CN111506961B - 一种基于cae的汽车玻璃加热线设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于CAE的汽车玻璃加热线设计方法，其不同之处在于：其包括：步骤1)、通过CAE计算出多种厚度的玻璃的多种除霜速度所需的功率密度；步骤2)、按不同的除霜速度要求划分除霜区域；步骤3)、选择加热线合适的方块电阻，并测量相邻两根加热线的之间的线间距和单根加热线在各除霜区内的线长，单根加热线在各除霜区内的线长分别为L1、L2、L3；步骤4)、根据步骤1)中的所需的功率密度、步骤3)中的方块电阻、两根加热线之间的线间距和单根加热线在各除霜区内的线长、及单根加热线电压，得到单根加热线在各除霜区内的线宽。本发明无需反复做样品验证，节约了试验成本，提高了设计效率。
Description
技术领域
本发明涉及计算机辅助工程CAE领域，尤其是一种基于CAE的汽车玻璃加热线设计方法。
背景技术
汽车后风窗玻璃上普遍印刷了加热线，用于在有雪或雨雾状态时，通过开启加热功能，实现融雪和除霜雾功能，使后风窗视野清晰，保证行车安全。
传统的设计加热线式样的设计思路是每根加热线采用相同的除霜速度，即相同的线长，功率相同，通过CATIA软件测量每根线的线长，每根线的线长和功率成正比，跟电阻成反比，结合以前的产品经验按电阻比例假定每根线的线宽，通过印刷后做试验确定能否满足客户的要求，如不能满足就修改线宽重复试验直到找到适合的线宽，得到加热线式样。
这种方法存在如下问题：需要反复做样品验证，成本和效率较差；当客户对于不同区域要求优先除霜时，难以确定加热线式样；同时由于加热线在玻璃内表面，要除掉的雪、霜和雾在玻璃外表面，不同厚度的玻璃传递热量的速度不一样，导致除霜效果与预计的结果存在差异，也需要反复做样品验证，影响成本和效率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种基于CAE的汽车玻璃加热线设计方法，无需反复做样品验证，节约了试验成本，提高了设计效率。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：一种基于CAE的汽车玻璃加热线设计方法，其不同之处在于：其包括：
步骤1)、通过收集的除霜试验的环境条件，结合玻璃的热传导参数，导入CAE软件仿真计算出多种厚度的玻璃的多种除霜速度所需的功率密度；
步骤2)、按不同的除霜速度要求划分除霜区域，将汽车玻璃划分为优先除霜区和位于所述优先除霜区外围的一般除霜区；
步骤3)、选择加热线合适的方块电阻，并测量相邻两根加热线之间的线间距和单根加热线在各除霜区内的线长，单根加热线在各除霜区内的线长分别为L1、L2、L3，其中L1和L3为一般除霜区线长，L2为优先除霜区线长，若没有优先除霜区，则L2和L3为0；
步骤4)、根据步骤1)中的所需的功率密度、步骤3)中的方块电阻、两根加热线之间的线间距和单根加热线在各除霜区内的线长、及单根加热线电压，得到单根加热线在各除霜区内的线宽，其中所述单根加热线电压为车载电源电压。
按以上技术方案，所述步骤1)中的除霜试验的环境条件的收集步骤为：将玻璃放置在-18℃环境箱中，使内表面印刷的加热线在12V电压下通电，并记录在玻璃外表面达到0℃冰水混合状态所需的时间。
按以上技术方案，所述步骤2)中采用CATIA软件测量各除霜区域的面积。
按以上技术方案，所述步骤3)中采用CATIA软件测量线间距线长。
按以上技术方案，所述步骤3)中加热线的所述方块电阻为4.3mΩ/m～10.2mΩ/m。
按以上技术方案，所述方块电阻为7.5mΩ/m。
按以上技术方案，所述步骤4)具体包括：
步骤401)、根据步骤1)中所需的功率密度及步骤3)中的线间距和单根加热线在各除霜区内的线长，得到单根加热线在各除霜区内的功率；
步骤402)、根据各加热线两端的车载电源和单根加热线的总电阻，得到单根加热线的总电流；
步骤403)、根据步骤402)中单根加热线的总电流和步骤401)中单根加热线在各除霜区内的功率，得到单根加热线在各除霜区内的电阻值；
步骤404)、根据步骤403)中单根加热线在各除霜区内的电阻值及步骤3)中的方块电阻和单根加热线在各除霜区内的线长，得到单根加热线在各除霜区内的线宽。
按以上技术方案，所述步骤401)中单根加热线在各除霜区内的功率等于步骤1)中除霜功率密度乘以对应的除霜区单根加热线的除霜面积，各所述除霜区单根加热线的除霜面积等于步骤3)中测得的相邻两根加热线之间的线间距乘以单根加热线在各除霜区内的线长。
对比现有技术，本发明的有益特点为：该基于CAE的汽车玻璃加热线设计方法，能快速有效地确认每根加热线在各除霜区内的线宽，若线宽不满足客户的要求，则修改加热线方块电阻的数值。加大方块电阻，线宽变大；减小方块电阻，线宽变小。无需反复做样品验证，节约了试验成本，提高了设计效率。
附图说明
图1为本发明中加热线在汽车玻璃上的分布示意图；
其中：1-汽车玻璃(M-优先除霜区、N-一般除霜区)、2-加热线。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
请参考图1，本发明实施例基于CAE的汽车玻璃加热线设计方法，其包括如下步骤：
步骤1)、通过收集的除霜试验的环境条件，结合玻璃的热传导参数，导入CAE软件仿真计算出多种厚度的汽车玻璃1的多种除霜速度所需的功率密度K(W/m2)，详见下表。
步骤2)、按不同的除霜速度要求划分汽车玻璃1的除霜区域，将汽车玻璃1划分为优先除霜区M和位于所述优先除霜区M外围的一般除霜区N。上表中的K1为优先除霜区所需的功率密度，K2为一般除霜区所需的功率密度。
步骤3)、选择加热线2合适的方块电阻Rs，并测量相邻两根加热线2之间的线间距D和单根加热线2在各除霜区内的线长L，对应各除霜区线长L分别为L1、L2、L3，其中L1和L3为一般除霜区内的线长，L2为优先除霜区内的线长，若没有优先除霜区，整块汽车玻璃1均为一般除霜区，则L2和L3为0。
步骤4)、根据步骤1)中的所需的功率密度K、步骤3)中的方块电阻Rs、两根加热线2之间的线间距D和单根加热线2在各除霜区内的线长L、及单根加热线2电压U，得到单根加热线2在各除霜区内的线宽d，其中所述单根加热线2电压U为车载电源电压U。
步骤4)具体包括：
步骤401)、根据步骤1)中所需的功率密度K及步骤3)中的线间距D和单根加热线2在各除霜区内的线长L，得到单根加热线2在各除霜区内的功率P，其中单根加热线2在各除霜区内的功率P等于所需的功率密度K乘以对应除霜区的除霜面积S，对应除霜区的除霜面积S等于相邻两根加热线2之间的线间距D乘以单根加热线2在各除霜区内的线长L，即P＝K*D*L。即单根加热线2在其中一个一般除霜区内的功率P1＝K2*D*L1，在优先除霜区内的功率P2＝K1*D*L2，在另一个一般除霜区内的功率P3＝K2*D*L3。
步骤402)、加热线2两端是标准的12V车载电源U，根据加热线2电压U和单根加热线2的总电阻R，得到单根加热线2的总电流I。其中，单根加热线2的总电阻R＝U2/(P1+P2+P3)，单根加热线2的总电流I＝U/R。
步骤403)、根据步骤402)中单根加热线2的总电流I和步骤401)中单根加热线2在各除霜区内的功率P1、P2、P3，得到单根加热线2在各除霜区内的电阻值。其中，单根加热线2在其中一个一般除霜区内的电阻值R1＝P1/I2，在优先除霜区内的电阻值R2＝P2/I2，在另一个一般除霜区内的电阻值R3＝P3/I2。
步骤404)、根据步骤403)中单根加热线2在各除霜区内的电阻值R1、R2、R3及步骤3)中的方块电阻Rs和单根加热线2在各除霜区内的线长L1、L2、L3，得到单根加热线2在各除霜区内的线宽d。其中，单根加热线2在其中一个一般除霜区内的线宽d1＝Rs*L1/R1，在优先除霜区内的线宽d2＝Rs*L2/R2，在另一个一般除霜区内的线宽d3＝Rs*L3/R3。
优选地，所述步骤1)中的除霜试验的环境条件的收集步骤为：将玻璃放置在-18℃环境箱中，使内表面印刷的加热线在12V电压下通电，并记录在玻璃外表面达到0℃冰水混合状态所需的时间。
优选地，所述步骤2)中采用CATIA软件测量各除霜区域的面积。
优选地，所述步骤3)中采用CATIA软件测量线间距线长。
其它的加热线2类似，可以计算出所有加热线2的线宽，得到最终的加热线2式样，将所有加热线2的功率相加可以得到整个玻璃总的除霜功率。
若步骤404)所得线宽不满足客户的要求，则修改加热线2方块电阻Rs的数值。加大方块电阻Rs，线宽会变大；减小方块电阻Rs，线宽会变小。
优选地，所述步骤3)中加热线2的所述方块电阻Rs为4.3mΩ/m～10.2mΩ/m。加热线2为印刷银线，印刷银线的银浆由含银量为60％的银浆和含银量为80％的银浆调配而成，其中，含银量为60％的银浆的方块电阻为10.2mΩ/m，含银量为80％的银浆的方块电阻为4.3mΩ/m。更优选地，为了便于调配，所述步骤3)中加热线2的方块电阻为7.5mΩ/m。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属的技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于CAE的汽车玻璃加热线设计方法，其特征在于：其包括：
步骤1）、通过收集的除霜试验的环境条件，结合玻璃的热传导参数，导入CAE软件仿真计算出多种厚度的玻璃的多种除霜速度所需的功率密度；
步骤2）、按不同的除霜速度要求划分除霜区域，将汽车玻璃划分为优先除霜区和位于所述优先除霜区外围的一般除霜区；
步骤3）、选择加热线合适的方块电阻，并测量相邻两根加热线之间的线间距和单根加热线在各除霜区内的线长，单根加热线在各除霜区内的线长分别为L1、L2、L3，其中L1和L3为一般除霜区线长，L2为优先除霜区线长，若没有优先除霜区，则L2为0；
步骤4）、根据步骤1）中的所需的功率密度、步骤3）中的方块电阻、两根加热线之间的线间距和单根加热线在各除霜区内的线长、及单根加热线电压，得到单根加热线在各除霜区内的线宽，其中所述单根加热线电压为车载电源电压；
所述步骤4）具体包括：
步骤401）、根据步骤1）中所需的功率密度及步骤3）中的线间距和单根加热线在各除霜区内的线长，得到单根加热线在各除霜区内的功率；
步骤402）、根据各加热线两端的车载电源和单根加热线的总电阻，得到单根加热线的总电流；
步骤403）、根据步骤402）中单根加热线的总电流和步骤401）中单根加热线在各除霜区内的功率，得到单根加热线在各除霜区内的电阻值；
步骤404）、根据步骤403）中单根加热线在各除霜区内的电阻值及步骤3）中的方块电阻和单根加热线在各除霜区内的线长，得到单根加热线在各除霜区内的线宽；
所述步骤401）中单根加热线在各除霜区内的功率等于步骤1）中除霜功率密度乘以对应的除霜区单根加热线的除霜面积，各所述除霜区单根加热线的除霜面积等于步骤3）中测得的相邻两根加热线之间的线间距乘以单根加热线在各除霜区内的线长。
2.如权利要求1所述的基于CAE的汽车玻璃加热线设计方法，其特征在于：所述步骤1）中的除霜试验的环境条件的收集步骤为：将玻璃放置在-18℃环境箱中，使内表面印刷的加热线在12V电压下通电，并记录在玻璃外表面达到0℃冰水混合状态所需的时间。
3.如权利要求1所述的基于CAE的汽车玻璃加热线设计方法，其特征在于：所述步骤2）中采用CATIA软件测量各除霜区域的面积。
4.如权利要求1所述的基于CAE的汽车玻璃加热线设计方法，其特征在于：所述步骤3）中采用CATIA软件测量线间距和线长。
5.如权利要求1所述的基于CAE的汽车玻璃加热线设计方法，其特征在于：所述步骤3）中加热线的所述方块电阻为4.3 mΩ/m -10.2 mΩ/m。
6.如权利要求5所述的基于CAE的汽车玻璃加热线设计方法，其特征在于：所述方块电阻为7.5 mΩ/m。
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