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隨著石油資源被耗盡、汽油價格上升和更低碳排放量壓力等問題越來越尖銳，控制車輛的功率預算任務對于汽車設計工程團隊變得更加重要。氣候控制系統從車輛的電池中吸走了相當多的電流，因此，它們的使用將影響車輛整體的燃油經濟性。最近在歐洲進行的研究檢查了各種氣候控制系統的功率消耗，結果發現在某些情況下，它可能占高達燃油總消耗量的15％。 汽車行業典型批準此刻并不要求證明氣候控制的工作如何影響車輛運行的測試，汽車制造商也沒有義務透露任何關于這項功能對于總體燃油消耗影響的數字。但是這一切都即將改變，西方主要經濟體的行業機構已經開始實施測試程序，將考慮氣候控制系統所增加的能量消耗。 汽車氣候控制系統 目前車內所能見到的車輛氣候控制機制可分為以下幾種類型： 1.手動型：車輛乘員自己設置溫度高低，并通過送風機設定氣流的強度。這需要乘員隨著情況的變化不斷調整。 2.半自動型：車內的溫度可以保持在乘員設定的水平，但仍必須手動調節的空氣流的強度。 3.全自動型：車內安裝有各種不同的傳感器，可以始終保持使乘員舒適的最佳機艙氣候條件。所有這些都是基于乘員預先定義的溫度，系統則自動調節送風機的氣流、氣量以及氣流的溫度。 行業研究發現，正確使用時，全自動氣候控制系統與不太先進的手動系統相比將消耗少得多的燃料。這就是說，如果自動系統采用手動方式工作，不可能實現燃油經濟性的改善。 圖1：在汽車怠速時空調對于燃油消耗的影響（%）（來源：ADAC）。 上述數據表明，當車輛在擁擠的城市環境中行駛時，車輛氣候控制系統消耗的燃料比例將是最高。如果車輛緩慢行駛，空調耗電會比任何其他耗電配件都大（可能達到總電力消耗的70％）。 使用某種形式全自動氣候控制系統的車輛已證明比傳統的手動或半自動系統有更高的燃油效率。在許多汽車中安裝的傳感器功能是使用一個簡單的熱敏電阻確定車內的空氣溫度，從而來調節車內部的氣候。然而，由于照射進車內的太陽光輻射所產生的熱量沒有考慮在內，這種策略往往對乘客的舒適度產生不準確的估計。 如果在這些系統中采用紅外（IR）傳感機制，而不是被動的半導體技術，則可以提升系統的燃油效率水平。紅外傳感機制比以往的傳感器技術能夠更快速地做出反應，同時能夠把乘員感受到的太陽光對溫度影響考慮在內，并做出相應的調整。 在未來，多溫區氣候控制機制將變得更加普遍。這些將能夠處理整個車內太陽光的不均勻分布，使得每個乘員都有可能實現設置的最佳條件。在豪華型和中檔車型中，這種方案的實現將需要多單元的紅外傳感器陣列，以便能夠實時地生成車艙內準確的溫度分布。通過這些傳感器陣列，可以更有效地應對不斷變化的熱負荷，從而提高車艙內溫度的穩定性和駕乘人員的舒適度，同時降低能耗，使系統材料清單成本得到控制，并且幫助加快實施的進程。 圖2：MLX90620具有內置EEPROM存儲的校準數據和I2C數字接口的16x4像素FIR陣列。 使用多單元遠紅外（FIR）溫差電堆（熱電堆）傳感器陣列，工作溫度在-20℃至300℃的溫度范圍，可以對給定的目標區域產生一個實時的熱值圖，不再需要用單點傳感器掃描該區域，或者采用昂貴的微測輻射熱計設備。這種陣列可以測量從司機/乘客發出的紅外能量，用于補償其感知的溫度水平，而不受太陽光加熱條件下的影響，否則可能得到非常錯誤的結果。 電動汽車中影響氣候控制效率的問題 雖然氣候控制系統的效率在所有新車型都必須考慮，但在混合動力/電動車領域，更高效的空調則顯得尤為重要。例如，電動汽車與內燃機汽車相比，在提供有效的車內溫度控制時難度更大。原因是，電動汽車不能利用從發動機冷卻系統產生的余熱，在冬季用來為車內取暖。此外，電動汽車中任何電池耗電都將敏感地縮短其行駛里程，導致更頻繁的充電周期，并且會影響其性能。 汽車制造商需要最大限度地提高燃油效率，這種壓力在不斷增大。他們的設計工程師必須面對困難的挑戰，以減少車艙內能耗，同時仍然能夠提供客戶所期望的舒適程度。從汽車的燃油效率角度看，氣候控制系統有著深刻的影響，汽車廠家需要立即采取行動以降低其燃油消耗。先進的紅外技術部署可實現把下一代多溫區車艙內熱成像解決方案推向市場的承諾，能夠保持司機/乘客的舒適性，同時顯著降低能耗水平，提高燃油經濟性。 |
