陈云亮

摘 要：随着汽车电气化程度的不断提高，汽车变得越来越智能化，可以满足车主在不同场景下的使用需求，从而汽车给人的感觉更加温馨，更加人性化。汽车天窗的配备也越来越普及，从之前只在中高端车型配备的功能，到现在逐步普及到低端车型上。基于此，对汽车天窗系统的控制进行解析，并对汽车天窗的新技术发展应用进行探讨。

关键词：汽车天窗;发展历史;新技术;应用浅析

1 引言

车顶车窗的基本功能是通风和扩大视野，天窗能有效地使车内空气流通，增加车外新鲜空气，满足车主的通风需求，同时车顶车窗能增加照明，开阔视野，增加汽车主人的驾驶乐趣。事实确实如此，随着科学技术的发展，车顶车窗似乎也有了新的技术应用，使汽车更加智能舒适。

2 浅谈汽车天窗的发展历史

有些人买了一辆有车顶的汽车，但他们从不打开车顶，他们认为这是多余的，而那些吸烟的人认为车顶对于换气是必要和舒适的。這是豪华和舒适的象征，但是车顶车窗并不是从汽车诞生之日起，而是今天笔者要和大家谈谈车窗。

早期的汽车都是装有汽油发动机的三轮或货车，当时的汽车都是“敞篷车”，在20世纪20年代，即使是最便宜的汽车也装有挡风玻璃、车门、车顶、轮胎、车灯等。车身最终变成了一个封闭的“盒子”，乘客可以放心地坐在里面，但是车内的照明不好，而且车内安装完整的照明系统也太困难，所以汽车制造商在车顶上打了个洞，这是最早的汽车天窗！根据目前可核实的数据，1932年奥斯汀七厢轿车历史上最早的一辆车配备了车顶车窗，当时汽车工业有了很大的增长，此后不同的车顶车窗相继出现。第二次世界大战后，大量的敞篷车开始出现，虽然敞篷车很有吸引力，但缺点明显，即实用性和安全性都不高，特别是在高速事故中，因为驾驶舱没有a柱、B柱和C柱的保护，敞篷车的安全系数相对较低，随着人们的思维越来越理性和务实，越来越实用的车顶车窗越来越受到人们的关注，全景车窗由于更接近敞篷车所带来的光效而备受青睐。第一款带全景窗的车型是1941年林肯的Derhan Coupe，这也是你正在寻找的一个不言而喻的问题：人们是视觉动物，一直喜欢“全景”概念的东西，比如带大地板窗户的豪宅、大屏幕照片、大尺寸液晶电视，等等，在车内很明显全景窗的优点是很容易看到，光线更大，视野更开阔，这样可以使车内空间看起来更宽敞。当然，也有很多人不喜欢全景窗，因为它们是“不安全的”，他们认为全景窗正在把车顶的某一部分的钢材变成塑料和玻璃。这样的结果肯定会严重影响到全身的力量，必然会降低全身的安全系数。如果汽车发生翻车等事故，安全性将大大降低。事实上，除了敞篷车外，其他车型都会采用车顶结构，全景式车顶与普通车顶的区别在于加强型车顶梁，对于配备全景式天窗的车辆，为了提高安全性，会采用更高的强度，大部分全景窗都是由5-8mm的钢化玻璃制成。与普通车顶上的一层铁皮相比，安全水平要高得多。

众所周知，汽车承担着承载体的作用，而汽车的安全性主要取决于承载体上的横梁和立柱，这与车身的厚度无关，当然，为了达到全景窗的配置，车顶的半光必须减少。即使降低了近光，带顶灯的车身也不会因为辐射不足而影响车身的强度和刚度，因为可以采取多项措施来降低这种冲击，甚至提高其安全系数。为了弥补半光不足的影响，在窗位采用了特殊材料，并对承重线进行了整形，不会对整个车身产生负面影响，反而会使车顶更坚固，而且车顶的抗压强度取决于ABC柱的强度，这与原来的车顶没有关系，大家都清楚，车顶上的一个小而重的行李会收缩，因此车顶的负荷必须加到车顶架上，但是，5-8mm硬化玻璃的全景窗车顶则完全不同。采用全景窗后，采用双强度B柱结构，上部强度是下部的两倍以上，同时车身B柱和车顶门框采用热轧钢，在硬化的天窗周围进行复杂的警戒，人们可以直接站在全景窗上。汽车翻车时，主要依靠车身的ABC柱来支撑和保护。同时，车顶的钢筋起到了分散冲击力的作用。当然，汽车的安全性取决于整体车身的设计和强度，也就是说，当一辆汽车翻车时，它是否具有带有天窗的全景图并不直接相关，而是与钢制车顶梁有关。

事实上，我们也知道，汽车已经和人类技术一步一步进化了一百多年，只能一代比一代更安全。天窗是如此的从无到有，从劣到优。一般来说，配备全景天窗的车辆会选择强度更高的天窗加强圈。也就是说，在同样的情况下，全景天窗的车辆安全性比不寻常天窗的车辆低，甚至有较大幅度的提高。

3 电动天窗分类

就结构而言，普通电动天窗包括一个单顶窗、一个双层玻璃窗和全景窗。车窗通常用于轿车和商务车、suv等乘用车。

4 天窗系统控制

目前，太阳能车顶天窗电气系统的常用功能有手动/自动开关、遥控、语音控制、遥控、雨灯自动关闭、自动关闭速度自动检测等。

（1）手动电源开关，车主可通过电源开关（包括电源开关和虚拟电源开关）向太阳能插座和控制模块发送控制命令，控制太阳能发动机和太阳能分压器的运动，使窗户手动开关。

（2）当车辆进行遥控控制时，遥控器长时间按下解锁或锁定按钮，可实现车顶和遮阳帘的开启和关闭功能。此功能可在车主忘记熄火后关闭车顶时使用，可在不重启车辆的情况下关闭车顶和日光浴室，方便车主操作。

（3）语音控制是指车主可以通过语音控制车顶和遮阳帘的开闭，以避免驾驶时视线分散造成的交通事故，该功能要求车辆具有语音识别功能。目前，这种功能在一些中高级车型中非常普遍。

（4）远程控制是指车主通过移动应用程序对遮阳帘的车顶进行远程控制，实现车顶和遮阳帘的开关功能，目前已有一些中、高技术型号开发了远程控制功能，这要求车辆具有车辆模块的互联网和后台支持。

（5）装有光线传感器RLS的车辆采用自动关闭装置的防雨装置，可在雨天或车辆进入隧道时自动关闭车顶，雨天自动关闭车窗可防止车主忘记关闭车窗时进入隧道车辆进水。雨天的车顶，进入隧道时自动关闭车顶车窗的功能是基于通风不良和车内空气质量，这两项功能使车辆更加智能化、人性化，更好地为车主服务。

（6）当车辆高速行驶时，自动检测到密集控制的车速，如果打开车顶，车内噪音将增加，并影响车主的舒适性。因此，一些车辆开发了车速功能，可以在顶棚的阳光下自动读取车速。当从车顶获取的车速信号超过一定值时，关闭车顶以提高车辆的舒适性和NV刮水性能。

5 汽车天窗的新技术及其应用

随着汽车电气化、智能化水平的不断提高，以及人类对汽车舒适性要求的不断提高，汽车的功能配置也越来越多，今后几年，汽车厂商将逐步采用和推广以下几种汽车天窗。

（1）變色玻璃天窗是以PDLC分散液晶技术为基础的高科技夹层玻璃产品。该产品的特点是断电后对玻璃有半透明和不透明的影响，在PDLC流动状态下，液晶分子分散、透明但不全透。当通电时，液晶分子被放置在一条直线上，利用上述原理，将PDLC液雾楔卷起在两层玻璃之间，制成夹心结构的电控玻璃，改变汽车天窗户的颜色，它可以控制玻璃在透明和不透明状态之间切换，具有安全玻璃的所有特性，满足不同场景下客户的需求;车顶车窗不能安装防晒以增加车内空间，降低了整车质量，进一步增加了整车的舒适性，变色的玻璃车顶已经配备了一些豪华品牌车型。比如迈巴赫S600车型就有这种配置的可能，但可选价格更高，并延伸至10万以上。

（2）新型天窗是太阳能电池板集成传统全景窗的组合，在阳光下，太阳能可以转化为电能，为汽车充电，对于混合动力汽车和清洁电动汽车来说，这项技术的应用可以进一步提高汽车的行驶距离，目前，该车已经装备了广汽传祺Aion s等已经配备，部分量产车型，而现代索纳塔混合动力车型也将以目前的太阳能电池产业为例，大致可以分为两大技术类别：晶硅能源电池和薄膜太阳能能源电池。

（3）由星空天窗的天窗作为主角，在天窗上印上反光材料。通过调节车顶两侧大气光的灯光和颜色，车顶车窗会呈现出不同的颜色图案，提高整车质量和感官质量，这种车顶车窗在劳斯莱斯、宝马等豪华车中很常见。全新宝马7系星型全景天窗包含15000多个照明单元，照明可以在6种大气光颜色之间切换，满足人们对豪华大气和浪漫的向往。

6 总结

目前，天窗的主要功能仍然是通风和视觉，但随着科学技术的发展，汽车将越来越科学化和智能化，天窗也将随之发展，新材料和新技术的引入是不可避免的趋势;未来，车顶车窗将更加人性化、以客户为中心，并将增加汽车的舒适性和技术性。

参考文献：

[1]付前卫，姚志远.用于驱动汽车天窗的直线超声电机设计[J].机械与电子，2016，34（7）：30-33，45.doi：10.3969/j.issn.1001-2257.2016.07.008.

[2]刘春玲，徐斌，郭健.汽车天窗曲率检测系统的设计[J].农机使用与维修，2014，（7）：84-85.

[3]杨明朗，刘晓晨，王洪博.行为倾向与汽车天窗人机系统设计关系的研究[J].包装工程，2013，34（8）：40-44.

[4]王丽萍，夏雨，董江辉.基于逆向工程的汽车电动天窗研究开发[J].机械制造，2009，47（4）：32-34.doi：10.3969/j.issn.1000-4998.2009.04.012.

[5]刘燕霞，张淑立.汽车外开天窗的设计[J].汽车工程师，2014，（5）：24-26.doi：10.3969/j.issn.1674-6546.2014.05.004.