第2章
低能耗安全舒適車室環境構建與分析

2.1 概述

車室熱濕環境構建與營造的目的是保障汽車駕乘人員的熱舒適感受，由于生活習慣、身體個體、種族等方面的不同，人們對熱濕環境要求存在一定的差異性，通常采用一個相對區間的溫濕度區域來滿足人們普遍的舒適感。當然，為了保證個性化熱舒適性要求，在車室的狹小空間也存在多環境參數區域調控需求。

車室熱濕環境除了保障駕乘人員熱舒適外，也是駕駛安全的重要保證。由于車身保溫性能的局限性，車室環境受風霜雪雨等氣候影響和季節變換影響很大，“內熱外冷”時室內外溫差會造成車窗玻璃內表面結霧，嚴重影響可視性進而危害駕乘人員生命安全[1，2]。根據不同位置車窗玻璃的除霧需求不同可分為高防霧、中防霧和低防霧需求（圖2-1）。高防霧需求指的是少結霧或者結霧產生后應盡快除霧，如前玻璃窗；中防霧需求指的是結霧產生后需對其除霧，如后玻璃窗；低防霧需求指的是可不用除霧，如側玻璃窗。GB 11555—2009對前玻璃窗除霧做出了嚴格要求，對各區域的除霧標準和時間做了規定并對前玻璃窗進行分區（圖2-1），A、B區域確定是根據此區域結霧后影響駕乘人員視線的程度來劃分的，實線紅框為A區域，要求其在除霧系統開啟10min中內完成90%區域的除霧；虛線紅框為B區域，只要求其在除霧系統開啟10min中內完成80%區域的除霧。

圖2-1 汽車玻璃防霧需求分區

影響玻璃窗結霧的因素有兩個：①表面溫度（低于周圍濕空氣的露點溫度即結霧）；②玻璃表面的潤濕性能。現有的防霧除霧，則從破壞結霧的產生條件著手，通過外界手段給玻璃窗加熱使其表面溫度高于其周圍空氣層的露點溫度而實現的。傳統燃油汽車可以利用充足的發動機余熱作為熱源，加熱車外引入的新風（全新風）為車室送風，在為車室供暖的同時，又對前玻璃窗處吹熱風，已很好地解決了玻璃窗防霧除霧問題（圖2-2）。

圖2-2 傳統燃油汽車的除霧系統

對于新能源汽車，尤其是純電動汽車來說，如果沿用傳統燃油汽車全新風防霧除霧思路，采用以高壓PTC加熱器電加熱或熱泵為熱源的除霧系統，在易結霧的冬季將車外低溫空氣加熱至除霧熱風，能耗極大，將會大大降低已是短板的續駛能力，所以玻璃窗傳統防霧除霧方法已不適用于電動汽車。

早期電動汽車空調典型風系統如圖2-3所示，冬季運行時只有兩種模式：全新風運行和全回風運行，無法實現一定比例的新回風運行。全新風工況運行時，新風被空調系統加熱后送入室內并在車廂尾部排出室外，大量低溫新風引入室內，高加熱溫差對于有充足發動機余熱可資利用的傳統內燃機汽車而言，沒有高能耗的負擔，但對于完全依靠動力電池加熱的純電動汽車而言，則成了電池電能消耗最大的輔助部件；全回風運行時，排風系統關閉，送風在車內循環后重新被空調系統加熱，加熱溫差小，能耗低，但僅依靠部分滲透新風進入車室內，長時間運行后，因人員呼吸釋放二氧化碳，車室內空氣質量不斷惡化，容易造成人員犯困、頭暈、打瞌睡，嚴重影響駕駛人員的應變能力和乘客的舒適性；車內人員呼吸不斷散濕，通過風系統的循環，車內空氣相對濕度持續增加，前玻璃窗不斷結霧，影響駕乘人員的視線，進一步影響車輛的行駛安全。

圖2-3 早期電動汽車空調典型風系統

車室濕環境對汽車行駛的安全性和節能性具有重要影響，因此針對電動汽車特點開展車室環境新系統、新方法和新理論研究，發展新的玻璃窗防霧除霧方式和理念，能夠根據不同汽車玻璃防霧的需求特點進行車室濕環境控制，在保證舒適安全運行的前提下降低能耗，對提升電動汽車技術水平和促進電動汽車發展具有重要意義。