摘 要：在寒冷的秋冬季节，保暖衣物必不可缺。传统的保暖衣服又厚又重，从内到外层层裹着，让人无法自由活动，有着诸多不便。探求可替代的服装技术来解决这些问题将变得十分必要，目前市场上大多数加热马甲都是手控，本次研究的就是设计适于人体的马甲并用智能加热马甲替换部分大体积服装中间层，通过微电脑数字温控器全程自动化感应加热，从而达到舒适又保暖的功效。

关键词：马甲；智能电热；温控

目前，人们对于服装美观，个性，时尚，自由的需求越来越高，因此服装逐渐向智能化，时尚化方向发展。 研究表明，环境温度、气流速度、多层衣物的穿着次序的改变对加热服的热效率有显着影响，而加热服穿在里层时可能影响穿着舒适度，穿在外层时则会丧失更多热量，所以综合考虑，制造便于穿在整套衣服中层的智能电热马甲是科学的选择。

1 理论分析

本实验基于人体工程学，通过测试不同环境，不同温度下的热电阻，在考虑人体安全的情况下，计算出加热功率等理论值，既减小了不必要的能量损耗，又提高了舒适度，在使用过程中，不同于传统防寒服的厚重和市面已有电热马甲的舒适度、智能化不足，智能电热马甲给予使用者最合适的保温体验，更好地改善了天气寒冷带来的效率降低问题，为今后智能服装的发展提供了理论依据和现实基础。

2 实验材料和方法

2.1 实验材料

2.1.1 加热原件

由生物热碳纤维制成的碳聚合物加热元件，单片电压 7.5v，电阻 5Ω。

选用由生物热碳纤维制成的碳聚合物加热元件的原因在于 : 碳纤维质量比一般金属轻 , 外形十分柔软，易于加工；有优良的导热和导电性，把碳纤维加热后可以辐射红外波，恰好是人体易于吸收的范围，相比于其他材料可以使人感觉到更加温暖；碳纤维的电阻率低，不起静电，有优良的电热性能。

2.1.2 电线及热熔管

聚四氟乙丙烯（FEP）绝缘电线：耐温度 -60 度至200 度，耐腐蚀，耐油，防潮，单根外径 0.3mm，细且坚韧，既不会硌到人体又保证了安全性。

2.1.3 电池

锂电池：相较铅蓄电池，锂电池虽然成本较高，但其优势较明显 ---- 储能密度高，使用安全，高低温适应性强，大容量，使用寿命长，体积小，重量轻，便于携带。

2.1.4 实验服装

马甲及与之相搭的内衣，轻薄短款羽绒服：马甲面料 100% 棉。

2.2 实验方法及过程

2.2.1 马甲的设计制作

用日本文化式原型中的 M 号型 , 以胸围 82, 腰围67, 背长 38 制作马甲 , 在右侧制一口袋放置电池和温控器 , 在马甲内层前后腹部及背部缝制 5 个口袋 , 放置加热片，并且用细带固定导线 , 制作合体型马甲。

2.2.2 电路设计与连接

人体安全电压小于 36V，因为人体本身电阻值较大，所以暂先不考虑电流因素，出于安全性与保暖性的综合考虑，实验采用 5 片加热片相互并联，根据电路并联运算公式得出总电压为 7.5V，电流 7.5A，电阻 1Ω，功率 56.25W，并用热熔管把导电线相互连接，形成一个完整的并联电路。

2.2.3 实验检测电路

设置温控器参数，使其在低于 28℃时加热，高于32℃时停止加热，把导电线按温控器 12V 以下的连接方式连接在温控器上，并把温控器上两根导电线分别连接在可调电压电源的正负极上。实验表明，马甲内部电路完好。

2.2.4 假人假体实验

模拟一个 2℃的冷环境，在模型上穿上一件内衣，马甲以及轻薄短款羽绒服，测试得出热电阻与电压的关系，并与无加热全套衣服进行对比，检查性能。

2.2.5 真人实验

请六位同学进入 2℃的模拟实验室，穿上相同衣物，分别记录下加热时间和人体感受。

3 实验结果与分析

随着温度的增加，电热阻变大，功率降低，在 2℃时热电阻为 1.02 欧姆，直至 32℃停止加热时，热电阻为 1.13 欧姆。在 2℃的环境下，穿着智能马甲时，温控器温度先快速下降后减速下降，待下降到 10℃以下时温度上升直至 32℃停止，耗时 5 分钟，而穿着同等衣物无智能马甲时，温度不断降低直至水平，实验者感受较为暖和。因此，智能马甲升温速度较快，保暖效果较好，使使用者在寒冷环境中有舒适的保温体验同时不影响工作生活。

4 结论

实验完全有可行性，拟研制的智能电热马甲无需手控，提高了安全性和热舒度；采用生物碳纤维做加热元件，轻薄柔软，穿戴后不影响人体活动；加热系统可拆卸，便于洗涤和系统的零件更换；采用锂电池，可供电可充电，充电支持 USB 接口，充电完成后可使用时间达到 8小时，方便出行；马甲在背部、腹部置有五个加热点，保护人体的重要器官免受低温胁迫。

然而智能电热马甲仍有很多不足，为了更适于人体，温控器的大小有改进，整体服装的造型设计，成本计算也有待进一步的加强。

（本文摘自论文《冷环境下的智能电热马甲的开发与评价》，侵删》