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Tech Talk | 如何用阳光打造出行空间?

Tech Talk | 如何用阳光打造出行空间?

(小赵肖恩) 2022年06月16日

玻璃幕墙、玻璃穹顶、玻璃背板手机……近些年,各种高性能玻璃正在许多行业取代传统材料,汽车领域也发生着相似的转变——当全景天窗的尺寸已到极限,部分车型开始采用玻璃车顶以进一步提升设计与性能。为什么玻璃车顶受到热捧?这种设计会降低车身强度吗?如何让透明玻璃兼具防晒、隔热、隔音等功能?

本期的Tech Talk,我们邀请到了蔚来玻璃车顶工程师J.印,和大家介绍玻璃车顶的前世今生,以及ET7是如何让最美阳光照进座舱的。


关键词:玻璃车顶技术与性能

全文字数:2,600+

阅读用时:约8-12分钟

硬核指数:⭐⭐⭐

为什么阳光能让人愉悦?

阳光是由太阳产生、经地球大气过滤后照射在地球表面的电磁辐射,是光和辐射热的组合。狭义上的阳光由紫外线、可见光、红外线组成。我们喜欢晒太阳,是由于阳光能对身体产生积极影响,其中一些还会带来愉悦体验,具体包括调节激素分泌、获取能量、参与人体所需的物质合成等。

例如,光照可以增加大脑内血清素的周转率,它有助提振精神、集中注意力,带来愉悦感和幸福感,一些抗抑郁药物的原理也是调节血清素的生产效率;明亮的环境也会让人从视觉上感受到温暖,关联更多愉悦、舒适的经历;阳光中的红外线可以对人体起到加温的作用,能促进血液循环和全身的新陈代谢,使人体到舒适。当然,随着热量的吸收,人体内ATP的生产速度下降(生物体内最直接的能量来源),慵懒的感觉便会渐渐浮现。

设计师在各种空间的营造中想尽办法将“光”引入室内,例如坐北朝南的布局以便在四季收获光照、更大面积的窗户/玻璃幕墙让光照入室内、去掉不必要的梁柱以减少光照死角与遮挡。

汽车作为移动的出行空间,在满足性能、智能、安全的同时,对舒适的创新也在不断进化,其中就包括利用日光营造精致、有温度的驾乘体验。

玻璃车顶是否影响安全?

汽车在发明初期,由于动力太弱,当时很多车型为减轻负担采用“敞篷”形制,虽然光照充足但无法遮风避雨。随着冶金与制造技术发展,1915年福特T型车采用了新的“箱型车身”,封闭式车身在提升安全、舒适的同时也将车顶封闭。

为了提升车内的采光,1932年产的奥斯汀汽车(Austin)在其Seven Box Saloon车型的车顶上首次“开了一个洞”,通过移动盖板可以实现车顶透光功能。1937年,纳什汽车为这个“洞”装配了玻璃,现代意义上的天窗雏形出现。

随着车身结构、车顶材质的优化与创新,外启式天窗、隐藏式天窗、全景天窗等配置陆续上线,将更舒适的光引入车内。近些年,面积更大的穹顶式玻璃车顶在轿跑类车型上兴起,凭借优雅的溜背曲线、超大采光面积、更宽适的头部空间,成为时尚新宠。

消费者在为玻璃车顶的造型、舒适买单的同时,也存在对于玻璃车顶安全性的疑虑。其实,包括车顶在内的整车“坚固度”主要与车身的纵梁、A柱、B柱、横梁等“骨骼”及连接工艺有关。车顶覆盖件(金属约1mm/玻璃约5-8mm),主要起造型、封闭、扰流等作用,对车身坚固性能的贡献不明显。例如采用穹顶式玻璃车顶的蔚来EC6,在2020年中国保研安全指数评测中斩获年度最佳成绩。

在车顶强度测试中,尽管EC6的车顶玻璃面积达2.1m²,得益于高强度铝合金材料和先进的连接工艺,在127mm变形距离内,车顶可承受超过10吨的力。

如何让最美阳光照进座舱?

作为体现蔚来“第二起居室”设计理念的旗舰轿车,ET7内饰通过造型、材质、空间、光感等元素的组合,营造出宽敞、舒适、精致、有温度的驾乘体验。其中,采光和空间是ET7打造完美起居室的核心要素,玻璃车顶能同时带来两方面的性能提升。

超大采光面积能最大程度满足自然光从车顶进入车内。ET7的穹顶式玻璃车顶采光面积高达1.28㎡,可视比例高达68%,是蔚来量产车型中采光面积最大、可视比例最高的的车型,行业中也处于领先水平。

玻璃车顶的厚度相比传统金属车顶更薄,ET7穹顶式玻璃车顶厚度仅为4.96mm,是传统车顶厚度的1/10(金属蒙皮+加强梁+填充物+内饰材质厚度约50mm)。能在满足溜背造型的前提下尽可能提升头部空间并营造更开阔的视野。

在此基础上,为了实现更优秀的安全、舒适技术指标,ET7穹顶式玻璃车顶还采用3项行业首创/领先技术。

1.双层隔热设计

玻璃车顶的作用是提升车内采光,但与光一同进入车内的还有能量(热量),在强光下“脚底吹冷风、头顶冒热汗”是许多玻璃车顶车型用户的痛点。为了提升隔热表现,蔚来工程师针对性的设计了纳米级镀银层+抗辐射Low-E膜的“双层隔热方案”。

利用光学反射原理,在外侧的纳米级镀银层可有效将绝大部分光线和热量直接反射回室外,原理类似保温袋的银色内胆;而涂抹于内测的抗辐射Low-E膜能有效阻隔用则玻璃本身的热辐射传入车内,像一层透明的棉被。

2.五层复合结构

在此基础上,蔚来与全球第一大汽车玻璃生产商——福耀玻璃共同研发了行业首创的五层玻璃结构,紫外线隔绝率>99.9%,直接能量透过率<5%,总能量通过率小<17%,大幅领先行业主流水平。

这项技术简单来说就是利用可见光透光率8%的灰色PVB粘合胶,将两块分别涂有纳米级镀银层与抗辐射Low-E膜的热强化玻璃被紧固在一起,实现隔热、隔音、防紫外线、防爆等复合功能。而为了让五层不同密度、透光度的材质在紧密贴合后仍能保持清澈、纯粹的视觉且在复杂环境下保持稳定,工程团队在研发中测试了数十种材料、工艺方案。

中间的PVB粘合胶不仅有粘合、隔音、隔热等功能,其坚韧且附着力强的特点还能在受到冲击时不易被贯穿,玻璃碎片也会因PVB胶紧紧粘合,减少落入座舱的概率。

3.固定双保险

为了进一步提升玻璃安装的牢固程度,ET7穹顶式玻璃车顶的固定胶供应商为全球化工巨头——德国汉高,胶宽达18mm,高于主流水平的10-13mm,全程机器人自动喷涂。此外,ET7采用了蔚来在国内率先使用的“大型玻璃螺栓固定”技术,为玻璃车顶的固定上了一层双保险。

这项技术的原理类似换电螺栓采用的“浮动螺母”,通过一系列缓冲结构让螺栓在安装时有一定的“移动空间”,在紧固后又能稳定不动。分布于车顶的四个螺纹紧固机构在保证玻璃车顶与车身的固定连接的同时,又不会在安装过程中因制造公差(实际参数值的允许变动量)产生的作用力把玻璃“拉/挤”碎。

最后,我还想就大家热议的一个话题进行解答——部分用户反馈玻璃车顶防紫外线能力很不错,但阳光强烈的时候还会觉得晒。在此之前,我们需要明确玻璃的防晒与隔热是两种功能,防晒主要指隔绝紫外线(防止晒黑),隔热主要指隔绝热量和红外线(防止过热)。当前玻璃车顶的防晒能力普遍优秀(如ET7的紫外线隔绝能力更是超过99.9%),但隔热方面,最先进的量产玻璃车顶的隔热能力仍然无法与传统金属车顶媲美。

这是由于金属车顶更厚且拥有多层结构,织物/复合材料拥有更好的隔热效果。相比之下,玻璃车顶透明且薄,即使产品的隔热率已超80%(ET7为>85%),但其余导入车内的热量仍能让身体产生较明显的感知。所以与EC6一样,在ET7开启交付后,原厂定制的遮阳帘将在车商城上线,进一步满足部分用户的遮阳、隔热需求。

让玻璃车顶实现更自由、清澈、纯净的遮光效果,是对纯粹设计的极致追求,也是对提升用户产品体验的不懈努力。希望透过玻璃车顶洒进车内的阳光,能为大家的出行与车内生活增添更多愉悦。


关于玻璃车顶你还有哪些感兴趣的信息想了解?欢迎在评论区留言,我们将解答大家的问题,并邀请工程师就热门话题继续进行分享。更多硬核知识,请持续关注Tech Talk。