吉利汽车研究院：智能热管理系统提升乘员舒适性

2024年6月25日，在第二届新能源汽车热管理论坛上，吉利汽车研究院热管理系统集成专家金信亮表示，随着新能源汽车的普及，车内气候控制对于乘员舒适性的重要性日益凸显。当前汽车行业正面临着提升乘员舱舒适性、降耗和确保空气质量的多重挑战。

金信亮介绍了一套智能热管理系统创新方案，该系统通过整合温度传感器、湿度传感器以及先进的控制算法，实现了对车内气流和温度的精准控制。这一创新方案不仅提升了乘员的舒适性体验，还有效降低了能耗，并在保证空气清新的同时，提升了车内环境的健康性。

金信亮 | 吉利汽车研究院热管理系统集成专家

以下为演讲内容整理：

汽车空调舒适性概述 

随着汽车技术的不断演进，汽车已不仅仅是一个简单的交通工具，而是逐渐转变为“第三空间”，即我们的移动生活空间。尽管汽车技术一直在不断进步，乘客舱的舒适性需求始终是核心要素，其内涵日益丰富。就车内舒适性而言，主要包括座椅的舒适度、空间感、空间的舒适性、NVH以及车内气候，其中车内气候主要由空调系统进行控制。

我们早期的空调系统仅限于简单的制冷或制热。随着新能源时代的到来，简单的温度调节已无法满足乘客对于舒适性的高标准要求。用户期待的是一个更加迅速且平稳的升降温状态，以及对整个乘员舱气流场控制的精细化和无感化。此外，随着空气质量的下降和空气中病毒的增多，乘客对于空气的清新度和健康性也提出了更高要求。

新能源时代，发动机逐渐被替代，空调系统成为噪音的主要来源，用户对于静谧、安静、舒适的乘车环境有着更高的期望，这无疑给我们带来了更大挑战。用户的舒适性大致可分为三类。一是感知层面，即触感，包括温度感知、气流感知等；二是嗅觉，主要分为系统自身异味和车辆经过空气质量不佳的区域时带入的异味，这些异味都会直接影响乘客的直观感受；三是听觉，涉及高频、中频、低频三种。 

图源：演讲嘉宾素材

汽车空调舒适性挑战

当前汽车空调舒适性挑战主要分为传统挑战和新兴挑战。传统层面，我们需要重点关注的是温度。当前对于温度场的整体控制还存在不足，尤其是在新能源汽车领域。为了追求更大的内部空间，天幕的广泛应用给乘员舱的舒适性带来了极大的挑战。此外，随着智能化时代的到来，大屏幕成为了不可或缺的配置。然而，大屏幕的引入也给空调风口的布置带来了困难。从当前造型美学的角度来看，简洁化和隐藏式已成为主流趋势。然而，这种隐藏化设计和大屏幕的引入都对空调风口的布局提出了挑战，最终影响到整个汽车内部的气流场。空调系统的噪音主要来源于压缩机、鼓风机、水泵以及风扇等部件，这些噪音在没有风噪的掩盖下，对乘员舱的舒适性影响尤为显著，降低这些噪音源成为提升乘客乘坐体验的关键。

另外，在新能源汽车领域，我们面临着一个新的挑战——续航问题。续航能力是每家企业和每个行业论坛都会提及的关键议题，特别是在低温环境下，续航能力的折损尤为明显。目前，随着技术的进步，低温续航能力已经有所提升，但仍存在较大的提升空间。在追求更高续航保持力的过程中，最简单的方法可能是牺牲乘员舱的舒适性，如调整空调系统的运行策略。然而，对于消费者而言，他们既希望拥有出色的舒适性，又期望获得良好的续航能力，这对我们提出了更高的要求。

此外，用户对于空调系统的智能化、个性化需求不断提升，例如分区控制、语音控制、记忆功能等。随着健康出行日益受到重视，用户对车内空气质量也越来越关注，期望空调系统能够提供更强大的空气净化、杀菌等功能。

汽车空调舒适性解决方案

为了应对上述挑战，我们可以从以下三个方面着手解决。首先是技术驱动，要解决能耗问题，确保在不降低乘员舱舒适性的前提下，提升整个空调系统的效率，需要开发一套高效的空调系统。随着技术的发展，热泵系统在乘用车上的应用日益普及。热泵系统的发展趋势涵盖了R290、R744以及一些混合制冷剂。然而，热泵系统的复杂性使得如何优化其效率成为我们面临的设计难题。

图源：演讲嘉宾素材

当前行业主要有两种技术路线，一种是以制冷剂侧换热为主的热泵技术，另一种是以水源换热为主热泵技术。通过系统方案设计优化提升了整个空调系统的效率仅仅是第一步。接下来，我们需要关注智能化和自动化的软件控制。一个高效的空调系统就像人体的躯干，但要让其各个部分更好地协同工作，就需要一个强大的“大脑”来指挥。这正是我们软件控制所扮演的角色——赋予系统智能化的决策能力。

以水源热泵为例，当前主流的主机厂通常采用多通阀集成模块，能够打通驱电池、乘员舱、环境等热源，为了降低系统能耗，我们需要从整车层面进行策略优化。首先，我们可以将电驱、电池和乘员舱的需求按照紧迫度进行划分，设定不同的请求等级。当多个请求存在时，根据等级进行差异化响应，这样在特定的用户需求场景下，能够优先保证最高等级需求的满足。在没有突破电池和电驱最高等级需求的前提下，乘员舱的舒适性可以被设置为最高的优先级。

在等级划分完成后，面对多通阀的复杂性和众多热源的存在，需要一个智能择优的算法来指导决策。这个算法旨在确定热量最为集中的区域，并选择最为节能的热量传输路径。为了实现这一目标，我们需要进行大量的标定和测试，以确保算法能够准确地识别出最优的节能方案。

此外，我们目前正在研究预测性热管理技术，以进一步提升系统的智能化水平。该技术会预测车辆的使用情况，包括用户上车后的行驶路线、行驶时间、电池的输出功率、电量状态以及当前的环境条件等。基于这些预测信息，我们可以提前判断电池和电驱系统的末端温度变化情况，并据此决定是否需要介入冷却或加热操作。这种预测性热管理技术能够在短途行驶中实现更节能的效果，同时在长途行驶中确保乘员舱的舒适性。

在降低乘员舱能耗方面，我们主要聚焦于热管理技术和智能算法的应用。为降低乘员舱的能耗，车内通常会配置湿度温度传感器。然而，这些传感器往往集成在前摄像头位置，其附近的热源可能会干扰其计算准确性。因此，我们需要基于整车环境，全面采集前挡车窗玻璃的温度数据，并对玻璃表面的温度进行修正。只有准确计算出玻璃表面的温度，我们才能更精确地了解车内气流的温度以及湿度，从而更准确地预测起雾的可能性。基于起雾概率的预测，我们可以实时调整内外循环的比例，降耗需求。

在解决完能耗问题后，我们仍需要关注乘员舱的舒适性问题。我们需要通过引进相关技术，反映头部、躯干、手臂、脚部的温度映射，以对风口造型、风道、格栅进行调整，最终确保气流在整个乘员舱内实现均匀分布，避免出现某些区域过冷或过热的情况。

在解决了乘员舱的舒适性问题后，噪音控制也是不可忽视的要点。针对噪音问题，主要集中于压缩机这一噪音源，目前存在几种方案，包括优化减震胶垫、安装在电驱上减震以降低压缩机震动、隔音棉包裹等。

其次是配置的堆叠、座椅通风和座椅加热功能，主要通过座椅内部的通风系统，在驾驶员或乘客的座椅位置形成一个微气候系统。基于场景联动，当开启座椅通风功能时，仅需大约5至10分钟，乘客的后背即可感受到明显的舒适感。相较之下，若缺乏此功能，即便长时间驾驶或乘坐，乘客的背部仍可能因出汗而感到不适。座椅通风功能的引入与其他配置的联动能够显著提升乘客的乘坐体验，为乘客带来更为舒适的乘坐环境。

空调净化系统中，当前主流的技术手段主要包括PM2.5颗粒检测、活性炭离心器以及负离子发生器。这些技术通过除尘、除杂质，甚至利用电力吸附的作用，有效吸附病毒、灰尘和颗粒物，从而确保车内空气的清新与健康。

此外，香氛系统作为提升乘坐体验的重要配置，其设计也充分考虑了与空气温度的联动。通过智能控制，香氛系统能够根据车内环境调整香氛的浓度，为乘客营造更为舒适的氛围。例如，在检测到乘客可能犯困的情况下，系统可以自动提升香氛浓度，以刺激乘客，帮助他们从困倦状态中恢复过来。

汽车空调舒适性未来趋势展望

展望未来，我们对于吉利的智能化全新形态座舱有诸多规划。首先，在该座舱中，AI大模型技术将成为核心应用。由于人体不同部位（如头部、手臂、躯干、脚部）以及不同性别和体质的人对温度的需求各异，我们需要借助大量的数据，基于AI模型训练，在乘客开启空调后，智能地判断何时将温度调整至舒适范围，并自动进行风量和温度的控制，从而避免用户的手动调节，实现真正的“千人千面”，确保每位乘客都能获得个性化的最佳体验。

此外，座舱设计还将实现多感官的联动。基于音乐节奏和环境变化，系统将自动调整温度、光照、灯光和香氛，为乘客营造一种家的温馨感觉。同时，健康监测功能将通过传感器对车内气候和乘客的健康状态进行实时监控，确保乘客的舒适与健康。

未来乘员舱的舒适性将朝着智能化、个性化的方向发展，同时健康化和环保化也将成为重要的考量因素。此外，随着人们生活方式的多样化，座舱的舒适性不仅限于车内，还将拓展至车外环境，如为户外越野、郊游等场景提供舒适的气候环境，让乘客在帐篷内也能享受到舒适的体验。

汽车空调舒适性发展永无止境，让我们共同努力，不断探索和创新，为用户创造更加舒适、健康、智能的移动出行体验!

（以上内容来自吉利汽车研究院热管理系统集成专家金信亮于2024年6月25日在第二届新能源汽车热管理论坛发表的《智能热管理系统提升乘员舒适性》主题演讲。）