技術(shù)文章
夏日炎炎,剛鉆進暴曬后的汽車,那撲面而來的熱浪,讓人瞬間煩躁,迫不及待把空調(diào)溫度調(diào)到較低、風速拉滿;冬日凜凜,手腳凍僵地坐進車里,又得趕緊調(diào)高溫度,盼著暖意快點襲來。以往,汽車空調(diào)溫度調(diào)節(jié)好不好,全憑乘車人的主觀感受來評判。但人的感覺差異大,有人覺得 25℃剛剛好,有人卻直喊熱。而且,人體對溫度變化的感知有延遲,也不夠精準。現(xiàn)在,汽車空調(diào)舒適性假人出現(xiàn)了,讓車內(nèi)溫度調(diào)節(jié)走向科學化、精準化。
一、傳統(tǒng)方式的局限
過去,車企研發(fā)汽車空調(diào),會邀請大量志愿者參與測試。讓不同年齡、性別、地域的人坐在車內(nèi),在各種環(huán)境條件下感受空調(diào)效果,然后填寫主觀評價問卷,描述熱、冷、舒適、不舒適等感受。可這種方式弊端明顯:
個體差異干擾大:由于每個人的體質(zhì)、耐熱耐寒程度不同,對溫度的主觀感受也千差萬別。年輕人新陳代謝快,可能覺得 23℃正好,而老人或小孩則可能覺得偏涼。這就導致車企收到的反饋各不相同,難以確定一個能滿足大多數(shù)人的空調(diào)調(diào)節(jié)標準。
難以量化:主觀描述模糊,“有點熱"“不太舒服",到底多熱、多不舒服,沒有具體數(shù)值,車企難以據(jù)此精準改進空調(diào)系統(tǒng)。像描述熱感,有人覺得出汗算熱,有人覺得燥熱才算,標準不統(tǒng)一。
環(huán)境因素難控:實際測試時,環(huán)境很難做到全部一致。即使在同一實驗室,不同時間的光照、濕度等也有差異,這些都會影響測試者對空調(diào)的感受,干擾測試結(jié)果,讓車企難以分辨是空調(diào)問題還是環(huán)境因素導致的感受差異。
二、舒適性假人的工作原理
舒適性假人從原理上模擬人體與環(huán)境熱交換,內(nèi)置多種高精度傳感器,模擬人體皮膚感知,數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)處理數(shù)據(jù),為科學調(diào)溫提供依據(jù)。
模擬人體生理特征:舒適性假人依照人體形態(tài)和尺寸 1:1 打造,內(nèi)部構(gòu)造大有乾坤。它有模擬人體血液循環(huán)的管路系統(tǒng),通過循環(huán)特定溫度的液體,模擬人體產(chǎn)熱與散熱。比如,人體活動時肌肉產(chǎn)熱,假人可通過調(diào)節(jié)液體流量和溫度模擬這一過程。軀殼采用特殊材料,類似人體皮膚的熱傳導和隔熱性能,能像人體皮膚一樣與外界進行熱量交換。
傳感器精密布局:假人表面像人體布滿神經(jīng)末梢一樣,密密麻麻分布著大量傳感器,覆蓋頭、臉、頸、胸、背、四肢等部位。這些傳感器分工明確,溫度傳感器快速精準感知假人表面各點溫度變化,精確到 0.1℃;風速傳感器捕捉周圍空氣流動速度,對微弱氣流也能敏銳察覺;濕度傳感器實時監(jiān)測假人周邊空氣濕度,誤差極小。以假人面部為例,鼻子、臉頰、額頭等不同區(qū)域都有對應(yīng)傳感器,多方位采集數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)采集與分析:假人工作時,傳感器每秒采集大量數(shù)據(jù),傳輸至配套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。系統(tǒng)對數(shù)據(jù)匯總、整理,用復(fù)雜算法分析。一方面,生成溫度、風速、濕度等參數(shù)的實時變化曲線,直觀呈現(xiàn)車內(nèi)環(huán)境動態(tài);另一方面,結(jié)合熱舒適模型,將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為人體熱舒適評價指標,如預(yù)測平均熱感覺指數(shù)(PMV)、不滿意者百分比(PPD),量化車內(nèi)熱環(huán)境舒適度。
三、數(shù)據(jù)收集與分析
舒適性假人工作時,在不同場景收集大量數(shù)據(jù),經(jīng)專業(yè)軟件和算法分析,為車內(nèi)溫度調(diào)節(jié)優(yōu)化提供科學依據(jù)。
不同工況測試:
日常駕駛場景:模擬城市擁堵、郊區(qū)暢行、高速行駛等工況,假人收集數(shù)據(jù)。城市擁堵時,頻繁啟停使發(fā)動機散熱變化,影響車內(nèi)空調(diào)制冷制熱效果,假人能精準捕捉溫度波動。
惡劣氣候環(huán)境:在高溫 40℃以上的沙漠地區(qū)或低溫 - 30℃以下的極寒地帶,測試空調(diào)性能。高溫時,檢測假人表面溫度多久能從暴曬后的高溫降至舒適區(qū)間;低溫時,看空調(diào)多久能讓假人 “體感" 升溫,以及不同部位升溫是否均勻。
特殊情況模擬:模擬車輛暴曬后啟動、快速除霜除霧等場景。車輛暴曬后,車內(nèi)溫度ji高,假人記錄空調(diào)快速降溫時各部位溫度變化;除霜除霧時,監(jiān)測假人周邊濕度變化及玻璃表面溫度,評估空調(diào)效果。
數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用:
確定舒適溫度區(qū)間:通過分析大量測試數(shù)據(jù),結(jié)合不同人群熱舒適偏好,確定適合多數(shù)人的車內(nèi)溫度范圍。如夏季制冷,綜合數(shù)據(jù)顯示 24℃-26℃讓多數(shù)人感覺舒適;冬季制熱,20℃-22℃較為適宜。
優(yōu)化溫度調(diào)節(jié)策略:根據(jù)假人數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)車內(nèi)溫度分布不均問題,如前排溫度合適,后排偏熱或偏冷。車企據(jù)此改進空調(diào)出風口設(shè)計、調(diào)整風道布局,讓溫度更均勻。還可優(yōu)化溫度調(diào)節(jié)算法,實現(xiàn)自動、精準調(diào)節(jié)。
節(jié)能與舒適平衡:在保證舒適度前提下,分析假人數(shù)據(jù),找到空調(diào)能耗與溫度調(diào)節(jié)的平衡點。如夏季,適當提高設(shè)定溫度,微調(diào)風速,既保證舒適,又降低能耗,提升新能源汽車續(xù)航。
四、對汽車空調(diào)技術(shù)發(fā)展的推動
舒適性假人的應(yīng)用,為汽車空調(diào)技術(shù)發(fā)展注入強大動力,促使車企在提升舒適性、優(yōu)化設(shè)計、創(chuàng)新功能等方面不斷突破。
提升舒適性:車企利用假人測試數(shù)據(jù),優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng),使車內(nèi)溫度更穩(wěn)定、均勻,風速和濕度適宜。如今不少頂配車型,空調(diào)能精準維持設(shè)定溫度,波動極小,出風柔和,避免直吹不適,濕度也保持在宜人范圍。
優(yōu)化設(shè)計:假人數(shù)據(jù)助力車企改進空調(diào)硬件設(shè)計。通過數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)局部溫度異常,改進出風口形狀、角度,調(diào)整蒸發(fā)器、冷凝器結(jié)構(gòu),提高熱交換效率,讓空調(diào)制冷制熱更快、更高效。
智能空調(diào)系統(tǒng)發(fā)展:舒適性假人數(shù)據(jù)為智能空調(diào)系統(tǒng)研發(fā)奠定基礎(chǔ)。結(jié)合傳感器技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析和人工智能算法,智能空調(diào)可自動感知車內(nèi)人員數(shù)量、位置、體溫,以及車外環(huán)境溫度、濕度、光照等,自動調(diào)節(jié)溫度、風速、風向,實現(xiàn)個性化、精準舒適體驗。如檢測到后排有兒童,自動調(diào)節(jié)后排溫度和風速,提供更適宜環(huán)境。
汽車空調(diào)舒適性假人讓車內(nèi)溫度調(diào)節(jié)擺脫對主觀感受的依賴,邁入科學精準時代。隨著技術(shù)不斷進步,舒適性假人將更智能、精準,為我們帶來更舒適的車內(nèi)環(huán)境。
(文章摘自網(wǎng)絡(luò))