仿真技术在汽车电子设计中的应用

文章摘要： 其中，y（0）与y'（0）分别为质量的初位移与初速度，这就是在输人作用于系统之前系统的初始状态。显然，此系统在任何瞬间的状态完全可以由质 量的,y （t）与y'（t）这两个变动着的状态（即状态变量）在此瞬间的取值来刻画。因为y（t）在此瞬间的取值代表了位移的情况，y'（t）在此瞬间的取值代表了y（t）在此瞬间的变化趋势（速度）的情况。 还有一种更直接的建立数学模型的方法，就是模拟硬件描述语言（AHDL）的含义。MAST就是一种AHDL, SABER仿真器可以仿真用MAST AHDL描述的网表。零部件的模型是建立在大量计算和试验基础上的，SABER软件提供

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　　    其中，y（0）与y'（0）分别为质量的初位移与初速度，这就是在输人作用于系统之前系统的初始状态。显然，此系统在任何瞬间的状态完全可以由质  量的,y （t）与y'（t）这两个变动着的状态（即状态变量）在此瞬间的取值来刻画。因为y（t）在此瞬间的取值代表了位移的情况，y'（t）在此瞬间的取值代表了y（t）在此瞬间的变化趋势（速度）的情况。

　　    还有一种更直接的建立数学模型的方法，就是模拟硬件描述语言（AHDL）的含义。MAST就是一种AHDL, SABER仿真器可以仿真用MAST AHDL描述的网表。

　　零部件的模型是建立在大量计算和试验基础上的，SABER软件提供了大量的零部件库文件，对于类似的零件只需修改其属性参数值即可。

　　2.2 对系统原理进行仿真

　　    在仿真过程中，将数学模型转变成为计算机上运行的仿真模型，是由SABER软件系统来完成的，并同时根据仿真模型编制出仿真程序。通过对系统的仿真，可以随时得出各个子系统或零部件的瞬时工作状态及性能参数变化，如电压、电流、功率、转矩等各参数的波形。通过对这些波形与实际试验的结果进行对比分析，找出两者的差别，从而修正原设计。

　　如先前所提及的，安全性和舒适性的需求导致了新的、高能耗的负载。这些负 载可能随着汽车产品的进一步电子化，汽车电子控制装置得到更多的应用，所消耗的电能也将大幅度地增加。现有的12V动力电源已满足不了汽车上所有电气系统的需要，今后将采用集成的42V起动机-发电机供电系统，发电机最大输出功率将由目前的1.4kW提高到8kw左右，发电效率将会达到80%以上。伺时，电压等级的提升还将同时带来许多新的问题。12V/42V汽车双电压系统原理图如图3所示。

　　2.2.1 双电压系统

　　在双电压系统中，把用电设备分成两部分：中小功率负载由14V电压供电，如室内灯、中控锁、收音机、仪表、车载导航系统等主要为车身电子设备；大功率负载，如电控机械制动装置、电控机械气门正时装置、三元催化转换加热器、电控悬架等，主要为发动机、底盘系统电子设备，由42V电压供电。此双电压供电系统有两个关键器件，一个是DC/DC变换器，它能把交流发电机输出的42V高电压转变为 14V的电压。另一个，是装在发动机和变  速器之间的起动-发电机，借助一个半导体整流-逆  变功率变换器，它不仅充当交流发电机，发出42V的高电压，而且在发动机起动时还作为起动机用。由于它是直接起动发动机，起动时间仅为0.5s，所以噪声很小。

　　 2.2.2 起动机／发电机系统

　　大功率起动机与发电机（Integrated Starter/Alternator，ISA）的转矩特性一致，因此，集成两种设备于一体在技术上是可行的，在经济上的效益也显而易见。如图4所示的输出功率与内燃机曲轴转速的关系曲线，ISA让内燃机的速度达到600v/min的起动速度，然后切换到发电模式。由于42V系统能够提供足够的电能，发动机在极短的时间内起动且  在点火前达到更高的转速，这样可以降低低转速下的排放，换句话说，使得汽车重起动变得更加容易。

　　2.2.3 双电压系统中42V供电系统

　　    在运行中，双电压系统的电压随着转速变化而变化，电压峰值对电器元件的影响是非常明显的。图5所示的是双电庄系统中42V供电系统的变化曲线，非常清晰地显示了在转速急剧变化时电压的瞬时值，此脉冲电压峰值在电气系统设计和选择电子电器元件时有着非常重要的参考价值。

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