玻璃除冰设备发展现状与发展方向研究

孙溪楠 单圣喆 韩川 郭瀚文 郝明月

摘要：冬季雪天环境下帮助车主快速除去车挡风玻璃及车窗玻璃外部冰雪的有效工具成为车主急需的工具，特别是冬天和寒冷天气条件下。本文通过对我国北方冰雪天气对车辆带来的困扰因素，以及对我国目前的除冰器研究现状和各种除冰方法进行分析，找到目前玻璃除冰器存在的问题，分析出智能除冰器在我国的市场发展趋势，研究未来的发展方向，对此领域的后续研究提供一定的参考。

关键词：玻璃除冰器;智能除冰器;高效除冰

1引言

玻璃除冰设备是冬季雪天环境下帮助车主快速除去车挡风玻璃及车窗玻璃外部冰雪的有效工具，采用设备通过机械、化学、热能、风能、波能等方式除雪[1]。本文全面梳理社会各界人士设计发明的有关装置，研究总结现有玻璃除冰设备的发展现状与发展方向研究。

2研究背景

每年的冬季，都会迎来一定时间的降雪天气，北方地区的降雪期大概为3-5个月。此时，停在室外露天的汽车的挡风玻璃及车窗玻璃上往往会被一层较厚的积雪覆盖，随着室外温度的降低以及车内温度的影响，少部分车窗玻璃上的积雪融化后凝结成冰冻结在玻璃上，导致车主清雪除冰困难，效率大大降低，且车窗上的冰霜增加出行过程的危险性。为此，需要对车窗除冰问题进行研究。

3研究现状

我国通过近几年的设备和技术引进，在除雪机械方面取得了迅速发展，而除冰机械的开发和生产比除雪机械的时间还要短，尤其是在玻璃除冰方面。综合分析，装置研究虽起步较晚，但类型丰富，具体可细分为以下六大角度∶以预防为主辅助清雪除冰的护罩（防雪篷、清雪毯）;基于挡风玻璃自身被加热从而融化冰雪;改进雨刮器以增强其清雪除冰功能;在普通清雪铲基础上增加更有利于其清雪除冰的机械设计;设计发明非清雪铲式、依靠车载电源加热的挡风玻璃清雪除冰装置;利用除冰剂清除挡风玻璃表面冰雪。

在以预防为主的护罩（防雪篷、清雪毯）设计中，一种简单思路是如欧阳宇雄、安景诚等人设计的防晒防冰雪两用篷、防晒防冰雪护罩[2]，操作简单、收折容易，车主只需在预知天气的情况下提前做好预防即可。南昌大学熊鹏文等人在此基础上，考虑到大雪环境下，护罩自身存在被冻住的可能，提出设计除雪防冰冻节能保护罩。该护罩利用内嵌电路，通过压力传感器收集积雪量情况，在主体护罩达到临界压力条件下触发加热开关使外层受热融化冰雪，并受温度传感器调节避免过分加热。

在雨刮器除冰方面，浙江大学的魏鑫，徐秋月，陈利伟共同研究了“一种汽车雨刮器用智能除冰雪系统”。该装置通过让“热空气”通过导气管输送到雨刮器上，来达到融化冰雪的目的。且发明冬夏均可使用，热风流量易控制，结构简单，成本低，稳定性高。

清雪铲方面，其简单小巧，容易操作，仍然为绝大多数车主当下首选的清雪除冰工具，改进空间相对有限。普通的玻璃处冰铲一般为塑料或者硅胶制成。除冰铲有两个刮板，一个为软板，适合与汽车表面铲雪及清洁玻璃表面积雪及雨水;硬板适合于去除冰块。缺点是耗时，不能大大提高速率，影响出行。从清雪铲外在设计角度出发，不足之处在于该装置依然依赖人力操作，施力不当使得刀片划伤挡风玻璃的可能性依然存在。

在除冰剂方面，谢伟杰设计了一种除冰剂，可针对不同温度改变原料比例，配合雨刮器实现强力除冰，此除冰剂对人体无害。但原料难于获得，缺乏相关播撒装置。

结合以上来看，相较于人工除冰，机械的效率更高，适用性广，但还仅仅不能满足人们的全部需求，存在的问题还比较多。

4存在的问题

我国的除冰设备虽然有了很大的发展，但其总体水平与发达国家相比，产品的品种及性能还有很大差距，满足不了大众需求，主要以现在以下几方面：

（1）技术水平低，除冰设备在结构设计，制造工艺，零部件供应和使用管理等方面都存在技术水平低的问题，致使除冰设备可靠性差，故障多，寿命短。

（2）功能单一，清除冰雪具有典型的季节性，如果功能单一，就会大部分时间处于闲置状态。

（3）品种类型不全，不能将玻璃上的冰霜使用一个设备完全除净。有不少类型的除冰设备在市场上还是一片空白，无法满足更多的需求。

（4）标准化低，目前除冰设备仍没有统一的标准，大多是企业根据多年积累的经验，或者客户方面的需求设计产品，稍具规范的企业会制定自己的企业标准，而缺乏强制性，也缺乏质量管控。

5发展趋势

2008年-2017年间，各角度设计数目比以前增多，呈现较大突破[3]。其中基于玻璃加热和雨刮器基础上的改进设计与创造发明呈现稳健发展趋势。

截止2020年6月，轿车保有量为2.7亿辆，新能源汽车为417万辆，同比增长9.45%，增幅为36万辆。今年上半年新登级轿车1042万辆，随着汽车数量的增多，市场对于玻璃除冰設备是及其需要的。

市场的需求决定了玻璃除冰器的发展方向向下面几个方向发展：

（1）高效化、智能化;目前玻璃除冰器普遍具备无智能、低效特点，实现玻璃除冰机械化、高效化、智能化是最重要的发展方向。

（2）小巧化、低成本化;目前玻璃除冰器普遍不具备高效兼小巧的特点，所以，小巧化、低成本化是最重要的发展方向。

（3）一机多能化;目前玻璃除冰器普遍不具备多功能的特点，所以，一机多能化是个发展方向。

（4）安全环保化。玻璃除冰要兼顾对车窗玻璃的保护功能，不能为了除冰破坏车窗玻璃，所以安全环保化也是重要的发展方向。

6总结

目前玻璃除冰器市场前景广阔，车用除冰产品市场潜力巨大。目前的玻璃除冰器产品技术水平低、不具备机械化、智能化、高效化的特点。对车窗不具备安全环保的特点，高效化、智能化、小巧化、低成本化、一机多能化、安全环保化是重要的发展方向。各生产厂家为了快速进入市场，研发产品以仿制居多，自主研发投入相对较少，除冰设备发展相对落后，应加大人力物力投入，研发出高性能玻璃除冰器。相信随着技术的进步和投入的增加，未来玻璃除冰设备的研发将走向新的水平。

参考文献：

[1]碳纳米管薄膜电热特性及其除冰性能[J]. 秦文峰，游文涛，钟勉，范宇航，韩孝强.宇航材料工艺.2019（01）.

[2]车辆前窗玻璃电加热装置及利用电加热装置除冰的方法[P]. 杨爱莲，宋培元，李宏，张方涛，程建峰，丁叁叁，吴冬华，王军，陶桂东，王姣，白璐.中国专利：CN104144534A，

[3]一种汽车前风窗玻璃快速除冰雪装置[P].胡兴军，常静，许钦华，李修城. 中国专利：CN203637774U.