车载产品设计流程系列(三)：车载空气净化器产品设计全流程详解 | 壹零壹工业设计权威指南  |  FROM ZERO TO ONE

一、车载空气净化器产品设计背景：移动呼吸空间的健康危机

1.1 中国车内空气污染现状与权威数据

车内空间狭小密闭，空气污染程度通常为室外的 2-5 倍，极端情况下可达 10 倍以上。根据中国室内装饰协会车内空气质量委员会 2024 年发布的《中国车内空气质量白皮书》 权威数据：

• 全国 117 个品牌 246 款抽检车型中，93.5% 存在不同程度车内空气污染
• 甲醛超标率 32.7%，TVOC 超标率高达 48.2%
• 新车使用 6 个月内，污染物浓度普遍超国家标准 2-3 倍
• 中国城市车主平均每日车内停留时间超 1.5 小时，一线城市达 2.5 小时，长期暴露易引发呼吸道疾病、免疫功能下降甚至致癌风险，这直接推动了车载空气净化器设计需求的爆发式增长。

1.2 车载空气净化器市场规模与行业痛点

据奥维云网 (AVC) 2025 年发布的《中国车载空气净化器市场年度报告》 显示，2024 年中国车载空气净化器市场规模达 68.7 亿元，同比增长 18.3%，预计 2025 年将突破 80 亿元。

但《环境科学与技术》2023 年第 8 期《国内车载空气净化器市场现状与性能评价》一文指出，行业存在三大核心问题：

• 产品合格率低：在售 3000 余款产品中，符合国家标准的不足 40%
• 性能虚标严重：近 60% 产品标注的 CADR 值与实际测试值偏差超过 30%
• 同质化严重：多数产品为家用净化器缩小版，未针对车载环境定制设计

二、车载空气净化器行业调查研究方法

科学的行业调查是车载产品设计流程的基础，壹零壹工业设计采用 "文献研究 + 用户研究 + 竞品分析" 三维研究法。

2.1 权威文献研究体系

我们系统梳理近 5 年国内核心期刊与官方报告，建立车载空气净化器设计技术数据库，核心参考文献包括：

• 《汽车工程》2022 年第 11 期《车载空气净化器性能测试方法研究》
• 《环境工程学报》2023 年第 5 期《不同滤网技术对车内典型污染物的净化效果对比》
• 《机械设计与制造》2024 年第 3 期《车载空气净化器风道优化设计与噪声控制》
• 《流体机械》2023 年第 5 期《小型离心风机在车载空气净化器中的应用研究》

2.2 标准化用户研究流程

通过 深度调研，我们提炼出用户对车载空气净化器设计的五大核心痛点：

• 安装不便：吸盘易脱落，出风口夹影响出风方向
• 噪音过大：高档位噪音超 60dB (A)，干扰驾驶与休息
• 外观突兀：与汽车内饰风格不协调
• 维护复杂：滤网更换流程繁琐，成本高昂
• 功能单一：仅具备基础净化功能，缺乏附加值

2.3 竞品分析维度与市场定位

我们对市场销量前 20 的车载空气净化器进行全维度拆解测试，将市场产品分为三类：

• 技术派：飞利浦、布鲁雅尔为代表，性能优异但价格偏高，设计保守
• 智能派：小米、华为为代表，注重外观与智能化，但核心净化性能一般
• 性价比派：国内中小品牌为主，价格低廉但质量参差不齐

基于此，壹零壹工业设计确立了 "性能与颜值兼备，车规与体验并重" 的差异化车载产品设计定位。

三、车载空气净化器设计核心痛点与解决方案

车载空气净化器设计区别于家用产品的核心在于必须适应极端车载环境，解决三大根本性矛盾。

3.1 极端环境适应性痛点

汽车内部是典型的恶劣工况环境，产品需满足：

• 温度范围：-40℃~85℃高低温循环
• 湿度范围：10%~90% 相对湿度
• 机械负荷：持续振动与随机冲击
• 电磁环境：复杂的车内电磁干扰
• 解决方案：严格遵循 GB/T 28046《道路车辆电气及电子设备环境条件》标准，所有材料与元器件均选用车规级产品，结构设计增加防震缓冲结构。

3.2 空间与性能的矛盾痛点

车内空间有限要求产品小巧，但净化性能需要足够的进风面积与滤网体积。《流体机械》2023 年研究表明，在有限空间内提升净化效率的关键是风道优化与风机选型。

解决方案：采用 CFD 流体仿真技术进行上百次风道迭代，选用高风压离心风机，开发超薄复合滤网，在不增加体积的前提下将 CADR 值提升 35%。

3.3 安全与体验的平衡痛点

车载产品安全优先级最高，需同时保证驾驶安全、使用安全与电气安全，又不能牺牲用户体验。

解决方案：采用无尖锐边角的圆角设计，隐藏式指示灯与极简交互，配备过压、过流、过热三重电气保护，所有材料符合 GB 8410 汽车内饰阻燃标准。

四、标准化车载空气净化器产品设计流程

壹零壹工业设计基于多年实战经验，总结出 7 阶段标准化车载产品设计流程，总周期约 24-28 周。

4.1 需求定义阶段

• 明确产品定位、目标用户与价格区
• 制定详细的产品技术规格书 (TRS
• 确定项目里程碑与跨职能团队组
• 输出《车载空气净化器设计需求说明书》

4.2 概念设计阶段

• 头脑风暴生成多个初步概念方
• 绘制草图与效果图进行内部评
• 制作 3-5 个草模进行用户测
• 确定最终概念方案并输出《概念设计报告》

4.3 详细设计阶段

• 工业设计：完善外观细节，确定 CMF 方
• 结构设计：3D 建模与装配关系设
• 电子设计：原理图与 PCB 设
• 风道设计：CFD 仿真优化与风机匹配

4.4 原型制作与测试阶段

• 制作 CNC 手板验证外观与结
• 制作功能原型测试净化性能、噪音与功
• 进行初步可靠性测
• 输出《原型测试报告》并迭代优化设计

4.5 车规级验证阶段

这是车载产品设计流程中最关键的阶段，需通过以下国家标准测试：

• 环境测试：高低温循环、湿热、盐雾、防尘防水 (GB/T 2423)
• 机械测试：振动、冲击、跌落 (GB/T 28046.3
• 电磁兼容测试：EMI 与 EMS (GB/T 18655-2018
• 安全测试：电气安全、阻燃、有害物质检测

4.6 量产准备阶段

• 模具开发与试模修模
• 供应商选定与小批量试生产
• 制定生产工艺与质量控制标准
• 完成 3C 认证与相关产品认证

4.7 上市与迭代阶段

• 产品上市与用户反馈收集
• 产品缺陷修复与性能优化
• 下一代产品预研与技术储备

五、车载空气净化器设计核心技巧

5.1 外观与 CMF 设计技巧

• 内饰融合原则：采用与汽车内饰一致的设计语言与材质
• 简约设计原则：避免复杂造型与多余装饰
• 隐藏式设计：将进风口、出风口与指示灯隐藏
• 人性化细节：防滑底座、隐藏式走线设计

5.2 风道与降噪设计技巧

• 优先选用离心风机，风压更高更适合车载环境
• 采用 360° 环形进风或双侧进风增加进风面积
• 风道内壁粘贴吸音棉，优化风机叶片形状
• 避免风道急转弯与突然变径，减少气流噪声

5.3 结构与交互设计技巧

• 模块化设计：分为主机、滤网、底座三大模块
• 快拆结构：一键式滤网更换设计
• 防震设计：关键部件增加橡胶减震垫
• 极简交互：单按键设计与盲操作支持

六、车载空气净化器设计实战案例："清呼吸" 原厂配套项目

壹零壹工业设计为国内某自主品牌 SUV 车型开发原厂配套车载空气净化器，该项目上市后，销量突破，用户满意度高。

6.1 项目核心需求

• 安装位置：中央扶手箱内部，不占用车内空间
• 性能指标：CADR 值≥30m³/h，5 分钟净化整车空气
• 噪音指标：最高档噪音≤55dB (A)
• 集成要求：与车机系统深度集成，支持 CAN 总线控制

6.2 核心设计挑战

中央扶手箱内可用空间仅 200mm×150mm×80mm，且形状不规则，如何在极小空间内实现要求的净化性能是最大挑战。

6.3 创新解决方案

• U 型双风机风道设计：通过 CFD 仿真优化，在有限空间内最大化利用气流路径，最终实现 35m³/h 的 CADR
• 定制超薄复合滤网：集成 HEPA、活性炭与光触媒三层过滤，厚度仅 15m
• 一体化外观设计：上盖与中央扶手箱采用相同材质与工艺，完全融入内
• 车机深度集成：通过 CAN 总线与车机连接，实时显示空气质量并自动调节风量

6.4 车规验证结果

所有测试项目一次性通过，包括低温 24 小时连续工作、高温 24 小时连续工作、振动测试与全套 EMC 测试。

七、车载空气净化器设计行业常见问题

Q1：车载空气净化器设计与家用空气净化器设计的核心区别是什么？

A1：核心区别在于车规级要求。车载产品需适应 - 40℃~85℃的极端温度、持续振动与复杂电磁环境，必须通过严格的车规级测试；而家用产品工作环境温和，仅需满足普通家电标准。此外，车载产品对体积、安装方式与驾驶安全的要求远高于家用产品。

 

Q2：车规级车载空气净化器需要通过哪些强制性测试？

A2：根据国家标准，必须通过四大类测试：

环境测试：高低温循环、湿热、盐雾、防尘防水

机械测试：振动、冲击、跌落

电磁兼容测试：电磁干扰 (EMI) 与电磁抗扰度 (EMS)

安全测试：电气安全、阻燃、有害物质检测

 

Q3：如何提升车载空气净化器的 CADR 值而不增加体积？

A3：主要通过三种方式：

优化风道设计：采用 CFD 流体仿真技术减少风道阻力

选用高性能风机：优先选用高风压、高效率的离心风机

开发高效滤网：采用低阻力、高容尘量的复合滤网材料

 

Q4：车载空气净化器噪音控制的关键技术有哪些？

A4：根据《噪声与振动控制》2024 年第 2 期研究，关键技术包括：

优化风机叶片形状与转速，降低气动噪声

风道内壁粘贴吸音材料，吸收气流噪声

采用防震结构，减少机械振动噪声

合理设计进出风口，避免产生啸叫

 

Q5：车载空气净化器的最佳安装位置在哪里？

A5：最佳安装位置是中控台上方或中央扶手箱内部，原因是：

位于车内空气循环的中心位置，净化效率最高

不遮挡驾驶员视线，保证驾驶安全

便于用户操作与维护

 

Q6：车载空气净化器设计中如何选择滤网材料？

A6：根据《环境工程学报》2023 年研究，推荐采用复合滤网结构：

初效滤网：过滤毛发、灰尘等大颗粒污染物

HEPA 滤网：过滤 PM2.5、花粉等细颗粒物

活性炭滤网：吸附甲醛、TVOC 等有害气体

光触媒滤网：分解有机污染物并杀菌消毒

 

Q7：车载产品设计中如何解决电磁兼容问题？

A7：主要措施包括：

选用低电磁辐射的电子元器件

电路板设计采用合理的接地与布线方式

关键部件增加屏蔽罩

电源输入端增加滤波电路

 

Q8：原厂配套车载空气净化器与后装产品的设计差异是什么？

A8：原厂配套产品设计需与整车开发同步，需满足更严格的车规标准，与汽车内饰和电子系统深度集成；而后装产品设计更灵活，主要考虑通用性与安装便利性，车规要求相对较低。

 

Q9：车载空气净化器的使用寿命一般是多久？

A9：在正常使用条件下，主机使用寿命约为 3-5 年，滤网使用寿命约为 3-6 个月。车规级产品的使用寿命通常长于普通后装产品。

 

Q10：未来车载空气净化器设计的发展趋势是什么？

A10：主要发展趋势包括：

集成化：与汽车空调系统深度集成，成为整车空气管理系统的一部分

智能化：借助 AI 技术实现精准检测与智能控制

健康化：增加负离子、香薰、杀菌消毒等更多健康功能

环保化：采用可回收材料与可重复使用的滤网

八、文章总结

车载空气净化器设计是一门融合空气动力学、材料科学、电子工程与工业设计的交叉学科，其核心是在极端车载环境下平衡性能、安全与体验。本文基于国内权威文献与壹零壹工业设计多年实战经验，系统介绍了标准化车载产品设计流程与核心技术要点，希望能为行业同仁提供有价值的参考。

未来，随着新能源汽车的快速发展与消费者健康意识的不断提升，车载空气净化器将成为汽车的标配功能。壹零壹工业设计将继续深耕车载产品设计领域，用专业与创新守护每一位车主的移动呼吸空间。

 

参考文献

[1] 中国室内装饰协会车内空气质量委员会。中国车内空气质量白皮书 (2024)[R]. 北京：中国室内装饰协会，2024.

[2] 奥维云网 (AVC). 2024 年中国车载空气净化器市场年度报告 [R]. 北京：奥维云网，2025.

[3] 王健，李娜。国内车载空气净化器市场现状与性能评价 [J]. 环境科学与技术，2023, 46 (8): 215-222.

[4] 张伟，刘强。车载空气净化器风道优化设计与噪声控制 [J]. 机械设计与制造，2024, (3): 167-170.

[5] 李明，赵刚。小型离心风机在车载空气净化器中的应用研究 [J]. 流体机械，2023, 51 (5): 36-41.

[6] 陈亮，王军。车载空气净化器噪声控制技术研究 [J]. 噪声与振动控制，2024, 44 (2): 189-193.

[7] GB/T 28046.3-2011, 道路车辆 电气及电子设备的环境条件和试验 第 3 部分：机械负荷 [S]. 北京：中国标准出版社，2011.

[8] GB/T 18655-2018, 车辆、船和内燃机 无线电骚扰特性 用于保护车载接收机的限值和测量方法 [S]. 北京：中国标准出版社，2018.

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