汽車天窗的發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，到現在逐步普及到低端車型上?；诖?，對汽車天窗系統的控制進行解析，并對汽車天窗的新技術發展應用進行探討。

關鍵詞：汽車天窗;發展歷史;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 淺談汽車天窗的發展歷史

有些人買了一輛有車頂的汽車，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，但是車內的照明不好，而且車內安裝完整的照明系統也太困難，所以汽車制造商在車頂上打了個洞，這是最早的汽車天窗！根據目前可核實的數據，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，當時汽車工業有了很大的增長，此后不同的車頂車窗相繼出現。第二次世界大戰后，大量的敞篷車開始出現，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，在車內很明顯全景窗的優點是很容易看到，光線更大，視野更開闊，這樣可以使車內空間看起來更寬敞。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的某一部分的鋼材變成塑料和玻璃。這樣的結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。如果汽車發生翻車等事故，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構，全景式車頂與普通車頂的區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，車頂的半光必須減少。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。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，不會對整個車身產生負面影響，反而會使車頂更堅固，而且車頂的抗壓強度取決于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，因此車頂的負荷必須加到車頂架上，但是，5-8mm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柱結構，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，車頂的鋼筋起到了分散沖擊力的作用。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。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

就結構而言，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 天窗系統控制

目前，太陽能車頂天窗電氣系統的常用功能有手動/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送控制命令，控制太陽能發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對遮陽簾的車頂進行遠程控制，實現車頂和遮陽簾的開關功能，目前已有一些中、高技術型號開發了遠程控制功能，這要求車輛具有車輛模塊的互聯網和后臺支持。

（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空氣質量，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，車內噪音將增加，并影響車主的舒適性。因此，一些車輛開發了車速功能，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品。該產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，制成夾心結構的電控玻璃，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空間，降低了整車質量，進一步增加了整車的舒適性，變色的玻璃車頂已經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全景窗的組合，在陽光下，太陽能可以轉化為電能，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，該車已經裝備了廣汽傳祺Aion s等已經配備，部分量產車型，而現代索納塔混合動力車型也將以目前的太陽能電池產業為例，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。通過調節車頂兩側大氣光的燈光和顏色，車頂車窗會呈現出不同的顏色圖案，提高整車質量和感官質量，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

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展，汽車將越來越科學化和智能化，天窗也將隨之發展，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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