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萝卜报告 05-26

为什么国产车只给座椅加热,不给座椅通风?

不知道大家有没有发现一个问题,在车辆的舒适性配置中,座椅通风总是一个相对罕见的存在,即使是以高配置见长的国产车,座椅通风往往也只会出现在顶配车型上。可反观座椅加热,很多中低配车型也会毫不吝啬地提供给消费者。对此,不少南方车主甚至感觉自己受到了歧视。既然都是改善座椅温度的配置,那为啥大部分车型都只给座椅加热,却不给座椅通风呢?

热水器中的电热棒

要想搞清厂家为什么只给座椅加热、不给通风的问题,咱们首先需要搞清二者的工作原理,下面我们先来看座椅加热功能是如何实现的。在原理上,座椅加热与我们日常用的电热毯、电热水壶、电热水器的工作原理是完全一样的,都是通过给大电阻电热棒 / 电热丝通电来实现的。由于它们的电阻很大,所以电流在通过时会受阻发热,于是电能就会转化为热能,进而为我们提供想要的热量了。

如上图所示,座椅加热的电热丝会被直接固定在座椅内部的无纺布表面上,此时由于电热丝可以直接与座椅表面的皮革包覆层接触,所以热量就能快速传导至座椅上方的乘员臀部和背部。而装有电热丝的无纺布由于会包裹在给座椅提供支撑力的发泡材料上,所以便能得到充分的固定,可以有效避免因驾驶员身体动作导致的电热丝错位。

在安装电热丝后,车上的座椅虽然已经具备了加热功能,但这并非是构成 " 座椅加热 " 配置的全部,因为随着电热丝工作时间的增长,座椅的表面温度会堆积的越来越高,如果不加以限制,首先男性驾驶员就会面临被 " 煎蛋 " 的危险。其次,如果没有限温装置,那座椅加热配置也无法实现目前主流的三档温度可调功能。所以除了电热丝以外,座椅加热系统还需要内置一个温度监测装置,一旦监测到温度超过当前加热档位的上限,系统就会短暂地关闭加热功能,并等待座椅温度下降至该档位的温度下限后再自动打开。通常情况下,即使是座椅加热的最热档位,其最高温度也会被控制在 45°C 以下,以避免 " 煎蛋 "。

通过上文不难发现,座椅加热其实与带温度传感器的电热毯是一样的硬件构成,所以为汽车座椅增加加热功能的成本,也与我们平时买电热毯的价格相差不大,通常 100 多块就够了。正是因为成本较低,再加上座椅加热能在冬天大幅提升用户使用体验,所以越来越多的车企都开始将座椅加热变成了标准配置。而对于溢价较高的豪华品牌来说,即使原厂没有标配,后期选装座椅加热的价格也不会很夸张,通常 2、3000 块就够了。

相较于座椅加热的较高普及度,以及相对亲民的选装价格而言,座椅通风就显得 " 高冷 " 许多了。其不仅普及度很低,而且选装价格通常还是座椅加热的好几倍。像是豪华品牌里选配价格最便宜的宝马,选一套前排座椅通风的价格也要 8000 块。至于奔驰、奥迪,选座椅通风的价格更是要达到 1 万块左右。那为啥座椅通风要比座椅加热贵出这么多呢?大家看完下面的座椅通风工作原理就明白了。

奔驰 S 级座椅内置 6 个风扇

顾名思义," 座椅通风 " 的工作原理就是通过在座椅内部安装通风设备来实现的。一般情况下,座椅的坐垫和靠背内部会安装 4-6 个轴流风扇(气流方向与转轴平行的风扇叫轴流风扇),通过增加座椅表面空气流动速度的方法,来为人体降温。

其降温原理各位人类读者肯定都清楚,众所周知,当外界温度超过我们身体的舒适温度后,人体首先会通过扩张毛孔来增加散热,此时如果散热效果不够,我们皮肤中的 2-500 万个汗腺就会开始排汗,利用蒸发吸热的原理给身体降温。而座椅通风功能,其实就是利用了座椅内部风扇可以加快空气流动速度,从而提升人体汗液蒸发速度的降温原理实现的。

不仅如此,在人体降至舒适温度后,座椅通风风扇的不断吹风还能持续将身体与座椅表面接触地方的热量带走,始终将温度控制在人体的舒适范围内,所以在后续的时间里,人体也不用再通过出汗来降温了,这一点对于透气性较差的皮革座椅来说是非常重要的。

目前座椅通风的供风方式主要分为 " 向外吹风 " 和 " 向内吸风 " 这两种,其中从座椅内部向表面吹风的优点是风压大,散热效果好,但缺点是气流不稳定会产生紊流。而向座椅内部吸风,虽然风压会小一些,但会产生十分稳定的层流,体感上会舒适不少。更重要的是,由于乘客的臀部和腰部都是紧贴在座椅上的,所以即使是采用向外吹风,其空气流动效果也不会太好。综合利弊之后,目前市面上大部分座椅的通风系统便都选择了向内吸风的工作方式,这点是不是还挺出乎大家意料的?

在了解了座椅通风的工作原理后,估计很多朋友更不理解为啥通风要比加热贵上几倍了,毕竟一个大功率的轴流风扇也就十几块钱,就算一张座椅将风扇数量堆满到 6 个,其成本也不过 100 多块,跟电热丝成本基本一致。但实际上,要想在车规标准上为座椅实现通风功能,可并非是加几个风扇这么简单,因为下面这两项才是实现座椅通风的成本大户!

上面讲过,增加座椅加热功能只需在座椅内部的无纺布上增加一层加热丝就能实现了,因此并不需要对座椅的构型做太大改动。可反观座椅通风,由于皮革并不具备可以让气流通过的属性,所以如果只是在座椅内部安装轴流风扇的话,是无法使乘客的臀部、背部感受到气流的。这就意味着,如果想要增加座椅通风功能,那座椅的表面材质就必须具备很强的透气能力。

而对于会提供座椅通风的高配车型来说,其表层包覆材质大多都会是人造革或真皮这种原生透气性很差的材料,因此要想达到座椅内部风扇足以 " 搅动 " 座椅表面空气的效果,就少不了在座椅表面皮革上进行密集打孔的操作。这个孔洞的直径范围通常在 0.5-1mm 之间,而那些注重品质、预算高的品牌则会尽量将孔洞直径做小,使座椅在静态以及承压弯折情况下的质感都显得更细腻、精致。但由于便宜皮革的抗撕扯性不好,一旦进行打孔就会导致使用耐久性大幅下降,这样一来座椅用不了多久就会出现裂口、甚至断裂的问题。所以为了在进行打孔的同时保证耐久性,座椅就必须得使用抗撕扯性更好、更耐用的皮革材料,这无疑会造成座椅成本的提升。

座椅通风挖洞

不仅如此,由于座椅通风的风扇会有 3cm 左右的厚度,且风扇还需要一条能让空气流通的上下贯通风道,所以增加通风功能并不能像增加座椅加热功能的电热丝那样,可以在不改动座椅原本构型的情况下,直接进行布置。这也就意味着,如果要为座椅增加通风功能,就需要对座椅内部的发泡材料进行镂空操作。而镂空操作不仅会提升座椅的制作步骤成本,而且为了保证座椅内部起支撑作用的发泡材料的耐用性,工程师还得选择成本更高、耐用性更好的发泡材料,并为整张座椅在发泡材料镂空的情况下进行全新的、能兼顾耐用性与舒适性的结构设计。而这又会进一步拔高座椅通风功能的实现成本。

这还不算完,由于汽车的使用周期动辄十几、二十年,所以安装了座椅通风系统的座椅还需要在可靠性方面进行重新验证。其中最关键、且难度最大的,就是座椅的压力测试。大家都能想象到一张汽车座椅在生命周期中会经历哪些蹂躏吧?驾驶员反反复复上下车、超重量级选手大驾光临、单膝跪在椅面上够东西、双膝跪在椅面上做运动 ...... 如果座椅表面在承受各种角度、大小压力的时候出现坍塌,那可就不单单是座椅通风系统受损那么简单的事了。因此,具备通风系统的座椅还需要进行额外 5000 次的膝压测试,以及 80 万次的起身测试,以此来检验座椅内部的发泡材质能否满足支撑、耐久性的需求。

可想而知的是,这种耐久性试验必须要花费大量的时间、金钱成本,才能保证通风座椅的耐用性达到与普通或者单加热座椅一样的标准。那么根据 " 羊毛出在羊身上 " 的真理,试验所带来的额外成本,最终肯定会被算到座椅通风的价格中,造成座椅通风比加热贵好几倍的现象。

众所周知,我们在炎热夏天打开电扇,它除了能吹出让人倍感凉爽的风以外,同时还会传出电机工作、以及叶片高速旋转削切空气的噪音,并且风速越快,风扇的噪音就越大,而被安置在座椅内部的风扇也同样如此。对于定位中、低端的车型来说,座椅通风开启后伴随些许噪音一般都不会招来什么骂声,毕竟车辆本身的 NVH 就一般,风扇声能很和谐的与其它噪音调和在一起。可对于定位高端、豪华的车型来说,由于车厢 NVH 做的很好,所以如果风扇唯独自己在那吟唱,那就太影响座椅通风功能的用户体验了。

事实上,对于降低风扇噪音而言,最简单且行之有效的方法就莫过于降低风扇的转速了,可转速一低、空气流量就会跟着变低,那乘客的汗液蒸发速度就会随之变慢,进而引发乘客对于座椅通风效果的不满。所以在豪车上,为了避免风量减弱所带来的散热性能下降问题,工程师便想出了通过降低吹风温度,来给乘客臀部、背部降温的方法。不仅如此,这种直接吹冷风的方法,还能在夏天刚上车、座椅被炙烤的异常滚烫场景下,大幅缩短座椅表面的降温时间。经过测试,这种直接吹冷风的座椅通风系统可以在 5 分钟内让座椅表面温度降低 15°C 左右。那么问题就来了,工程师是如何让座椅吹出冷风的呢?

其实它的原理非常简单,就是通过额外在座椅下方增加空调出风口,并将座椅通风风扇从向下吸风改为向上吹风实现的。这样一来,即使你在炎热的夏天初次坐上被炙烤过的高温座椅,只要打开空调制冷,座椅内部的风扇就能瞬间将座椅下方空调出风口吹出的冷风,传导至你身体的背面,这感觉简直不要太凉爽!

目前,这种空调式的座椅通风主要应用于 "BBA" 这类注重用户体验,且更在意 NVH 的车型上。之所以这种空调式座椅通风很难普及,就是因为这套通风系统需要对空调管路进行重新设计和布置。这其中增加的不仅仅是空调管路成本,而且就连管路涉及路径对其它零部件产生的兼容问题,也是要花成本去解决的。像是前排座椅下方的空间就十分局促,那如果要在座椅下方增设空调管路,就需要对座椅进行重新设计,这样才能确保乘客不会因为空调管路的厚度,失去驾控感受更好的低坐姿,以及更富裕的垂直乘坐空间。而这些额外的硬件适配,显然会再次拉高空调座椅通风系统的成本,同时这也是一些豪华品牌选装座椅通风需要花费上万块的原因之一。

事实上,除了通过空调实现制冷效果的方案外,汽车行业中还有利用半导体制冷的个例。其原理和现在游戏手机的外设配件 -- 散热背夹是一样的,都是通过将半导体制冷片贴附在需要散热的物体表面,然后利用热交换原理,将热量交换至制冷片的背面并通过风扇将高温吹走,从而使制冷器正面呈现出低温状态。

半导体制冷原理

并且由于半导体制冷是依靠内部电荷有序移动实现的,所以只要改变电流方向,这个半导体贴片正、反面的吸、放热关系就会颠倒,相当于原本与座椅贴附的制冷片正面就变成了放热面,而反面则变成了吸热面。这也就意味着,只需一套半导体制冷装备就可以为座椅增加空调座椅通风以及座椅加热这两个功能。并且由于其结构简单、好安装,所以成本还很低,一般小几百块就能实现。那么问题就来了,为何如此低成本的方案没能得到普及呢?原因其实很简单,就是因为它一面在制冷、另一面在放热,而两种关系却相邻的如此之近,以至于无论是在座椅内部,还是在封闭、狭小的车厢空间内都会产生不小的温度相互干涉问题,最终引来乘客对其 " 制冷不够冷、制热不够热 " 的抱怨。所以如今在制冷座椅通风领域,空调冷风制冷才占据了绝对的主流。

有句俗话说的好:" 你生活中遇到的所有问题,本质都是钱的问题。" 这句话同样适用于汽车领域。虽说座椅加热、通风只是反向功能,但由于二者的方案实现难度天差地别,所以最终便会造成几倍的成本差距,以至于一向大方的国产品牌也 Hold 不住这样的成本。不过话又说回来了,比起那些售价 3、40 万却连个 100 块成本加热丝都不标配的豪华品牌来说,咱们的国产品牌绝对算是相当有诚意了!

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