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(cè)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?cè)隈{車出行時(shí)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(shì)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(guó)有車一族人數(shù)和人民對(duì)美好生活需求的持續(xù)增長(zhǎng)，車載冰箱行業(yè)所蘊(yùn)含的巨大市場(chǎng)潛力正在逐步釋放。截至2022年8月，我國(guó)的機(jī)動(dòng)車保有量已達(dá)4.08億輛，其中汽車3.12億輛；機(jī)動(dòng)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(jì)數(shù)據(jù)顯示，全國(guó)已有81個(gè)城市的汽車保有量超過(guò)100萬(wàn)輛，同比增加7個(gè)城市[3]，巨大的車輛基數(shù)背后潛藏有著龐大的市場(chǎng)。同時(shí)，隨著收入水平和生活水平的不斷提高，人們的消費(fèi)水平和消費(fèi)習(xí)慣也在發(fā)生轉(zhuǎn)變，自駕游、野營(yíng)等休閑文化的發(fā)展使得人們對(duì)車載冰箱的需求持續(xù)擴(kuò)大[4]；從事長(zhǎng)途貨運(yùn)、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(shí)，醫(yī)藥衛(wèi)生行業(yè)對(duì)車載冰箱也有較大需求，例如，救護(hù)車有時(shí)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(guó)內(nèi)車載冰箱的需求有望達(dá)到5 000萬(wàn)至1億臺(tái)，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(chǎng)背后的巨大商機(jī)，我國(guó)多家制造企業(yè)和京東等電子商務(wù)平臺(tái)都紛紛涌入其中[9]。目前國(guó)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(duì)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(gè)性化的方向發(fā)展[11-13]，同時(shí)，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(guó)車載冰箱市場(chǎng)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(píng)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(chǎng)的健康發(fā)展。因此，明確產(chǎn)品性能的評(píng)價(jià)方法對(duì)于引導(dǎo)、規(guī)范市場(chǎng)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(wèn)題。因而，本文結(jié)合便攜壓縮式車載冰箱的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，綜合考慮了儲(chǔ)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(duì)其制冷性能的評(píng)價(jià)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(jiǎn)介

隨著車載冰箱市場(chǎng)的崛起，相關(guān)的新興技術(shù)正在不斷涌現(xiàn)。但無(wú)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(píng)價(jià)車載冰箱的一項(xiàng)綜合指標(biāo)，其所包含的試驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目如下：

1）儲(chǔ)藏溫度——按儲(chǔ)藏溫度規(guī)定的試驗(yàn)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(yùn)行狀態(tài)后，運(yùn)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(yùn)行狀態(tài)后，運(yùn)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(yàn)規(guī)定的試驗(yàn)條件下，車載冰箱達(dá)到規(guī)定溫度所需要的時(shí)間，單位：min。

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

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

7）噪聲

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

2 評(píng)價(jià)試驗(yàn)的準(zhǔn)備工作

2.1 標(biāo)準(zhǔn)文件

本評(píng)價(jià)試驗(yàn)參照的標(biāo)準(zhǔn)文件如下（下文均以標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)指代對(duì)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(yàn) 第3部分：機(jī)械負(fù)荷》[20]

2.2 一般試驗(yàn)條件

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

2.3 氣候環(huán)境條件

試驗(yàn)在下列環(huán)境溫度條件下進(jìn)行：

儲(chǔ)藏溫度試驗(yàn)：+10 ℃和+32 ℃；

耗電量試驗(yàn)：+25 ℃；

高溫降溫能力速度：+55 ℃；

凝露試驗(yàn)：+32 ℃；

制冰速度試驗(yàn)：+25 ℃；

負(fù)載溫度回升試驗(yàn)：+25 ℃。

環(huán)境相對(duì)濕度條件：

凝露試驗(yàn)：75 %；

高溫降溫試驗(yàn)：90 %；

無(wú)特別規(guī)定時(shí)，試驗(yàn)室內(nèi)相對(duì)濕度應(yīng)不超過(guò)75 %。

2.4 溫度傳感器及負(fù)載

試驗(yàn)過(guò)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(yàn)和負(fù)載溫度回升試驗(yàn)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(yàn)和負(fù)載溫度回升試驗(yàn)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(zhǎng)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?jìng)鞲衅鳎ㄣ~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(diǎn)之間的距離應(yīng)不小于50 mm，當(dāng)小于50 mm時(shí)，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(píng)價(jià)過(guò)程

3.1 總?cè)莘e的測(cè)量

按GB/T 8059-2016第6章規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)。

3.2 儲(chǔ)藏溫度試驗(yàn)

按本文3.2和3.3規(guī)定的試驗(yàn)條件，按3.4規(guī)定的方法布置溫度傳感器。將器具通電運(yùn)行，如果說(shuō)明書有工作模式說(shuō)明，可按說(shuō)明書設(shè)定工作模式，并分別按表1中的要求對(duì)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(cè)試時(shí)間為連續(xù)2個(gè)控制周期或30 min（無(wú)控制周期的情況下）。記錄測(cè)試時(shí)間內(nèi)各測(cè)試點(diǎn)的瞬態(tài)溫度值，計(jì)算各測(cè)試點(diǎn)的時(shí)間積分平均溫度、間室的時(shí)間積分平均溫度和顯示溫度偏差。

表1 間室實(shí)測(cè)溫度和顯示溫度偏差

3.3 耗電量試驗(yàn)

按本文3.2和3.3規(guī)定的試驗(yàn)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(yàn)。車載冰箱的間室特性溫度為+5 ℃，試驗(yàn)過(guò)程不進(jìn)行裝載耗電量試驗(yàn)。采用直流供電電源進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，直流電源電壓為12 V。按式1計(jì)算耗電量。

交流耗電量按式（1）計(jì)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(shí)數(shù)。

3.4 高溫降溫速度試驗(yàn)

將車載冰箱放置于振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)中，按GB/T 28046.3的4.1.2.4條規(guī)定的隨機(jī)振動(dòng)要求，在每個(gè)方向持續(xù)振動(dòng)的時(shí)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(yàn)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(yùn)行試驗(yàn)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(guò)0.3 ℃。

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

3.5 制冰速度試驗(yàn)

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

表2 間室實(shí)測(cè)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(gè)銅制圓柱溫度傳感器。車載冰箱通電運(yùn)行，并將溫度控制器設(shè)置為最冷值，直至穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。在制冷周期開始時(shí)刻，將冰箱門開至最大，裝入試驗(yàn)負(fù)載，關(guān)門運(yùn)行。從開門時(shí)刻至關(guān)門時(shí)刻總時(shí)長(zhǎng)不超過(guò)1 min。

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

3.6 負(fù)載溫度回升試驗(yàn)

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

3.7 凝露試驗(yàn)

按本文3.2和3.3規(guī)定的試驗(yàn)條件。按GB/T 8059-2016第17章要求進(jìn)行試驗(yàn)。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(yàn)

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

4 總結(jié)與展望

車載冰箱行業(yè)的市場(chǎng)前景廣闊，競(jìng)爭(zhēng)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(guó)當(dāng)前需要解決的問(wèn)題。本文結(jié)合了車載冰箱的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，并綜合考量了儲(chǔ)溫控溫、電能消耗、降溫保溫和噪聲等多個(gè)方面，對(duì)其制冷性能的評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了深入介紹，能夠?yàn)橄嚓P(guān)監(jiān)管部門制定標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)，或開展檢測(cè)、監(jiān)管提供參考，同時(shí)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(lái)蓬勃發(fā)展，進(jìn)而推動(dòng)車載冰箱的普及化，使人民的生活更加便捷、舒適。