汽车热辐射、热传导、热对流模拟加速老化太阳光模拟器系统

汽车整车结构复杂，材料种类繁多，在使用过程中会面临各种严酷气候环境的考验，不可避免会出现零部件材料老化、腐蚀等不良现象，从而影响汽车的外观、功能，甚至产生安全隐患。因此，分析汽车零部件材料老化腐蚀的影响因素，对掌握材料性能变化规律并提出应对措施具有十分重要的意义。

1、自然光对汽车材料的影响

自然光对汽车的影响因素有很多，主要取决于光线的性质、强度以及汽车材料的类型和质量。

阳光辐射可对材料和组件造成衰减影响，阳光产生的热量对汽车的操作性能、热管理、噪音和尺寸稳定性都有一定影响，通常在与辐射照度、辐射强度、温度、水分和其他环境效应相互作用后，触发和加速材料表面降解，进而引起汽车结构部件在其原来结构位置和装配方式上的老化。

1.1太阳辐射光谱

太阳辐射光谱是描述太阳辐射各种波长的光线辐射能力的一种光谱，太阳辐射对汽车材料产生多种影响，这些影响主要受到紫外线（UV）辐射、热辐射和光辐射的作用，基于太阳辐射光谱的汽车内外饰及零部件老化的研究具有非常重要的意义。

太阳辐射波长范围及能量分布

1.2紫外线（UV）辐射

紫外线是太阳光的一部分，紫外辐射就是波长范围约10～400nm的光辐射，可以导致车漆褪色、外观老化，并损害塑料和橡胶部件，使其变脆、龟裂和老化。

紫外线波长范围内不同波长的紫外辐射有不同的效应，其中：UV-A波段（400～320nm）：会导致某些聚合物（塑料或高分子材料）降解；UV-B波段（320～280nm）：是自然光中的最低波长，会导致大多数聚合物降解；UV-C波段（280～200nm）：会引起聚合物的异常反应。

紫外线光谱

紫外线辐射引起的汽车老化	车漆外部塑料件	颜色褪色颜色颜料在长时间紫外线照射下逐渐退色使车辆外观看起来不那么鲜艳层老化一些汽车表面可能有特殊的涂层来抵御紫外线和其他环境因素的侵害，长期的紫外线暴露可能导致这些涂层老化和失效塑料件老化太阳辐射中的紫外线和热辐射可以导致汽车外部的塑料部件老化，使其变脆、失去光泽并容易开裂
	橡胶部件	轮胎老化轮胎中的橡胶也会受到紫外线的影响，导致老化、硬化和龟裂，降低轮胎的性能和寿命密封件老化汽车上的橡胶密封件，如门窗密封条、挡风玻璃密封条等，也容易受紫外线影响，导致老化、开裂从而可能导致车内漏水或噪音
	内饰部件	内饰褪色和老化车内饰料如塑料、皮革、织物和其他材料也会受到紫外线的影响，导致褪色、老化和裂纹，降低车内的美观度
	玻璃件和窗帘	夹层玻璃老化玻璃件如前挡风玻璃和侧窗玻璃也可能受到紫外线的影响，使夹层玻璃中的塑料层老化变脆，导致安全风险帘老化车内窗帘和遮阳帘可能会飞紫然线的祸事刃导致它们变脆和老化

紫外线引起的汽车老化特征

1.3热辐射

阳光热辐射（太阳辐射中的热能）下，汽车材料会吸收一部分热能，再反射一部分热能，吸收的阳光热量导致材料加热，对汽车零部件也会产生一定影响，尤其是在高温天气条件下。

汽车热辐射、热传导和热对流（来源网络）

热辐射引起的汽车老化特征

1.4阳光热辐射引起的汽车老化

1.4.1内饰零件

阳光热辐射会使车内温度升高，从而引起汽车内部的塑料皮革和织物等内饰材料的褪色和老化、有机化合物(VOCs)挥发

1.4.2电子设备

高温会导致汽车内部的电子设备，如导航系统、音响和电子控制单元性能下降或甚至故障

1.4.3塑料橡胶零部件

汽车外部和内部的塑料和橡胶零部件也受到高温的影响加速塑料和橡胶零部件的老化过程，使它们变得脆弱、失去弹性并容易开裂

1.4.4润滑剂和油液

高温会影响汽车的润滑剂和液体，导、发动油，变速箱油和制动液性能下降

（4）光辐射

可见光是太阳光谱中的一部分，它包含可见范围内的光线，即人眼能够感知的光线。可见光的波长范围从短波长的紫色到长波长的红色。可见光辐射对汽车零部件产生的影响主要以热能形式体现，这些影响主要取决于光线的性质、强度以及零部件的类型和材质。

可见光

2、阳光模拟老化技术

阳光模拟老化技术是一种用于模拟自然环境中的阳光辐射和气象条件，广泛应用于光伏、汽车、火车、飞机的气候环境试验，以及小型环境箱、建筑遮阳研究等领域，以测试材料、产品或部件在长时间曝晒下的性能和耐久性的方法。这种技术通常用于评估材料在户外环境中的暴露情况下会发生的老化和衰退过程，以便改进产品设计和材料选择。

T/CSAE 70-2018《乘用车整车太阳光模拟加速老化试验方法》是2018年03月01日实施的一项行业标准。用于规定乘用车辆整车级别的太阳光模拟加速老化试验方法。该标准旨在模拟汽车在实际使用中暴露在自然阳光下的情况，以评估乘用车整车级别零部件和材料的性能、耐久性和稳定性。

汽车阳光模拟老化环境箱

汽车阳光模拟老化环境箱是一种专门设计用于模拟太阳光辐射和自然环境条件的设备，以测试汽车零部件、材料和整车在日光暴露下的性能、耐久性和老化情况，以评估汽车在高温环境下的性能和可靠性。一般包含太阳光模拟器、温度和湿度控制系统、循环和喷淋系统等。

太阳模拟器：用来模拟太阳光的设备，一般包含光源、供电及控制电路、计算机等组成部分。光源通常使用氙灯或金属卤化物灯作为光源，能够产生接近自然阳光光谱的光线，包括可见光、紫外线（UV）和红外线（IR）辐射，以模拟实际日光辐射条件。太阳模拟器的基本原理是利用人工光源模拟太阳光辐射，以克服太阳光辐射受时间和气候影响，并且总辐照度不能调节等缺点，广泛用于汽车、航空航天、光伏、农业等领域。

温度和湿度控制系统：可以模拟不同气候条件下的温度和湿度，有助于模拟汽车在不同季节和地理位置的暴露情况
循环和喷淋系统：可以模拟雨水冲刷和潮湿条件，以评估材料和零部件的防水性能。
太阳光模拟器广泛应用于材料老化性能测试，汽车内外饰老化测试，整车热管理阳光模拟测试，汽车排放阳光模拟测试，环境风度阳光模拟测试，轨道交通阳光模拟测试，航空航天阳光模拟测试，太阳能电池特性测试，特殊照明，光电材料特性测试，环境研究等领域。

3、全光谱阳光模拟系统

全光谱阳光模拟系统是一种用于测试汽车零部件和整车在阳光照射下的老化性能的试验箱。通过使用阳光模拟系统，用户可以评估零部件或整车在照射后的性能变化，如形状、颜色、光泽度、手感、强度等。

全光谱太阳模拟器主要有三类光源：全光谱太阳模拟系统、红外光老化模拟系统和加速紫外光模拟系统。
全光谱太阳模拟系统：作为试验光源时，能够模拟太阳光照射；
红外光老化模拟器：主要利用红外光的光热效应；
加速紫外光模拟器：主要利用紫外光的光化学效用。

整车全光谱阳光模拟测试模型（来源网络）

3.1衡量全光谱阳光模拟器技术指标

光谱分布：光源和真实阳光的一致性从光谱分布上看，可分为A级、B级和C级。
均匀度：阳光模拟光源发出的射线需要具有良好的均匀性，依据均匀度可以分为A级、B级和C级。
稳定性：通过测量全光谱阳光模拟器在一段时间内的光强，依据稳定性可以分为A级、B级和C级。

然而，大气环境条件数据记录表中的太阳总辐射量、紫外辐射量、红外辐射量以及可见光等数据与零部件微环境数据记录表中太阳总辐射量、紫外辐射量、红外辐射量以及可见光等数据大多数据情况下并不一致，这是因为监测大气环境条件的辐照传感器的辐射接收角度一般是水平或纬度角，而整车上具体零部件的辐射主接收角度与这些角度并不相同，需要另外安装辐照传感器进行专门监测。