熱條方向距離最大的兩點。結冰臨界值可通過實測確定。
30.s34.基于距離最大的兩點位置以及電熱條位置計算出電熱條的轉動角度范圍；
31.s35.控制程序通過轉動裝置控制電熱條在計算出的轉動角度范圍內掃描加熱，并記錄工作時長。
32.s36.讀取電熱條表面溫度，判斷電熱條表面溫度是否處于合理區間。若為是，則進入s37步驟；若為否，則暫停加熱一個時間單位并記錄暫停總時長，進一步判定暫停總時長是否在設定范圍，若為是，則返回s35步驟，若為否，則進入異常處理模塊。電熱條表面溫度合理區間上限可通過實測確定，溫度上限設定原則為不會引起電路故障及電熱條損壞的電熱條最大發熱功率對應的溫度。暫停總時長上限可通過實測確定。上限確定原則為電熱條在完成除冰作業過程中，為保證電熱條處于合理工作溫度所需冷卻總時長乘以一個大于1的冗余系數。若暫停總時長超過上限，則意味著電熱條可能出現其他意外故障。
33.s37.判定電熱條工作總時長是否在合理區間，若為否，則進入異常處理模塊；若為是，則進入s38步驟。電熱條工作總時長上限可通過實測確定。總時長上限確定原則為電熱條完成分管區域除冰作業時長乘以一個大于1的冗余系數。若電熱條工作總時長超過上限，則意味著可能出現其他意外故障。
34.s38.判定電熱條分管區域是否完成除冰，若為否，則進入s32步驟；若為是，則電熱層2停止工作，成功除冰。是否完成除冰的判定條件為，該電熱條分管區域是否存在兩個以上的點，其溫度低于0℃且濕度達到結冰臨界值。若為是，則未完成除冰，若為否，則完成除冰。
35.s4.復位模塊
36.s41.控制程序通過復位裝置嘗試控制電熱條復位，并記錄嘗試次數。
37.s42.判定電熱條是否成功復位，若為是，則結束；若為否，則進入s43步驟。
38.s43.判定電熱條復位嘗試次數是否小于設定值，若為是，則進入s41步驟；若為否，則進入異常處理模塊。當復位嘗試次數超過該設定值，意味著電熱條可能出現機械故障或有障礙物影響復位。該設定值可基于工程經驗設定。
39.s5.異常處理模塊
40.在任意步驟出現異常時，控制程序通過顯示界面等形式向用戶提示異常原因，并詢問用戶是否開啟人工控制模式，若為是，則由用戶自行設定電熱條啟停及工作參數，若為否，則電熱條停止工作。
41.s6.電路保護模塊
42.控制程序通過實時讀取所述電熱條表面溫度數據監測電熱條工作狀態，并通過過載保護裝置保護電路，避免用電故障。
43.一種具有除冰功能的汽車，采用所述紅外輻射除冰裝置或其工作方法進行汽車外表面除冰作業的汽車，也可用于汽車表面除霜。
44.有益效果：本發明通過紅外輻射加熱除冰，紅外輻射熱量主要被水分子吸收，大幅提高了熱量利用率，實現節能效果。同時，由于提高了熱量利用率，同樣功率條件下，本發明可以更快地除冰。本發明通過紅外輻射加熱水分子，而不是直接加熱玻璃，玻璃在水溫作用下逐漸升溫，受熱均勻且沒有劇烈溫差，避免了電熱玻璃引起的玻璃損傷。此外，本發明交易安裝于車身外表面，車輛改裝成本較低。本發明提供的只能控制程序，可進一步提高熱量利用率，從而進一步提高節能效果和加熱速度。
45.本發明提供的工作方法包括電熱條彈起模塊，可實現電熱條預熱化冰，避免由于電熱條本身本冰層凍住無法工作。所述電熱條中電熱層1主要負責彈起模塊電熱條周圍化冰作業，成功彈起后，電熱層1停止工作，電熱層2開始掃描除冰作業，電熱層1和電熱層2之間有隔熱層，可在實現彈起化冰功能的同時避免掃描除冰階段電熱層2熱量溢出，進一步提高了能量利用效率。所述工作方法在不同工作階段均由異常處理模塊，避免因裝置故障或車身表面雜物導致除冰作業無法完成。
46.此外，本發明電熱條造型可根據車身表面進行設計，從而使得電熱條與車身表面渾然一體，美觀大方。
附圖說明
47.圖1是本發明的裝置車身外表面安裝位置示意圖；
48.圖2是本發明的電熱條的結構示意圖；
49.圖3是本發明的電熱條中電熱層的連接情況示意圖；
50.圖4是本發明的控制程序的邏輯主框架示意圖；
51.圖5是本發明控制程序中彈起模塊邏輯示意圖；
52.圖6是本發明控制程序中的電熱條掃描加熱模塊邏輯示意圖；
53.圖7是本發明控制程序中電熱條復位示意圖。
具體實施方式
54.下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，以使本領域的技術人員能夠更好的理解本發明的優點和特征，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚的界
定。本發明所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例，基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
55.實施例
56.如圖1-3所示，一種紅外輻射汽車除冰裝置，包括紅外電熱條、轉動裝置、彈起復位裝置、溫度傳感器、濕度傳感器、過載保護裝置、控制芯片及控制程序、以及導線等連結及導電必備輔材。
57.根據車身外表面除冰需求程度不同，將車身外表面劃分不同區域。可依據除冰需求強弱在不同區域布置數量不等的電熱條。如圖1所示，前擋風玻璃區域可沿玻璃邊框布置上下兩個電熱條，后擋風玻璃及側邊玻璃只在其上邊框布置一個電熱條。
58.所述電熱條為層狀復合結構，從上到下(所述上下用于描述電熱條構成的相對方位，不構成限定條件)依次為絕緣層1、電熱層1、絕緣層2、隔熱層、反射層、電熱層2、絕緣層3，同時側面有反射層。所述電熱條各層可通過粘接等方式形成具有一定機械強度的整體；所述絕緣層1和絕緣層3為可透過較高比例紅外線的絕緣耐熱材料，或為可吸收并發射紅外線的絕緣耐熱材料；所述絕緣層2為絕緣耐熱材料，對其紅外特性無要求。所述電熱層1和電熱層2為具有通電可發射較高比例紅外線的片狀材料或涂層；所述隔熱層為耐熱隔熱片狀材料；所述反射層為可較高比例反射紅外線的薄片或涂層。
59.所述的電熱條中的電熱層1端部和電熱層2端部均各自有連接端子和電源導線，其中，連接端子可為金屬鍍膜的形式，保證與電熱層有良好的接觸，電源導線可通過焊接、鍍層的形式與連接端子相連，電源導線可為導線形式或插拔接口；所述電熱層1和電熱層2可分別獨立工作；所述電熱條表面粘貼有溫度傳感器，用于監測電熱條溫度，避免燒壞。
60.所述的電熱條端部與轉動裝置機械連接，轉動裝置由電極和連動機構組成，形式不限，只需實現可控制電熱條轉動一定角度即可。
61.所述彈起復位裝置與電熱條或轉動裝置連接，彈起復位裝置形式不限，只需實現電熱條彈起復位操作并適用于車身外部結構即可。
62.所述的濕度傳感器和溫度傳感器為片狀材料，通過導線等將濕度溫度及位置信號傳遞給控制芯片：所述的濕度傳感器和溫度傳感器粘貼在車身表面關鍵位置；所述關鍵位置是指車身外表面除冰需求較強區域中可有效監測覆冰情況及除冰效果的位置，比如前擋風玻璃一側或多側邊框。根據車身外表面除冰需求程度不同，將車身外表面劃分不同區域，在不同區域分別布置數量不等的所述濕度傳感器與溫度傳感器。所述濕度傳感器及溫度傳感器可粘貼于車窗一側或隱藏于車身造型中目視不敏感區域；其中與電熱條平行方向，傳感器分布密度無要求；垂直于電熱條方向，傳感器需保證一定分布密度，以便根據傳感器信號確定轉動角度及頻率。所述濕度和溫度傳感器可為片狀濕敏元件和熱敏元件。
63.所述電熱層1和電熱層2可根據控制程序指令獨立工作，其中電熱層1用于電熱條彈起階段進行化冰作業，避免電熱條因冰層限制無法彈起。電熱條成功彈起后，電熱層1停止工作。電熱層2用于電熱條彈起后掃描車身外表面進行除冰作業。
64.所述的控制芯片及控制程序可讀取濕度傳感器的濕度、溫度和位置數據，根據內置程序邏輯控制電熱條發熱功率和轉動角度；所述控制程序包括數據讀取模塊、電熱條彈起模塊、電熱條掃描加熱模塊、電熱條復位模塊、異常處理模塊等部分。其中在電熱條彈起
模塊，控制程序發出指令控制電熱層1發熱對電熱條周邊進行化冰作業，在電熱條掃描加熱模塊，控制程序發出指令控制電熱層1停止工作，電熱層2開始除冰作業。
65.所述控制程序通過讀取所述電熱條表面溫度數據，實時監測電熱條工作狀態，并通過所述過載保護裝置保護電路，避免用電故障。
66.如圖4-7所示，一種紅外輻射汽車除冰工作方法，包括以下步驟：
67.s1.數據讀取模塊：
68.控制程序通過濕度傳感器和溫度傳感器分別讀取車身外表面各關鍵點溫度和濕度數據，以及電熱條表面溫度數據。基于獲取的濕度和溫度數據判斷是否需要啟動除冰作業。判定條件為車身外表面出現溫度低于0℃且該點濕度達到結冰臨界值且電熱條表面溫度處于正常工作區間。
69.s2.電熱條彈起模塊：
70.s21.控制程序控制彈起裝置嘗試將電熱條彈起至指定位置，并記錄嘗試次數。
71.s22.判定嘗試次數是否小于設定值，若為否則進入異常處理模塊；若為是，則進一步判定電熱條是否達到指定位置。
72.s33.若判定電熱條未達到指定位置，則電熱層1持續加熱一個時間單位，然后重新開始s21步驟；若判定電熱條已達到指定位置，則電熱層1停止工作，電熱條成功彈起。
73.s3.電熱條加熱模塊：
74.s31.電熱層2通電，開啟加熱模塊。
75.s32.控制程序實時讀取車身外表面各點溫度及濕度數據。
76.s33.控制程序在獲取各點溫度及濕度數據中到溫度低于0℃且濕度達到結冰臨界值的點，并在這些點中到在垂直于電熱條方向距離最大的兩點。結冰臨界值可通過實測確定。
77.s34.基于距離最大的兩點位置以及電熱條位置計算出電熱條的轉動角度范圍；
78.s35.控制程序通過轉動裝置控制電熱條在計算出的轉動角度范圍內掃描加熱，并記錄工作時長。
79.s36.讀取電熱條表面溫度，判斷電熱條表面溫度是否處于合理區間。若為是，則進入s37步驟；若為否，則暫停加熱一個時間單位并記錄暫停總時長，進一步判定暫停總時長是否在設定范圍，若為是，則返回s35步驟，若為否，則進入異常處理模塊。電熱條表面溫度合理區間上限可通過實測確定，溫度上限設定原則為不會引起電路故障及電熱條損壞的電熱條最大發熱功率對應的溫度。暫停總時長上限可通過實測確定。上限確定原則為電熱條在完成除冰作業過程中，為保證電熱條處于合理工作溫度所需冷卻總時長乘以一個大于1的冗余系數。若暫停總時長超過上限，則意味著電熱條可能出現其他意外故障。
80.s37.判定電熱條工作總時長是否在合理區間，若為否，則進入異常處理模塊；若為是，則進入s38步驟。電熱條工作總時長上限可通過實測確定。總時長上限確定原則為電熱條完成分管區域除冰作業時長乘以一個大于1的冗余系數。若電熱條工作總時長超過上限，則意味著可能出現其他意外故障。
81.s38.判定電熱條分管區域是否完成除冰，若為否，則進入s32步驟；若為是，則電熱層2停止工作，成功除冰。是否完成除冰的判定條件為，該電熱條分管區域是否存在兩個以上的點，其溫度低于0℃且濕度達到結冰臨界值。若為是，則未完成除冰，若為否，則完成除
冰。
82.s4.復位模塊：
83.s41.控制程序通過復位裝置嘗試控制電熱條復位，并記錄嘗試次數。
84.s42.判定電熱條是否成功復位，若為是，則結束；若為否，則進入s43步驟。
85.s43.判定電熱條復位嘗試次數是否小于設定值，若為是，則進入s41步驟；若為否，則進入異常處理模塊。當復位嘗試次數超過該設定值，意味著電熱條可能出現機械故障或有障礙物影響復位。該設定值可基于工程經驗設定。
86.s5.異常處理模塊：
87.在任意步驟出現異常時，控制程序通過顯示界面等形式向用戶提示異常原因，并詢問用戶是否開啟人工控制模式，若為是，則由用戶自行設定電熱條啟停及工作參數，若為否，則電熱條停止工作。
88.s6.電路保護模塊：
89.控制程序通過實時讀取所述電熱條表面溫度數據監測電熱條工作狀態，并通過過載保護裝置保護電路，避免用電故障。
90.本發明中，電熱條是必不可少的，電熱條通電發射紅外線，進行加熱除冰工作。電熱條中電熱層2是必不可少的，且電熱層需發射較高比例的紅外線，因為電熱層2用于電熱條除冰作業，是本發明的核心功能。電熱層的連接端子是必不可少的，其中通過金屬鍍膜和導線連接是優選的。因為金屬鍍膜可以更好地與電熱層連接，保證導電效果，導線柔軟便于安裝。電熱條中的絕緣層1和絕緣層3是必不可少的，因為必須保證電熱條不與外界環境產生電連接。
91.本發明中電熱層1、反射層、隔熱層是優選的。電熱層1主要負責電熱條彈起模塊對電熱條周邊進行化冰作業，電熱層1和電熱層2分別負責彈起模塊化冰作業和電熱條彈起后汽車表面除冰作業，兩者間有隔熱層，兩者獨立工作，可實現節能效果，因此優選。若用戶對節能效果不敏感，也可直接用電熱層2同時實現彈起階段化冰作業和彈起后除冰作業，若如此，則電熱層1、絕緣層2、隔熱層均可去除。反射層可將電熱層2熱量聚焦，實現紅外線定向發射，提高除冰效率，因此優選。若用戶對節能及除冰效率不敏感，也可去除反射層。
92.本發明中所述工作方法中個各模塊先后順序、各模塊邏輯框架是優選的，可以實現預熱化冰、電熱條彈起復位、汽車表面除冰作業，以及各種異常處理等功能，并提高節能效果。用戶基于基本控制邏輯，在不付出創造性勞動的條件下，對所述工作方法進行改換順序、增添和刪減步驟以實現基本相同的功能均屬于本發明權利保護范圍。
93.本發明通過紅外輻射加熱除冰，紅外輻射熱量主要被水分子吸收，大幅提高了熱量利用率，實現節能效果。同時，由于提高了熱量利用率，同樣功率條件下，本發明可以更快地除冰。本發明通過紅外輻射加熱水分子，而不是直接加熱玻璃，玻璃在水溫作用下逐漸升溫，受熱均勻且沒有劇烈溫差，避免了電熱玻璃引起的玻璃損傷。此外，本發明交易安裝于車身外表面，車輛改裝成本較低。本發明提供的只能控制程序，可進一步提高熱量利用率，從而進一步提高節能效果和加熱速度。
94.本發明提供的工作方法包括電熱條彈起模塊，可實現電熱條預熱化冰，避免由于電熱條本身本冰層凍住無法工作。所述電熱條中電熱層1主要負責彈起模塊電熱條周圍化冰作業，成功彈起后，電熱層1停止工作，電熱層2開始掃描除冰作業，電熱層1和電熱層2之
間有隔熱層，可在實現彈起化冰功能的同時避免掃描除冰階段電熱層2熱量溢出，進一步提高了能量利用效率。所述工作方法在不同工作階段均由異常處理模塊，避免因裝置故障或車身表面雜物導致除冰作業無法完成。
95.此外，本發明電熱條造型可根據車身表面進行設計，從而使得電熱條與車身表面渾然一體，美觀大方。
技術特征：
1.一種紅外輻射汽車除冰裝置，其特征在于：包括紅外電熱條、轉動裝置、彈起復位裝置、溫度傳感器、濕度傳感器、過載保護裝置、控制芯片及控制程序、以及導線等連結及導電必備輔材；所述的紅外電熱條為層狀復合結構，從上到下依次為絕緣層1、電熱層1、絕緣層2、隔熱層、反射層、電熱層2、絕緣層3，同時側面有反射層；所述的紅外電熱條各層可通過粘接方式形成具有一定機械強度的整體；所述的絕緣層1和絕緣層3為可透過較高比例紅外線的絕緣耐熱材料，或為可吸收并發射紅外線的絕緣耐熱材料；所述的絕緣層2為絕緣耐熱材料，對其紅外特性無要求；所述的電熱層1和電熱層2為具有通電可發射較高比例紅外線的片狀材料或涂層；所述的隔熱層為耐熱隔熱片狀材料；所述的反射層為可較高比例反射紅外線的薄片或涂層；所述的紅外電熱條中的電熱層1的端部和電熱層2的端部均各自有連接端子和電源導線，其中，連接端子可為金屬鍍膜的形式，保證與電熱層有良好的接觸，電源導線可通過焊接、鍍層的形式與連接端子相連，電源導線可為導線形式或插拔接口；所述的電熱層1和電熱層2可分別獨立工作；所述的電熱條表面粘貼有溫度傳感器，用于監測電熱條溫度，避免燒壞；所述的紅外電熱條端部與轉動裝置機械連接，轉動裝置由電極和連動機構組成，形式不限，只需實現可控制電熱條轉動一定角度即可；所述的彈起復位裝置與紅外電熱條或轉動裝置連接，彈起復位裝置只需實現電熱條彈起復位操作并適用于車身外部結構即可；所述的濕度傳感器和溫度傳感器為片狀材料，通過導線將濕度溫度及位置信號傳遞給控制芯片：所述的濕度傳感器和溫度傳感器粘貼在車身表面關鍵位置；所述的控制芯片及控制程序可讀取濕度傳感器的濕度、溫度和位置數據，根據內置程序邏輯控制電熱條發熱功率和轉動角度；所述的控制程序包括數據讀取模塊、電熱條彈起模塊、電熱條掃描加熱模塊、電熱條復位模塊、異常處理模塊；其中，在電熱條彈起模塊，控制程序發出指令控制電熱層1發熱對電熱條周邊進行化冰作業，在電熱條掃描加熱模塊，控制程序發出指令控制電熱層1停止工作，電熱層2開始除冰作業；所述的過載保護裝置與轉動裝置及彈起復位裝置連接，在電流超出安全范圍時斷開電路。2.根據權利要求1所述的紅外輻射汽車除冰裝置，其特征在于：根據車身外表面除冰需求程度不同，將車身外表面劃分不同區域，可依據除冰需求強弱在不同區域布置數量不等的電熱條，前擋風玻璃區域可沿玻璃邊框布置上下兩個電熱條，后擋風玻璃及側邊玻璃只在其上邊框布置一個電熱條。3.根據權利要求1所述的紅外輻射汽車除冰裝置，其特征在于：若有材料可同時具備絕緣耐熱隔熱特性，則所述電熱條中絕緣層2及隔熱層可采用同一種材料。4.根據權利要求1所述的紅外輻射汽車除冰裝置，其特征在于：所述的絕緣層1可為透紅外石英玻璃或耐熱樹脂；所述的電熱層1可為普通電阻絲制作的片狀電熱材料；所述的絕緣層2及隔熱層可為玻璃纖維布或普通陶瓷片；所述的反射層可為鋁箔；所述的電熱層2可為碳纖維紙、石墨紙、電氣石涂層的遠紅外電熱材料；所述的絕緣層3可為透紅外石英玻璃或耐熱樹脂。
5.根據權利要求1所述的紅外輻射汽車除冰裝置，其特征在于：所述的電熱條各層可通過耐熱膠粘接，或通過基體材料包覆，或通過端部安裝緊固件連接，或通過樹脂一體澆筑的方式，只需保證電熱條具備足夠的機械性能且不影響電熱條發射紅外線；若用戶對節能需求不敏感，可減除電熱條中電熱層1、絕緣層2、隔熱層、反射層，只需保留絕緣層1、電熱層2、絕緣層3。6.根據權利要求1所述的紅外輻射汽車除冰裝置，其特征在于：所述的濕度傳感器和溫度傳感器粘貼于車身外表面關鍵位置；關鍵位置是指車身外表面除冰需求較強區域中可有效監測覆冰情況及除冰效果的位置，前擋風玻璃一側或多側邊框；根據車身外表面除冰需求程度不同，將車身外表面劃分不同區域，在不同區域分別布置數量不等的所述濕度傳感器與溫度傳感器；所述的濕度傳感器及溫度傳感器可粘貼于車窗一側或隱藏于車身造型中目視不敏感區域；其中與電熱條平行方向，傳感器分布密度無要求；垂直于電熱條方向，傳感器需保證一定分布密度，以便根據傳感器信號確定轉動角度及頻率；所述的濕度和溫度傳感器可為片狀濕敏元件和熱敏元件。7.根據權利要求1所述的紅外輻射汽車除冰裝置，其特征在于：所述的電熱條中電熱層1和電熱層2為同種或不同電熱材料；所述的電熱層1和電熱層2可根據控制程序指令獨立工作，其中，電熱層1用于電熱條彈起階段進行化冰作業，避免電熱條因冰層限制無法彈起；電熱條成功彈起后，電熱層1停止工作；電熱層2用于電熱條彈起后掃描車身外表面進行除冰作業。8.根據權利要求1所述的紅外輻射汽車除冰裝置，其特征在于：所述的控制程序通過讀取所述電熱條表面溫度數據，實時監測電熱條工作狀態，并通過所述過載保護裝置保護電路，避免用電故障。9.一種根據權利要求1所述的紅外輻射汽車除冰裝置的工作方法，其特征在于：包括以下步驟：s1.數據讀取模塊：控制程序通過濕度傳感器和溫度傳感器分別讀取車身外表面各關鍵點溫度和濕度數據，以及電熱條表面溫度數據，基于獲取的濕度和溫度數據判斷是否需要啟動除冰作業，判定條件為車身外表面出現溫度低于0℃且該點濕度達到結冰臨界值且電熱條表面溫度處于正常工作區間；s2.電熱條彈起模塊：s21.控制程序控制彈起裝置嘗試將電熱條彈起至指定位置，并記錄嘗試次數；s22.判定嘗試次數是否小于設定值，若為否則進入異常處理模塊；若為是，則進一步判定電熱條是否達到指定位置；s33.若判定電熱條未達到指定位置，則電熱層1持續加熱一個時間單位，然后重新開始s21步驟；若判定電熱條已達到指定位置，則電熱層1停止工作，電熱條成功彈起；s3.電熱條加熱模塊：s31.電熱層2通電，開啟加熱模塊；s32.控制程序實時讀取車身外表面各點溫度及濕度數據；s33.控制程序在獲取各點溫度及濕度數據中到溫度低于0℃且濕度達到結冰臨界值的點，并在這些點中到在垂直于電熱條方向距離最大的兩點，結冰臨界值可通過實測確
定；s34.基于距離最大的兩點位置以及電熱條位置計算出電熱條的轉動角度范圍；s35.控制程序通過轉動裝置控制電熱條在計算出的轉動角度范圍內掃描加熱，并記錄工作時長；s36.讀取電熱條表面溫度，判斷電熱條表面溫度是否處于合理區間：若為是，則進入s37步驟；若為否，則暫停加熱一個時間單位并記錄暫停總時長，進一步判定暫停總時長是否在設定范圍，若為是，則返回s35步驟，若為否，則進入異常處理模塊；電熱條表面溫度合理區間上限可通過實測確定，溫度上限設定原則為不會引起電路故障及電熱條損壞的電熱條最大發熱功率對應的溫度，暫停總時長上限可通過實測確定，上限確定原則為電熱條在完成除冰作業過程中，為保證電熱條處于合理工作溫度所需冷卻總時長乘以一個大于1的冗余系數，若暫停總時長超過上限，則意味著電熱條可能出現其他意外故障；s37.判定電熱條工作總時長是否在合理區間，若為否，則進入異常處理模塊；若為是，則進入s38步驟；電熱條工作總時長上限可通過實測確定，總時長上限確定原則為電熱條完成分管區域除冰作業時長乘以一個大于1的冗余系數，若電熱條工作總時長超過上限，則意味著可能出現其他意外故障；s38.判定電熱條分管區域是否完成除冰，若為否，則進入s32步驟；若為是，則電熱層2停止工作，成功除冰；是否完成除冰的判定條件為，該電熱條分管區域是否存在兩個以上的點，其溫度低于0℃且濕度達到結冰臨界值，若為是，則未完成除冰，若為否，則完成除冰；s4.復位模塊：s41.控制程序通過復位裝置嘗試控制電熱條復位，并記錄嘗試次數；s42.判定電熱條是否成功復位，若為是，則結束；若為否，則進入s43步驟；s43.判定電熱條復位嘗試次數是否小于設定值，若為是，則進入s41步驟；若為否，則進入異常處理模塊；當復位嘗試次數超過該設定值，意味著電熱條可能出現機械故障或有障礙物影響復位，該設定值可基于工程經驗設定；s5.異常處理模塊：在任意步驟出現異常時，控制程序通過顯示界面等形式向用戶提示異常原因，并詢問用戶是否開啟人工控制模式，若為是，則由用戶自行設定電熱條啟停及工作參數，若為否，則電熱條停止工作；s6.電路保護模塊：控制程序通過實時讀取所述電熱條表面溫度數據監測電熱條工作狀態，并通過過載保護裝置保護電路，避免用電故障。10.一種具有除冰功能的汽車，其特征在于：采用所述的權利要求1-9中任意一項的紅外輻射除冰裝置或其工作方法進行汽車外表面除冰作業的汽車，也可用于汽車表面除霜。
技術總結
本發明公開了一種基于紅外輻射加熱原理的汽車外表面除冰裝置、工作方法、及具有其的汽車。除冰裝置包括紅外電熱條、轉動裝置、彈起復位裝置、控制芯片及控制程序等部件或材料。紅外電熱條從上至下由絕緣層1、電熱層1、絕緣層2、隔熱層、反射層、電熱層2、絕緣層3層合而成。紅外電熱條與傳動裝置配合可實現彈起復位及轉動，可實現電熱條化冰彈起及車身外表面定向除冰作業。工作方法包括數據讀取模塊、電熱條彈起模塊、電熱條加熱模塊、電熱條復位模塊、異常處理模塊等部分。本發明通過紅外輻射直接加熱冰層水分子，避免先加熱車身再實現除冰，具有顯著的節能效果，且不會引起玻璃損傷，并具有容易安裝，車輛改造成本低的優點。車輛改造成本低的優點。車輛改造成本低的優點。
