湿热交变试验箱及其控制方法与流程

本发明属于湿热交变试验箱的，尤其涉及一种湿热交变试验箱及其控制方法。

背景技术：

1、 在可靠性测试领域，高低温交变湿热试验是评估电子产品、汽车零部件及新能源组件（如电池、pcb板）环境适应性的核心手段。国际先进标准（如iec 60068-2-38、gb/t2423.4）及企业严苛规范（如大众pv 1200、宝马aief、苹果ac 69）均要求在模拟自然温湿度循环的基础上，实现低湿与高湿工况的快速平滑切换。现有技术中，湿热交变试验箱的温度控制包括：利用加热器提高空气温度的、利用蒸发器降低空气温度，湿热交变试验箱的湿度控制包括：利用电热式蒸汽锅炉产生高温蒸汽，注入箱体以提升湿度、利用蒸发器表面降温，使空气中的水蒸气凝结成露水排出，降低绝对湿度，其中蒸发器即作为降温部件、也作为降湿部件。这种结构存在以下不足：（1）高低湿切换存在真空区，蒸发器用于降温时、无法快速响应并用于除湿，并且由于试验腔的腔壁、循环风道的内壁以及试样品本身具有热湿惯性，表面附着的水膜难以瞬间去除，导致实际湿度在设定的时间内远高于目标值；（2）低湿工况的调控能力欠佳，例如，宝马等车企的测试标准要求在温度循环的同时、露点温度必须快速且线性的跟随湿度变化曲线，为保证低湿工况、蒸发器需持续的以相同或更高的功率保持作工，此时为满足温度循环的变化曲线，加热器则需要作工抵消多余的冷量、且抵消的变化量需保持不变，即在低湿的工况下，加热器的作工功率需要随着蒸发器的作工功率变化而变化，导致能量过度耦合，容易导致试验失效；（3）现有的控制方法在面对交变湿热曲线的剧烈变化时，由于缺乏对系统惯量的预判，往往出现过冲与振荡，当相对湿度设定值突变时，传感器（通常为干湿球或电容式）感知到变化、并反馈给执行机构（加湿/制冷）的过程存在较长的滞后时间，导致设备只能在试验结束后的数据上发现偏差，而无法在运行中进行有效修正。

技术实现思路

1、本发明的第一个目的在于提供一种湿热交变试验箱，旨在解决现有技术中的高低湿切换存在真空区、低湿工况的调控能力欠佳技术问题。

2、为实现上述目的，本发明实施例提供的一种湿热交变试验箱，包括中空的箱本体、加湿组件及温度控制组件，所述箱本体的内腔设有相通的试验腔以及循环风道，所述温度控制组件包括设于所述循环风道内的用于提高空气温度的加热器、用于降低空气温度的制冷蒸发器、以及驱动气流在试验腔与循环风道之间循环流动的循环风机，所述加湿组件的输出端与所述循环风道的内腔接通、用于提供湿热蒸汽，还包括除湿组件，所述除湿组件包括温湿度控制器、温湿度传感器、除湿蒸发器以及干空气装置，所述除湿蒸发器设于所述循环风道内、作用于所述循环风道内的水蒸气、并与所述温湿度控制器电信号连接，所述干空气装置的输出端与所述循环风道的内腔接通、用于提供干空气、并与所述温湿度控制器电信号连接，所述温湿度传感器设于所述试验腔内、并与所述温湿度控制器电信号连接。

3、可选地，所述温湿度控制器具有用于输入目标温湿度的输入模块。

4、可选地，还包括泄压阀，所述泄压阀设于所述箱本体上、并与所述温湿度控制电信号连接，所述泄压阀能够使所述试验腔与外界连通或隔断。

5、可选地，所述循环风机、所述加热器以及所述制冷蒸发器在竖直方向上由上至下依序布置于所述循环风道内。

6、可选地，所述除湿蒸发器与所述循环风道的内部连接、且在竖直方向上位于所述加热器与所述制冷蒸发器之间。

7、可选地，还包括供气管，所述供气管的外端与所述干空气装置的输出端连接、内端贯穿所述箱本体且其末端位于所述循环风道内。

8、可选地，所述干空气装置包括沿气体输送方向依序布置的单联件、前置过滤器、吸附式干燥机、后置过滤器以及电磁阀，所述电磁阀与所述温湿度控制器电信号连接、且其输出端与所述供气管的外端接通，所述单联件的输入端与外部气源接通。

9、可选地，还包括制冷除湿回路，所述制冷除湿回路包括压缩机、冷凝器及节流装置，所述除湿蒸发器的回气端口与所述压缩机的输入端接通，所述除湿蒸发器的进液端通过所述节流装置、所述冷凝器与所述压缩机的输出端接通。

10、本发明的第二个目的在于提供一种控制方法，旨在解决现有技术中因反馈的存在较长的滞后时间、而导致试验结束后的数据上发现偏差的技术问题。

11、为实现上述目的，本发明实施例提供的一种湿热交变试验箱的控制方法，包括如下步骤：

12、（s1）温湿度参数比对，利用所述温湿度传感器采集所述试验腔内的温湿度参数、并与预设目标温湿度的试验曲线进行对比；

13、（s2）选定除湿模式，所述温湿度控制器根据比对结果启动或停止与除湿模式相对应的工作元件；当试验腔的湿度处于高湿区间、且试验曲线无快速快速降湿的要求时，进行步骤（s2-1）；当试验腔的湿度处于高湿区间、且试验曲线有快速快速降湿的要求时，进行步骤（s2-2）；当试验腔的湿度处于高湿区间、且需要在低湿区间稳定进行时，进行步骤（s2-3）；

14、（s2-1）高湿除湿模式，所述温湿度控制器向所述干空气装置传达停止的工作指令、以及向所述除湿蒸发器传达启动的工作指令，所述除湿蒸发器通入低温制冷剂，试验腔内的湿热蒸汽流经所述除湿蒸发器的表面，湿热蒸汽冷凝为液态水后排出所述箱本体外；

15、（s2-2）快速降湿除湿模式，所述温湿度控制器向所述干空气装置传达启动的工作指令、以及向所述除湿蒸发器传达启动的工作指令，所述除湿蒸发器通入低温制冷剂，试验腔内的湿热蒸汽流经所述除湿蒸发器的表面，湿热蒸汽冷凝为液态水后排出所述箱本体外，所述干空气装置以脉冲宽度调制或连续开启方式控制干空气通入量，直至湿度降至目标允许偏差范围内；

16、（s2-3）保持低湿除湿模式，进行上述步骤（s2-1）或步骤（s2-2），直至所述试验腔内的将至低湿区间时，所述干空气装置以间歇式通入干空气的方式维持微正压。

17、可选地，所述步骤（s2）中的高湿区间为65%rh~98%rh、低湿区间为5%rh~20%rh；所述步骤（s2-2）中的干空气的露点≤-40℃。

18、本发明实施例提供的湿热交变试验箱中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：

19、（1）利用制冷蒸发器实现箱内温度循环控制，利用除湿蒸发器实现箱内湿度循环控制，两个独立的蒸发器单独工作，解决了传统单一蒸发器在除湿深度与响应速度之间不可兼得的技术缺陷；通过干空气装置向箱本体内通入干燥空气，在进行低湿试验或高湿向低湿快速切换时，利用干空气的低含湿量特性强制置换箱内湿空气，显著缩短湿度下降时间，避免湿度拖尾现象，另一方面，干空气的引入不仅直接降低相对湿度，还因其温度通常为室温或略低，辅助破坏了箱本体内壁及风道表面的水膜平衡，避免传统方案中、蒸发器持续结霜但湿度降不下来的拖尾现象，同时，干空气装置的介入可适度降低对蒸发器过低的露点要求，从而减轻制冷系统负荷，实现整体能效优化，通过干空气的强制置换效应与蒸发器持续冷凝除湿的协同作用，本发明实现了高湿（如98%rh）向低湿（如5%rh）的快速切换，切换时间较传统方案缩短50%以上，且切换过程中湿度无过冲、无明显拖尾现象，保证了交变曲线的平滑复现。

20、（2）本发明设置了专门用于除湿的除湿蒸发器，除湿蒸发器与制冷蒸发的温度调节功能适度解耦，避免了传统方案中除湿与降温强耦合所导致的能量相互干扰，使除湿过程不再以牺牲温度控制精度为代价，同时提升了除湿深度与系统稳定性。

21、（3）本发明根据当前湿度、湿度变化速率，判断系统处于高湿恒湿、高湿向低湿切换、低湿恒湿三种不同试验阶段，并据此决策三种除湿模式的启用时机，实现了前馈预测与反馈修正的复合控制。