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汽车HVAC舒适性测评技术开发研究
中汽研汽车检验中心（宁波）有限公司
甄凯2020.06
目
一．研究背景和意义
录
二．自主开发的整体技术架构
三．中国体征空调假人开发研究
四．中国人体舒适性评价模型开发研究
五．汽车空调舒适性试验与能力介绍
六．讨论和思考
一.研究背景和意义
汽车热管理领域的6大性能之一：空调热舒适性
解决用户“里程焦虑”，降低故障率和维护成本
提高乘员舱内驾乘人员
的热舒适性
提高极限环境
条件下的适应能力
热舒
适性
环境适
应性能
经济
性能
热管理
系统
热安全
可靠性
环保
健康
动力
性能
降低尾气排放水平
开发使用环保制冷剂
提升乘员舱内空气质量
提高整车
动力性能
降低系统热失控和热损坏带来的安全风险
国内外发展现状及发展趋势
世界各大汽车公司和核心零部件供应商纷纷从早期就积极进行汽车乘员舱内热环境舒适性的分析与评价的研究探索
，积累了很多有价值的经验、数据和基础研究成果。
福特汽车建立了瞬态乘员舱内热舒适模型，模型以随时间瞬态变化的空气温度、气流速度、相对湿度和平均辐射温度为输入条件，还考虑了着衣状态和人体初始心理状态的影响。模型可以预测人心理状态随舱内环境的变化和热反应。
梅赛德斯-奔驰汽车用商用CFD软件STAR-CD对乘员舱内的流场和温度场进行了数值计算，考虑了自然对流、热传
导和辐射的作用，将计算结果结合热生理学模型对舱内热环境进行了人体热舒适性评价，并对各种HVAC出口几何形状
修改方案对热舒适性的影响进行了评价，进而对HVAC系统设计方案进行了优化。
沃尔沃汽车用CFD方法对HVAC空气分配系统的流场进行了数值模拟，将模拟结果与实验值进行了对比；该公司还
对VolvoS80的乘员舱流场进行了数值模拟，研究了乘员舱内流场模拟的网格无关性和乘员舱泄露的影响，为开发气候
控制系统打下基础。
德尔福联合加州大学伯克利分校进行了虚拟热舒适工程（VTCE）的研究，开发人体热调整模型，这一模型能够预
测高度非均匀热环境下的热舒适性，考虑到流速、气流温度、乘员舱内表面温度、湿度、太阳辐射、衣着类型和乘员舱
几何形状等因素度影响。利用VTCE可快速探究不同气候控制策略的性能，从而可在新车开发初期对设计方案进行优化。
美国国家能源部研究实验室与加州大学伯克利分校等合作开发了人体热舒适模型和假人模型，用以预测非均匀瞬
态热环境下的人体舒适性，这些模型包括人体热生理学有限元模型、预测局部和整体热舒适性的心理模型和高空间分辨
率的排汗热力学假人（用于实车实验）。
上海交通大学对乘员舱三维流场的速度和温度分布进行了数值模拟和实验研究，采用蒙特-卡罗（MonteCarlo）法对太阳透
射辐射能在车室内各内表面的分配比例进行分析计算；东风汽车技术中心利用热舒适度仪测量得到头部、腹部和脚部的PMV值，
加权得到全身的PMV值，以此评级热舒适性；北京理工大学利用数值模拟方法计算得到乘员舱内的流场分布，并根据计算结果
得到人体表面的等效温度，根据等效温度值评价热舒适性，但是没有考虑衣着的影响。
汽车空调舒适性开发研究的需求分析
1.油耗和续航能耗关联分析
l对于用户日常驾车，传统乘用车油耗、新能源汽车续驶里程与乘员舱空调舒适性共追求的矛盾性统一问题凸显；
l传统燃油汽车，35-40%的油耗用于夏季高温条件下的空调降温需求，在保证空调舒适前提下降油耗是条可待挖掘的途径；
l新能源电动汽车，冬季开空调续航将缩短30-50%，在保证乘员舱空调舒适性的前提下降能耗是条可待挖掘的途径。
2.车企开发端需求分析
ü国内自主车企已完成低端汽车开发能力和市场竞争力，发力中端汽车市场，亟需在汽车安全、节能、驾乘体验和乘坐舒适性等方
面下功夫；
ü目前因汽车乘员舱舒适性而收到的投诉问题，已占到某车企投诉量1/3，且逐年提高；
ü目前已了解到国内吉利/长城/长安/广汽/上汽/奇瑞/东风等自主车企均已将乘员舱热舒适性开发/试验和优化作为重要研发环节，
已有明确项目需求，参与合作并推进测评的意向强烈；
ü国内无成熟的空调假人测试设备、测试标准和测评体系来指导、衡量和约束汽车空调开发项目输入。
3.社会和用户端需求分析
?目前汽车行业已有成熟的C-NCAP、EV-TEST、CCRT和C-ECAP等公共测评体系来服务于社会和消费者，C-APHC（中国汽车空
调舒适性测评规程）目前还是空白，备受期待；
?目前，还未有成熟和完善的汽车乘员舱空调舒适性测评体系为社会和消费端对于市售的大众化汽车进行定性定量评价，为用户消
费和国家汽车宏观战略规划发展提供切实有效的参考意义。
汽车空调舒适性的CFD仿真分析需求
热舒适性为多项CFD仿真能够获得到乘员舱各个区域热舒适性相关参数值
参数耦合的结果
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