在整車(chē)系統(tǒng)與熱管理性能開(kāi)發(fā)過(guò)程中，如何在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)自然光照條件下的車(chē)廂熱負(fù)荷，是評(píng)價(jià)車(chē)輛環(huán)境與乘車(chē)駕駛舒適性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。太陽(yáng)光模擬器能夠模擬太陽(yáng)光的光譜、強(qiáng)度及空間分布，為整車(chē)環(huán)境艙試驗(yàn)提供可控、可重復(fù)的光照條件。下文，紫創(chuàng)測(cè)控luminbox將系統(tǒng)闡述太陽(yáng)光模擬器在整車(chē)環(huán)境光模擬試驗(yàn)中的應(yīng)用原理、技術(shù)要點(diǎn)及其試驗(yàn)區(qū)域的科學(xué)界定方法。

太陽(yáng)光模擬器的核心作用與技術(shù)構(gòu)成

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太陽(yáng)光模擬器主要用于模擬整車(chē)或車(chē)輛零部件在太陽(yáng)輻射下的光熱環(huán)境，而非僅復(fù)刻光照強(qiáng)度，為整車(chē)試驗(yàn)提供熱環(huán)境測(cè)試平臺(tái)，常集成于可調(diào)控溫度、濕度、風(fēng)速的環(huán)境艙內(nèi)。自然太陽(yáng)輻射光譜覆蓋150–4000 nm的紫外、可見(jiàn)及紅外波段，早期紅外模擬系統(tǒng)因無(wú)法復(fù)現(xiàn)全波段已被淘汰，當(dāng)前主流采用氙燈加濾光玻璃方案，濾除過(guò)量紅外輻射，使輸出光譜貼合AM1.5等標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)直射與散射光的綜合模擬。

整車(chē)熱負(fù)荷建模

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為量化光照對(duì)車(chē)廂溫度的影響，需建立車(chē)廂熱負(fù)荷計(jì)算模型。車(chē)廂與外界的熱交換主要包括導(dǎo)熱、對(duì)流與輻射三種形式?？偀嶝?fù)荷可分為以下五部分：

車(chē)身表面?zhèn)鳠?/strong>：太陽(yáng)輻射與環(huán)境溫度共同作用，使車(chē)身外表面溫度升高，熱量經(jīng)車(chē)頂、車(chē)門(mén)等結(jié)構(gòu)導(dǎo)入車(chē)內(nèi)。

車(chē)窗玻璃傳熱：包括因內(nèi)外溫差引起的導(dǎo)熱、玻璃吸收輻射后的對(duì)流放熱，以及直接透射進(jìn)入車(chē)內(nèi)的太陽(yáng)輻射。

發(fā)動(dòng)機(jī)艙傳熱：發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的熱量通過(guò)隔板傳入車(chē)廂。

新風(fēng)熱負(fù)荷：取決于空調(diào)風(fēng)門(mén)狀態(tài)與車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)。

乘員散熱：按實(shí)際載客數(shù)計(jì)入人體發(fā)熱量。

建立模型時(shí)需綜合考慮車(chē)身材料屬性、玻璃面積、隔熱層性能及實(shí)際工況修正系數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)廂熱負(fù)荷的穩(wěn)態(tài)計(jì)算。

試驗(yàn)方法與數(shù)據(jù)分析

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車(chē)廂熱負(fù)荷、車(chē)內(nèi)實(shí)測(cè)溫度、車(chē)內(nèi)理論溫度、車(chē)頂高度和車(chē)頂光照強(qiáng)度

為探究車(chē)體高度對(duì)光照接收及熱負(fù)荷的實(shí)際影響，研究選取了四款尺寸相近、僅底盤(pán)高度不同的車(chē)型進(jìn)行對(duì)照試驗(yàn)。試驗(yàn)在太陽(yáng)光模擬器環(huán)境艙中依據(jù)VDA標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，分為無(wú)光照與施加1000 W/m2光照兩個(gè)階段。過(guò)程中監(jiān)測(cè)車(chē)頂與車(chē)側(cè)光照強(qiáng)度、車(chē)內(nèi)外溫度等參數(shù)。

數(shù)據(jù)表明：隨著車(chē)頂離地高度從1425 mm增至1725 mm，車(chē)頂光照強(qiáng)度從約1025 W/m2上升至1107 W/m2，增幅約8%。相應(yīng)的車(chē)廂熱負(fù)荷計(jì)算值增加約8.5%，實(shí)測(cè)車(chē)內(nèi)溫度上升近6.6%。證明車(chē)體高度會(huì)改變其接收的光照強(qiáng)度，進(jìn)而影響車(chē)廂熱累積。

試驗(yàn)區(qū)域的科學(xué)界定與均勻性要求

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光照均勻性是影響試驗(yàn)結(jié)果可靠性的關(guān)鍵。依據(jù)DIN 75220等標(biāo)準(zhǔn)，太陽(yáng)光模擬器系統(tǒng)需在光照區(qū)域內(nèi)界定一個(gè)可使用試驗(yàn)區(qū)，該區(qū)域內(nèi)各平行平面上的光照強(qiáng)度應(yīng)保持良好均勻性。

基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，研究提出以離地1米、光照1000 W/m2的平面為基準(zhǔn)，將車(chē)廂熱負(fù)荷公差控制在±10%以?xún)?nèi)，對(duì)應(yīng)要求光照強(qiáng)度均勻性在±8%以?xún)?nèi)。通過(guò)垂直方向?qū)崪y(cè)，最終劃定一個(gè)高度范圍1000–1740 mm、長(zhǎng)4500 mm、寬2500 mm的立體區(qū)域作為有效試驗(yàn)區(qū)。該區(qū)域?qū)嵸|(zhì)上也是適用于此類(lèi)試驗(yàn)的推薦車(chē)輛最大外廓尺寸，超出此范圍的車(chē)輛難以保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

綜上，太陽(yáng)光模擬器是整車(chē)熱管理試驗(yàn)中的重要設(shè)備，通過(guò)全光譜模擬和均勻性控制，能有效復(fù)現(xiàn)日照下的車(chē)廂熱負(fù)荷。測(cè)試車(chē)輛在太陽(yáng)光模擬器中的位置與自身尺寸，必須嚴(yán)格處于系統(tǒng)標(biāo)定的均勻光照區(qū)域內(nèi)，否則光照條件的失真將直接影響熱負(fù)荷數(shù)據(jù)的真實(shí)性。規(guī)范使用與科學(xué)界定試驗(yàn)范圍，是獲得可靠試驗(yàn)數(shù)據(jù)、有效指導(dǎo)空調(diào)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的重要前提。

Luminbox大面積環(huán)境艙/環(huán)境箱用太陽(yáng)光模擬

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紫創(chuàng)測(cè)控Luminbox大面積環(huán)境艙/環(huán)境箱用太陽(yáng)光模擬，以全維度適配性與精準(zhǔn)控制能力為核心，精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)自然太陽(yáng)光特性，為各大尺寸樣品提供高效專(zhuān)業(yè)光照模擬解決方案。

采用金鹵燈，性?xún)r(jià)比高，測(cè)試成本低，周期短

每個(gè)燈源有一套電源控制系統(tǒng)，輻照度可單獨(dú)控制

測(cè)試過(guò)程中，輻照度數(shù)據(jù)可跟蹤記錄，輻照量達(dá)到要求后，可自動(dòng)停止測(cè)試

可設(shè)定溫度、運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)、累計(jì)輻射強(qiáng)度參數(shù)等

紫創(chuàng)測(cè)控Luminbox大面積環(huán)境艙/環(huán)境箱用太陽(yáng)光模擬已廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、航天航空、太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域。未來(lái)，紫創(chuàng)測(cè)控將持續(xù)優(yōu)化光源技術(shù)與控制算法，進(jìn)一步為用戶(hù)提供更高效的環(huán)境試驗(yàn)光照支持。

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