基于汽車艙內(nèi)溫度及空氣質(zhì)量的管控的研究

劉彪杰 蔡順燕 董小杏 李定明 司云飛

摘要：本文針對市場現(xiàn)有車輛冬夏長途行車、短時(shí)停車存在車艙空氣質(zhì)量差、溫控操作復(fù)雜的問題，提出一體化設(shè)計(jì)理念，集成并優(yōu)化車內(nèi)外循環(huán)、車艙溫度及空氣質(zhì)量控制功能模塊，滿足客戶多樣化需求，提高客戶駕乘體驗(yàn)。

Abstract： Aiming at the problems of poor cabin air quality and complex temperature control operation in long-distance driving and short-term parking in winter or summer， this paper proposes an integrated design concept， integrates and optimizes the function modules of internal and external circulation， cabin temperature and air quality control， so as to meet the diversified needs of customers and improve their driving experience.

關(guān)鍵詞：車艙溫度;一體化設(shè)計(jì);優(yōu)化集成;駕乘體驗(yàn)

Key words： cabin temperature;integrated design;optimization integration;driving experience

中圖分類號：F407.471? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）11-0010-03

0? 引言

隨著新時(shí)代國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，客戶對汽車舒適性的要求越來越高，車艙內(nèi)溫度及空氣質(zhì)量作為駕乘體驗(yàn)的重要部分，對整車的舒適性、安全性有著重要影響。車艙溫度及內(nèi)部空氣質(zhì)量的管控顯得尤為重要，對提升高速行車車艙環(huán)境，減輕駕乘疲乏感有重要作用[1]?；谲嚺搩?nèi)溫度及空氣質(zhì)量的管控進(jìn)行了有效研究，設(shè)計(jì)了冬夏長途行車、短時(shí)停車智能模塊。

1? 車艙內(nèi)溫度及空氣質(zhì)量管控模塊介紹

車艙內(nèi)溫度及空氣質(zhì)量管控模塊是基于車內(nèi)外循環(huán)的基礎(chǔ)上，致力于解決冬夏長途行車車艙溫度不適、空氣質(zhì)量較差致使駕乘人員頻繁開窗換氣的窘境，致力于解決夏季短暫停車車艙座椅溫度高、空氣悶濁等問題的模塊。此模塊以杯托、外循環(huán)模塊為載體，通過杯托內(nèi)置風(fēng)機(jī)吸取車艙內(nèi)悶濁空氣，由外循環(huán)通道涌出，利用負(fù)壓迫使新鮮空氣勻入車艙，達(dá)到降低車艙溫度，提升客戶群駕乘體驗(yàn)，滿足客戶群多層次、個(gè)性化等方面的需求。

2? 管控模塊組成

根據(jù)駕乘體驗(yàn)反饋數(shù)據(jù)顯示，有必要對傳統(tǒng)外循環(huán)功能改造。為了更好向駕乘者提供更多個(gè)性化的服務(wù)，優(yōu)化其空間布局，智能感知并改善車艙環(huán)境。管控模塊包含溫度管控模塊、空氣質(zhì)量模塊及對應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。管控模塊如圖1所示。

2.1 車艙溫度及空氣質(zhì)量控制邏輯

車艙溫度及空氣質(zhì)量控制可實(shí)現(xiàn)夏季停車臨時(shí)應(yīng)酬或短時(shí)離車處理事務(wù)，且需生命體短暫留車時(shí)，改善車艙空氣質(zhì)量與溫度，為車艙內(nèi)生命體提供舒適空間，避免出現(xiàn)生命體出現(xiàn)暈厥，避免因暴曬而出現(xiàn)用車時(shí)座椅過燙而耽擱行車，同時(shí)可在一定程度排出車艙內(nèi)飾所散發(fā)異味[1]。冬季可智能優(yōu)化車艙空氣質(zhì)量，避免密閉車艙內(nèi)駕乘人員因悶濁暖風(fēng)犯困而出現(xiàn)頻繁開窗換氣，進(jìn)而增加駕駛風(fēng)險(xiǎn)?？刂瞥绦蛄鞒倘鐖D2。

2.2 車艙溫度及空氣質(zhì)量工作原理

啟動程序后，車艙天窗外置太陽能板可根據(jù)天氣智能為蓄電瓶充能，運(yùn)行中智能檢測蓄電池剩余電量，當(dāng)電量不足30%時(shí)，發(fā)出停止指令，此時(shí)外循環(huán)控制進(jìn)出口舵機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)，監(jiān)測有雨時(shí)系統(tǒng)自檢天窗是否關(guān)閉，避免因駕駛員疏忽致使車艙透水。當(dāng)電量大于30%時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)溫度傳感器、濕度傳感器、CO2濃度傳感器、PM2.5傳感器、雨量傳感器等智能端所采集數(shù)據(jù)，判定車艙內(nèi)溫度及空氣質(zhì)量是否良好，如出現(xiàn)CO2、PM2.5等不合格，系統(tǒng)將發(fā)出指令啟動內(nèi)置杯托的風(fēng)機(jī)，同時(shí)舵機(jī)打通外循環(huán)出入口，以側(cè)杯托為端口，將車艙悶濁空氣吸入通道，從外循環(huán)出口排除。車艙負(fù)壓將新鮮空氣經(jīng)凈化、除濕后勻入車艙[2]。此終端可在高速行車不開車窗的情況下，改善車艙空氣質(zhì)量，減少風(fēng)噪胎噪對駕乘體驗(yàn)影響。在夏季暴曬中一定程度改善車艙溫度及空氣質(zhì)量，保證車艙生命體必要的空氣。在駐車時(shí)密閉車艙內(nèi)小憩時(shí)改善內(nèi)部溫度及空氣質(zhì)量，避免出現(xiàn)CO2濃度過高造成缺氧出現(xiàn)昏厥等影響生命健康的事故。

3? 整體布局及效果

車艙頂加裝太陽能電池板，沿左側(cè)B柱布線，陽光充足時(shí)可將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存于蓄電池[3]，且蓄電池欠壓時(shí)可由發(fā)動機(jī)提供，當(dāng)電量低至30%以下時(shí)，系統(tǒng)自檢并關(guān)閉。以車輛手扶箱內(nèi)置杯托為出入風(fēng)口，手扶箱后端內(nèi)置車艙溫度傳感器、濕度傳感器，二氧化碳傳感器，手扶箱側(cè)面加裝壓縮風(fēng)機(jī)，下端接外循環(huán)空氣流道，配合手扶箱內(nèi)置杯托內(nèi)置風(fēng)機(jī)共同提升車艙內(nèi)空氣質(zhì)量和控制艙內(nèi)溫度，提升駕駛體驗(yàn)和乘客舒適性。布局如圖3-圖5所示。

通過系統(tǒng)對夏季駐車與高速行車180分鐘車艙溫度及空氣質(zhì)量動態(tài)測試發(fā)現(xiàn)效果顯著。能夠在一定程度滿足駕乘者實(shí)際需求。數(shù)據(jù)分析如圖6、圖7所示。

通過在夏季平均氣溫36℃環(huán)境下180分鐘內(nèi)對比亞迪F0車艙溫度的動態(tài)檢測不難發(fā)現(xiàn)，剛離車時(shí)因空調(diào)系統(tǒng)原因，車艙內(nèi)溫度小于車艙外溫度時(shí)，車艙溫度管控模塊未介入工作。60分鐘至80分鐘時(shí)車艙溫度管控模塊開始介入工作，艙內(nèi)溫度出現(xiàn)明顯下降趨勢，直至趨于艙外溫度。未加裝溫度管控模塊的車艙內(nèi)溫度因陽光暴曬，溫度持續(xù)升高，迫近42℃。對比發(fā)現(xiàn)，此溫度管控模塊效果顯著，能夠解決夏季場外停車因車艙內(nèi)溫度過高造成座椅發(fā)燙，有效改善車艙內(nèi)寵物等生命體留存環(huán)境。

按照通用標(biāo)準(zhǔn)CO2濃度采用PPM值表征。PPM400-700之間為駕乘人員舒適區(qū)，PPM700-1000時(shí)駕乘人員會有沉悶、心悸、注意力不集中等癥狀，PPM1500-2000時(shí)會氣喘、眩暈、注意力不集中、精神疲勞等癥狀，PPM值趨于5000時(shí)，駕乘人員會喪失知覺、神志不清甚至窒息等癥狀[3]。圖7不難看出密閉車艙內(nèi)如長時(shí)不開車窗透氣致使車艙內(nèi)PPM值趨于疲勞駕駛甚至喪失知覺，近年來時(shí)有發(fā)生有駕駛員密閉車艙休息窒息死亡的事件發(fā)生可印證。如未加裝空氣質(zhì)量監(jiān)測模塊，每30分鐘開車窗換氣，分散駕駛員注意力，增加車內(nèi)氣流噪音，影響駕乘體驗(yàn)，尤其是有嬰幼兒及年老乘客。配有空氣質(zhì)量監(jiān)控時(shí)車艙會動態(tài)監(jiān)測PPM值，使駕乘者始終處于PPM值處于400-700的舒適區(qū)。

4? 結(jié)束語

車艙內(nèi)溫度及空氣質(zhì)量的管控有助于優(yōu)化操作空間，滿足后排乘客在空調(diào)、USB等方面的差異化需求，進(jìn)一步提升冬夏行車停車的駕駛體驗(yàn)，改善艙內(nèi)空氣質(zhì)量和適當(dāng)降低車內(nèi)溫度。對傳統(tǒng)外循環(huán)的改造目的是為了向車主提供更多的服務(wù)，優(yōu)化其使用性能，并且此車艙溫度及空氣質(zhì)量管控在一定程度上能帶給車主優(yōu)越感。

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