陳景銳 蘇少銳 揭輝霞 蔣 虹

（1.佛山市艾凱電器有限公司 佛山 528000；2. 威凱檢測技術(shù)有限公司 廣州 510700）

前言

車載冰箱指可以在汽車上攜帶的冷藏柜，作為家用冰箱的延續(xù)，它滿足了人們在駕車出行時還能像在家里一樣暢享冰爽新鮮食物的需求。按照制冷原理，目前常見的車載冰箱主要可分為半導(dǎo)體車載冰箱和壓縮式車載冰箱兩類。其中，壓縮式車載冰箱因其制冷效率高、體積大等優(yōu)勢成為產(chǎn)品中的主流[1,2]（下文所述“車載冰箱”主要指代便攜壓縮式車載冰箱）。

隨著我國有車一族人數(shù)和人民對美好生活需求的持續(xù)增長，車載冰箱行業(yè)所蘊含的巨大市場潛力正在逐步釋放。截至2022年8月，我國的機(jī)動車保有量已達(dá)4.08億輛，其中汽車3.12億輛；機(jī)動車駕駛?cè)诉_(dá)4.94億人，其中汽車駕駛?cè)?.56億人；2022年6月末的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，全國已有81個城市的汽車保有量超過100萬輛，同比增加7個城市[3]，巨大的車輛基數(shù)背后潛藏有著龐大的市場。同時，隨著收入水平和生活水平的不斷提高，人們的消費水平和消費習(xí)慣也在發(fā)生轉(zhuǎn)變，自駕游、野營等休閑文化的發(fā)展使得人們對車載冰箱的需求持續(xù)擴(kuò)大[4]；從事長途貨運、商務(wù)接送等工作的人員也開始傾向于為車輛配備車載冰箱以提升舒適性[5]；同時，醫(yī)藥衛(wèi)生行業(yè)對車載冰箱也有較大需求，例如，救護(hù)車有時需要配備車載冰箱以存放一些應(yīng)急藥物，獻(xiàn)血車出于血液保存的需求也需要裝配車載冰箱[6,7]。據(jù)行業(yè)分析，今后10年內(nèi)國內(nèi)車載冰箱的需求有望達(dá)到5 000萬至1億臺，銷售規(guī)模也有望大幅增加到1 000億元人民幣[8]。

嗅到車載冰箱市場背后的巨大商機(jī)，我國多家制造企業(yè)和京東等電子商務(wù)平臺都紛紛涌入其中[9]。目前國內(nèi)專門生產(chǎn)車載冰箱的企業(yè)已多達(dá)510余家，主要集中在廣東省、江蘇省、浙江省等地。其中，廣東地區(qū)保持著比較完備的產(chǎn)業(yè)鏈，由于生產(chǎn)技術(shù)和人力資源充足，相關(guān)的生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量也相對較多[10]。

雖然車載冰箱產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，新產(chǎn)品正在朝著數(shù)字化、個性化的方向發(fā)展[11-13]，同時，諸如壓縮機(jī)減震、光伏發(fā)電、車輛廢氣余熱發(fā)電等新興技術(shù)也被應(yīng)用到車載冰箱中[14-16]。但我國車載冰箱市場起步較晚，產(chǎn)品性能標(biāo)準(zhǔn)體系的缺失致使車載冰箱產(chǎn)品的考核評定難以開展，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)品良莠不齊，嚴(yán)重阻礙了市場的健康發(fā)展。因此，明確產(chǎn)品性能的評價方法對于引導(dǎo)、規(guī)范市場發(fā)展，促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步具有重大意義，是當(dāng)前亟待解決的問題。因而，本文結(jié)合便攜壓縮式車載冰箱的實際應(yīng)用場景，綜合考慮了儲藏溫度、顯示溫度偏差、耗電量、高溫降溫能力、制冰能力、負(fù)載溫度回升等指標(biāo)，對其制冷性能的評價方法進(jìn)行了系統(tǒng)介紹，以期為相關(guān)行業(yè)研發(fā)工作的開展和標(biāo)準(zhǔn)的制定提供參考依據(jù)。

1 制冷性能指標(biāo)簡介

隨著車載冰箱市場的崛起，相關(guān)的新興技術(shù)正在不斷涌現(xiàn)。但無論技術(shù)如何發(fā)展，滿足冰箱所需具備的基本功能依然是車載冰箱的“初心”，因此，制冷性能始終是衡量車載冰箱品質(zhì)的核心指標(biāo)。

制冷性能是評價車載冰箱的一項綜合指標(biāo)，其所包含的試驗檢測項目如下：

1）儲藏溫度——按儲藏溫度規(guī)定的試驗條件下，車載冰箱能夠維持的溫度，單位：℃。

2）顯示溫度偏差——車載冰箱間室積分平均溫度值與車載冰箱設(shè)置溫度值的偏差，單位℃。

3）耗電量——連接交流電源使車載冰箱達(dá)到穩(wěn)定運行狀態(tài)后，運行24 h所消耗的能量，單位：kW·h/24 h；連接直流電源使車載冰箱達(dá)到穩(wěn)定運行狀態(tài)后，運行24 h所消耗的能量，單位：A·h/24 h。

4）高溫降溫速度——在高溫降溫試驗規(guī)定的試驗條件下，車載冰箱達(dá)到規(guī)定溫度所需要的時間，單位：min。

5）制冰速度——在制冰速度試驗規(guī)定的試驗條件下，車載冰箱內(nèi)的試驗負(fù)載達(dá)到規(guī)定溫度所需要的時間，單位：min。

6）負(fù)載溫度回升——在負(fù)載溫度回升試驗規(guī)定的試驗條件下，車載冰箱內(nèi)的試驗負(fù)載從-3℃升高到0℃所需要的時間，單位：min。

7）噪聲

綜上可知，制冷性能除了衡量產(chǎn)品的儲溫控溫、降溫保溫和制冰能力之外，對其電能消耗、噪聲等指標(biāo)也進(jìn)行了評價，即產(chǎn)品不應(yīng)為了滿足制冷需求而過度增加耗電量或噪聲。

2 評價試驗的準(zhǔn)備工作

2.1 標(biāo)準(zhǔn)文件

本評價試驗參照的標(biāo)準(zhǔn)文件如下（下文均以標(biāo)準(zhǔn)編號指代對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)）：

1）GB/T 8059-2016 《家用和類似用途的制冷器具》[19]

2）GB/T 28046.3-2011《道路車輛 電氣及電子設(shè)備的環(huán)境條件和試驗 第3部分：機(jī)械負(fù)荷》[20]

2.2 一般試驗條件

除非有明確規(guī)定，性能試驗的試驗條件同GB/T 8059-2016中第7章的要求。其他試驗在無強(qiáng)制對流空氣且環(huán)境溫度為（20±5）℃的場所進(jìn)行。

2.3 氣候環(huán)境條件

試驗在下列環(huán)境溫度條件下進(jìn)行：

儲藏溫度試驗：+10 ℃和+32 ℃；

耗電量試驗：+25 ℃；

高溫降溫能力速度：+55 ℃；

凝露試驗：+32 ℃；

制冰速度試驗：+25 ℃；

負(fù)載溫度回升試驗：+25 ℃。

環(huán)境相對濕度條件：

凝露試驗：75 %；

高溫降溫試驗：90 %；

無特別規(guī)定時，試驗室內(nèi)相對濕度應(yīng)不超過75 %。

2.4 溫度傳感器及負(fù)載

試驗過程中可能用到的溫度傳感器及負(fù)載如下：

1）銅質(zhì)圓柱：將感溫?zé)犭娕贾糜谫|(zhì)量為25 g，直徑和高度約為15.2 mm的銅質(zhì)圓柱的幾何中心；

2）瓶裝負(fù)載：制冰速度試驗和負(fù)載溫度回升試驗中，用于車載冰箱負(fù)載應(yīng)使用350 mL PET瓶裝純凈水。

3）瓶裝負(fù)載包：制冰速度試驗和負(fù)載溫度回升試驗中，將感溫?zé)犭娕贾糜谄垦b負(fù)載正中心位置。

車載冰箱內(nèi)各間室銅質(zhì)圓柱溫度傳感器的布置如圖1。其中L為間室的長度，W為間室的寬度，H為間室的高度，T1、T2、T3為溫度傳感器位置，除最小間隙（最小間隙是到銅質(zhì)圓柱外表面距離）外，溫度傳感器的位置是指傳感器（銅質(zhì)圓柱）幾何中心的位置。所有溫度傳感器與間室內(nèi)壁之間的距離應(yīng)不小于25 mm，T1、T2、T3任意兩點之間的距離應(yīng)不小于50 mm，當(dāng)小于50 mm時，則應(yīng)相應(yīng)地減少溫度傳感器的布置。

圖1 各間室銅質(zhì)圓柱溫度傳感器布置圖

3 制冷性能評價過程

3.1 總?cè)莘e的測量

按GB/T 8059-2016第6章規(guī)定進(jìn)行試驗。

3.2 儲藏溫度試驗

按本文3.2和3.3規(guī)定的試驗條件，按3.4規(guī)定的方法布置溫度傳感器。將器具通電運行，如果說明書有工作模式說明，可按說明書設(shè)定工作模式，并分別按表1中的要求對各間室進(jìn)行溫控設(shè)置。當(dāng)器具達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，測試時間為連續(xù)2個控制周期或30 min（無控制周期的情況下）。記錄測試時間內(nèi)各測試點的瞬態(tài)溫度值，計算各測試點的時間積分平均溫度、間室的時間積分平均溫度和顯示溫度偏差。

表1 間室實測溫度和顯示溫度偏差

3.3 耗電量試驗

按本文3.2和3.3規(guī)定的試驗條件，按3.4規(guī)定的方法布置溫度傳感器。按GB/T 8059-2016第16章要求的方法進(jìn)行試驗。車載冰箱的間室特性溫度為+5 ℃，試驗過程不進(jìn)行裝載耗電量試驗。采用直流供電電源進(jìn)行試驗時，直流電源電壓為12 V。按式1計算耗電量。

交流耗電量按式（1）計算：

式中：

Ea—交流耗電量，單位為kW·h/24 h；

P —穩(wěn)定狀態(tài)的平均功率，單位為W；

24—每天的小時數(shù)。

3.4 高溫降溫速度試驗

將車載冰箱放置于振動試驗臺中，按GB/T 28046.3的4.1.2.4條規(guī)定的隨機(jī)振動要求，在每個方向持續(xù)振動的時間為2 h。按本文3.3規(guī)定的氣候環(huán)境條件，和3.4規(guī)定的方法布置溫度傳感器。

將器具斷電，門或蓋打開的狀態(tài)下放置在要求環(huán)境溫度的試驗室中，使器具達(dá)到環(huán)境溫度。

關(guān)門不通電。器具達(dá)到高溫運行試驗開始條件的狀態(tài)下持續(xù)放置30 min。開始條件滿足器具的間室平均溫度變化不超過0.3 ℃。

溫度控制器應(yīng)設(shè)置為最冷值，器具通電運行，間室的積分平均溫度達(dá)到4 ℃時停止試驗，并記錄試驗開始至達(dá)到規(guī)定溫度的時間。

3.5 制冰速度試驗

按本文3.2和3.3規(guī)定的試驗條件。瓶裝負(fù)載和瓶裝負(fù)載包的要求見表2。試驗開始前，將負(fù)載放置于測試環(huán)境中，并達(dá)到穩(wěn)定。

表2 間室實測溫度和顯示溫度偏差

在車載冰箱間室的幾何中心位置，布置一個銅制圓柱溫度傳感器。車載冰箱通電運行，并將溫度控制器設(shè)置為最冷值，直至穩(wěn)定運行狀態(tài)。在制冷周期開始時刻，將冰箱門開至最大，裝入試驗負(fù)載，關(guān)門運行。從開門時刻至關(guān)門時刻總時長不超過1 min。

待所有瓶裝負(fù)載包的熱電偶溫度不高于0 ℃時，記錄從關(guān)門時刻至所有瓶裝負(fù)載包的熱電偶不高于0 ℃的時間。

3.6 負(fù)載溫度回升試驗

按本文3.2和3.3規(guī)定的試驗條件。在制冰速度試驗結(jié)束后，車載冰箱繼續(xù)運行至所有負(fù)載低于-3 ℃，并進(jìn)行負(fù)載溫度回升試驗。切斷冰箱外部斷電，待任意一個熱電偶溫度上升至0 ℃時，則試驗結(jié)束，記錄試驗負(fù)載從-3 ℃回升至0 ℃的時間。

3.7 凝露試驗

按本文3.2和3.3規(guī)定的試驗條件。按GB/T 8059-2016第17章要求進(jìn)行試驗。車載冰箱的溫度控制器應(yīng)設(shè)置為最冷值。

3.8 噪聲試驗

按本文3.2規(guī)定的試驗條件，按GB/T 8059-2016第22章要求進(jìn)行試驗。

4 總結(jié)與展望

車載冰箱行業(yè)的市場前景廣闊，競爭企業(yè)眾多，如何維持車載冰箱產(chǎn)業(yè)的秩序，引導(dǎo)行業(yè)健康、快速發(fā)展是我國當(dāng)前需要解決的問題。本文結(jié)合了車載冰箱的實際應(yīng)用場景，并綜合考量了儲溫控溫、電能消耗、降溫保溫和噪聲等多個方面，對其制冷性能的評價方法進(jìn)行了深入介紹，能夠為相關(guān)監(jiān)管部門制定標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)，或開展檢測、監(jiān)管提供參考，同時也能為新技術(shù)的研發(fā)和推廣提供一定的衡量標(biāo)準(zhǔn)，具有重大意義。

相信隨著法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)等基礎(chǔ)的完善，車載冰箱產(chǎn)業(yè)必將迎來蓬勃發(fā)展，進(jìn)而推動車載冰箱的普及化，使人民的生活更加便捷、舒適。