CN115309202B - 一种热量模拟装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种热量模拟装置及其控制方法，涉及热管理技术领域，该热量模拟装置包括：供冷却液流通的金属管；绕设在金属管外壁的电阻丝；与电阻丝连接的热量模拟器，其用于基于选定的热量模拟工作模式以及获得的工作参数，控制电阻丝进行发热模拟。本申请利用热量模拟器控制电阻丝进行发热模拟，选定不同的工作模式从而模拟不同类型的部件在不同工作情况下的发热情况，模拟对应环境下的冷却回路工作环境，为热管理设计人员的设计方案的验证提供便利。
Description
技术领域
本申请涉及热管理技术领域，具体涉及一种热量模拟装置及其控制方法。
背景技术
现阶段，车辆上布设有很多会产生大量热量的零件，这些零件产生的热量需要通过相应的冷却系统带走，避免零件过温而产生故障。基于此类工况，需要在车辆开发阶段对冷却系统进行设计和优化。
传统技术手段下，对于单个零件或多个零件组成系统，冷却系统的验证需要在实车上进行，由于需要装配出实车导致验证较晚，倘若设计存在缺陷，会导致设计反复，既影响开发周期，还会增加设计变更成本，无法在开发早期提前验证冷却系统的性能。
因此，现提供一种热量模拟技术，以满足当前冷却系统设计方案的验证需求。
发明内容
本申请提供一种热量模拟装置及其控制方法，利用热量模拟器控制电阻丝进行发热模拟，选定不同的工作模式从而模拟不同类型的部件在不同工作情况下的发热情况，模拟对应环境下的冷却回路工作环境，为热管理设计人员的设计方案的验证提供便利。
第一方面，本申请提供了一种热量模拟装置，所述热量模拟装置包括：
供冷却液流通的金属管，其用于模拟发热对象的冷却液回路，包括回路截面积、直径、回路整体形状以及回路的长度；
绕设在所述金属管外壁的电阻丝；
与所述电阻丝连接的热量模拟器，其用于基于选定的热量模拟工作模式以及获得的工作参数，控制所述电阻丝进行发热模拟；其中，
所述金属管被配置成可弯折,所述电阻丝缠绕在所述金属管外面，当所述电阻丝流经电流时，所述电阻丝产生的热量通过所述金属管传导到所述冷却液；
所述热量模拟装置的热量模拟工作模式包括动力电池热量模拟工作模式、电机控制器热量模拟工作模式、车载充电机热量模拟工作模式以及DC/DC变换器热量模拟工作模式；
所述热量模拟器在所述动力电池热量模拟工作模式下，基于环境温度、动力电池电压、动力电池输出电流以及动力电池发热功率函数，获得对应的模拟发热功率，并控制所述电阻丝基于所述模拟发热功率进行发热模拟；
所述热量模拟器在所述电机控制器热量模拟工作模式下，基于环境温度信号、电机控制器输入电压、电机输出扭矩、电机输出转速以及电机控制器发热功率函数，获得对应的模拟发热功率，并控制所述电阻丝基于所述模拟发热功率进行发热模拟；
所述热量模拟器在所述车载充电机热量模拟工作模式下，基于环境温度信号、车载充电机输入电压、车载充电机输出电压、车载充电机输出电流以及车载充电机发热功率函数，获得对应的模拟发热功率，并控制所述电阻丝基于所述模拟发热功率进行发热模拟；
所述热量模拟器在所述DC/DC变换器热量模拟工作模式下，基于环境温度信号、DC/DC变换器输入电压、DC/DC变换器输出电压、DC/DC变换器输出电流以及DC/DC变换器发热功率函数，获得对应的模拟发热功率，并控制所述电阻丝基于所述模拟发热功率进行发热模拟。
进一步的，所述动力电池发热功率函数为：
其中，
Δt为持续时间，c为冷却液的比热容，m为冷却液的质量，ΔT为冷却液的温度差，TA为环境温度，U为动力电池电压，Iout为动力电池输出电流，P为动力电池通过冷却液传递出来的发热功率。
进一步的，所述电机控制器发热功率函数为：
其中，
Δt为持续时间，c为冷却液的比热容，m为冷却液的质量，ΔT为冷却液的温度差，TA为环境温度，Uin为电机控制器输入电压，TTRQ为电机输出扭矩，Sspeed为电机输出转速，P为电机控制器通过冷却液传递出来的发热功率。
进一步的，所述车载充电机发热功率函数为：
其中，
Δt为持续时间，c为冷却液的比热容，m为冷却液的质量，ΔT为冷却液的温度差，TA为环境温度，Uin为车载充电机输入电压，Uout为车载充电机输出电压，Iout为车载充电机输出电流，P为车载充电机通过冷却液传递出来的发热功率。
进一步的，所述DC/DC变换器发热功率函数为：
其中，
Δt为持续时间，c为冷却液的比热容，m为冷却液的质量，ΔT为冷却液的温度差，TA为环境温度，Uin为DC/DC变换器输入电压，Uout为DC/DC变换器输出电压，Iout为DC/DC变换器输出电流，P为DC/DC变换器通过冷却液传递出来的发热功率。
第二方面，本申请提供了一种如第一方面提及的热量模拟装置的控制方法，所述方法包括以下步骤：
选定热量模拟工作模式；
热量模拟器基于所述热量模拟工作模式对应的所述工作参数以及发热功率函数，获得模拟发热功率；
热量模拟器基于所述模拟发热功率以及电阻丝的电阻值，获得发热电流；
热量模拟器基于所述发热电流，控制所述电阻丝进行发热模拟；其中
所述热量模拟装置的热量模拟工作模式包括动力电池热量模拟工作模式、电机控制器热量模拟工作模式、车载充电机热量模拟工作模式以及DC/DC变换器热量模拟工作模式；
所述热量模拟器在所述动力电池热量模拟工作模式下，基于环境温度、动力电池电压、动力电池输出电流以及动力电池发热功率函数，获得对应的模拟发热功率，并控制所述电阻丝基于所述模拟发热功率进行发热模拟；
所述热量模拟器在所述电机控制器热量模拟工作模式下，基于环境温度信号、电机控制器输入电压、电机输出扭矩、电机输出转速以及电机控制器发热功率函数，获得对应的模拟发热功率，并控制所述电阻丝基于所述模拟发热功率进行发热模拟；
所述热量模拟器在所述车载充电机热量模拟工作模式下，基于环境温度信号、车载充电机输入电压、车载充电机输出电压、车载充电机输出电流以及车载充电机发热功率函数，获得对应的模拟发热功率，并控制所述电阻丝基于所述模拟发热功率进行发热模拟；
所述热量模拟器在所述DC/DC变换器热量模拟工作模式下，基于环境温度信号、DC/DC变换器输入电压、DC/DC变换器输出电压、DC/DC变换器输出电流以及DC/DC变换器发热功率函数，获得对应的模拟发热功率，并控制所述电阻丝基于所述模拟发热功率进行发热模拟。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
本申请的热量模拟器控制电阻丝进行发热模拟，选定不同的工作模式从而模拟不同类型的部件在不同工作情况下的发热情况，模拟对应环境下的冷却回路工作环境，为热管理设计人员的设计方案的验证提供便利。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例中提供的热量模拟装置的设备结构示意图；
图2为本申请实施例中提供的热量模拟装置的工作流程图；
图3为本申请实施例中提供的热量模拟装置对应的DC/DC变换器的发热采集环境示意图；
图4为本申请实施例中提供的热量模拟装置对应的DC/DC变换器的实车环境示意图；
图5为本申请实施例中提供的热量模拟装置对应的DC/DC变换器的发热模拟台架示意图；
图6为本申请实施例中提供的热量模拟装置对应的整体实车环境示意图；
图7为本申请实施例中提供的热量模拟装置对应的高压系统发热模拟台架示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
以下结合附图对本申请的实施例作进一步详细说明。
本申请实施例提供一种热量模拟装置及其控制方法，利用热量模拟器控制电阻丝进行发热模拟，选定不同的工作模式从而模拟不同类型的部件在不同工作情况下的发热情况，模拟对应环境下的冷却回路工作环境，为热管理设计人员的设计方案的验证提供便利。
为达到上述技术效果，本申请的总体思路如下：
一种热量模拟装置，所述热量模拟装置包括：
供冷却液流通的金属管；
绕设在所述金属管外壁的电阻丝；
与所述电阻丝连接的热量模拟器，其用于基于选定的热量模拟工作模式以及获得的工作参数，控制所述电阻丝进行发热模拟。
以下结合附图对本申请的实施例作进一步详细说明。
第一方面，本申请实施例提供一种热量模拟装置，该热量模拟装置包括：
供冷却液流通的金属管；
绕设在所述金属管外壁的电阻丝；
与所述电阻丝连接的热量模拟器，其用于基于选定的热量模拟工作模式以及获得的工作参数，控制所述电阻丝进行发热模拟。
具体的，如说明书附图的图1所示，该热量模拟装置包括：金属管、电阻丝、热模拟器以及计算机。
金属管，其作用为模拟发热对象的冷却液回路，包括回路截面积、直径、回路整体形状以及回路的长度；
其可以采用金属波纹管和弯折的铝管、钢管等；
金属波纹管可以直接用手进行弯折，而铝管和钢管等可以通过相应的设备进行弯折；金属管的内径的截面积和直径可以根据发热对象的冷却液回路的截面积和直径而定；
金属管的长度可以根据冷却液回路的长度而定；
金属管的形状可以根据冷却液回路的形状而定；
综上，选择合适的长度，合适的直径及截面积，合适的形状，尽可能完善的模拟被模拟对象的冷却回路。
电阻丝，用来模拟发热对象的发热源；
电阻丝缠绕在金属管外面，当电阻丝流经电流时，产生的热量通过金属管传导到冷却液。
热量模拟器包括：温度采样、控制器转换模块；
热量模拟器可以实时采集环境温度及接收相关的通讯信号并进行计算处理，并最终通过转换模块输出不同的电流来控制电阻丝的发热功率；
温度采样可以采用热电阻、热电偶，采集的温度数据会发给控制器；
控制器可以接收的通讯信号包括电压信号、电流信号、扭矩信号、转速信号等，控制器根据不同类型的被模拟的发热对象、温度采样信号、电阻丝的电阻值以及控制转换模块的输出电流，用于控制电阻丝的发热；
转换模块可以测量电阻丝的电阻，并将电阻丝的电阻值发给控制器，同时根据控制器的指令将热量模拟器的供电转换为直流电流给电阻丝，使电阻丝发热。
计算机，则通过通讯接口与热量模拟器内部的控制器进行通讯，给控制器发送电压信号、电流信号、扭矩信号以及转速信号等，使控制器能够根据这些参数控制电阻丝的发热情况。
本申请实施例中，利用热量模拟器控制电阻丝进行发热模拟，选定不同的工作模式从而模拟不同类型的部件在不同工作情况下的发热情况，模拟对应环境下的冷却回路工作环境，为热管理设计人员的设计方案的验证提供便利。
进一步的，该热量模拟装置的热量模拟工作模式包括动力电池热量模拟工作模式；
所述热量模拟器在所述动力电池热量模拟工作模式下，基于环境温度、动力电池电压、动力电池输出电流以及动力电池发热功率函数，获得对应的模拟发热功率，并控制所述电阻丝基于所述模拟发热功率进行发热模拟。
进一步的，该动力电池发热功率函数为：
其中，
Δt为持续时间，c为冷却液的比热容，m为冷却液的质量，ΔT为冷却液的温度差，TA为环境温度，U为动力电池电压，Iout为动力电池输出电流，P为动力电池通过冷却液传递出来的发热功率。
具体操作时，热量模拟器可模拟动力电池的发热情况，依靠的公式如下：
f(TA、U、Iout)＝P
Δt×P＝Q
Q＝c×m×ΔT
其中，Q为动力电池通过冷却液传递出来的热量。
需要说明的是，通过试验的方法测量动力电池的以上参数，以及冷却液的参数，可以得到一个以P＝f(TA、U、Iout)的函数关系，或对应矩阵关系；
将该函数关系或对应矩阵关系录入到热量模拟器的控制器中，当控制器采集到温度信号TA以及接收到U、Iout后，可计算出发热功率P，并除以电阻丝的电阻，即可输出对应的发热电流；
发热电流流经电阻丝时，电阻丝产生的热量通过金属管传导到冷却液；其中，
I为发热电流，R为电阻丝的电阻值。
进一步的，该热量模拟装置的热量模拟工作模式包括电机控制器热量模拟工作模式；
所述热量模拟器在所述电机控制器热量模拟工作模式下，基于环境温度信号、电机控制器输入电压、电机输出扭矩、电机输出转速以及电机控制器发热功率函数，获得对应的模拟发热功率，并控制所述电阻丝基于所述模拟发热功率进行发热模拟。
进一步的，该电机控制器发热功率函数为：
其中，
Δt为持续时间，c为冷却液的比热容，m为冷却液的质量，ΔT为冷却液的温度差，TA为环境温度，Uin为电机控制器输入电压，TTRQ为电机输出扭矩，Sspeed为电机输出转速，P为电机控制器通过冷却液传递出来的发热功率。
具体操作时，热量模拟器可模拟电机控制器的发热情况，依靠的公式如下：
f(TA、Uin、TTRQ、Sspeed)＝P
Δt×P＝Q
Q＝c×m×ΔT
其中，Q为电机控制器通过冷却液传递出来的热量。
需要说明的是，通过试验的方法测量电机控制器的以上参数，以及冷却液的参数，可以得到一个以P＝f(TA、Uin、TTRQ、Sspeed)的函数关系，或对应矩阵关系；
将该函数关系或对应矩阵关系录入到热量模拟器的控制器中，当控制器采集到温度信号TA以及接收到Uin、TTRQ、Sspeed后，可以计算出发热功率P，并除以电阻丝的电阻，即可输出对应的发热电流；
发热电流流经电阻丝时，电阻丝产生的热量通过金属管传导到冷却液；其中，
I为发热电流，R为电阻丝的电阻值。
进一步的，该热量模拟装置的热量模拟工作模式包括车载充电机热量模拟工作模式；
所述热量模拟器在所述车载充电机热量模拟工作模式下，基于环境温度信号、车载充电机输入电压、车载充电机输出电压、车载充电机输出电流以及车载充电机发热功率函数，获得对应的模拟发热功率，并控制所述电阻丝基于所述模拟发热功率进行发热模拟。
进一步的，该车载充电机发热功率函数为：
其中，
Δt为持续时间，c为冷却液的比热容，m为冷却液的质量，ΔT为冷却液的温度差，TA为环境温度，Uin为车载充电机输入电压，Uout为车载充电机输出电压，Iout为车载充电机输出电流，P为车载充电机通过冷却液传递出来的发热功率。
具体操作时，热量模拟器可模拟车载充电机的发热情况，依靠的公式如下：
f(TA、Uin、Uout、Iout)＝P
Δt×P＝Q
Q＝c×m×ΔT
其中，Q为车载充电机通过冷却液传递出来的热量。
需要说明的是，通过试验的方法测量车载充电机的以上参数，以及冷却液的参数，可以得到一个以P＝f(TA、Uin、Uout、Iout)的函数关系，或对应矩阵关系；
将该函数关系或对应矩阵关系录入到控制器中，当控制器采集到温度信号TA以及接收到Uin、Uout、Iout后，可以计算出发热功率P，并除以电阻丝的电阻，即可输出对应的发热电流；
发热电流流经电阻丝时，电阻丝产生的热量通过金属管传导到冷却液；其中，
I为发热电流，R为电阻丝的电阻值。
进一步的，该热量模拟装置的热量模拟工作模式包括DC/DC变换器热量模拟工作模式；
所述热量模拟器在所述DC/DC变换器热量模拟工作模式下，基于环境温度信号、DC/DC变换器输入电压、DC/DC变换器输出电压、DC/DC变换器输出电流以及DC/DC变换器发热功率函数，获得对应的模拟发热功率，并控制所述电阻丝基于所述模拟发热功率进行发热模拟。
进一步的，该DC/DC变换器发热功率函数为：
其中，
Δt为持续时间，c为冷却液的比热容，m为冷却液的质量，ΔT为冷却液的温度差，TA为环境温度，Uin为DC/DC变换器输入电压，Uout为DC/DC变换器输出电压，Iout为DC/DC变换器输出电流，P为DC/DC变换器通过冷却液传递出来的发热功率。
具体操作时，热量模拟器可模拟DC/DC变换器的发热情况，依靠的公式如下：
f(TA、Uin、Uout、Iout)＝P
Δt×P＝Q
Q＝c×m×ΔT
其中，Q为DC/DC变换器通过冷却液传递出来的热量。
需要说明的是，通过试验的方法测量DC/DC变换器的以上参数、以及冷却液的参数，可以得到一个以P＝f(TA、Uin、Uout、Iout)的函数关系，或对应矩阵关系；
将该函数关系或对应矩阵关系录入到热量模拟器的控制器中，当控制器采集到温度信号TA以及接收到Uin、Uout、Iout后，可以计算出发热功率P，并处以电阻丝的电阻，即可输出对应的发热电流；
发热电流流经电阻丝时，电阻丝产生的热量通过金属管传导到冷却液；其中，
I为发热电流，R为电阻丝的电阻值。
基于上述技术方案，模拟零件DC/DC变换器的发热，进行冷却系统的优化设计，具体操作如下：
第一步，搭建零件DC/DC变换器的发热采集环境，采集零件的发热参数，以DC/DC变换器为例，具体可以搭建如说明书附图的图3所示的测试环境。
第二步，采集得到DC/DC变换器通过冷却液传递出来的发热功率P；
已知c为冷却液的比热容，m为冷却液的质量，TA为环境温度，Tstart为冷却液起始温度；
设置直流输入电源的电压为Uin，设置DC/DC变换器输出电压为Uout；
启动DC/DC变换器和水泵，使得DC/DC变换器和水泵同时工作一段时间，记作Δt，DC/DC变换器的输出电流一直保持为Iout，经过一段时间冷却液温度为Tend；其中，
Tend-Tstart＝ΔT；
即可以得到DC/DC变换器通过冷却液传递出来的发热功率P。
第三步，通过改变TA、Uin、Uout、Iout中的任一个变量并重复试验，可以得到一个f(TA、Uin、Uout、Iout)与P的函数或者数据表；
当明确该函数或者数据表时，已知TA、Uin、Uout、Iout，即可计算或者查表得出DC/DC变换器通过冷却液传递出来的发热功率。
第四步，将该函数或数据表存储在热量模拟器的控制器中。
第五步，建立DC/DC变换器发热模拟台架，用于进行冷却回路控制器策略的调试；
参考实车环境图4，搭建DC/DC变换器的发热模拟台架；
选用DC/DC变换器冷却液回路同等截面积、同等直径、同等长度的金属波纹管；
将金属波纹管弯折成DC/DC变换器冷却液回路相同的形状。将电阻丝缠绕在金属波纹管外面；
在根据实车情况，补齐DC/DC变换器外部的冷却系统回路，如说明书附图的图5所示，即发热模拟台架示意图。
第六步，设置热量模拟器的工作模式为DC/DC变换器；
并给热量模拟器供电，热量模拟器自动采集环境温度TA，并采集电阻丝的电阻R。
第七步，使热量模拟器按照工况工作；
启动热量模拟器，通过计算机与热模拟进行通信；
通过通讯接口发送Uin、Uout、Iout。
第八步，电阻丝发热；
控制器根据内部存储的函数或数据表，查找出对应的发热功率P，并根据电阻丝的电阻进行计算得到输出电流，通过转换模块输出电流，电流流经电阻丝，电阻丝发热通过金属波纹管传导给冷却液。
第九步，热量模拟系统模拟不同工况下的发热情况；
通过改变Uin、Uout、Iout，既可模拟不同工况下的DC/DC变化器发热情况；
然后，热管理设计人员可以在此基础上设计合适的水泵、冷凝器、风扇和热控制其工作策略确保DC/DC变换器在不同的工作环境下不会出现温度过高。
基于上述技术方案，模拟动力电池、电机控制器以及DC/DC变换器组成的高压系统的发热，进行系统级冷却系统的优化设计，具体操作如下：
第1步，参考说明书附图的图3所示的方式，分别搭建动力电池、电机控制器、DC/DC变换器的发热采集环境，采集零件的发热参数；
第2步，采集得到DC/DC变换器通过冷却液传递出来的发热功率P；
已知c为冷却液的比热容，m为冷却液的质量，TA为环境温度，Tstart为冷却液起始温度；
设置直流输入电源的电压为Uin，设置DC/DC变换器输出电压为Uout；
启动DC/DC变换器和水泵，使得DC/DC变换器和水泵同时工作一段时间，记作Δt，DC/DC变换器的输出电流一直保持为Iout，经过一段时间冷却液温度为Tend；其中，
Tend-Tstart＝ΔT；
即可以得到DC/DC变换器通过冷却液传递出来的发热功率P。
第3步，通过改变TA、Uin、Uout、Iout中的任一个变量并重复试验，可以得到一个f(TA、Uin、Uout、Iout)与P的函数或者数据表；
当明确该函数或者数据表时，已知TA、Uin、Uout、Iout，即可计算或者查表得出DC/DC变换器通过冷却液传递出来的发热功率。
第4步，DC/DC变换器的发热函数或数据表会存储在热量模拟器的控制器中。
第5步，采集得到动力电池通过冷却液传递出来的发热功率P；
已知c为冷却液的比热容，m为冷却液的质量，TA为环境温度，Tstart为冷却液起始温度；
记录动力电池电压为U，设置动力电池的放电电阻，使动力电池放电电流为Iout；
启动水泵，使动力电池和水泵同时工作一段时间Δt，期间动力电池的输出电流一直保持为Iout，经过一段时间冷却液温度为Tend；其中，
Tend-Tstart＝ΔT；
即可以得到动力电池通过冷却液传递出来的发热功率P。
第6步，通过改变TA、U、Iout中的任一个变量并重复试验，可以得到一个f(TA、U、Iout)与P的函数或者数据表；
当明确该函数或者数据表时，已知TA、U、Iout，就可以计算或者查表得出动力电池通过冷却液传递出来的发热功率。
第7步，将动力电池的发热函数或数据表存储在热量模拟器的控制器中。
第8步，获得电机控制器通过冷却液传递出来的发热功率P；
已知c为冷却液的比热容，m为冷却液的质量，TA为环境温度，Tstart为冷却液起始温度；
设置直流输入电源的电压为Uin，将电机连接到测功机，启动电机控制器和水泵，使电机控制器和水泵同时工作一段时间Δt，
期间电机控制器驱动电机以恒定的扭矩TTRQ、转速Sspeed工作，经过一段时间冷却液温度为Tend；其中，
Tend-Tstart＝ΔT；
即可以得到电机控制器通过冷却液传递出来的发热功率P。
第9步，通过改变TA、Uin、TTRQ、Sspeed中的任一个变量并重复试验，可以得到一个f(TA、Uin、TTRQ、Sspeed)与P的函数或者数据表；
当明确该函数或者数据表时，已知TA、Uin、TTRQ、Sspeed，即可计算或者查表得出电机控制器通过冷却液传递出来的发热功率。
第10步，将电机控制器的发热函数或数据表存储在热量模拟器的控制器中。
第11步，建立高压系统发热模拟台架，用于进行冷却回路控制器策略的调试，参考整体实车环境，即图6，搭建高压系统的发热模拟台架；
分别选用动力电池、电机控制器、DC/DC变换器冷却液回路同等截面积、同等直径、同等长度的金属波纹管；
将金属波纹管弯折成动力电池、电机控制器、DC/DC变换器冷却液回路相同的形状；
将电阻丝缠绕在金属波纹管外面。在根据实车情况，补齐动力电池、电机控制器、DC/DC变换器外部的冷却系统回路，如说明书附图的图7所示，即高压系统发热模拟台架。
第12步，分别设置各个热量模拟器的工作模式为DC/DC变换器、动力电池、电机控制器；
并给热量模拟器供电，热量模拟器自动采集环境温度TA，并采集各个电阻丝的电阻R。
第13步，使各个热量模拟器按照工况工作；
启动热量模拟器，通过计算机与热模拟进行通信；
通过通讯接口发送DC/DC变换器的通讯信号Uin、Uout、Iout，动力电池的通讯信号U、Iout，电机控制器的通讯信号Uin、TTRQ、Sspeed。
第14步，各个电阻丝发热；
各个控制器根据内部存储的函数或数据表，查找出对应的发热功率P，并进行计算得到输出电流，通过转换模块输出电流，电流流经各个电阻丝，各个电阻丝发热通过金属波纹管传导给冷却液。
第15步，热量模拟系统模拟不同工况下的发热情况；
通过多个热量模拟器建立简易的高压系统发热台架，可以改变任意通讯信号，模拟高压系统在不同工况下的发热情况；
热管理设计人员可以在此基础上设计合适的水泵、冷凝器、风扇和控制其工作策略确保动力系统在不同的工作环境下不会出现温度过高或者过低。
第二方面，本申请实施例在第一方面提及的热量模拟装置的技术基础上，提供一种热量模拟装置的控制方法，该方法包括以下步骤：
选定热量模拟工作模式；
热量模拟器基于所述热量模拟工作模式对应的所述工作参数以及发热功率函数，获得模拟发热功率；
热量模拟器基于所述模拟发热功率以及电阻丝的电阻值，获得发热电流；
热量模拟器基于所述发热电流，控制所述电阻丝进行发热模拟。
需要说明的是，本申请实施例基于的一种热量模拟装置，该热量模拟装置包括：
供冷却液流通的金属管；
绕设在所述金属管外壁的电阻丝；
与所述电阻丝连接的热量模拟器，其用于基于选定的热量模拟工作模式以及获得的工作参数，控制所述电阻丝进行发热模拟。
具体的，如说明书附图的图1所示，该热量模拟装置包括：金属管、电阻丝、热模拟器以及计算机。
金属管，其作用为模拟发热对象的冷却液回路，包括回路截面积、直径、回路整体形状以及回路的长度；
其可以采用金属波纹管和弯折的铝管、钢管等；
金属波纹管可以直接用手进行弯折，而铝管和钢管等可以通过相应的设备进行弯折；金属管的内径的截面积和直径可以根据发热对象的冷却液回路的截面积和直径而定；
金属管的长度可以根据冷却液回路的长度而定；
金属管的形状可以根据冷却液回路的形状而定；
综上，选择合适的长度，合适的直径及截面积，合适的形状，尽可能完善的模拟被模拟对象的冷却回路。
电阻丝，用来模拟发热对象的发热源；
电阻丝缠绕在金属管外面，当电阻丝流经电流时，产生的热量通过金属管传导到冷却液。
热量模拟器包括：温度采样、控制器转换模块；
热量模拟器可以实时采集环境温度及接收相关的通讯信号并进行计算处理，并最终通过转换模块输出不同的电流来控制电阻丝的发热功率；
温度采样可以采用热电阻、热电偶，采集的温度数据会发给控制器；
控制器可以接收的通讯信号包括电压信号、电流信号、扭矩信号、转速信号等，控制器根据不同类型的被模拟的发热对象、温度采样信号、电阻丝的电阻值以及控制转换模块的输出电流，用于控制电阻丝的发热；
转换模块可以测量电阻丝的电阻，并将电阻丝的电阻值发给控制器，同时根据控制器的指令将热量模拟器的供电转换为直流电流给电阻丝，使电阻丝发热。
计算机，则通过通讯接口与热量模拟器内部的控制器进行通讯，给控制器发送电压信号、电流信号、扭矩信号以及转速信号等，使控制器能够根据这些参数控制电阻丝的发热情况。
本申请实施例中，利用热量模拟器控制电阻丝进行发热模拟，选定不同的工作模式从而模拟不同类型的部件在不同工作情况下的发热情况，模拟对应环境下的冷却回路工作环境，为热管理设计人员的设计方案的验证提供便利。
进一步的，该热量模拟装置的热量模拟工作模式包括动力电池热量模拟工作模式；
所述热量模拟器在所述动力电池热量模拟工作模式下，基于环境温度、动力电池电压、动力电池输出电流以及动力电池发热功率函数，获得对应的模拟发热功率，并控制所述电阻丝基于所述模拟发热功率进行发热模拟。
进一步的，该动力电池发热功率函数为：
其中，
Δt为持续时间，c为冷却液的比热容，m为冷却液的质量，ΔT为冷却液的温度差，TA为环境温度，U为动力电池电压，Iout为动力电池输出电流，P为动力电池通过冷却液传递出来的发热功率。
具体操作时，热量模拟器可模拟动力电池的发热情况，依靠的公式如下：
f(TA、U、Iout)＝P
Δt×P＝Q
Q＝c×m×ΔT
其中，Q为动力电池通过冷却液传递出来的热量。
需要说明的是，通过试验的方法测量动力电池的以上参数，以及冷却液的参数，可以得到一个以P＝f(TA、U、Iout)的函数关系，或对应矩阵关系；
将该函数关系或对应矩阵关系录入到热量模拟器的控制器中，当控制器采集到温度信号TA以及接收到U、Iout后，可计算出发热功率P，并除以电阻丝的电阻，即可输出对应的发热电流；
发热电流流经电阻丝时，电阻丝产生的热量通过金属管传导到冷却液；其中，
I为发热电流，R为电阻丝的电阻值。
进一步的，该热量模拟装置的热量模拟工作模式包括电机控制器热量模拟工作模式；
所述热量模拟器在所述电机控制器热量模拟工作模式下，基于环境温度信号、电机控制器输入电压、电机输出扭矩、电机输出转速以及电机控制器发热功率函数，获得对应的模拟发热功率，并控制所述电阻丝基于所述模拟发热功率进行发热模拟。
进一步的，该电机控制器发热功率函数为：
其中，
Δt为持续时间，c为冷却液的比热容，m为冷却液的质量，ΔT为冷却液的温度差，TA为环境温度，Uin为电机控制器输入电压，TTRQ为电机输出扭矩，Sspeed为电机输出转速，P为电机控制器通过冷却液传递出来的发热功率。
具体操作时，热量模拟器可模拟电机控制器的发热情况，依靠的公式如下：
f(TA、Uin、TTRQ、Sspeed)＝P
Δt×P＝Q
Q＝c×m×ΔT
其中，Q为电机控制器通过冷却液传递出来的热量。
需要说明的是，通过试验的方法测量电机控制器的以上参数，以及冷却液的参数，可以得到一个以P＝f(TA、Uin、TTRQ、Sspeed)的函数关系，或对应矩阵关系；
将该函数关系或对应矩阵关系录入到热量模拟器的控制器中，当控制器采集到温度信号TA以及接收到Uin、TTRQ、Sspeed后，可以计算出发热功率P，并除以电阻丝的电阻，即可输出对应的发热电流；
发热电流流经电阻丝时，电阻丝产生的热量通过金属管传导到冷却液；其中，
I为发热电流，R为电阻丝的电阻值。
进一步的，该热量模拟装置的热量模拟工作模式包括车载充电机热量模拟工作模式；
所述热量模拟器在所述车载充电机热量模拟工作模式下，基于环境温度信号、车载充电机输入电压、车载充电机输出电压、车载充电机输出电流以及车载充电机发热功率函数，获得对应的模拟发热功率，并控制所述电阻丝基于所述模拟发热功率进行发热模拟。
进一步的，该车载充电机发热功率函数为：
其中，
Δt为持续时间，c为冷却液的比热容，m为冷却液的质量，ΔT为冷却液的温度差，TA为环境温度，Uin为车载充电机输入电压，Uout为车载充电机输出电压，Iout为车载充电机输出电流，P为车载充电机通过冷却液传递出来的发热功率。
具体操作时，热量模拟器可模拟车载充电机的发热情况，依靠的公式如下：
f(TA、Uin、Uout、Iout)＝P
Δt×P＝Q
Q＝c×m×ΔT
其中，Q为车载充电机通过冷却液传递出来的热量。
需要说明的是，通过试验的方法测量车载充电机的以上参数，以及冷却液的参数，可以得到一个以P＝f(TA、Uin、Uout、Iout)的函数关系，或对应矩阵关系；
将该函数关系或对应矩阵关系录入到控制器中，当控制器采集到温度信号TA以及接收到Uin、Uout、Iout后，可以计算出发热功率P，并除以电阻丝的电阻，即可输出对应的发热电流；
发热电流流经电阻丝时，电阻丝产生的热量通过金属管传导到冷却液；其中，
I为发热电流，R为电阻丝的电阻值。
进一步的，该热量模拟装置的热量模拟工作模式包括DC/DC变换器热量模拟工作模式；
所述热量模拟器在所述DC/DC变换器热量模拟工作模式下，基于环境温度信号、DC/DC变换器输入电压、DC/DC变换器输出电压、DC/DC变换器输出电流以及DC/DC变换器发热功率函数，获得对应的模拟发热功率，并控制所述电阻丝基于所述模拟发热功率进行发热模拟。
进一步的，该DC/DC变换器发热功率函数为：
其中，
Δt为持续时间，c为冷却液的比热容，m为冷却液的质量，ΔT为冷却液的温度差，TA为环境温度，Uin为DC/DC变换器输入电压，Uout为DC/DC变换器输出电压，Iout为DC/DC变换器输出电流，P为DC/DC变换器通过冷却液传递出来的发热功率。
具体操作时，热量模拟器可模拟DC/DC变换器的发热情况，依靠的公式如下：
f(TA、Uin、Uout、Iout)＝P
Δt×P＝Q
Q＝c×m×ΔT
其中，Q为DC/DC变换器通过冷却液传递出来的热量。
需要说明的是，通过试验的方法测量DC/DC变换器的以上参数、以及冷却液的参数，可以得到一个以P＝f(TA、Uin、Uout、Iout)的函数关系，或对应矩阵关系；
将该函数关系或对应矩阵关系录入到热量模拟器的控制器中，当控制器采集到温度信号TA以及接收到Uin、Uout、Iout后，可以计算出发热功率P，并处以电阻丝的电阻，即可输出对应的发热电流；
发热电流流经电阻丝时，电阻丝产生的热量通过金属管传导到冷却液；其中，
I为发热电流，R为电阻丝的电阻值。
需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种热量模拟装置，其特征在于，所述热量模拟装置包括：
供冷却液流通的金属管，其用于模拟发热对象的冷却液回路，包括回路截面积、直径、回路整体形状以及回路的长度；
绕设在所述金属管外壁的电阻丝；
与所述电阻丝连接的热量模拟器，其用于基于选定的热量模拟工作模式以及获得的工作参数，控制所述电阻丝进行发热模拟；其中，
所述金属管被配置成可弯折,所述电阻丝缠绕在所述金属管外面，当所述电阻丝流经电流时，所述电阻丝产生的热量通过所述金属管传导到所述冷却液；
所述热量模拟装置的热量模拟工作模式包括动力电池热量模拟工作模式、电机控制器热量模拟工作模式、车载充电机热量模拟工作模式以及DC/DC变换器热量模拟工作模式；
所述热量模拟器在所述动力电池热量模拟工作模式下，基于环境温度、动力电池电压、动力电池输出电流以及动力电池发热功率函数，获得对应的模拟发热功率，并控制所述电阻丝基于所述模拟发热功率进行发热模拟；
所述热量模拟器在所述电机控制器热量模拟工作模式下，基于环境温度信号、电机控制器输入电压、电机输出扭矩、电机输出转速以及电机控制器发热功率函数，获得对应的模拟发热功率，并控制所述电阻丝基于所述模拟发热功率进行发热模拟；
所述热量模拟器在所述车载充电机热量模拟工作模式下，基于环境温度信号、车载充电机输入电压、车载充电机输出电压、车载充电机输出电流以及车载充电机发热功率函数，获得对应的模拟发热功率，并控制所述电阻丝基于所述模拟发热功率进行发热模拟；
所述热量模拟器在所述DC/DC变换器热量模拟工作模式下，基于环境温度信号、DC/DC变换器输入电压、DC/DC变换器输出电压、DC/DC变换器输出电流以及DC/DC变换器发热功率函数，获得对应的模拟发热功率，并控制所述电阻丝基于所述模拟发热功率进行发热模拟。
2.如权利要求1所述的热量模拟装置，其特征在于，所述动力电池发热功率函数为：
其中，
Δt为持续时间，c为冷却液的比热容，m为冷却液的质量，ΔT为冷却液的温度差，TA为环境温度，U为动力电池电压，Iout为动力电池输出电流，P为动力电池通过冷却液传递出来的发热功率。
3.如权利要求1所述的热量模拟装置，其特征在于，所述电机控制器发热功率函数为：
其中，
Δt为持续时间，c为冷却液的比热容，m为冷却液的质量，ΔT为冷却液的温度差，TA为环境温度，Uin为电机控制器输入电压，TTRQ为电机输出扭矩，Sspeed为电机输出转速，P为电机控制器通过冷却液传递出来的发热功率。
4.如权利要求1所述的热量模拟装置，其特征在于，所述车载充电机发热功率函数为：
其中，
Δt为持续时间，c为冷却液的比热容，m为冷却液的质量，ΔT为冷却液的温度差，TA为环境温度，Uin为车载充电机输入电压，Uout为车载充电机输出电压，Iout为车载充电机输出电流，P为车载充电机通过冷却液传递出来的发热功率。
5.如权利要求1所述的热量模拟装置，其特征在于，所述DC/DC变换器发热功率函数为：
其中，
Δt为持续时间，c为冷却液的比热容，m为冷却液的质量，ΔT为冷却液的温度差，TA为环境温度，Uin为DC/DC变换器输入电压，Uout为DC/DC变换器输出电压，Iout为DC/DC变换器输出电流，P为DC/DC变换器通过冷却液传递出来的发热功率。
6.一种如权利要求1所述的热量模拟装置的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
选定热量模拟工作模式；
热量模拟器基于所述热量模拟工作模式对应的所述工作参数以及发热功率函数，获得模拟发热功率；
热量模拟器基于所述模拟发热功率以及电阻丝的电阻值，获得发热电流；
热量模拟器基于所述发热电流，控制所述电阻丝进行发热模拟；其中
所述热量模拟装置的热量模拟工作模式包括动力电池热量模拟工作模式、电机控制器热量模拟工作模式、车载充电机热量模拟工作模式以及DC/DC变换器热量模拟工作模式；
所述热量模拟器在所述动力电池热量模拟工作模式下，基于环境温度、动力电池电压、动力电池输出电流以及动力电池发热功率函数，获得对应的模拟发热功率，并控制所述电阻丝基于所述模拟发热功率进行发热模拟；
所述热量模拟器在所述电机控制器热量模拟工作模式下，基于环境温度信号、电机控制器输入电压、电机输出扭矩、电机输出转速以及电机控制器发热功率函数，获得对应的模拟发热功率，并控制所述电阻丝基于所述模拟发热功率进行发热模拟；
所述热量模拟器在所述车载充电机热量模拟工作模式下，基于环境温度信号、车载充电机输入电压、车载充电机输出电压、车载充电机输出电流以及车载充电机发热功率函数，获得对应的模拟发热功率，并控制所述电阻丝基于所述模拟发热功率进行发热模拟；
所述热量模拟器在所述DC/DC变换器热量模拟工作模式下，基于环境温度信号、DC/DC变换器输入电压、DC/DC变换器输出电压、DC/DC变换器输出电流以及DC/DC变换器发热功率函数，获得对应的模拟发热功率，并控制所述电阻丝基于所述模拟发热功率进行发热模拟。
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