氣候變化以及減少二氧化碳排放的需求正在給交通運(yùn)輸行業(yè)帶來(lái)革命性的變化，并推動(dòng)其日益向電動(dòng)交通方向發(fā)展。電動(dòng)汽車 (EV) 使用高效電源轉(zhuǎn)換器，其值接近 99%。
    為了設(shè)計(jì)或評(píng)估電源轉(zhuǎn)換器，必須高精度地測(cè)量其功率損耗。通常通過(guò)瓦特表測(cè)量，功率損耗表示為輸入功率值與輸出功率值之間的差。由于效率高，這種差異非常小，因此只能突出顯示滿量程誤差。
    使用瓦特計(jì)進(jìn)行電氣測(cè)量的另一種解決方案是基于量熱法，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。
    我們現(xiàn)在描述的技術(shù)使用單個(gè)恒溫室、珀耳帖元件和室溫控制系統(tǒng)。珀耳帖電池以反向模式運(yùn)行，導(dǎo)致塞貝克效應(yīng)，由于冷側(cè)和暖側(cè)之間的熱量差異的影響，在其電極處產(chǎn)生電流。
    傳統(tǒng)熱量計(jì)由于電子電路中的功率損耗主要是由于散熱造成的，因此可以通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量來(lái)確定功率損耗。特別是量熱法，它使用介質(zhì)來(lái)消除被測(cè)設(shè)備 (DUT) 產(chǎn)生的熱量。在理想的熱量計(jì)中，散發(fā)的熱量完全被介質(zhì)吸收，介質(zhì)可以是空氣、水或其他類型的冷卻劑。
    常規(guī)熱量計(jì)分為三種類型：
    開放式熱量計(jì)：被測(cè)件直接放置在測(cè)量室內(nèi)，冷卻劑以普通空氣為代表。該解決方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且測(cè)量執(zhí)行速度快。主要缺點(diǎn)是難以測(cè)量空氣的熱容。
    封閉式單殼熱量計(jì)：它包括一個(gè)單獨(dú)的冷卻回路，用于與周圍環(huán)境進(jìn)行熱交換。通過(guò)使用水作為冷卻劑，它比開放式熱量計(jì)具有更高的精度。然而，由于水的熱容大于空氣的熱容，因此測(cè)量時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)。
    封閉式雙殼熱量計(jì)：可以主動(dòng)控制兩個(gè)殼之間的空氣溫度，從而提高精度。
    無(wú)論哪種類型，誤差的主要來(lái)源是通過(guò)熱量計(jì)壁的熱量損失（子>壁）。對(duì)于開放式和封閉式單殼熱量計(jì)，sub>wall 表示為：
    sub>wall = (T test – T amb ) ÷ R th,wall其中，T test是測(cè)試室內(nèi)的溫度，T amb是環(huán)境溫度，R th,wall是熱量計(jì)壁的熱阻。
    對(duì)于封閉式雙殼熱量計(jì)，sub>wall 可以估計(jì)為：
    sub>wall = (T test – T gap ) ÷ R th,wall其中T gap是箱體之間間隙中的空氣溫度。    提議的解決方案 提議的解決方案使用單個(gè)腔室、珀耳帖元件，其表面（腔室內(nèi)部和外部）有兩個(gè)散熱器、溫度傳感器和用于冷卻散熱器的風(fēng)扇電機(jī)（圖 1 ）。

    圖 1：量熱計(jì)方案使用珀耳帖元件。
    單房間解決方案的缺點(diǎn)是由子>墻引入的誤差，或跨墻的熱泄漏。為了提高測(cè)量精度，由于珀耳帖元件的作用，腔室中的溫度保持等于T amb 。
    產(chǎn)生的總熱量如下式所示：
    u c = S p T c I p – (T h – T c ) ÷ R p – 0.5 R p I p 2這里，S p是塞貝克系數(shù)，T c是冷端溫度，Th是熱端溫度，R p是珀?duì)柼麊卧臒嶙瑁琁 p是珀?duì)柼麊卧妮斎腚娏鳌?br>    當(dāng)腔室內(nèi)外溫度相同時(shí)，珀耳帖元件的冷卻能力等于以熱量形式耗散的功率損失。DUT 的功率損耗 ( sub>loss) 可計(jì)算如下：
    sub>loss = S p T c I p – (T h – T c ) ÷ R p – 0.5 R p I p 2 – Q Fc其中Q Fc是冷側(cè)風(fēng)扇電機(jī)的功耗。    圖 2顯示了所提出的熱量計(jì)控制系統(tǒng)。sub>1是熱量計(jì)的設(shè)備，sub>2是用于電流控制的降壓轉(zhuǎn)換器，C 1是用于溫度跟蹤的PI控制器，C 2是用于電流跟蹤的PI控制器。

    使用量熱法測(cè)量電動(dòng)汽車電源轉(zhuǎn)換器損耗圖2： 量熱儀反饋控制系統(tǒng)C 1和C 2注釋如下：

    使用量熱法測(cè)量電動(dòng)汽車電源轉(zhuǎn)換器損耗這里，KP i和KP T是比例增益，KI i和KI T是積分增益。
    實(shí)驗(yàn)結(jié)果最初，在 MATLAB 和 Simulink 環(huán)境中開發(fā)了熱等效電路模型的仿真。通過(guò)該模擬，可以得出T in隨時(shí)間變化的趨勢(shì)，觀察在持續(xù)約 600 秒的瞬態(tài)后，室內(nèi)溫度如何遵循T amb的趨勢(shì)。
    通過(guò)以相同的方式操作，可以得出珀?duì)柼麊卧獰岫撕屠涠说臏囟融厔?shì)、珀?duì)柼麊卧妮斎腚娏饕约肮烙?jì)的功率損耗。估計(jì)的功率損耗與被測(cè)轉(zhuǎn)換器的功率耗散一致。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)了所提出的量熱方法的有效性。