孙玥茹， 李彦奇， 邓 伟， 龚晓琴， 苗冬梅

（一汽奔腾轿车有限公司， 吉林 长春 130000）

随着全球工业化的加速，个人汽车持有量逐步增加，对于汽车自动化、舒适化、智能化的转型极为重要，而车内的卫生环境是人们乘坐汽车体验非常重要的一环，如果车内有难闻的气味，乘客会有非常糟糕的体验。等离子杀菌技术在汽车内的应用是对于汽车智能化、舒适化的重要体现。等离子可迅速破坏细菌、病毒等微生物的内部结构，对各种致病微生物有较强的杀灭作用，分解出的活氧分子可以将甲醛、甲烷、氨等化学挥发性气体（VOC） 氧化分解，等离子群可将车厢内的异味去除，有较好的消毒除菌作用。当检测到车内异味较重时，打开等离子杀菌消毒系统，进行车内消毒以及车内异味去除。可以通过APP进行远端控制，实现车内消毒杀菌，在消毒后软件端提示乘客“车辆已消毒”，驾驶员在停车期间也可以视情况主动远程开启消毒系统。但这种技术也有些许弊端，因其化学反应会产生一些O3气体，但在国标要求标准之内。本文将一种等离子杀菌系统安装在汽车内，相较于传统空滤设备能达到更好的效果，且可以远端控制，更加方便，彰显了车载等离子杀菌设备的市场潜力和优势。

1 等离子杀菌技术原理

等离子体中含有的大量活性氧离子、高能自由基团等成分，极易与细菌、霉菌、芽孢、病毒中蛋白质和核酸物质发生氧化反应而变性，使各类微生物死亡。空气在等离子体的作用下，产生大量的离子、电子、自由基。其中自由基-OH 的氧化电位（2.8eV） 比臭氧的氧化电位（2.07eV） 高出35%；-OH自由基与有机物的反应速度更高，并且与氧化污染物的反应无选择性，可以引发链式反应[1]。如图1所示。

图1 等离子杀菌原理

在灭菌实验后，通过电镜观察经等离子体作用后的细菌菌体与病毒颗粒图像，均呈现千疮百孔状，这是由具有高动能的电子和离子产生的击穿蚀刻效应所致。等离子体工作时产生高 能量、高浓度的离子群，其中正离子可以穿透细菌细胞壁，深入细胞壁内部，破坏细胞电解质的平衡，损害细胞膜，导致其凋亡，从而起到强效灭菌的作用[2]。

装置产生定向运动的高能粒子，高能粒子撞击在细菌表面突起的糖蛋白上，并且将这些糖蛋白同时也是各种接收传递信号、细胞间紧密联系的蛋白击碎。失去了表面糖蛋白的细菌凋亡，作用电子失去能量，被大气中的其他成分所吸附。

2 基于车载等离子的系统框图

车载等离子杀菌系统框图如图2所示。车载等离子杀菌系统以两种方式控制等离子发生器进行整车消毒，首先可通过中控系统对等离子发生器进行杀菌消毒控制，其次，可以通过手机APP软件进行远程控制，实现车内杀菌消毒，净化空气。

图2 车载等离子杀菌系统框图

2.1 车载等离子消毒系统

人员离开汽车后，可通过2种模式开启等离子消毒功能：熄火锁车后通过车载中控自动延时开启消毒功能（内循环模式）；手动通过手机APP或汽车钥匙上增加一个按钮功能开启消毒功能。消毒状态中，如开任意车门或点火启动车辆均视为人员进入车辆，消毒功能立刻停止。

2.2 等离子硬件系统

等离子消毒系统硬件由等离子发生器、传感器、控制器、电源管理系统等组成。等离子发生器主要由高电压产生电路、带针尖的极板等部分组成。由高电压产生电路使极板带高电压，极板的针尖处电荷密度最大，所以附近场强最强。外循环进风口通过管路到风扇及冷凝器，再通过管路到达车载净化模块（等离子杀菌系统），通过空调出风口导出洁净空气。

2.3 等离子消毒系统实现方案

中控台-前出风管道左右各放置一个等离子消毒模块，及B柱出风管道中左右各放置一个，如图3所示，全车共4个模块，每个模块大小约Φ20×100mm。工作温度-20～50℃，输入电压12V DC，频率50Hz，整体功率小于等于25W，工作相对湿度20%～85%，臭氧小于等于0.05PPM。

图3 零件结构及布置

2.3.1 等离子消毒模块系统性能

车载等离子消毒模块的系统性能见表1，工作温度一般为-40～80℃之间，其频率为模块≤50Hz。因为等离子发生装置可以产生大量的基团充分进行消毒，其杀菌率高达99%，系统的杀菌时效为170L/min，整体功率≤25W，输入电压为12V DC，工作相对湿度20%～85%。因等离子发生装置有一些弊端，产生活性基团同时也会产生一些O3气体，但可以有效控制在小于等于0.05PPM，完全符合国家标准。

表1 车载等离子消毒模块系统性能

2.3.2 等离子消毒模块软件功能

1） 远程控制：通过手机APP可以远程控制杀毒的开启和关闭。

2） 自检功能：具有系统自检功能，若出现故障，能够提醒。

3） 通信功能：与手机通信，在手机上显示杀毒相关信息，实现杀毒服务。

4） 显示功能：可显示工作/停止状态及杀菌时间等参数。

3 车载等离子消毒系统的场景定义

对于共享车等B端客户，如车内有难闻的气味及细菌病毒等，以平常的空调过滤系统并不能对气味、细菌控制起到有效作用。针对现有的杀菌技术，等离子杀菌技术所需要的时间非常短，在短时间内可抑制细菌和有效控制异味。等离子可杀死DNA层面的细菌——甚至是超级病菌，与数字化技术平台无缝连接，对于生活类材料无任何伤害。

4 结语

等离子体物理与应用是一个具有全球性影响的重要科学与工程，对全世界的高科技工业发展及许多传统工业的改造都有着直接的影响，等离子技术正在得到广泛的应用开发。对于共享车等B端客户，车载等离子消毒系统作为一种智能化、科学化的应用技术在市场上普及，其系统将会逐步完善和成熟，且国内消毒灭菌设备市场容量极大，资金充裕，此设备不仅可以应用于汽车产业，更拥有着庞大的发展空间。