介紹：

本實例顯示了一個典型的汽車充電和配電系統(tǒng)。在諸如雨夜和交通擁擠的狀態(tài)下駕駛汽車會消耗掉大量電能。因此，交流發(fā)電機(jī)和電池需要具有足夠的尺寸和容量，以便在極端條件下滿足車輛的電氣負(fù)載而又不會耗盡電池電量。

詳述：

這是一直最壞情況,駕駛條件為高負(fù)載需求和低車速，整車使用鉛酸電池的交流發(fā)電機(jī)充電和配電系統(tǒng)，該鉛酸電池具有典型的電負(fù)載和一些自加熱線束注意事項。這種最壞情況下，由于在整個駕駛周期中電力需求非常高且車速低，因此電池SOC將繼續(xù)降低。如果長時間持續(xù)行駛，電池可能會完全放電。在這種情況下，采用負(fù)載管理方案，增加電池大小和/或發(fā)電機(jī)大小可以用來保持電池SOC的健康。

實現(xiàn)了負(fù)載管理方案，創(chuàng)建負(fù)載管理器可以使用SaberRD中的STATE AMS建模工具。

負(fù)載管理器在仿真進(jìn)行時動態(tài)地計算電池SOC，如果SOC低于設(shè)置的閾值，則動態(tài)地關(guān)閉一些負(fù)載。當(dāng)SOC恢復(fù)到略高于設(shè)置的SOC閾值的值時，指定的負(fù)載將再次打開。在此示例中，加熱器負(fù)載的開/關(guān)狀態(tài)由基于STATE AMS的負(fù)載管理器模型控制。使用SaberRD零件庫中的負(fù)載構(gòu)建塊并使用SaberRD中的“Load Profile Editor”工具對電負(fù)載進(jìn)行建模。設(shè)置了任意負(fù)載曲線以將電負(fù)載切換為“ ON”和“ OFF”。“DriveCycle Editor”工具使用標(biāo)準(zhǔn)的典型城市行駛周期來評估系統(tǒng)性能。

本實例中使用行為級交流發(fā)電機(jī)模型、鉛酸電池、保險絲和用于線束連接的自發(fā)熱線對充電系統(tǒng)進(jìn)行建模。交流發(fā)電機(jī)的正輸出端通過適當(dāng)?shù)碾娐繁Ｗo(hù)裝置（例如保險絲）連接到蓄電池的正極端子和車輛的電氣負(fù)載。交流發(fā)電機(jī)和電池是充電系統(tǒng)的關(guān)鍵組件。

圖1：帶有負(fù)載管理器的交流發(fā)電機(jī)充電和配電系統(tǒng)

交流發(fā)電機(jī)：

典型的汽車交流發(fā)電機(jī)是一個子系統(tǒng)（組件），它由一個帶有電動整流和調(diào)節(jié)組件的機(jī)電轉(zhuǎn)子/定子組件組成。通常，汽車交流發(fā)電機(jī)帶有內(nèi)置的整流器和調(diào)節(jié)器，并由內(nèi)燃機(jī)（IC）進(jìn)行皮帶驅(qū)動。在此示例中，已對14.4伏和100安培的交流發(fā)電機(jī)進(jìn)行了建模。

SaberRD自帶的模型庫里提供了的“Generator，Level-1，Pulley”模型，gen_table_1.sin具有轉(zhuǎn)速、熱箱連接點(diǎn)和使用百分比測試點(diǎn)，可用于表征交流發(fā)電機(jī)。該模型的thermal針腳限于確定發(fā)電機(jī)在給定的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下可以提供的最大電流。它對生成器及其性能沒有任何其他影響（靜態(tài)或動態(tài)）。在此一級發(fā)電機(jī)中，未對詳細(xì)效果或二階和三階效果（例如皮帶打滑，轉(zhuǎn)子慣性，轉(zhuǎn)矩飽和，波動，比損耗等）進(jìn)行建模。有關(guān)詳細(xì)信息，請參閱模板說明。

由于交流發(fā)電機(jī)的位置非常接近車輛中的IC引擎，并且由于自身發(fā)熱，交流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行過程中溫度將遠(yuǎn)高于環(huán)境溫度，通常約為100攝氏度。因此，給定轉(zhuǎn)子速度下的交流發(fā)電機(jī)輸出電流輸出能力也將取決于其溫度。

為了使用“gen_table_1.sin”表征交流發(fā)電機(jī)，請使用交流發(fā)電機(jī)規(guī)格中的以下信息。

注：1、如下面的圖2和3所示，將交流發(fā)電機(jī)性能ASCII數(shù)據(jù)文件（.ai_dat文件）導(dǎo)入TLU工具中以進(jìn)行編輯或創(chuàng)建新的交流發(fā)電機(jī)性能特征（例如升級至更高容量）非常容易。只需在TLU中縮放此特性即可）。編輯后，可以使用“File->Export”選項保存.ai_dat文件。注：

2、也可以基于這些ASCII數(shù)據(jù)文件創(chuàng)建相應(yīng)的TLU模型。作為參考，在TLU工具中創(chuàng)建了交流發(fā)電機(jī)電流輸出的TLU模型（generator_temp_vs_rpm_vs_current.ai_tlu），該模型包括在本示例中。您可以在本設(shè)計示例的安裝目錄中找到此TLU模型。

圖2：交流發(fā)電機(jī)電流輸出曲線

3、交流發(fā)電機(jī)效率曲線如圖3所示。功率損耗（鐵損耗，銅損耗，機(jī)械損耗，溫度損耗等損耗）被歸入發(fā)電機(jī)效率中。輸入的整體效率表現(xiàn)是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（RPM）的函數(shù)。由于效率僅由轉(zhuǎn)子速度決定，而不是由轉(zhuǎn)子速度和發(fā)電機(jī)負(fù)載電流共同決定，因此效率可能被夸大了（例如，實際為30％時為40％）。因此，仿真結(jié)果可以提供最佳情況的效率。但是，先前的比較分析和一些制造商的數(shù)據(jù)表明，對于> 30 Amps左右的發(fā)電機(jī)，這種差異變得越來越小。有關(guān)更多詳細(xì)信息，請參閱“gen_table1”模板的模板說明。

圖3：發(fā)電機(jī)效率曲線

電池：

使用SaberRD自帶12V鉛酸電池模板“Battary,Lead-Acid,Level-2”(模型文件名稱：batt_pb_2_v2.sin)表征電池。出于仿真目的，在仿真開始時，假定電池電量為90％SOC（初始充電狀態(tài)）。以下基本參數(shù)用于表征電池：

驅(qū)動周期：

“Drive cycle Editor行駛周期編輯器”工具正在使用標(biāo)準(zhǔn)的典型城市行駛周期來評估系統(tǒng)性能?！靶旭傊芷诰庉嬈鳌睂④囕v速度描述為時間的函數(shù)。“驅(qū)動程序循環(huán)編輯器”工具還在庫（在“文件”菜單下）中包括許多已知的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動程序循環(huán)，可以加載，使用或更改這些驅(qū)動程序循環(huán)以適合任何特定的驅(qū)動程序和環(huán)境條件配置文件。城市大道已使用周期“ CYC_WVU CITY”（持續(xù)時間：1408秒）。駕駛周期配置文件可以輕松修改并重新保存。也可以從頭開始表征和開發(fā)新的驅(qū)動周期。

圖4：CYCWV CITY驅(qū)動周期