在現代汽車工程領域，日光模擬技術已成為提升車輛性能和耐久性的重要工具。通過精確模擬太陽光譜及其變化，汽車制造商可以更有效地評估車輛及其零部件在不同光照條件下的表現，并進行相應的優化和改進。
一、技術概述
汽車日光模擬技術是在實驗室環境中，通過使用特定的設備和技術，精確地再現太陽光的光譜分布，以評估汽車及其零部件在長期暴露于自然陽光下的性能、耐久性和老化情況。這種模擬不僅限于可見光部分，還包括紫外線(UV)和紅外線(IR)，以反映太陽輻射對車輛的影響。
1.1光源選擇
在汽車日光模擬技術中，光源的選擇至關重要。常見的光源有氙燈和LED。
氙燈光源：氙燈因其寬廣的光譜覆蓋范圍和高亮度，成為全光譜日光模擬中常用的光源之一。它們可以產生連續的光譜，類似于太陽光，并且可以通過濾光片調整光譜特性。
LED光源：近年來，多波段LED組合逐漸成為一種替代選擇，因為它們具有高效能、長壽命、低熱量生成以及可調光譜的優點。一些先進的LED系統可以精確地模擬AM1.5G光譜，這使得它們在汽車日光模擬中具有重要應用。
1.2大型氣候室
大型氣候室是另一個重要組成部分。這些氣候室提供了一個封閉的空間，可以在其中精確控制光照、溫度和濕度等環境參數。這些參數對于模擬不同氣候條件下的車輛表現至關重要。
二、技術應用
汽車日光模擬技術在汽車研發和測試中具有廣泛的應用，涵蓋從材料開發到質量控制等多個方面。
2.1材料研發
幫助開發新型材料，特別是那些用于汽車內外飾件的高分子材料。這些材料在長期日光照射下，可能會因紫外線輻射和溫度變化而發生老化和性能下降。通過模擬不同光照條件下的光照強度和光譜分布，可以評估這些材料的耐久性，確保其在實際使用中仍能保持良好的性能。
2.2質量控制
在汽車生產過程中，質量控制是一個關鍵環節。可以用于模擬車輛在不同光照條件下的外觀和內部部件的表現，確保出廠車輛符合既定的質量標準。例如，通過模擬不同季節和天氣條件下的光照，可以檢測車身涂層的耐候性和顏色穩定性，確保車輛外觀在不同光照條件下保持一致。
2.3產品優化
汽車日光模擬技術還可以用于對現有材料和設計進行測試，找出潛在的問題點，進而優化產品結構和選材。通過模擬不同光照條件，可以發現材料在特定環境下的失效模式，從而進行改進。此外，還可以模擬不同光源下車內的顏色和亮度，以確保內部設計在不同光照條件下的可見性和舒適性。
2.4安全性測試
安全性測試是汽車研發中的重要環節之一。汽車日光模擬技術可以模擬不同光照條件下的駕駛體驗，測試車輛在不同環境下的反應性和可控性。例如，在模擬夜間或低光照條件下的駕駛時，可以評估車輛的照明系統和駕駛輔助系統的有效性，確保駕駛員在夜間行駛時能夠獲得良好的視野和安全保障。
三、技術優勢
3.1可重復性
在自然條件下，太陽光照受到天氣、時間和地理位置等多種因素的影響，難以精確重復特定的光照條件。而汽車日光模擬技術可以在實驗室環境中，通過精確控制光照強度、光譜分布和照射時間等參數，實現光照條件的可重復性。這使得測試結果更加可靠，有利于進行不同條件下的對比分析和優化設計。
3.2可控性
汽車日光模擬技術提供了高度的可控性。通過調整光源的光譜特性、光照強度和方向等參數，可以模擬不同季節、時間和地理位置的光照條件。這種可控性使得研究人員能夠在短時間內完成多種光照條件下的測試，從而提高測試效率。
3.3高效性
相較于自然條件下的測試，它可以在室內實驗室環境下進行，不受天氣和時間限制。這大大提高了測試的效率，使得研究人員可以在任何時間進行所需的測試。此外，氣候室等設備的使用還可以精確控制其他環境參數，如溫度和濕度，從而進一步提高測試的準確性和可靠性。
四、實際案例
以下是一些實際應用案例，展示了其在提升車輛性能和耐久性方面的重要作用。
4.1空調系統性能測試
在汽車日光模擬實驗中，測試人員可以研究空調系統在不同太陽輻照度下的制冷效率、能耗等參數。例如，當太陽模擬器將輻照度設置為1000W/m²(接近實際晴天中午的太陽輻照度)時，觀察空調從車內初始溫度25℃降溫到舒適溫度20℃所需的時間，以及在此過程中的能耗變化。通過這種方式，可以優化空調系統的設計和性能，提高車輛的舒適性和能效。
4.2零部件溫度測試
還可以用于測試車輛零部件在不同日照條件下的溫度變化情況。例如，在模擬太陽垂直照射(入射角為0°)時，汽車前保險杠表面溫度可能會快速上升到60℃左右。而在模擬太陽斜射(入射角為45°)時，溫度上升速度和最終溫度都會有所不同。通過這種方式，可以確定零部件在不同日照條件下的最高溫度點和溫度梯度，幫助優化零部件的材料選擇和散熱設計。
4.3熱舒適性評估
車內乘客的熱舒適性不僅取決于空調，還與太陽輻射對人體的直接照射有關。汽車日光模擬技術可以模擬不同的太陽光照強度和角度，研究車內不同座位位置的熱舒適性。通過在車內放置溫度傳感器和熱舒適性評估裝置(如熱流計、人體模型等)，可以評估乘客的熱感覺，進而優化車窗玻璃的隔熱性能和遮陽設施的設計。
4.4高溫高濕環境測試
中汽研設置了“高溫高濕陽光模擬”挑戰試題，針對東風標致全新4008車型進行了超過300小時的高溫光照測試。這些測試不僅驗證了車輛在高溫下的可靠性，還評估了車內揮發性有機化合物(VOC)的排放情況。全新4008在高溫測試中表現出色，甲醛和甲苯含量均低于國家標準，乙苯含量也遠低于國家標準。這些結果表明，全新4008在高溫環境下仍能保持優良的品質和安全性。
