技术验证
能够运行的技术,必须是可测量的。
VENDOR.Max 是一台非线性电动力学装置,运行于受控的放电谐振工况。本页不阐述该工况的物理机理,也不为其辩护。
我们不要求独立实验室认同我们对外壳内部所发生过程的解释。我们这样设计试验,使这种认同并非必要。
测量产品。检视内部现存储能。选定场地。测量交付给负载的能量。
上一台样机确立了该架构的工程可行性,并提供了项目的内部试验材料。提交独立验证的,是在全新元器件基础上重新装配的样机。独立验证并不使结果得以存在,而是把它转入另一种状态:由测量方以自有仪器记录下来的结果。
验证是什么
验证就是测量。一项事先陈述的物理结果主张,通过独立试验加以检验:边界已界定,负载已界定,输入与输出均经测量,判定准则在第一次测量之前即已确定。
此处所说的独立验证,指的是对物理结果的测量。产品的法规符合性评价不属于本页范围。
被验证的是什么
不是理论。不是专利。不是我们对机理的解释。不是使用寿命。
被验证的,是一台运行中的装置在给定边界条件下产生的可测量结果。测量方获得的是一个不需要信任外壳内容物的试验问题:
在给定边界条件下,该装置向外部负载交付多少可测量的能量,持续多长时间?
答案由测量方的仪器确定。内部电路对此既非必需,也不予披露。
两个试验问题
试验回答两个问题。二者互不替代,且都在不披露内部电路的前提下完成。
外部负载获得了多少能量,持续多长时间?
由可溯源的电测量链确定,并以量热法作独立交叉核验。
存在哪些外部能量连接,内部储能能否解释所观察到的结果?
由外壳物理贯穿处的清单,以及内部所发现储能的能量保守上限共同确定。
本试验不以确立能量来源为目标,内部机理的披露也不在其范围之内。物理机理的公开说明与项目的专利立场另行存在;封闭的工程实现不构成本试验的对象。
负载量热试验
对复杂电过程的电测量,对相位、信号波形以及峰值、有效值与平均值的混用都很敏感。热测量则不由这些量推算得出。
- 电热水壶解释方法
- 量热计执行方法
- 参比加热元件校准方法
量热结果由负载中的热效应决定,无需从电压与电流的波形反推交付能量。但它需要一套自身封闭的热量核算:正因如此,量热计在运行前以电替代法校准,运行后再次校准。
电热水壶解释方法
一只装有已知水量的普通电热水壶,任何读者都能理解:质量、初始温度、终了温度、时间。水的状态变化是一个物理事实,与能量来源如何构造无关。
\[Q = m\,c_p\,\Delta T\]为什么家用电热水壶不是测量仪器
仅按水计算的热量核算,系统性地低于所供给的能量:一部分进入容器壁、加热元件与壶盖,一部分因对流、辐射与蒸发而损失,水的比热容随温度略有变化,自动断电又使终点发生偏移。家用试验的结果是一个下限估计,而不是一次测量。
量热计执行方法
正式试验采用经校准的电阻加热元件、已知热质量、强制搅拌、受控损失、可溯源的温度传感器,以及经测量的工作介质质量。工作温区选在无相变的范围内,大致为 25 至 75 °C,下限点高于环境温度,使整个运行期间与环境的热交换保持同一方向。
参比加热元件校准方法
在 VENDOR.Max 运行之前,同一台量热计、同一个加热元件、同样质量的工作介质、同样的搅拌方式和同一温区,由能量经测量的可溯源电源供电。运行结束后重复校准。替代法的接线拓扑由方案固定:校准时与运行时,供电的是同一热学系统中的同一个加热元件。
量热计首先由已知能量的电源加以校准,随后由 VENDOR.Max 完成同一件事。所比较的是两次升温,而不是一次计算与一次测量。系统的有效热容与损失系数由试验确定,而非由模型给出;运行后重复校准,则使测量链自身的任何变化都可被察觉。
| 水量 | 起始 | ΔT | m cp ΔT | 折合 | 2.4 kW 下的理想时间 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1.0 L | 22 °C | 78 K | 326.4 kJ | 90.7 Wh | 136 s |
| 1.0 L | 24 °C | 76 K | 318.0 kJ | 88.3 Wh | 132 s |
| 1.0 L | 26 °C | 74 K | 309.6 kJ | 86.0 Wh | 129 s |
| 1.7 L | 22 °C | 78 K | 554.8 kJ | 154.1 Wh | 231 s |
| 1.7 L | 24 °C | 76 K | 540.6 kJ | 150.2 Wh | 225 s |
| 1.7 L | 26 °C | 74 K | 526.3 kJ | 146.2 Wh | 219 s |
两种举证方法与一个可观察指示器
举证结果由两种测量方法构成:可溯源的电测量链与量热法。可视电能表不进入判定准则。
外壳输出端口 → 可视电能表 → 负载 / 量热计
可溯源测量链工作在同一输出端口上。可视电能表是测量装置的外部元件,位于外壳边界之外;其自身耗电不计入量热负载。可溯源电测量链与量热计的测量截面在运行前由方案固定,二者之间的任何差异均须显式计入。
可视电能表
一只紧凑的插座式电能表串接在输出端口与负载之间,连续显示电压、电流、有功功率、功率因数与累计电能。它的作用是让试验过程实时可见,而不是承担计量职责:在场的任何人都可直接从显示屏读取累计千瓦时,无需任何数据处理。
显示屏上累计电能的增长,使试验进程直接可见。但内部储能计算上限被正式越过的时刻,仅依据可溯源测量链的数据与既定判定规则确定。可视电能表的读数不进入该计算。
该电能表既不是判定仪器,也不是独立的测量通道:它与可溯源测量链处于同一电路,以同一方法测量同一物理量。独立性来自量热法,而不是来自第二台电测仪器。这一类仪器的准确度按正弦电压与线性负载给出,而在真实输出信号下,该条件只能近似满足。电能表读数在运行前后于已知负载上与可溯源测量链比对,偏差作为参考值记入报告。
电能记录仪
一台准确度等级已知的可溯源仪器进行带时标的连续记录:电压、电流、有功功率、功率因数、累计电能。原始数据直接从仪器导出,不加编辑地保存在原始数据包中;导出的原始文件随报告一并提交。结果的电学部分由这台仪器给出。
量热计
以另一种物理方法对同一结果作独立核验,并在运行前后进行替代法校准。
两种物理性质不同的举证方法在既定不确定度范围内相互吻合,要用单台仪器的误差来解释就困难得多。所使用的全部测量器具均属于测量方,或在运行开始前由其接收并加封。
连续录像同时将可视电能表的显示屏、负载与时钟摄入同一画面。该录像属于可观察性材料,不构成测量的组成部分。
试验边界及其清单
边界清单列出与外部能量或物质交换有关的外壳物理贯穿处。其对象是功率与服务类贯穿处,而不是产品的完整能量核算:热通道与场通道的核算属于后续研究层级,不在初次验证的范围之内。
| 通道 | 处理方式 |
|---|---|
| 外部启动通道,若存在 | 启动阶段的能量全程记录;启动后电源被实体断开,并监测其后不再发生任何交换 |
| 工况支路的内部蓄电池 | 不跨越外部边界;计入内部储能清单,并纳入其变化量的分析 |
| 内置操作与显示界面 | 位于外壳边界以内;其本身不构成能量输入 |
| 界面的外部服务连接,若使用 | 列入边界清单;在主运行期间断开或加以测量 |
| 输出端口 | 测量交付给负载的能量 |
| 保护导体,若结构上存在 | 出于安全要求予以保留;须核实其未被用作未计入的功率输入 |
| 其他外部功率连接 | 在开始前列入清单;在主运行期间断开或显式计入 |
| 物质流,若结构上可能 | 作为外部交换予以记录;若不存在,则确认该通道缺失 |
启动配置
启动配置在试验开始前固定下来。
若受检样机使用外部启动电源,则启动阶段的能量全程记录;启动完成后,外部电源被实体断开,相应外部通道的状态由测量方在整个主运行期间监测。
若由工况支路的内部蓄电池启动,则不存在外部启动能量通道:启动经由自带的操作机构完成,蓄电池留在外壳边界以内,并作为内部储能与工况缓冲计入。
操作机构与显示面板内置于产品,位于外壳边界以内;其本身不是能量输入。若参数设置或读数经由外部连接完成,则该物理通道列入边界清单,并在主运行期间断开或加以测量。
能量核算中的任何一项都不得作为等式的余项来计算。由相减得到的量不是测得量。
对可能扭曲结果的简单因素的控制
初次验证并不考察所观察结果的一切可能解释。它控制的是一组有限的简单因素,这些因素能够直接模仿或扭曲所测得的结果。
隐藏的内部储能
我们并不断言其不存在。测量方查验产品构成,对所发现的每一项储能建立保守的能量上限,并将运行持续到交付能量超出这样一项储能所能解释的限度为止。
隐藏的导线
边界的每一处物理穿越在运行前均列入清单。每一通道或被测量,或被断开并加封。
场地基础设施
试验地点可由测量方指定。装置在断电状态下运往该处。除非属于受检对象本身,否则不需要任何属于 VENDOR 的试验台、工作台或底座。
对场地的依赖
通过转移试验来核验。测量方可以另选房间或另一处独立场地,并重复运行。更换地点后结果依然保持,即排除了把结果归因于某一特定实验室基础设施这一简单的替代解释。
预热的外壳
装置的热状态在运行前后予以记录。这并非对产品的完整量热,但外壳事先被加热这一解释就此不再是自由参数。
可消耗物质
装置的质量在运行前后予以测量。称重用作产品状态的核验,并作为那些显式依赖质量的保守储能估计的输入量。质量没有可测变化,本身并不排除化学储能或其他形式的内部储能。
测量伪影
两种物理性质不同的举证方法指向同一结果:可溯源电测量链与量热法。可视电能表不进入判定准则。此外还进行一次对照运行:同一方案、同一接线、装置处于不工作状态。它确认所观察到的信号并非由测量链本身产生。
追加的对照核验
在方案确定之前,测量方可以提出一项追加的对照核验,前提是它直接关系到所主张的结果,且既不要求扩大约定的试验范围,也不要求披露封闭的工程实现。是否纳入,由测量开始前约定的方案决定。
检视构成与内部储能上限
内部储能是唯一无法通过查验边界排除的简单解释。因此这一可能性以定量方式排除。试验允许两种方式;第二种为主。
外壳不开启,按质量取保守上限
外壳不予开启。上限按产品质量建立,仿佛其全部质量都用于储能。这是最严苛、耗时也最长的方式。它的用意在于表明:即使不开启外壳查验,试验依然可行。
检视构成
开启外壳,对潜在储能进行清点。上限按实际发现的元器件建立,相较于把产品全部质量视为储能的假设,通常可使上限大幅降低。降低的幅度只有在检视受检样机之后才能确定。
| 参数 | 数值 | 状态 |
|---|---|---|
| 外形尺寸 | 600 × 350 × 250 mm | 设计值 |
| 外壳外廓体积 | 52.5 L | 计算值 |
| 整机装配质量 | 11.5 kg | 设计值 |
| 产品平均体积质量 | 0.219 kg/L | 计算值 |
| 计算示例中的负载功率 | 2.4 kW | 示例值 |
外廓体积是外部长方体的体积,而不是可供安置储能的体积。外形尺寸作为产品的公开参数给出,不进入上限计算:方式 A 的上限按质量建立。
方式 A:按质量取保守上限
假设装置的全部质量——外壳、磁性组件、电子线路、散热器、开关器件——都用作隐藏的储能。就按质量所作的估计而言,这是一种刻意保守的质量分配:真实装置必然含有不储能的结构件。
| 假设的可用比能量 | 11.5 kg 对应的最大储能 | 2.4 kW 下的覆盖时长 |
|---|---|---|
| 300 Wh/kg | 3.45 kWh | 1 小时 26 分 |
| 500 Wh/kg | 5.75 kWh | 2 小时 24 分 |
| 700 Wh/kg | 8.05 kWh | 3 小时 21 分 |
| 1,000 Wh/kg | 11.50 kWh | 4 小时 48 分 |
表中时长对应相应内部储能经计算的一次覆盖量,而不是验证运行所需的时长。按既定的二倍准则,经确认的交付能量须至少达到相应储能数值的两倍;实际时长由 \(E_{\text{delivered}}^{LB}\) 确定,而不是由负载的额定功率确定。
示例性的公开估算采用 1,000 Wh/kg 这一假设。它并未被宣称为任何一类储能装置的物理或技术上限:这是针对外壳不开启方式而刻意取严的假设。
方式 B:按所发现元器件取上限
运行之前,测量方称量并测量产品,开启外壳,目视确认构成,并识别可能含有显著储能的元器件。随后闭合外壳,选定负载,计算所需时长。
上限按所发现的全部类别建立,而不是按单一元器件建立:
\[E_{\text{stores}}^{UB} = E_{\text{battery}}^{UB} + E_{\text{capacitive}}^{UB} + E_{\text{other}}^{UB}\]若主要储能为工况支路的蓄电池,则按其额定能量并计入事先确定的试验裕度;其他显著储能另行相加。经目视清点后,和式中的个别项可能小到可以忽略——但每一项都须显式加以考察。
| 允许 | 不允许 |
|---|---|
| 对构成的目视查验 | 对内部组件进行电路测量 |
| 识别能够储存能量的元器件 | 获取变压器参数与工况参数 |
| 读取这些元器件的标识与额定参数 | 对内部测点作示波观测 |
| 称重与外形尺寸测量 | 披露拓扑、额定值与相位关系 |
| 记录铅封状态 | 披露控制算法 |
对构成的查验并不要求披露电路设计或封闭的运行参数。其范围仅限于识别内部储能并对其作定量评估所必需的信息。
这项核验排除了什么,未排除什么
清点排除的是自持类储能,即不与环境交换物质的那些类别。需要供入氧化剂并排出产物的类别,则以另一种方式排除:依靠外壳物理贯穿处的清单、物质流的缺失,以及运行前后的质量核验。若某种自持方案把燃料和使用它所需的反应物都存放在外壳之内,则它整体上成为内部储能,并计入 \(E_{\text{stores}}^{UB}\)。
排除有界的内部储能,排除的是这一项替代解释。它本身并不确立能量的来源——而确立来源不在本试验的范围之内。
判定准则
准则的对象是能量,而不是时长。运行持续进行,直至经确认交付给负载的能量按事先确定的倍数超过内部储能的上限。
其中 \(E_{\text{delivered}}^{LB}\) 为在运行期间经确认交付给外部负载的能量下限,已计入约定的不确定度预算;\(E_{\text{stores}}^{UB}\) 为按所选方式建立的内部储能能量上限。
读法很简单:可能存在的储能已被确定,而交付给负载的经确认能量至少达到该数值的两倍。
所需时长的估算
若窗口内的平均功率稳定,则 \(E_{\text{delivered}}^{LB} = \overline{P}^{\,LB}_{\text{delivered}}\,\Delta t\),由此
\[\Delta t \ge 2\,\frac{E_{\text{stores}}^{UB}}{\overline{P}^{\,LB}_{\text{delivered}}}\]这是一个用于安排运行的派生估算。判定依据的是积分能量而非时间:若功率在运行过程中变化,积分仍然是准则的自然量。负载的额定功率不进入计算。
关于二倍
二倍这一取值在试验开始前由方案固定。它不是置信区间,不是针对不确定度的安全系数,也不是统计量:不确定度已经包含在两条界限之内。它是在经计算的覆盖量之上事先声明的附加裕度,无需统计上的论证。
关于量级
在外壳不开启的方式下,上限按产品的全部质量建立,所需时长以小时计。在检视构成的方式下,上限按实际发现的储能建立,数值显著更小,所需时长也随之下降。方式 B 的具体数值在受检样机清点之后确定,此处不予给出。
场地、隔离保管与保管链
试验不需要 VENDOR 的场地。实施地点由测量方确定。
场地的选择
本方案可在独立方选定的场地上执行,并可在更换场地后重复进行。
隔离保管与保管链
装置在断电状态下移交,由测量方加封,并在运行开始前按约定期限置于其掌管之下,VENDOR 人员不得接触。铅封在加封时拍照留存,运行结束后予以查验。铅封清单与任何异常情况均构成报告的组成部分。
重复性、再现性与对照运行
一次成功的运行只是一次观察。在此之上,需要区分两种不同的状态。
重复性
同一受检样机在约定条件下的多次运行——同一方案、同样的负载条件、同一测量窗口——表明结果在单一试验配置内是稳定的。
再现性
当允许变动的因素发生变化而结果依然保持时,便获得更强的状态:实施时间、测量器具的组合、操作人员、场地,其后还包括装置的具体样机。
运行须多次进行并在时间上分开;各次运行之间的离散度作为单独一项计入不确定度预算。
对照运行
以同一方案、同一接线与同一批器具,在装置不工作的状态下执行。对照运行确认所观察到的信号并非由测量链本身产生。
方案的事先固定
方案的版本与日期在试验开始前固定。判定准则在取得第一个测量值之前确定,运行开始后不再更改。开始之前的任何修改,均以新版本与新日期发布。
可能的结论
独立试验并不必然以确认告终。该程序是对称的:它同样适用于确认、否证以及偏差的定位。
- 主张得到确认
- 所主张的结果在既定准则范围内得到复现。
- 发现追加的输入通道
- 发现了此前未计入的外部能量通道。
- 判定为测量伪影
- 所观察到的结果可由测量方法本身解释。
- 结果未获复现
- 装置在约定条件下未能复现所主张的工况。
- 结果未定
- 运行未达到排除有界内部储能所需的时长,或者为储能所建立的上限证据不足。这是该程序的正常结论之一,而非失败。
在测量开始之前写入与测量方合同的一项要求:无论结论如何,完整发布报告的权利归测量方所有。VENDOR 不享有否决权、修改权,也不享有推迟发布的权利。
本方案不确立什么
说明一种方法的界限,本身就是这种方法的一部分。
- 它不确立能量的来源。排除有界的内部储能,排除的是一项替代解释,但并不回答来源问题。该问题不在试验范围之内。
- 它不给出效率数值。全程效率是针对单一控制体、覆盖全部端口并计入储能来定义的,无法由各自独立截面的端口测量推得。
- 它不排除未列入清单的储能类别。只有列入清单的类别才被视为已排除。
- 它不构成对外壳的完整能量核算。对热通道与场通道的科学计量学考察属于后续研究层级,并非首次独立确认功能结果的前提条件。
- 它不确立专利意义上的新颖性,也不涉及该方案的法律地位。
- 它不替代开发方自身的工程试验,也不为后者所替代。
偏差的诊断类别清单——边界清单不完整、未计入的输入通道、储能的贡献、测量误差、信号处理不当、物理量不相容、工况非稳态——标志着调查的开始,而不是可能解释的封闭清单。
谁可以担任独立测量方
本页不列出任何机构名称。点名某个实验室,读起来就像已经达成了合作,而这样的合作并不存在。这里给出的是判据。
- 具备相关试验领域的认可资质;
- 拥有可溯源的自有测量器具,并持有有效的校准或检定证书,其中包括具备连续记录与原始数据导出功能的电能记录仪;
- 在结果中不存在经济利益;
- 有权自行选定试验场地;
- 有权自行发布报告;
- 有权在方案确定之前提出追加的对照核验;
- 愿意在测量开始之前签署方案与判定规则。
试验的两个问题都在不披露电路设计与封闭运行参数的前提下完成。对构成的查验仅限于识别内部储能并对其作定量评估所必需的信息。
受检样机与当前状态
提交独立验证的是一台特定样机,其状态的陈述不借用上一台样机的状态。
上一台样机
它确立了该架构的工程可行性,并提供了项目的内部试验材料。这是开发方的结果,而不是经独立确认的计量结果。
新装配的样机
实验室迁往欧盟并恢复运转之后,样机正在全新元器件基础上重新装配。提交给独立方的,正是这台新样机。
不继承规则
受检样机的特性不会自动从上一台样机继承,而须重新经测量确定。此前的内部试验不向新样机传递任何计量状态。
尚未解决的是独立性
所主张的观察类别,须在受检样机上、在独立测量方选定的场地,并在其控制之下取得,同时遵循试验开始前固定的判定规则。
对于独立试验,VENDOR 提出合同要求:无论结论如何,报告均须发布。试验完成后,已发布的报告将在本页提供。原始数据包与方案文本按受控方式提供。
问题
技术读者首先会提出的问题。
是否必须披露该设备?
开启外壳是为了清点内部储能:测量方确定存在哪些储能,以及它们能够容纳多少能量。查验范围仅限于这项任务——电路测量、变压器参数与工况参数、内部测点的示波观测以及控制算法均不在其内。
如何排除隐藏的内部储能?
不靠断言。测量方确定实际存在哪些储能,为其总能量建立保守上限,并将运行持续到交付能量超出这样一项储能所能解释的限度为止。若不开启外壳查验,上限则按产品的全部质量保守建立,所需时长随之增加。
为什么要加热水,而不是只用电测仪器?
两者都用。热学方法不需要从相位关系与电信号波形去计算交付能量;电测量链则提供时间分辨率。两种物理性质不同的测量彼此吻合,很难再用单台仪器的误差来解释。正式试验使用经校准的量热计,而不是家用电热水壶。
如果结果未获确认,会怎样?
报告仍将发布。完整发布报告、且不受结论影响的权利,在测量开始之前即以合同形式赋予测量方。
验证成功是否意味着能量来源已被确立?
并非如此。它意味着外部结果已被独立记录,且所发现的内部储能无法解释该结果。来源问题不在试验范围之内。
试验是否需要 VENDOR 的场地?
不需要。实施地点由测量方确定,运行也可在更换场地后重复进行。更换地点后结果依然保持,即排除了对某一特定实验室基础设施的依赖。
延伸阅读
运行工况的工程说明、有功功率计量,以及开发方自身试验的记录,分别由各自的页面承载。
