[发明专利]一种用于车辆热舒适性研究的矩阵式太阳辐照模拟实验系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种车辆的舱室热效应与太阳光的关联性以及舱室微环境控制技术领域，具体的涉及一种用于车辆热舒适性研究的矩阵式太阳辐照模拟实验系统。

背景技术

夏季车辆暴露在阳光下，车体会吸收太阳光的能量而导致车舱内出现高温，舱室微环境较为恶劣。车舱内的高温直接影响操作人员的生理状况和作业工效，导致乘车舒适性下降，甚至引发交通事故。全国每年因车内高温导致司机猝死以及儿童被误锁车内致死致残的报道屡见不鲜。对于军用作战车辆，因太阳辐照引起的车体温升，还会增加车辆被敌方红外探测设备发现和攻击的几率。

目前国内外在汽车、航空领域建有太阳辐照模拟实验系统，用于开展相关研究。

汽车行业方面，目前国内使用的太阳辐照模拟器主要采用卤素灯和红外灯作为发光光源，其光谱与自然光相比有一定偏差，该种模拟器只是根据实验需要利用了光源对车体的光热效应，主要用于考核车载空调的性能，未考虑实验车体表面在自然光照条件下的实际吸收能量，因此与由自然光照导致的舱室微环境变化具有较大差异。卤素灯模拟的太阳光能量密度可控范围在600～1000W/m²，不能涵盖我国200～1200W/m²的自然光照范围。且大多数模拟器仅设计为车体顶部照射，未能兼顾车体侧壁受阳光直射产生的热效应；有的为了模拟太阳光不同的入射角度，采用了电液伺服驱动的可旋转灯阵，虽然自动化程度较高，但结构较为复杂，工程造价较高。

航空领域，某研究所研发的光环境模拟实验系统，主要用于模拟阳光照射对飞行员空中观察时的视觉影响，该系统偏重于模拟光的照度，缺少模拟光的能量密度（既引起实验物热效应）的功能。

太阳能电池研究领域，为保证较高的光谱匹配度、光照均匀度和光照稳定性，该行业的太阳模拟器大多采用单只氙灯或者一只氙灯和一只卤素灯的组合方案，此种模拟器适用于对太阳能电池板样品等小型实验件的测试研究，不能用于大型工程实验。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供能够研究太阳光对车辆舱室内产生的光热效应，更好地解决高温引起的人体不适，提高模拟器的光谱匹配度、光照能量密度范围的扩展，同时以简单易操作的方式满足大、中、小型车辆实验需求的矩阵式太阳辐照模拟实验系统。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：一种用于车辆热舒适性研究的矩阵式太阳辐照模拟实验系统，包括一PLC控制器、中间继电器、交流接触器、空开开关、热继电器、电源、设在实验车顶的矩阵式灯阵和设在实验车体表面的光照能量密度传感器；

所述的交流接触器的输入端分别与空开开关和中间继电器的输出端连接，所述的交流接触器的输出端通过热继电器与矩形灯阵电连接，所述的空开开关的输入端与电源电连接，所述的中间继电器的输入端与PLC控制器的输出端连接，所述的PLC控制器的输入端与光照能量密度传感器电连接；

所述的电源通过空开开关、交流接触器和热继电器为矩阵式灯阵提供用电，所述的PLC控制器将设定的指令并通过中间继电器传送给交流接触器来控制电源为矩形灯阵提供的电压，所述的光照能量密度传感器将检测到的光照能量密度的信号传送给PLC控制器，PLC控制器根据检测到的光照能量密度的信号，通过改变电源的供电电压对矩形灯阵的光照能量密度进行修正。

所述的PLC控制器连接有一计算机，该计算机为PLC控制器设定指令并通过中间继电器传送给交流接触器来控制电源为矩形灯阵提供的电压。

所述的矩阵式灯阵悬挂在实验车顶的上方，且通过矩阵式灯阵顶部连接的升降机构调整矩阵式灯阵与实验车顶的距离。

所述的矩阵式灯阵是由灯架、矩阵排布在灯架上的氙灯组成，所述的升降机构与灯架连接。

所述的灯架是由水平架和设在水平架两侧的倾斜架构成，所述水平架上的氙灯是按照7×10进行矩阵排布，所述的倾斜架上的氙灯是按照2×10进行矩阵排布。

所述的每盏氙灯上设有反光罩，该反光罩外设有贯流式散热风扇。

所述的升降机构至少包括一固定平台，所述的固定平台与灯架采用了双级双剪臂式升降机构连接，所述的固定平台上端设有与实验室顶部连接的连接杆。

所述的双级双剪臂式升降机构通过两个电动式螺旋升降丝杆减速机对灯架的上升和下降进行控制。

所述的倾斜架上的氙灯通过两组控制区进行控制，每组控制区按照2×5的矩阵控制倾斜架上的氙灯；

所述水平架上的氙灯通过3组控制区进行控制，该3组控制区从前往后分别按照7×4、7×3、7×4的矩阵排布控制水平架上的氙灯。