汽車座艙空調(diào)熱舒適性測試方法研究

甄凱 朱曉勇 李憲斌 王茁 夏海峰

（1.中汽研汽車檢驗中心（寧波）有限公司，浙江寧波 315336； 2.寧波梅山卡達克汽車檢測有限公司，浙江寧波 315831）

0.前言

隨著經(jīng)濟與社會的快速發(fā)展，人們對于生活質(zhì)量的苛刻度越來越高。對于汽車的關(guān)注已不再局限于傳統(tǒng)的動力、經(jīng)濟性，特別是新能源汽車飛速發(fā)展的今天，其座艙空調(diào)熱舒適性能逐漸成為人們關(guān)注的焦點，也成為影響用戶購車的主要因素之一。

近些年，針對汽車座艙空調(diào)系統(tǒng)的加熱和降溫，已有較為成熟的汽車采暖和空調(diào)降溫性能測試方法。但是，傳統(tǒng)的測試方法不能很好的滿足汽車座艙空調(diào)環(huán)境下駕乘人員熱舒適性能的開發(fā)、優(yōu)化和評價的要求，具有較大的局限性。所以在汽車行業(yè)內(nèi)推出一套較為完整的汽車座艙空調(diào)熱舒適性測試方法體系，顯得意義重大。

1.汽車空調(diào)性能測試方法綜述

基于行標、國標與企標，對汽車采暖和空調(diào)降溫性能測試方法進行綜述。

1.1 汽車空調(diào)降溫性能測試方法

1.1.1 汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)性能試驗方法

參考行標QC/T 658-2009《汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)性能道路試驗方法》[1]。

1.1.2 汽車空調(diào)降溫性能測試方法

在參考大多數(shù)企標測試方法基礎(chǔ)上，進行歸納整理。

（1）溫度43℃，濕度40%RH，陽光1000W/m2；

（2）試驗前，進行預(yù)熱和升溫，座艙內(nèi)的平均溫度達到61℃，開始正式試驗；

（3）空調(diào)模式：AC開，全冷溫度最低，風量最大，內(nèi)循環(huán)，吹面模式；

（4）試驗工況如圖1所示。

1.2 汽車整車采暖性能測試方法

1.2.1 汽車采暖性能要求和試驗方法

參考國標GB/T 12782-2007《汽車采暖性能要求和試驗方法》[2]。

1.2.2 汽車整車采暖性能測試方法

在參考大多數(shù)企標測試方法基礎(chǔ)上，進行歸納整理。

（1）溫度-18℃；

（2）試驗前，低溫浸車，車窗全關(guān)，車門全開，浸車10h；

（3）空調(diào)模式：全暖溫度最高，風量最大，外循環(huán)，吹腳模式；

（4）試驗工況如圖2所示。

圖2 汽車整車采暖常用企標試驗工況圖

2.汽車座艙空調(diào)熱舒適性測試方法

通過考察在溫濕度、陽光和車速等外界環(huán)境條件變化的情況下，汽車座艙空調(diào)系統(tǒng)能夠快速達到并維持駕乘人員熱舒適的性能，提出一套適用于汽車座艙空調(diào)熱舒適性能的測試方法體系。

由于低中高溫度環(huán)境在全國絕大部分范圍內(nèi)都存在，因此駕駛工況使用典型的中國工況CLTC-P[3]。該工況中包含城市、城郊和高速部分，可以達到開發(fā)和驗證車速動態(tài)變化對汽車座艙空調(diào)熱舒適性能影響的目的。

在汽車座艙空調(diào)熱舒適性測試試驗中，需要使用空調(diào)假人作為關(guān)鍵測試儀器。空調(diào)假人是基于人體塑形與身體各部位3D建模設(shè)計形成，通過在人體模型外殼表面鑲嵌的多種傳感器元器件，對其所處環(huán)境進行數(shù)據(jù)采集，用于評價汽車座艙空調(diào)熱舒適性能。空調(diào)假人的測試參數(shù)主要包括溫度、風速、熱輻射和濕度等與人體熱舒適度相關(guān)的參數(shù)。

2.1 冬季寒冷環(huán)境下汽車座艙空調(diào)熱舒適性測試方法

（1）溫度-7℃；

（2）空調(diào)模式Auto（具體溫度值可按廠家推薦預(yù)設(shè)，下同）；

（3）測試工況CLTC-P＊2，如圖3所示。

圖3 冬季寒冷環(huán)境下舒適性測試工況圖

測試流程（下同）。

（1）測試樣車在環(huán)境倉試驗室內(nèi)，環(huán)境溫度降至-7℃；

（2）開啟車門窗、天窗和前后艙蓋等；空調(diào)空氣循環(huán)開關(guān)置于外循環(huán)位置，風量調(diào)節(jié)開關(guān)置于中間位置，此過程中發(fā)動機和壓縮機應(yīng)始終處于關(guān)閉狀態(tài)；迎面定風速30km/h；測試樣車預(yù)冷階段，時間30min；

（3）關(guān)閉車門窗、天窗和前后艙蓋等；關(guān)閉所有空調(diào)設(shè)置；關(guān)閉迎面風；低溫浸車階段，不低于4h；

（4）空調(diào)為Auto，按照圖3工況進行行駛，空調(diào)假人開始測試數(shù)據(jù)記錄；正式測試階段，時間60min；

（5）測試結(jié)束，停止測試數(shù)據(jù)記錄。

2.2 春秋季環(huán)境下汽車座艙空調(diào)熱舒適性測試方法

（1）環(huán)境條件如表1所示[4]。

表1 春秋季舒適性測試環(huán)境條件表

（2）空調(diào)模式Auto；

（3）測試工況CLTC-P＊3，如圖4所示。

圖4 冬季寒冷環(huán)境下舒適性測試工況圖

2.3 夏季炎熱環(huán)境下汽車座艙空調(diào)熱舒適性測試方法

（1）環(huán)境條件35℃、50%RH和850W/m2；

（2）空調(diào)模式Auto；

（3）測試工況CLTC-P＊2，如圖5所示。

圖5 夏季炎熱環(huán)境下舒適性測試工況圖

3.實車驗證測試

3.1 測試樣車準備和檢查

對測試樣車的空調(diào)系統(tǒng)軟硬件狀態(tài)、冷卻系統(tǒng)、艙室氣密性等進行檢查和確認。

3.2 測試設(shè)備和儀器

汽車座艙空調(diào)熱舒適性測試需要使用測功機、環(huán)境倉、陽光、冷卻風機等設(shè)施設(shè)備，其技術(shù)參數(shù)需滿足測試要求。

空調(diào)假人，用于測量汽車座艙內(nèi)各駕乘人員周圍環(huán)境參數(shù)的汽車空調(diào)舒適性測量儀，其中溫度、風速、熱輻射和濕度等傳感器的技術(shù)參數(shù)要求如表2所示。

表2 空調(diào)假人各傳感器技術(shù)要求參數(shù)表

汽車座椅調(diào)整要求，對于前后、左右、上下方向可調(diào)節(jié)的座椅，均居中位置；座椅靠背角應(yīng)調(diào)整至鉛垂面向后傾斜約 15°的位置。

空調(diào)假人的姿勢調(diào)整要求，頭部緊靠頭枕，呈豎直狀態(tài)；背部緊靠座椅的靠背；腳部應(yīng)大致放于歇腳板及兩踏板中間位置。其中，駕駛員位置空調(diào)假人的雙手和胳膊調(diào)整至手握方向盤姿勢；乘客位置空調(diào)假人的雙手和胳膊調(diào)整至放于大腿上方。

3.3 測試載荷

按車輛半載進行參數(shù)擬合和加載，迎面風機風速跟隨模式。測功機加載質(zhì)量（單位：kg）為整備質(zhì)量+75×1/2滿載人數(shù)，整備質(zhì)量包括備胎、工具等部件和燃料、冷卻液和機油等充分補給在內(nèi)的質(zhì)量。

4.測試結(jié)果分析

按照相關(guān)準備工作，選用某款市售乘用車依次進行冬季寒冷、春秋過渡季和夏季炎熱環(huán)境下的汽車座艙空調(diào)熱舒適性實車測試，空調(diào)模式統(tǒng)一設(shè)置為Auto23℃。實車空調(diào)熱舒適性測試如圖6所示。

圖6 實車空調(diào)熱舒適性測試現(xiàn)場圖

實車測試的部分結(jié)果如下所示。

4.1 冬季寒冷環(huán)境下汽車座艙空調(diào)熱舒適性測試結(jié)果

冬季采暖熱舒適性測試溫度結(jié)果，如圖7所示。

圖7 冬季采暖熱舒適性測試溫度曲線圖

冬季采暖熱舒適性測試風速結(jié)果，如圖8所示。

圖8 冬季采暖熱舒適性測試風速曲線圖

4.2 春秋季環(huán)境下汽車座艙空調(diào)熱舒適性測試結(jié)果

春秋季熱舒適性測試溫度結(jié)果，如圖9所示。

圖9 春秋季熱舒適性測試溫度曲線圖

春秋季熱舒適性測試平均輻射溫度結(jié)果，如圖10所示。

圖10 春秋季熱舒適性測試平均輻射溫度曲線圖

4.3 夏季炎熱環(huán)境下汽車座艙空調(diào)熱舒適性測試結(jié)果

夏季熱舒適性測試溫度結(jié)果，如圖11所示。

圖11 夏季熱舒適性測試溫度曲線圖

夏季熱舒適性測試陽光（短波）輻射結(jié)果，如圖12所示。

圖12 夏季熱舒適性測試陽光（短波）輻射曲線圖

5.結(jié)論

本文根據(jù)目前國內(nèi)行標、國標和企標中汽車整車采暖、空調(diào)降溫性能測試方法的綜述，以及對于汽車座艙空調(diào)熱舒適性測試和評價的局限性，結(jié)合車企研發(fā)端對汽車座艙空調(diào)熱舒適性能開發(fā)和驗證測試的需求，提出了一套涵蓋冬季寒冷、春秋過渡季以及夏季炎熱環(huán)境工況下的汽車座艙空調(diào)熱舒適性測試方法體系。經(jīng)實車測試驗證，可以較好地滿足車企研發(fā)端對汽車座艙在春夏秋冬四季復(fù)雜環(huán)境條件和典型中國駕駛工況下駕乘人員熱舒適性能的開發(fā)、優(yōu)化、驗證的測試評價要求，證明此測試方法有效。