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摘要：本文对《乘用车循环外技术/装置节能效果评价方法 第3部分 汽车空调》征求意见稿进行了解读和分析。汽车空调系统构成及周边环境复杂，影响效率的因素众多，对其中关键因素的筛选确定一直是难点。根据征求意见稿中的试验方法，本文选用JMP软件，应用确定性筛选设计方法，搭建了一个2响应6因子3水平（含2中心点）的试验模型。在不降低试验检测能力的前提下，该设计能缩减86%的试验次数，在单次试验代价巨大的情况下节省大量研发经费，并显著缩短试验周期。
关键词：高效空调；循环外；关键因子；试验设计；确定性筛选
绪论
第四阶段油耗标准《GB 27999-2014 乘用车燃料消耗量评价方法及指标》中“4.1.7对采用一种或多种循环外技术/装置（例如，怠速起停装置、换档提醒装置、高效空调、……）的车辆，其车型燃料消耗量可相应减去一定额度，但最多不超过0.5L/100km”。因此国标委于2017年发布了《乘用车循环外技术/装置节能效果评价方法 第3部分 汽车空调》征求意见稿。
某自主汽车企业（以下简称该企业）为了深刻理解标准内容，建立获得循环外节能“奖励”的能力和技术储备，开展了标准解读和节能效果影响因素分析验证等工作，其核心是对关键因子筛选试验。
一、标准解读
标准基于可量化评价原则，综合考虑试验精度、可复现性、成本等因素，确定采用底盘测功机试验进行评价。
1.试验条件
试验环境温度应为30±2℃，试验环境相对湿度应为50%±5%，太阳辐射强度为850±45W/m2。
2.基础燃料消耗量
试验车辆预热后，关闭发动机和全部车窗，按要求的太阳辐射强度静置至少30min。然后按照GB/T 19233—2008 第6 章的要求进行3 次试验，并要求呼吸點温度10 min内降到不大于23℃。如能通过重复性检验，则以3次的平均值作为基础燃料消耗量FCON，否则采用较高的2 次试验的平均值作为FCON。
然后关闭太阳辐射和车辆空调，车辆以90km/h等速行驶20min后按同样的试验方法得出基础燃料消耗量FCOFF。
3.节能效果
按照公式（1-1）计算空调的燃料消耗量FCAC：
FCAC=FCON-FCOFF（1-1）
按照公式（1-2）计算空调的燃料消耗量目标值TAC：
TAC=0.000918×CM+0.4302955（1-2）
式中CM为整车整备质量，单位为kg。
如FCAC小于TAC，则按照公式（1-3）计算空调的节能效果值FCJ：
FCJ=（TAC-FCAC）×K （1-3）
式中K为使用比例系数，取0.25。
4.标准分析
汽车空调的节能效果FCJ和TAC、FCAC及K有关。其中K是定值；TAC和CM有关，而CM是定值，故TAC也是定值，因此FCJ主要与FCAC相关。
FCAC是FCON和FCOFF的差值，而FCOFF与空调系统无关，可视为定值。所以FCJ主要与FCON相关。
二、试验平台边界和轮次
1. 整车平台及边界条件
根据该企业现况，选开发中的中级轿车F的1.5T+CVT车型作为搭载平台。此车型标配自动空调，整备质量为1364kg。经评估设定试验设边界如下：
* 完成空调控制器程序环模舱标定后开始试验；
* 仅对EMS进行微调；
* 所有试验均在同一具有资质且定期校验的试验室开展，不再进行MSA测量系统分析。
2. 潜在因子评估
从降低外部热负荷和提升空调自身效能等方面筛选出技术可行的措施，工程转化和代码化处理后得出潜在因子如表3-1所示：
3.响应评估
本次试验设计重点管控的响应Y1为开启空调燃料消耗量FCON，为连续型望小值。另外，试验过程中对呼吸点温度有要求，所以存在第二个响应Y2为呼吸点温度，为连续型单边望目值。
4.试验轮次
经调查符合环境条件的试验室相对较少，单次试验周期较长且费用较高，应尽量减少试验次数。最终决定进行三轮试验：第一轮为2响应6因子3水平（含2中心点）的关键因子筛选试验，预计试验14次；第二轮为最优点推导试验，预计试验12次；第三轮为一致性验证试验，预计试验3次。总计试验29次，相比常用的全因子试验（216次）缩减86%。
三、关键因子筛选试验设计
1.试验模型
同时本试验主要关注各因子的主效应和因子间的二次交互效应，怀疑有连续因子对响应的效应图可能表现出强曲率，也怀疑有活跃的双因子交互作用，决定采用确定性筛选试验模型。这种模型可以避免最高达到二阶的任何效应之间的混杂，且在六个及以上因子时试验次数方面优势明显。
2.试验设计表
采用JMPv13.0软件完成试验设计表如表4-2所示：
试验实施和数据分析等内容将在后续的文章中进行阐述。
结论
由于单次试验代价巨大，在不降低试验检测能力的前提下，该确定性筛选试验设计试能缩减86%的试验次数，显著缩短试验周期，节省大量的研发经费。同时，该试验设计方法对空调系统设计开发及质量问题解决有开拓思路和借鉴方法的作用。
参考文献：
[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T XXXXX.1—XXXX乘用车循环外技术/装置节能效果评价方法：第3部分 汽车空调（征求意见稿）[S]. 2017：1-5
[2]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB 27999-2014 乘用车燃料消耗量评价方法及指标[S].北京：中国标准出版社， 2014：1-5
[3]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB 19578-2014 乘用车燃料消耗量限值[S].北京：中国标准出版社，2014：1-3
[4]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB 19233-2008轻型汽车燃料消耗量试验方法[S].北京：中国标准出版社，2008：1-5
[5]Jones， B. and Nachtsheim， C.J. （2016）， “Effective Model Selection for Definitive ScreeningDesigns，” Technometrics， accepted for publication.
关键词：高效空调；循环外；关键因子；试验设计；确定性筛选
绪论
第四阶段油耗标准《GB 27999-2014 乘用车燃料消耗量评价方法及指标》中“4.1.7对采用一种或多种循环外技术/装置（例如，怠速起停装置、换档提醒装置、高效空调、……）的车辆，其车型燃料消耗量可相应减去一定额度，但最多不超过0.5L/100km”。因此国标委于2017年发布了《乘用车循环外技术/装置节能效果评价方法 第3部分 汽车空调》征求意见稿。
某自主汽车企业（以下简称该企业）为了深刻理解标准内容，建立获得循环外节能“奖励”的能力和技术储备，开展了标准解读和节能效果影响因素分析验证等工作，其核心是对关键因子筛选试验。
一、标准解读
标准基于可量化评价原则，综合考虑试验精度、可复现性、成本等因素，确定采用底盘测功机试验进行评价。
1.试验条件
试验环境温度应为30±2℃，试验环境相对湿度应为50%±5%，太阳辐射强度为850±45W/m2。
2.基础燃料消耗量
试验车辆预热后，关闭发动机和全部车窗，按要求的太阳辐射强度静置至少30min。然后按照GB/T 19233—2008 第6 章的要求进行3 次试验，并要求呼吸點温度10 min内降到不大于23℃。如能通过重复性检验，则以3次的平均值作为基础燃料消耗量FCON，否则采用较高的2 次试验的平均值作为FCON。
然后关闭太阳辐射和车辆空调，车辆以90km/h等速行驶20min后按同样的试验方法得出基础燃料消耗量FCOFF。
3.节能效果
按照公式（1-1）计算空调的燃料消耗量FCAC：
FCAC=FCON-FCOFF（1-1）
按照公式（1-2）计算空调的燃料消耗量目标值TAC：
TAC=0.000918×CM+0.4302955（1-2）
式中CM为整车整备质量，单位为kg。
如FCAC小于TAC，则按照公式（1-3）计算空调的节能效果值FCJ：
FCJ=（TAC-FCAC）×K （1-3）
式中K为使用比例系数，取0.25。
4.标准分析
汽车空调的节能效果FCJ和TAC、FCAC及K有关。其中K是定值；TAC和CM有关，而CM是定值，故TAC也是定值，因此FCJ主要与FCAC相关。
FCAC是FCON和FCOFF的差值，而FCOFF与空调系统无关，可视为定值。所以FCJ主要与FCON相关。
二、试验平台边界和轮次
1. 整车平台及边界条件
根据该企业现况，选开发中的中级轿车F的1.5T+CVT车型作为搭载平台。此车型标配自动空调，整备质量为1364kg。经评估设定试验设边界如下：
* 完成空调控制器程序环模舱标定后开始试验；
* 仅对EMS进行微调；
* 所有试验均在同一具有资质且定期校验的试验室开展，不再进行MSA测量系统分析。
2. 潜在因子评估
从降低外部热负荷和提升空调自身效能等方面筛选出技术可行的措施，工程转化和代码化处理后得出潜在因子如表3-1所示：
3.响应评估
本次试验设计重点管控的响应Y1为开启空调燃料消耗量FCON，为连续型望小值。另外，试验过程中对呼吸点温度有要求，所以存在第二个响应Y2为呼吸点温度，为连续型单边望目值。
4.试验轮次
经调查符合环境条件的试验室相对较少，单次试验周期较长且费用较高，应尽量减少试验次数。最终决定进行三轮试验：第一轮为2响应6因子3水平（含2中心点）的关键因子筛选试验，预计试验14次；第二轮为最优点推导试验，预计试验12次；第三轮为一致性验证试验，预计试验3次。总计试验29次，相比常用的全因子试验（216次）缩减86%。
三、关键因子筛选试验设计
1.试验模型
同时本试验主要关注各因子的主效应和因子间的二次交互效应，怀疑有连续因子对响应的效应图可能表现出强曲率，也怀疑有活跃的双因子交互作用，决定采用确定性筛选试验模型。这种模型可以避免最高达到二阶的任何效应之间的混杂，且在六个及以上因子时试验次数方面优势明显。
2.试验设计表
采用JMPv13.0软件完成试验设计表如表4-2所示：
试验实施和数据分析等内容将在后续的文章中进行阐述。
结论
由于单次试验代价巨大，在不降低试验检测能力的前提下，该确定性筛选试验设计试能缩减86%的试验次数，显著缩短试验周期，节省大量的研发经费。同时，该试验设计方法对空调系统设计开发及质量问题解决有开拓思路和借鉴方法的作用。
参考文献：
[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T XXXXX.1—XXXX乘用车循环外技术/装置节能效果评价方法：第3部分 汽车空调（征求意见稿）[S]. 2017：1-5
[2]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB 27999-2014 乘用车燃料消耗量评价方法及指标[S].北京：中国标准出版社， 2014：1-5
[3]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB 19578-2014 乘用车燃料消耗量限值[S].北京：中国标准出版社，2014：1-3
[4]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB 19233-2008轻型汽车燃料消耗量试验方法[S].北京：中国标准出版社，2008：1-5
[5]Jones， B. and Nachtsheim， C.J. （2016）， “Effective Model Selection for Definitive ScreeningDesigns，” Technometrics， accepted for publication.