一种水暖PTC加热系统的加热性能测试装置及测试方法与流程

一种水暖ptc加热系统的加热性能测试装置及测试方法
技术领域
1.本发明属于汽车技术领域，具体的说是一种水暖ptc加热系统的加热性能测试装置及测试方法。


背景技术：

2.在新能源驾驶舱采暖系统中普遍采用水暖ptc加热系统。原有的空调系统试验台由于没有专用的冷水机组已不能满足水暖ptc单体及系统加热性能测试需求。而增加冷水机组需要花费300万的试验室及系统升级费用。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本发明提供了一种水暖ptc加热系统的加热性能测试装置及测试方法，实施简单、实用、精度高、用途多样，即可测试单体性能，也可完成不同工况下的水暖ptc系统性能测试，可缩短开发周期3个月左右。
4.本发明技术方案结合附图说明如下：
5.第一方面，本发明实施例提供了一种水暖ptc加热系统的加热性能测试装置，其特征在于，包括：
6.水循环系统，用于提供水循环回路；
7.舱内空调系统5，用于根据测试标准要求提供稳定温度的环境舱2及散热器进风，为自动恒温系统；
8.冷却系统，用于将环境舱2内均温空气以稳定均匀的速度送到散热器，对水循环系统进行冷却；
9.供电系统，用于对测试样件进行供电；
10.控制系统，用于对测试样件的功率和水泵16的流量进行调节；
11.传感器采集及计算系统7，用于控制环境舱2内温度、进风风速，采集水流量、水暖ptc样件1进出口温度及压力，最终计算水暖ptc加热量、ptc流阻和ptc加热效率；
12.所述供电系统与水暖ptc样件1连接；所述冷却系统与水循环系统中的散热器6连接；所述传感器采集及计算系统7与水循环系统、舱内空调系统2和冷却系统连接；当对水暖ptc单体进行加热性能测试时，当对水暖ptc采暖系统进行加热性能测试时，所述控制系统与水暖ptc样件1和水循环系统中的水泵16连接。
13.进一步的，所述水循环系统还包括水暖ptc样件1、水加热及流量调节装置3、第一温度传感器13、第二温度传感器14、第一压力传感器12、第二压力传感器15和流量传感器11；当对水暖ptc单体进行加热性能测试时，所述水加热及流量调节装置3、流量传感器11、第一压力传感器12、第一温度传感器13、水暖ptc样件1、第二温度传感器14、第二压力传感器15、散热器6和水加热及流量调节装置3依次连接；当对水暖ptc采暖系统进行加热性能测试时，所述水泵16、水暖ptc样件1、第二压力传感器15、第二温度传感器14、散热器6、第一温度传感器13、第一压力传感器12和水泵16依次连接；
14.进一步的，所述冷却系统由焓差台4构成。
15.进一步的，所述供电系统包括高压电源10、低压电源8、导线、高压电源开关和低压电源开关。
16.进一步的，所述控制系统包括控制电脑9和can-oe。
17.第二方面，本发明还提供了一种水暖ptc加热系统的加热性能测试方法，通过一种水暖ptc加热系统的加热性能测试装置实现，包括对水暖ptc单体进行加热性能测试和对水暖ptc采暖系统进行加热性能测试。
18.进一步的，所述对水暖ptc单体进行加热性能测试的具体方法如下：
19.步骤11)、将水加热及流量调节装置3、流量传感器11、第一压力传感器12、第一温度传感器13、水暖ptc样件1、第二温度传感器14、第二压力传感器15、散热器6和水加热及流量调节装置3依次连接形成水循环回路；
20.步骤12)、设定环境舱2的温度，直至环境舱2内温度稳定；
21.步骤13)、按标准要求设定水流量、入水温度、ptc功率档位、焓差台风速；
22.步骤14)、待步骤13)设置的参数达到稳定值后，传感器采集及计算系统7读取水暖ptc入口流量、进出口温度及压力，并根据以上测试参数计算水暖ptc水侧加热量及流阻；
23.步骤15)、系统稳定后利用控制电脑9读取水暖ptc电侧功率；
24.步骤16)、利用步骤14)的水暖ptc水侧加热量除以步骤15)的水暖ptc电侧功率，即求出特定工况下的水暖ptc加热效率。
25.进一步的，所述步骤12)中设定环境舱2的温度为25℃。
26.进一步的，所述步骤13)中焓差台风速为5m/s。
27.进一步的，所述对水暖ptc采暖系统进行加热性能测试的具体方法如下：
28.步骤21)、将水泵16、水暖ptc样件1、第二压力传感器15、第二温度传感器14、散热器6、第一温度传感器13、第一压力传感器12和水泵16依次连接形成水循环回路；
29.步骤22)、根据系统侧试条件设定环境舱2的温度，直至环境舱2内温度稳定；
30.步骤23)、根据系统测试条件设定水泵流量、ptc档位、焓差台进风风量；
31.步骤24)、待系统稳定后传感器采集及计算系统7读取水循环系统流量、散热器进出口温度、压力，并计算系统水侧换热量；
32.步骤25)、利用焓差台及传感器采集及计算系统求出散热器6空气侧换热量，即为水暖ptc系统加热量。
33.本发明的有益效果为：
34.1)利用本发明可以节省试验室投入300万左右；
35.2)本发明实施简单、实用、精度高、用途多样；
36.3)本发明即可测试单体性能，也可完成不同工况下的水暖ptc系统性能测试，可缩短开发周期3个月左右。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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
些附图获得其他相关的附图。
38.图1为对水暖ptc单体进行加热性能测试的结构示意图；
39.图2为对水暖ptc采暖系统进行加热性能测试的结构示意图。
40.图中：
41.1、水暖ptc样件；2、环境舱；3、水加热及流量调节装置；4、焓差台；5、舱内空调系统；6、散热器；7、传感器采集及计算系统；8、低压电源；9、控制电脑；10、高压电源；11、流量传感器；12、第一压力传感器；13、第一温度传感器；14、第二温度传感器；15、第二压力传感器；16、水泵。
具体实施方式
42.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
44.实施例一
45.参阅图1和图2，一种水暖ptc加热系统的加热性能测试装置，包括：
46.水循环系统，用于提供水循环回路；
47.舱内空调系统5，用于根据测试标准要求提供稳定温度的环境舱2及散热器进风，为自动恒温系统；
48.冷却系统，用于将环境舱2内均温空气以稳定均匀的速度送到散热器，对水循环系统进行冷却；
49.供电系统，用于对测试样件进行供电；
50.控制系统，用于对测试样件的功率和水泵16的流量进行调节；
51.传感器采集及计算系统7，用于控制环境舱2内温度、进风风速，采集水流量、水暖ptc样件1进出口温度及压力，最终计算水暖ptc加热量、ptc流阻和ptc加热效率；
52.所述水循环系统包括水暖ptc样件1、水加热及流量调节装置3、散热器6第一温度传感器13、第二温度传感器14、第一压力传感器12、第二压力传感器15、流量传感器11和水泵16。
53.所述冷却系统由焓差台4构成。
54.所述供电系统包括高压电源10、低压电源8、导线、高压电源开关和低压电源开关。
55.所述控制系统包括控制电脑9和can-oe。
56.所述供电系统与水暖ptc样件1连接；所述冷却系统与水循环系统中的散热器6连接；所述传感器采集及计算系统7与水循环系统、舱内空调系统2和冷却系统连接；当对水暖ptc单体进行加热性能测试时，当对水暖ptc采暖系统进行加热性能测试时，所述控制系统与水暖ptc样件1和水循环系统中的水泵16连接。
57.参阅图1，当对水暖ptc单体进行加热性能测试时，在该测试模式下需要稳定被测
水暖ptc样件1入口的介质流量及温度，需要测试ptc入口流量、进出口温度及压差，根据以上参数就可以计算出ptc加热量。基于以上需求该测试模式下水循环系统中有部件水加热及流量调节装置3，无部水泵16。
58.整个水循环的连接顺序为：水加热及流量调节装置3-流量传感器11-第一压力传感器12-第一温度传感器13-水暖ptc样件1-第二温度传感器14-第二压力传感器15-散热器6-水加热及流量调节装置3。所述供电系统与测试样件相连；所述控制系统与测试样件相连，用于控制ptc功率档位，读取ptc电测功率；所述冷却系统与散热器6相连；所述冷却系统的焓差台4用于冷却系统水循环系统中的介质温度。传感器采集及计算系统7用于控制环境舱2内温度、焓差台4进风风速，采集系统水流量、测试件进出口温度及压力，最终计算水暖ptc加热量、ptc流阻、ptc加热效率。
59.参阅图2，当对水暖ptc采暖系统进行加热性能测试时，在该测试模式下需要测试水暖ptc系统终端输出部件即散热器6的热量输出，需要系统提供稳定的介质流量，根据散热器进出口温度、压力计算散热器的散热量。基于以上需求，此时水循环系统中无部件水加热及流量调节装置3，有部件水泵16。
60.整个水循环系统的连接顺序为：水泵16-水暖ptc样件1-第二压力传感器15-第二温度传感器14-散热器6-第一温度传感器13-第一压力传感器12-水泵16。所述供电系统与测试样件相连；所述控制系统与测试样件相连及水泵16相连，用于控制ptc功率档位、读取ptc电测功率。所述冷却系统与散热器6相连。所述冷却系统的焓差台4用于控制散热器6入口风速并计算散热器6风侧散热量。传感器采集及计算系统7用控制环境舱2内温度、焓差台4进风风速、采集水循环系统流量、散热器6进出口温度及压力、散热器6进出口空气湿度、温度，最终计算水侧加热量、空气侧加热量。
61.实施例二
62.本发明实施例提供了一种水暖ptc加热系统的加热性能测试方法，通过一种水暖ptc加热系统的加热性能测试装置实现，包括对水暖ptc单体进行加热性能测试和对水暖ptc采暖系统进行加热性能测试。
63.所述对水暖ptc单体进行加热性能测试的具体方法如下：
64.此试验对象为新能源车水暖ptc加热器总成。水循环系统中有部件水加热及流量调节装置3，无部件水泵16。水暖ptc样件为待测试样件1，所述环境舱2用于提供密闭保温控空间。所述舱内空调系统5主要将舱内温度稳定到所需环境或散热器6进风温度，若无特殊需求舱内温度控制到25℃。所述散热器6需要事先选择，其散热量应为ptc预估散热量的1.5倍左右。所述的冷却系统由焓差台4构成，焓差台4用于冷却经过散热器的液体介质。焓差台4的进风量可通过控制电脑9精细调节，初始调节时风速建议控制在5m/s左右。焓差台4进风温度由舱内空调系统5调节。以上焓差台4的进风温度及流速调节主要为了实现散热器6较大的散热能力。以保证进入水加热及流量控制系统水温低于ptc入水要求温度，这样水加热及流量控制系统才能通过加热的方式稳定ptc进水温度。所述水加热及流量调节装置3主要为水温及流量调节，以保证加热器入口流量及温度稳定，所需设定温度及流量根据加热器测试工况设定，温度、流量调节均通过pid算法控制调节。由于仅测试加热器单体加热能力，需要在加热器进出口各布置一对压力、温度传感器。所述传感器信号采集及计算系统7主要用于采集加热器进出口压力及温度和水泵流量，最终计算加热器加热能力。所示的控制系
统主要用于控制测试样件的功率档位，一般的可以用控制电脑9、can-oe实现控制电脑9与测试样件的通讯及控制，测试时根据试验需求调整ptc工作档位。
65.步骤11)、将水加热及流量调节装置3、流量传感器11、第一压力传感器12、第一温度传感器13、水暖ptc样件1、第二温度传感器14、第二压力传感器15、散热器6和水加热及流量调节装置3依次连接形成水循环回路；
66.步骤12)、设定环境舱2的温度，直至环境舱2内温度稳定；
67.其中，设定环境舱2的温度为25℃。
68.步骤13)、按标准要求设定水流量、入水温度、ptc功率档位、焓差台风速；
69.其中，所述步骤13)中焓差台风速为5m/s。
70.步骤14)、待步骤13)设置的参数达到稳定值后，传感器采集及计算系统7读取水暖ptc入口流量、进出口温度及压力，并根据以上测试参数计算水暖ptc水侧加热量及流阻；
71.步骤15)、系统稳定后利用控制电脑9读取水暖ptc电侧功率；
72.步骤16)、利用步骤14)的水暖ptc水侧加热量除以步骤15)的水暖ptc电侧功率，即求出特定工况下的水暖ptc加热效率。
73.对水暖ptc采暖系统进行加热性能测试的具体方法如下：
74.此试验对象为新能源车水暖ptc加热系统。水循环系统中无部件水加热及流量调节装置3，有部件水泵16。主要模拟新能源车加热系统实车管路试验。水暖ptc样件1、水泵16、散热器6、水管均为待测系统的待测样件。所述环境舱2用于提供密闭保温控空间。所述舱内空调系统5主要将舱内温度稳定到所需环境或散热器6进风温度，可根据系统加热量测试工况设定舱内温度。所述的冷却系统由焓差台4构成，焓差台4的进风量可通过控制电脑9精细调节，进风风量根据系统试验工况而定。焓差台4进风温度由舱内空调系统5调节。以上焓差台4的进风温度及流量都需要与系统测试工况指标一致。由于测试ptc系统加热能力，需要在散热器进出口各布置一对压力、温度传感器。所述控制系统主要用于控制测试样件的功率档位，一般的可以用控制电脑9、can-oe实现控制电脑9与测试样件的通讯及控制。测试时根据标准需求调整ptc工作档位。测试时依次开启水泵16、水暖ptc样件1、焓差台4，并依次设定ptc功率档位、水泵16流量、环境温度、焓差台4风量。最终根据散热器6进出口温度、水流量计算散热器6水側加热能力。根据焓差台进出口温度、压力、湿度、流量计算出ptc系统的空气側加热量。
75.步骤21)、将水泵16、水暖ptc样件1、第二压力传感器15、第二温度传感器14、散热器6、第一温度传感器13、第一压力传感器12和水泵16依次连接形成水循环回路；
76.步骤22)、根据系统侧试条件设定环境舱2的温度，直至环境舱2内温度稳定；
77.步骤23)、根据系统测试条件设定水泵流量、ptc档位、焓差台进风风量；
78.步骤24)、待系统稳定后传感器采集及计算系统7读取水循环系统流量、散热器进出口温度、压力，并计算系统水侧换热量；
79.步骤25)、利用焓差台及传感器采集及计算系统7求出散热器6空气侧换热量，即为水暖ptc系统加热量。
80.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施模式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限
于特定的细节和这里示出与描述的图例。

技术特征：
1.一种水暖ptc加热系统的加热性能测试装置，其特征在于，包括：水循环系统，用于提供水循环回路；舱内空调系统(5)，用于根据测试标准要求提供稳定温度的环境舱(2)及散热器进风，为自动恒温系统；冷却系统，用于将环境舱(2)内均温空气以稳定均匀的速度送到散热器，对水循环系统进行冷却；供电系统，用于对测试样件进行供电；控制系统，用于对测试样件的功率和水泵(16)的流量进行调节；传感器采集及计算系统(7)，用于控制环境舱(2)内温度、进风风速，采集水流量、水暖ptc样件(1)进出口温度及压力，最终计算水暖ptc加热量、ptc流阻和ptc加热效率；所述供电系统与水暖ptc样件(1)连接；所述冷却系统与水循环系统中的散热器(6)连接；所述传感器采集及计算系统(7)与水循环系统、舱内空调系统(2)和冷却系统连接；当对水暖ptc单体进行加热性能测试时，当对水暖ptc采暖系统进行加热性能测试时，所述控制系统与水暖ptc样件(1)和水循环系统中的水泵(16)连接。2.根据权利要求1所述的一种水暖ptc加热系统的加热性能测试装置，其特征在于，所述水循环系统还包括水加热及流量调节装置(3)、第一温度传感器(13)、第二温度传感器(14)、第一压力传感器(12)、第二压力传感器(15)和流量传感器(11)；当对水暖ptc单体进行加热性能测试时，所述水加热及流量调节装置(3)、流量传感器(11)、第一压力传感器(12)、第一温度传感器(13)、水暖ptc样件(1)、第二温度传感器(14)、第二压力传感器(15)、散热器(6)和水加热及流量调节装置(3)依次连接；当对水暖ptc采暖系统进行加热性能测试时，所述水泵(16)、水暖ptc样件(1)、第二压力传感器(15)、第二温度传感器(14)、散热器(6)、第一温度传感器(13)、第一压力传感器(12)和水泵(16)依次连接。3.根据权利要求1所述的一种水暖ptc加热系统的加热性能测试装置，其特征在于，所述冷却系统由焓差台(4)构成。4.根据权利要求1所述的一种水暖ptc加热系统的加热性能测试装置，其特征在于，所述供电系统包括高压电源(10)、低压电源(8)、导线、高压电源开关和低压电源开关。5.根据权利要求1所述的一种水暖ptc加热系统的加热性能测试装置，其特征在于，所述控制系统包括控制电脑(9)和can-oe。6.一种水暖ptc加热系统的加热性能测试方法，通过一种水暖ptc加热系统的加热性能测试装置实现，其特征在于，包括对水暖ptc单体进行加热性能测试和对水暖ptc采暖系统进行加热性能测试。7.根据权利要求6所述的一种水暖ptc加热系统的加热性能测试方法，其特征在于，所述对水暖ptc单体进行加热性能测试的具体方法如下：步骤11)、将水加热及流量调节装置(3)、流量传感器(11)、第一压力传感器(12)、第一温度传感器(13)、水暖ptc样件(1)、第二温度传感器(14)、第二压力传感器(15)、散热器(6)和水加热及流量调节装置(3)依次连接形成水循环回路；步骤12)、设定环境舱(2)的温度，直至环境舱(2)内温度稳定；步骤13)、按标准要求设定水流量、入水温度、ptc功率档位、焓差台风速；步骤14)、待步骤13)设置的参数达到稳定值后，传感器采集及计算系统(7)读取水暖
ptc入口流量、进出口温度及压力，并根据以上测试参数计算水暖ptc水侧加热量及流阻；步骤15)、系统稳定后利用控制电脑(9)读取水暖ptc电侧功率；步骤16)、利用步骤14)的水暖ptc水侧加热量除以步骤15)的水暖ptc电侧功率，即求出特定工况下的水暖ptc加热效率。8.根据权利要求7所述的一种水暖ptc加热系统的加热性能测试方法，其特征在于，所述步骤12)中设定环境舱(2)的温度为25℃。9.根据权利要求7所述的一种水暖ptc加热系统的加热性能测试方法，其特征在于，所述步骤13)中焓差台风速为5m/s。10.根据权利要求6所述的一种水暖ptc加热系统的加热性能测试方法，其特征在于，所述对水暖ptc采暖系统进行加热性能测试的具体方法如下：步骤21)、将水泵(16)、水暖ptc样件(1)、第二压力传感器(15)、第二温度传感器(14)、散热器(6)、第一温度传感器(13)、第一压力传感器(12)和水泵(16)依次连接形成水循环回路；步骤22)、根据系统侧试条件设定环境舱(2)的温度，直至环境舱(2)内温度稳定；步骤23)、根据系统测试条件设定水泵流量、ptc档位、焓差台进风风量；步骤24)、待系统稳定后传感器采集及计算系统(7)读取水循环系统流量、散热器进出口温度、压力，并计算系统水侧换热量；步骤25)、利用焓差台及传感器采集及计算系统求出散热器(6)空气侧换热量，即为水暖ptc系统加热量。

技术总结
本发明属于汽车技术领域，具体的说是一种水暖PTC加热系统的加热性能测试装置及测试方法。包括：水循环系统、舱内空调系统、冷却系统、供电系统、控制系统和传感器采集及计算系统。所述供电系统与水暖PTC样件连接；所述冷却系统与水循环系统中的散热器连接；所述传感器采集及计算系统与水循环系统、舱内空调系统和冷却系统连接；当对水暖PTC单体进行加热性能测试时，当对水暖PTC采暖系统进行加热性能测试时，所述控制系统与水暖PTC样件和水循环系统中的水泵连接。本发明实施简单、实用、精度高、用途多样，即可测试单体性能，也可完成不同工况下的水暖PTC系统性能测试，可缩短开发周期3个月左右。个月左右。个月左右。


技术研发人员：刘冬 宋占桌 董向力
受保护的技术使用者：一汽奔腾轿车有限公司
技术研发日：2023.05.26
技术公布日：2023/8/13