通過(guò)使用高效功率轉(zhuǎn)換器來(lái)減少二氧化碳排放的電動(dòng)汽車(chē)的使用的全球趨勢(shì)通過(guò)量熱法來(lái)量化電測(cè)量得到了推動(dòng)?？紤]到獲得準(zhǔn)確，近乎完美的電動(dòng)汽車(chē)功率損耗測(cè)量的迫切需求，使用量熱裝置提供了一種無(wú)需與轉(zhuǎn)換器進(jìn)行任何電氣連接即可實(shí)現(xiàn)高精度的選擇。

使用瓦特表時(shí)，熱損失是所獲得的熱量與轉(zhuǎn)換器所損失的熱量之間的差值。

但是，量熱技術(shù)采用的是一個(gè)恒溫箱，該恒溫箱由珀耳帖（Peltier）電池與房間控制系統(tǒng)一起提供動(dòng)力。

當(dāng)珀耳帖電池反轉(zhuǎn)時(shí)，它會(huì)在電極內(nèi)部產(chǎn)生電流，這是對(duì)冷，熱兩面之間的熱差異的反應(yīng)。這被稱(chēng)為塞貝克效應(yīng)。量熱法使用空氣，水或任何其他類(lèi)型的冷卻劑來(lái)完全消除被測(cè)設(shè)備（DUT）產(chǎn)生的熱量。

常規(guī)量熱儀有三種類(lèi)型。他們是：

開(kāi)放式量熱儀：DUT直接放置在測(cè)量室中，而冷卻劑則由自然空氣指示。該解決方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和測(cè)量速度快。主要缺點(diǎn)是難以測(cè)量空氣的熱容量。

封閉式單箱量熱儀：它包括一個(gè)單獨(dú)的冷卻回路，用于與周?chē)h(huán)境進(jìn)行熱交換。通過(guò)使用水作為冷卻劑，它比開(kāi)放式量熱儀具有更高的精度。但是，由于水的熱容量比空氣的熱容量大，因此測(cè)量時(shí)間變長(zhǎng)。

封閉式雙箱量熱儀：它可以主動(dòng)控制兩種情況之間的間隙中的空氣溫度，從而提高準(zhǔn)確性。

無(wú)論哪種類(lèi)型，誤差的主要來(lái)源都是通過(guò)量熱計(jì)壁造成的熱量損失（P壁）。對(duì)于開(kāi)放式和封閉式單箱量熱儀，（P壁）表示為：

在此，Ttest是測(cè)試室中的溫度，Tamb是環(huán)境溫度，Rth，wall是量熱計(jì)壁的熱阻。

對(duì)于封閉式雙箱量熱儀，P壁可以估算為：

而T間隙是案例之間的間隙中的空氣溫度。

擬議的解決方案

所提出的解決方案使用一個(gè)單腔，珀?duì)柼麊卧谋砻妫▋?nèi)部和外部）有兩個(gè)散熱器，溫度傳感器，最后是風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)以冷卻散熱器（圖1）。

圖1：量熱計(jì)方案使用Peltier電池。

單房間解決方案的缺點(diǎn)是P墻或跨墻的熱泄漏會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤。腔室中的溫度保持等于Tamb，以提高測(cè)量精度。珀耳帖細(xì)胞的活動(dòng)鼓勵(lì)了這一點(diǎn)。

下式顯示了產(chǎn)生的熱量總量：

在此，Sp是塞貝克系數(shù)，Tc是冷側(cè)溫度，而Th是熱側(cè)溫度，Rp是珀耳帖電池的熱阻，并且Ip是流向珀耳帖電池的輸入電流。

當(dāng)腔室內(nèi)外的溫度相同時(shí)，珀耳帖電芯的冷卻能力等于以熱耗散的功率損耗。使用以下方法計(jì)算DUT的功率損耗（Ploss）：

而QFc是冷側(cè)風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的功耗。

圖2顯示了擬議的熱量計(jì)控制系統(tǒng)。P1 是量熱儀的工廠，P2 是用于電流控制的降壓轉(zhuǎn)換器，P1 是用于溫度跟蹤的P1控制器，C2是用于現(xiàn)代跟蹤的P1控制器。

圖2：這是量熱計(jì)反饋控制系統(tǒng)。

C1和C2如下所示：

在此，KPi和KPt是比例增益，而Kli和KIT是積分增益。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

最初，在Matlab和Simulink環(huán)境中對(duì)等效電路模型進(jìn)行了仿真技術(shù)改進(jìn)。通過(guò)該模擬，可以觀察到Tin隨時(shí)間變化的趨勢(shì)，觀察到在持續(xù)約600秒的瞬態(tài)之后，腔室內(nèi)的溫度如何遵循Tamb的模式。

通過(guò)以相同的方式進(jìn)行操作，可以得出帕爾貼電池?zé)岫撕屠涠说臏囟融厔?shì)，帕爾貼電池的輸入電流以及最終的估計(jì)功率損耗。預(yù)計(jì)的功耗與被測(cè)轉(zhuǎn)換器的功耗一致。實(shí)驗(yàn)獲得的結(jié)果與模擬產(chǎn)生的數(shù)據(jù)一致，證實(shí)了所提出的量熱法的有效性。

毫無(wú)疑問(wèn)，電動(dòng)汽車(chē)（EV）已證明它們比汽油驅(qū)動(dòng)的同類(lèi)產(chǎn)品更高效。EV電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)僅占15％至20％的能量損失，而汽油發(fā)動(dòng)機(jī)則僅占64％至75％的能量損失。電動(dòng)汽車(chē)還使用再生制動(dòng)來(lái)重新獲得和再利用制動(dòng)中會(huì)損失的能量，并且不會(huì)浪費(fèi)任何能量。

氣候變化和減少二氧化碳排放的需求正在徹底改變整個(gè)交通運(yùn)輸部門(mén)，使其越來(lái)越趨向于電動(dòng)汽車(chē)或電動(dòng)汽車(chē)。電動(dòng)汽車(chē)（EV）使用高效功率轉(zhuǎn)換器，其值接近99％。

編輯：hfy