汽車座艙空調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

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

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

1.汽車空調性能測試方法綜述

基于行標、國標與企標，對汽車采暖和空調降溫性能測試方法進行綜述。

1.1 汽車空調降溫性能測試方法

1.1.1 汽車空調制冷系統性能試驗方法

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

1.1.2 汽車空調降溫性能測試方法

在參考大多數企標測試方法基礎上，進行歸納整理。

（1）溫度43℃，濕度40%RH，陽光1000W/m2；

（2）試驗前，進行預熱和升溫，座艙內的平均溫度達到61℃，開始正式試驗；

（3）空調模式：AC開，全冷溫度最低，風量最大，內循環，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

在參考大多數企標測試方法基礎上，進行歸納整理。

（1）溫度-18℃；

（2）試驗前，低溫浸車，車窗全關，車門全開，浸車10h；

（3）空調模式：全暖溫度最高，風量最大，外循環，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境條件變化的情況下，汽車座艙空調系統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熱舒適性能的測試方法體系。

由于低中高溫度環境在全國絕大部分范圍內都存在，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，可以達到開發和驗證車速動態變化對汽車座艙空調熱舒適性能影響的目的。

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

2.1 冬季寒冷環境下汽車座艙空調熱舒適性測試方法

（1）溫度-7℃；

（2）空調模式Auto（具體溫度值可按廠家推薦預設，下同）；

（3）測試工況CLTC-P＊2，如圖3所示。

圖3 冬季寒冷環境下舒適性測試工況圖

測試流程（下同）。

（1）測試樣車在環境倉試驗室內，環境溫度降至-7℃；

（2）開啟車門窗、天窗和前后艙蓋等；空調空氣循環開關置于外循環位置，風量調節開關置于中間位置，此過程中發動機和壓縮機應始終處于關閉狀態；迎面定風速30km/h；測試樣車預冷階段，時間30min；

（3）關閉車門窗、天窗和前后艙蓋等；關閉所有空調設置；關閉迎面風；低溫浸車階段，不低于4h；

（4）空調為Auto，按照圖3工況進行行駛，空調假人開始測試數據記錄；正式測試階段，時間60min；

（5）測試結束，停止測試數據記錄。

2.2 春秋季環境下汽車座艙空調熱舒適性測試方法

（1）環境條件如表1所示[4]。

表1 春秋季舒適性測試環境條件表

（2）空調模式Auto；

（3）測試工況CLTC-P＊3，如圖4所示。

圖4 冬季寒冷環境下舒適性測試工況圖

2.3 夏季炎熱環境下汽車座艙空調熱舒適性測試方法

（1）環境條件35℃、50%RH和850W/m2；

（2）空調模式Auto；

（3）測試工況CLTC-P＊2，如圖5所示。

圖5 夏季炎熱環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

對測試樣車的空調系統軟硬件狀態、冷卻系統、艙室氣密性等進行檢查和確認。

3.2 測試設備和儀器

汽車座艙空調熱舒適性測試需要使用測功機、環境倉、陽光、冷卻風機等設施設備，其技術參數需滿足測試要求。

空調假人，用于測量汽車座艙內各駕乘人員周圍環境參數的汽車空調舒適性測量儀，其中溫度、風速、熱輻射和濕度等傳感器的技術參數要求如表2所示。

表2 空調假人各傳感器技術要求參數表

汽車座椅調整要求，對于前后、左右、上下方向可調節的座椅，均居中位置；座椅靠背角應調整至鉛垂面向后傾斜約 15°的位置。

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

3.3 測試載荷

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

4.測試結果分析

按照相關準備工作，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境下的汽車座艙空調熱舒適性實車測試，空調模式統一設置為Auto23℃。實車空調熱舒適性測試如圖6所示。

圖6 實車空調熱舒適性測試現場圖

實車測試的部分結果如下所示。

4.1 冬季寒冷環境下汽車座艙空調熱舒適性測試結果

冬季采暖熱舒適性測試溫度結果，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 春秋季環境下汽車座艙空調熱舒適性測試結果

春秋季熱舒適性測試溫度結果，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 夏季炎熱環境下汽車座艙空調熱舒適性測試結果

夏季熱舒適性測試溫度結果，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.結論

本文根據目前國內行標、國標和企標中汽車整車采暖、空調降溫性能測試方法的綜述，以及對于汽車座艙空調熱舒適性測試和評價的局限性，結合車企研發端對汽車座艙空調熱舒適性能開發和驗證測試的需求，提出了一套涵蓋冬季寒冷、春秋過渡季以及夏季炎熱環境工況下的汽車座艙空調熱舒適性測試方法體系。經實車測試驗證，可以較好地滿足車企研發端對汽車座艙在春夏秋冬四季復雜環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、優化、驗證的測試評價要求，證明此測試方法有效。