一种乘用车空调系统采暖性能评价方法探究

吴旭，王朝斌，朱鑫，熊吉，朱雄

（国家汽车质量监督检验中心［襄阳］，湖北襄阳441004）

一种乘用车空调系统采暖性能评价方法探究

吴旭，王朝斌，朱鑫，熊吉，朱雄

（国家汽车质量监督检验中心［襄阳］，湖北襄阳441004）

研究了在寒冷地区评价乘用车空调系统采暖性能的试验方法，提出了一种基于主观评价和客观测量相结合的试验方法，进而以某乘用车为试验对象，进行了实车验证试验，并对试验数据进行了相关分析，结果表明该评价方法可行。

汽车空调；采暖性能；客观测量；主观评价

汽车空调通过制冷及制热性能为车内驾驶员及乘员在密闭的乘员舱内提供舒适的温度环境［1-2］。汽车空调作为提高车辆乘坐舒适性的重要部件之一，其性能也因此越来越引起广大消费者所重视，这就需要在乘用车开发过程以及对供应商空调系统验收过程中提出更高的要求［3］。

汽车空调的性能主要是制冷性能及制热性能（也称采暖性能）是否良好，不仅受空调相关部件（如空调压缩机）还受空调风道、空调出风口位置及乘员舱内风流走向等多种因素影响，因此需要对车内特定位置的温度进行客观测量。在目前对于类似客观测量标准主要是美国采暖、制冷与空调工程师学会（ASHRAE）制订的ISO7726-1984《室内热环境评价与测量的标准化方法》，主要为建筑物内密闭空间中评价空调性能的好坏，该标准对传感器布置及安装有严格要求，对于车辆在公共路面上的试验来说，由于试验环境温度在-20℃以下操作较困难，因此未参照该标准进行。而在市场上，对车辆空调性能的好坏，主要是通过人的主观感受进行评价的，而人作为一个生物体，对温度的感觉是受环境温度等多种因素影响的，不同环境温度下其主观感受是不一样的，也可以是非线性的，即不是温度越高或者温度越低乘员的满意度越高。

本文中以国内市场上3台乘用车为试验对象，结合客观测量及主观评价对空调采暖性能的评价方法进行探究。

1　试验设计

1.1试验对象及仪器

本次试验为验证性试验，试验车辆采用市场上已是成品的乘用车，为了消除试验方法的偶然性，特意选定了3台试验车辆（在本文中分别以车辆A、车辆B、车辆C命名）。

在客观测量中使用K型热电偶作为温度传感器，试验温度数据采集设备为FLUKE测温仪，该设备为美国制造为机械存储式使用温度范围广，能使用-40℃的低温环境。其中K型热电偶共布置有6个测点，主要在车内布置，其位置为驾驶员左侧面部、驾驶员左侧脚部、副驾驶员右侧面部、副驾驶员右侧脚部、油门踏板右上方暖风出口和副驾驶员腿部左上方出风口。

1.2试验方法

将试验车辆停放在能迅速驶上测试道路的区域，停放汽车，关闭空调系统，关闭所有门窗，用罩子将挡风玻璃盖住以防止其结霜。在室外停放冷冻至少12 h。

试验开始前，所有试验人员应该在车外与车辆相同的环境条件下至少停留5min试验人员进入车内并开启记录仪，驾驶员起动发动机，N挡加速发动机至3000r·min-1，运行2min；，驾驶员将空调设置为最热，外循环，采用“吹脚+除雾除霜”模式；空调风速最高挡位，并开始计时。将车速平稳加速到40km·h-1，运行40 min，将车速平稳加速到80km·h-1（若条件限制可采用60km·h-1），运行20min。客观测量记录整个试验过程，其中主观评价只是从试验开始每隔5min记录由主观评价人员分别对腿部及面部的主观感受进行评价，其中主观评价舒适度评分标准如表1所示。

表1　主观评价评分标准

2　试验数据处理

参照上述试验方法进行试验，3台试验车辆的客观测量试验数据如表2～4所示。同一批主观评价人员在同一试验条件下对3台试验车辆的主观评价试验结果如表5～6所示。

2.1相关性分析

相关性分析是指对2个或2个以上变量的一系列数据的密切程度或者说之间的相互联系程度。以2列数据为例：

式中：R为相关性系数；a，b为变量名称；n为数据长度。在统计分析中，工程实际中通常认为：相关性系数值大于0.8，则可以认为2组数据高度相关［4］。

表2　车辆A客观测量试验数据

对主观评价结果和客观测量试验数据进行相关性分析，其结果如表7所示。通过相关性分析可以看出：在12组试验数据中，相关系数超过0.8的试验数据超过80%，说明客观测量和主观评价具有很好的相关性，可认为二者对同一试验现象不会做出相反的结论。

2.2车辆试验数据分析

通过对比车辆A客观测量试验数据与主观评价结果（图1 a～b）可以发现：面部温度较高其主观评价分数也较高，脚部温度较低其主观评价分数也相应较低，说明主观评价分数与客观测量温度具有较好一致性。

表3　车辆B客观测量试验数据℃

表4　车辆C客观测量试验数据℃

表5　面部主观评价分值表

表6　脚部主观评价分值表

表7　相关性系数值表

通过对比车辆B客观测量试验数据与主观评价结果（图1 c～d）可以发现：在整个试验过程中面部温度不断上升，其相对应的主观评价分值一二十不断上升，但是主观评价分值上升到一定值时（试验时间约为50 min）其分数反而下降，而客观测量温度也同样反映了这一问题，在其脚部出口处温度最后超过了60℃，远远高于同一水平的车辆A、B的温度，说明该温度超出了人体耐热舒适性极限，在空调采暖温度上升到一定温度时若不进行温度调节反而使人感到难受；脚部温度也是不断上升过程中，在试验末期驾驶员温度相对于副驾驶脚部较高，但是驾驶员评价分数相对于副驾驶主观评价分数反而有所降低，说明在试验末期驾驶员脚部温度超过人体耐受温度。

通过对比车辆C客观测量试验数据与主观评价结果（图1 e～f）可以发现：面部在整个试验过程中前期试验温度不断上升、后期进行了温度调节测点温度有所下降，主观评价分数也符合其趋势，但是由于温度调节过大，造成面部主观评价分数有所下降，脚部也与这一试验现象相符合。

3　结论与展望

通过对比发现主观评价分值与客观测量数值在一定范围内具有较好的一致性，相关性很高，说明在该试验方法可行。

通过对比车辆B和车辆C的试验结果发现：在车辆B和车辆C的主观评价结果趋势相同，但是客观测量结果却完全相反。说明在该试验中主观评价主要是决定舒适性的主观条件，但是主观评价只能进行定性分析，受人为主观影响因素较大；而客观测量是造成这一现象的客观原因，能进行定量分析但是不能表征人体的舒适度，因此在空调采暖性试验中主观评价和客观测量是相辅相成的缺一不可，先通过主观评价定性分析找出舒适度差异，进而通过客观测量定量分析找出相关原因，为汽车空调的采暖性能进行更准确的评价。

［1］彭昕，冀兆良.我国汽车空调技术的应用及发展现状［J］.制冷空调与电力机械，2011（3）：25-27.

［2］李涵武，赵雨旸，于春鹏.汽车空调系统试验技术研究［J］.黑龙江工程学院学报，2005（2）：41-44.

［3］聂永红.汽车空调热交换器的发展趋势［J］.汽车科技，2010（3）：18-23.

［4］王爱莲，史晓燕.统计学［M］.西安：西安交通大学出版社，2010：188-203.

Study on Evaluation Method of Heating Performance for Air Conditioning System in Passenger Car

Wu Xu，Wang Chaobin，Zhu Xin，Xiong Ji，Zhu Xiong
（National Automobile Quality Supervision and Test Center［Xiangyang］，Xiangyang 441004，China）

The evaluation method for the heating performance about the air conditioning system of the passenger car in cold region was researched.An evaluation method based on the objective measurement and subjective evaluation was put forward，so as to evaluate the heating performance about the air conditioning system in the passenger car，and the experimental verification was carried out and the test data were analyzed.The results show the evaluation method is feasible.

car air conditioning；heating performance；object measurement；subjective evaluation

U467

A

1008-5483（2016）03-0026-04

10.3969/j.issn.1008-5483.2016.03.007

2016-05-30

吴旭（1987-），男，湖北黄冈人，硕士，从事整车道路试验及载荷谱采集方面的研究。E-mail：wuxu@nast.com.cn