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驾驶舱热管理亟需节能降耗温控座椅系统显神

发布时间:2019-09-18 17:58:58

驾驶舱热管理亟需节能降耗 温控座椅系统“显神通”

提到汽车节能,很多人的反应是涡轮增压、汽车轻量化等一些为业界所广泛讨论的节能技术,而除了这些以外,汽车中还有许多和热管理技术相关的部件与油耗、能耗息息相关,例如发动机、动力电池以及驾驶舱的热管理系统等等。

众所周知,发动机热管理之于传统燃油车以及动力电池热管理之于新能源汽车均具有十分关键的作用。而同样值得注意的是,无论是传统燃油车,还是新能源汽车,随着终端消费者对舒适性体验的需求不断攀升,驾驶舱的热管理都已成为必选项。与此同时,随着燃油及排放标准的日益严苛以及新能源汽车对于续航里程要求的提高,在节能降耗方面,驾驶舱热管理技术亦被赋予更多期望,相关技术正在不断更新换代以满足更高要求。那么,业界有何种成熟的驾驶舱热管理技术正在蔓延而我们却未意识到?

汽车的中央暖通空调(HVAC)如今已逐渐成为新车的标配。这一产品在炎热或寒冷的季节,通过汽车空调系统调节驾驶舱内的温度,以保证车内人员的舒适性和安全性。有资料显示,尽管尚不清楚暖通空调在中国新车上的确切渗透率是多少,但在中国销售的大多数车型都已配备这一系统。不过,值得注意的是,尽管暖通空调是当前驾驶舱热管理使用较多的一种方式,但站在节能减排的角度来看,驾驶舱热管理还需要寻找更多更有效的方式。

对汽车有所了解的人都知道,在传统燃油车中,借助HVAC系统进行车内温度的调节会增加车辆的油耗。相关资料显示,根据美国国家可再生能源实验室(NREL)的一项研究,空调的使用占美国传统轻型汽车油耗的5.5%。根据中国路况测试不完全统计,暖通空调普遍增加了约10%的汽车油耗。由此可见车内空调系统之于汽车油耗的影响。

在新能源汽车中,暖通空调对于电池能源的消耗比率,即对纯电续航里程的影响,远远大于其对传统燃油车燃油消耗的影响。专注于汽车驾驶舱以及其它热管理系统研究的Gentherm捷温公司数据显示,开启中央空调会降低续航里程高达50%。因此,动力系统电动化程度越高,车载暖通空调所带来的影响也就越明显。

由此不难看出,当前的驾驶舱热管理系统还需要进一步优化,而这些优化又必须在不影响甚至是进一步提升驾乘人员舒适性体验的前提下进行。正是基于这一需求,温控座椅系统开始引发业界的广泛关注。

Gentherm捷温公司在相关资料中指出,没有一个其他构件能像座椅一样和我们有大面积的身体接触,在冬季条件下,我们通过座椅散发过多的身体热量,所以会感到寒冷。在夏季,当我们带着外界的热量上车时,汽车内饰由于光照被加热的座椅使我们感到灼热,座椅在温控舒适性方面有相当大的影响。

温控座椅不同于中央空调,它并非通过加热或冷却车内空间来终实现驾乘人员的舒适性,而是通过与驾乘人员直接接触的座椅以更为直接的方式进行温度管理,将冷/热能在身体敏感的部位进行传导。美国再生能源实验室(NREL)在不同车型,不同气候条件下进行了多年测试,的数据显示驾乘人乘坐空调座椅时在体感相同舒适的情况下,中央空调可以相应调高或者降低2.61摄氏度。进而减少了传统空调系统所带来的能量损失,以小的能耗达到舒适的化,从而也降低了二氧化碳排放量。值得一提的是,由于采用的是分布式加热和冷却技术,温控座椅还能够适应多变的座椅位置,而这无疑迎合了日益火热的自动驾驶汽车领域对于车内热解决方案提出的新要求。

为整个驾驶舱降温所需能耗与乘客降温所需能耗对比(图片来源:Gentherm捷温 )

不过,温控座椅技术并非近两年才出现的新技术,至少在20年前便有企业看到了这一领域所具备的潜力。据了解,大约从上世纪九十年代末以来,Gentherm捷温便开始了温控座椅的研究。其主动加热制冷座椅首次在林肯领航员2000车型中投入使用,这是全球套在汽车上有效制冷和加热、可独立调节的空调座椅系统;到2004年4月,该公司成功将其空调座椅系统安装在百万辆汽车上;而据数据显示,,其主动加热制冷座椅系统去年的销量已经达到了350万只,有效减少了2.5x1012克二氧化碳排放。主动制冷座椅正在为世界做贡献。2017年中,其座椅加热系统和座椅加热通风系统的全球销量更是达到了8000多万只的规模。温控座椅系统的市场热度由此可见一斑。

除了温控座椅之外

,Gentherm捷温还研发了许多其它个性化温控系统,从而扩展了其他与乘客有接触的部件的热舒适性管理。

具体来看,利用相关技术,Gentherm能在不同材质的方向盘中利用电阻丝加热,使驾驶员的手不再冰冷。而且当颈部加热器产生的热空气围绕在颈部时,僵硬的颈部也得到放松;在车内饰表面,例如:车门、车顶或扶手,集成有加热元件,将驾驶员温暖地包围起来;此外,车内热舒适性还可以通过加热或制冷的杯托和车载冰箱得到提升,这样咖啡能保温,冷饮也能在行驶中保持凉爽。近两年,以上种类的产品热度也已呈现出不同程度的提升。主流欧洲汽车制造商,如奥迪,已经将此类技术带到终端消费者的生活中。国内前沿汽车制造商也有诸多即将量产项目。

总之,相对于传统的中央空调,分布式加热和冷却系统,尤其是温控座椅系统在节能减排方面表现更佳,未来增速有望提高。有业内人士指出,未来座椅加热和其他分布式热舒适技术使用量将继续增加,随着中国市场的逐渐成熟以及消费者对热舒适产品的日益熟悉,技术的吸收速度将不断提高。

不久的将来,以电动汽车和电气化车辆为主的分布式加热和冷却技术将成为整车气候战略的普遍应用,个性化的微气候系统—加热、通风、制冷座椅系统有望成为局部温控的标准配置,以座椅为中心的车内舒适系统正在逐步形成规模。如果按照目前燃油车市场的自然发展,温控座椅的市场占有率可从2017年的23%提升至2030年的35%;如果综合考量电动汽车的强劲发展势头,温控座椅的市场占有率有望从2017年的23%飙升至2030年的55%。

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