一種車載等離子殺菌系統

孫玥茹， 李彥奇， 鄧 偉， 龔曉琴， 苗冬梅

（一汽奔騰轎車有限公司， 吉林 長春 130000）

隨著全球工業化的加速，個人汽車持有量逐步增加，對于汽車自動化、舒適化、智能化的轉型極為重要，而車內的衛生環境是人們乘坐汽車體驗非常重要的一環，如果車內有難聞的氣味，乘客會有非常糟糕的體驗。等離子殺菌技術在汽車內的應用是對于汽車智能化、舒適化的重要體現。等離子可迅速破壞細菌、病毒等微生物的內部結構，對各種致病微生物有較強的殺滅作用，分解出的活氧分子可以將甲醛、甲烷、氨等化學揮發性氣體（VOC） 氧化分解，等離子群可將車廂內的異味去除，有較好的消毒除菌作用。當檢測到車內異味較重時，打開等離子殺菌消毒系統，進行車內消毒以及車內異味去除。可以通過APP進行遠端控制，實現車內消毒殺菌，在消毒后軟件端提示乘客“車輛已消毒”，駕駛員在停車期間也可以視情況主動遠程開啟消毒系統。但這種技術也有些許弊端，因其化學反應會產生一些O3氣體，但在國標要求標準之內。本文將一種等離子殺菌系統安裝在汽車內，相較于傳統空濾設備能達到更好的效果，且可以遠端控制，更加方便，彰顯了車載等離子殺菌設備的市場潛力和優勢。

1 等離子殺菌技術原理

等離子體中含有的大量活性氧離子、高能自由基團等成分，極易與細菌、霉菌、芽孢、病毒中蛋白質和核酸物質發生氧化反應而變性，使各類微生物死亡。空氣在等離子體的作用下，產生大量的離子、電子、自由基。其中自由基-OH 的氧化電位（2.8eV） 比臭氧的氧化電位（2.07eV） 高出35%；-OH自由基與有機物的反應速度更高，并且與氧化污染物的反應無選擇性，可以引發鏈式反應[1]。如圖1所示。

圖1 等離子殺菌原理

在滅菌實驗后，通過電鏡觀察經等離子體作用后的細菌菌體與病毒顆粒圖像，均呈現千瘡百孔狀，這是由具有高動能的電子和離子產生的擊穿蝕刻效應所致。等離子體工作時產生高 能量、高濃度的離子群，其中正離子可以穿透細菌細胞壁，深入細胞壁內部，破壞細胞電解質的平衡，損害細胞膜，導致其凋亡，從而起到強效滅菌的作用[2]。

裝置產生定向運動的高能粒子，高能粒子撞擊在細菌表面突起的糖蛋白上，并且將這些糖蛋白同時也是各種接收傳遞信號、細胞間緊密聯系的蛋白擊碎。失去了表面糖蛋白的細菌凋亡，作用電子失去能量，被大氣中的其他成分所吸附。

2 基于車載等離子的系統框圖

車載等離子殺菌系統框圖如圖2所示。車載等離子殺菌系統以兩種方式控制等離子發生器進行整車消毒，首先可通過中控系統對等離子發生器進行殺菌消毒控制，其次，可以通過手機APP軟件進行遠程控制，實現車內殺菌消毒，凈化空氣。

圖2 車載等離子殺菌系統框圖

2.1 車載等離子消毒系統

人員離開汽車后，可通過2種模式開啟等離子消毒功能：熄火鎖車后通過車載中控自動延時開啟消毒功能（內循環模式）；手動通過手機APP或汽車鑰匙上增加一個按鈕功能開啟消毒功能。消毒狀態中，如開任意車門或點火啟動車輛均視為人員進入車輛，消毒功能立刻停止。

2.2 等離子硬件系統

等離子消毒系統硬件由等離子發生器、傳感器、控制器、電源管理系統等組成。等離子發生器主要由高電壓產生電路、帶針尖的極板等部分組成。由高電壓產生電路使極板帶高電壓，極板的針尖處電荷密度最大，所以附近場強最強。外循環進風口通過管路到風扇及冷凝器，再通過管路到達車載凈化模塊（等離子殺菌系統），通過空調出風口導出潔凈空氣。

2.3 等離子消毒系統實現方案

中控臺-前出風管道左右各放置一個等離子消毒模塊，及B柱出風管道中左右各放置一個，如圖3所示，全車共4個模塊，每個模塊大小約Φ20×100mm。工作溫度-20～50℃，輸入電壓12V DC，頻率50Hz，整體功率小于等于25W，工作相對濕度20%～85%，臭氧小于等于0.05PPM。

圖3 零件結構及布置

2.3.1 等離子消毒模塊系統性能

車載等離子消毒模塊的系統性能見表1，工作溫度一般為-40～80℃之間，其頻率為模塊≤50Hz。因為等離子發生裝置可以產生大量的基團充分進行消毒，其殺菌率高達99%，系統的殺菌時效為170L/min，整體功率≤25W，輸入電壓為12V DC，工作相對濕度20%～85%。因等離子發生裝置有一些弊端，產生活性基團同時也會產生一些O3氣體，但可以有效控制在小于等于0.05PPM，完全符合國家標準。

表1 車載等離子消毒模塊系統性能

2.3.2 等離子消毒模塊軟件功能

1） 遠程控制：通過手機APP可以遠程控制殺毒的開啟和關閉。

2） 自檢功能：具有系統自檢功能，若出現故障，能夠提醒。

3） 通信功能：與手機通信，在手機上顯示殺毒相關信息，實現殺毒服務。

4） 顯示功能：可顯示工作/停止狀態及殺菌時間等參數。

3 車載等離子消毒系統的場景定義

對于共享車等B端客戶，如車內有難聞的氣味及細菌病毒等，以平常的空調過濾系統并不能對氣味、細菌控制起到有效作用。針對現有的殺菌技術，等離子殺菌技術所需要的時間非常短，在短時間內可抑制細菌和有效控制異味。等離子可殺死DNA層面的細菌——甚至是超級病菌，與數字化技術平臺無縫連接，對于生活類材料無任何傷害。

4 結語

等離子體物理與應用是一個具有全球性影響的重要科學與工程，對全世界的高科技工業發展及許多傳統工業的改造都有著直接的影響，等離子技術正在得到廣泛的應用開發。對于共享車等B端客戶，車載等離子消毒系統作為一種智能化、科學化的應用技術在市場上普及，其系統將會逐步完善和成熟，且國內消毒滅菌設備市場容量極大，資金充裕，此設備不僅可以應用于汽車產業，更擁有著龐大的發展空間。