汽车座椅的功能及其发展趋势

徐 浩

（上汽大众汽车有限公司，上海 201805）

1 汽车座椅概述

汽车座椅是乘客使用汽车过程中与人体唯一全程直接接触的零件。随着汽车工业的发展和人们对于汽车驾乘体验要求的不断提高，汽车座椅不仅需满足乘坐和装饰要求，更关系到乘客的舒适性和安全性。现在的汽车座椅是需满足人体工程学，电子信息学，电路，控制工程，安全碰撞要求的复杂工程部件。

汽车座椅是支撑驾乘人员人体的主要部件，其主要的作用是承载乘客的重量，为乘员身体提供支撑。汽车座椅舒适性对乘员驾驶汽车具有很大的影响。汽车座椅一般是由面套总成，发泡，弹性元件，调节机构，骨架，头枕等组成，如图1所示。

2 汽车座椅的功能

为了满足消费者基本的乘坐需求，汽车座椅具有各种调节功能和舒适性功能。

2.1 位置调节功能

同一款汽车座椅需要满足身高和体型不一样的消费者的驾驶和乘坐需求，而且每个消费者的驾驶习惯也不尽相同，所以应具备调节乘坐位置的功能，包括座椅前后调节功能、座椅高度调节功能、座椅角度调节功能、头枕上下调节功能等，如图2 所示。这些调节功能可以通过手动或者电动调节机构来实现。

2.2 腰部支撑功能

长时间单一姿势的驾驶乘坐，会使驾乘人员感到不适，所以一些车型的座椅配备了腰托功能。座椅腰托的学名是座椅腰部支撑。腰托具有调节座椅靠背腰部上下和前后型面的功能。在长时间乘坐座椅的过程中，通过调节腰托，改变靠背腰部区域的表面形状，使之贴合人体腰部曲线，改善人体靠背的压力分布，缓解疲劳感。

2.3 按摩功能

为了能更加有效地缓解疲劳感，部分座椅配备了按摩功能。按摩的方式有三种：机械式，振动式，气袋式。座椅按摩功能通过周期性地调节和改变座椅型面对人体的支撑位置和支撑力度来改变驾乘人员身体受力的情况，实现减轻疲劳感的功能。

2.4 腿部支撑功能

为了缓解在长期驾驶的过程中，腿部姿势单一导致的酸疼不适，很多高档汽车座椅配备了腿部支撑功能。在车内空间有限的情况下，为了满足人体工程学的要求，汽车座椅腿部支撑功能一般是由座椅结构内部的电动或者气动系统来实现的。在电机或者气动系统的作用下，座椅骨架中的腿托支撑机构按照乘客需求改变位置和角度，实现对不同位置的乘客小腿的支撑，减轻单一坐姿位置导致的腿部不适感。

2.5 加热功能

中国跨越五个气候带，气候差异大。个别地方年度最高最低温差能达到60 ℃以上。为了提高座椅的适用性，适应低温工况，座椅配备了加热功能。

一般可以在座椅上布置加热垫来实现座椅加热功能。加热垫有两种常见布置方式：一种是将加热元件粘贴在发泡零件上；另一种是将加热元件缝合在座椅面套夹层中。加热元件布置了带有加热丝的无纺布，打开车内座椅加热开关后加热丝通电，根据焦耳定律，加热丝电阻产生热量，使座椅在短时间内逐渐升温。一般在加热垫内设置有温度传感器，可以监控座椅温度的变化，从而控制加热元件的通电和断电，保持座椅加热的温度处于合适的范围。

2.6 通风功能

汽车在夏天烈日暴晒的情况下，车内和座椅表面的温度可以达到50 ℃以上。为了提高座椅的适用性，座椅配备了通风功能来适应高温工况。座椅通风功能可以通过制造座椅和人体接触表面的空气流动，增加人体表面汗液的蒸发，降低人体表面温度，使乘客有凉爽的感觉。通风功能有两种实现方式，一种是吸风，一种是吹风。座椅通风的原理是利用风扇向座椅内部吸入或者排出空气，使空气从座椅发泡和面套上的通风孔中流出或者流入，实现通风功能。

3 汽车座椅功能的发展趋势

随着乘客对汽车功能要求的提高，汽车座椅除了满足基本的乘坐功能外，正在往智能化、更好的舒适性和感知性、娱乐化和座椅定制和个性化的方向发展。

3.1 智能化

1.记忆功能座椅

为了适应于不同的乘客使用偏好，座椅装备记忆功能。具备记忆功能的座椅能按照用户个性化设置，自动完成座椅的位置和姿态调整。座椅记忆功能是一个人性化的配置，它能记忆座椅的位置、调节的角度、后视镜设置等，也就意味着记忆了特定用户的驾驶设置。当其他用户调节了座椅位置后，该用户可以不用再反复调节座椅各种位置，只需要按下设置好的按钮，就能自动调节到该用户预先设定的座椅位置和姿态，如图3所示。

2.获取生物信息并调整座椅姿态的功能

为了满足智能化座椅的需求，座椅需要能获取生物信息来调整座椅位置。丰田纺织开发了面向赛车运动的智能座椅。该座椅上搭载了各种温度、湿度和电信号传感器，可以获取赛车手的体温、出汗、心率等情况，根据这些信息对赛车手状态分析和管理，并调整座椅的位置和姿态。

获取生物信息并调整座椅姿态的功能也可以用于商业化量产汽车。布置在座椅上的温度、湿度传感器获取驾乘人员的温度和出汗情况数据，并以这些信息作为通风和加热功能启动和停止的指示信息。监控获得的心率情况等生理信息还可以作为无人驾驶汽车中驾驶控制模式切换的输入信号指标。

3.2 舒适性更好的汽车座椅

1.充足的乘坐空间

改进车内座椅布置，提供更大的乘坐空间。例如蔚来汽车ES8的女王副驾座椅，取消了副驾前方手套箱，从而使副驾座椅可以支持长距离前后滑动。该座椅可以160°放倒，而且增加了脚托功能，双腿可以轻松地伸直，极大地增加副驾成员的可利用空间。

2.优化体压力分布

从人机工程学的观点出发，汽车座椅应让乘客产生良好的静压感，使乘员在保持自然状态的瞭望姿势时，肌肉能处于放松状态，体压力分布合理，不影响血液循环和不易使乘员疲劳。日产汽车的零重力座椅很好地满足了这个要求。零重力座椅软材料分为四层：面套，复合层，SLAB材料和发泡。该座椅对座椅造型曲线进行优化设计，使得座椅造型A面与人体脊椎自然状态保持一致，如图5所示。零重力座椅通过符合人体的座椅型面，对人体提供均匀的支持，优化了体压分布，使压力分布比较平均，没有压力集中点和尖点，使得全身承受最小的压强来达到人体最佳舒适阈值。

3.采用真皮等高档型的面料

注重座椅面料材质的高档型，采用真皮座椅面套甚至Nappa皮座椅面套。

汽车真皮座椅面套是采用从动物身上剥下的原皮，经过皮革厂的加工成为真皮裁片缝制而成，具有档次高雅，耐脏，耐看的优点。一些高档车和豪华车座椅还采用了Nappa皮用于座椅面套的面料。Nappa皮指的是采用特殊工艺处理的头层牛皮。Nappa皮触感柔软，表面光滑平整，抗拉强度好，具有良好的表面乘坐触感，还具有最接近于人类皮肤的视觉效果，如图6所示。

3.3 提高体验感知性和娱乐性

1.个性化沉浸式声音体验

一些汽车座椅设计公司采用将低频声音从座椅直接传递给人体的方式，实现深度沉浸式和定制化的音乐体验。例如泰极爱思与日本歌乐株式会社合作开发的具有信息传递功能的Infoseat系统。该系统有麦克风和扬声器，具有音乐及提醒功能。声音可以直接传递给乘客，不打扰他人，不分散驾驶员的注意力。另外该系统还配备头枕交互式麦克风，能提高音响的效果，如图7所示。

2.座椅面料的娱乐化和功能化

座椅面料具有更加娱乐化和功能化的趋势。例如丰田纺织采用新型布料，该布料的面料中含有光纤，可以按照用户需求改变颜色，增加座椅的感知性和娱乐性。

3.4 座椅定制与个性化

座椅定制是指不同乘客根据自身的体型和偏好选择不同的座椅型号（包括座椅软硬，尺寸大小，面料种类和颜色等），尤其是针对不同身高和体型的乘客选用个性化特征的座椅。

定制座椅只针对特定的乘客。在辅助驾驶和自动驾驶时代，随着驾驶员角色的减弱，汽车座椅的功能会变得定制化和个性化，例如在场景体验、软硬度自适应、色彩氛围等方面满足乘客对感官和功能的不同需求。未来的智能汽车座椅可以结合AI算法自主分辨乘客和识别客户特征，并提供座椅定制化服务。例如2017年底丰田展出了可变形座椅概念座椅，该座椅可以根据乘客的体重，体型和身材进行自动调整变形。该座椅采用300多个弹性立体部件，运用运动执行器移动每一个弹性部件，使其与乘客身形完全吻合，实现可变形座椅功能，提供个性化的舒适性体验。

4 结论

综上所述，汽车座椅作为乘客的直接支撑装置，需要具备座椅位置调节功能和腰部支撑功能、腿部支撑功能、按摩功能、加热和通风等舒适性功能。汽车座椅功能发展趋势是更加智能化，具有更高的舒适性，提高体验感知性和娱乐性以及实现座椅定制和个性化。