汽車電源系統(tǒng)電平衡仿真技術(shù)研究(編輯修改稿)
2025-07-20 21:43 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 低，而負載功率相對較大情況下，發(fā)電機以最大電流輸出功率，輸出電壓有所降低。考慮如上的發(fā)電機工作特性，本文參考[11]采用穩(wěn)壓源或穩(wěn)流源等效發(fā)電機的輸出特性，建立的發(fā)電機模型如圖4所示。圖4 發(fā)電機等效電路模型圖中，Rg為發(fā)電機等效內(nèi)阻，Ug和Ig分別為發(fā)電機的端電壓和輸出電流，EU為發(fā)電機的等效穩(wěn)壓源。EI為發(fā)電機的等效電流源，即發(fā)電機的最大輸出電流，與發(fā)電機轉(zhuǎn)速和溫度有關(guān)。發(fā)電機輸出的最大電流與發(fā)電機轉(zhuǎn)速和溫度之間的關(guān)系曲線可由[10]規(guī)定的試驗得到，該試驗為國家規(guī)定的交流發(fā)電機輸出特性試驗。本文研究對象的發(fā)電機最大輸出電流曲線如圖5所示。根據(jù)發(fā)電機當前輸出特性以及負載情況，通過切換開關(guān)在穩(wěn)壓源和穩(wěn)流源之間進行切換，實現(xiàn)對發(fā)電機輸出特性的模擬。穩(wěn)壓源與穩(wěn)流源的切換邏輯如圖6所示。 圖5 發(fā)電機最大輸出電流 圖6 穩(wěn)壓源與穩(wěn)流源切換邏輯電壓源有效時，若發(fā)電機輸出電流Ig大于當前工況下發(fā)電機輸出的最大電流EI，則切換開關(guān)將穩(wěn)流源連接到負載，斷開穩(wěn)壓源，使發(fā)電機以最大電流輸出功率。電流源有效時，若發(fā)電機的端電壓大Ug于或等于設(shè)定的穩(wěn)壓源電壓EU，則切換開關(guān)將穩(wěn)壓源連接到負載，斷開穩(wěn)流源，使發(fā)電機以設(shè)定電壓輸出功率。 負載模型與進行汽車電源系統(tǒng)電平衡評估時的時間尺度比，可以忽略電器負載的動態(tài)過程。因此，本文采用等功率電阻描述負載。由負載的功率PL、工作電壓UL根據(jù)下式可計算得到負載的等效電阻RL：。 （5）仿真過程中，通過改變功率來模擬開關(guān)不同負載的工況。2 試驗驗證上面介紹了汽車電源系統(tǒng)各部分的模型及模型參數(shù)的提取方法，基于Ansoft Simplorer軟件，將各部件模型根據(jù)圖1所示的汽車電源系統(tǒng)進行連接，即可得到圖7所示的汽車電平衡仿真模型。圖7 電平衡仿真模型本節(jié)將進一步通過試驗對建立的電平衡仿真模型的準確性和有效性進行驗證。設(shè)計的驗證試驗工況包含了蓄電池充電、放電狀態(tài)，發(fā)電機滿載和非滿載狀態(tài)。驗證試驗的發(fā)動機轉(zhuǎn)速如圖8所示，試驗過程中，各用電負載的狀態(tài)如表1所示。圖8 發(fā)動機轉(zhuǎn)速表1 用電負載運行狀態(tài)時刻/min負載運行狀態(tài)0開啟近光燈、暖通電機最高檔、收音機、左冷卻風(fēng)扇5關(guān)閉近光燈、暖通電機、收音機10開啟近光燈、暖通電機最高檔、收音機20運行后霧燈25關(guān)閉后霧燈40關(guān)閉近光燈、暖通電機、收音機50開啟近光燈、暖通電機最高檔、收音機80關(guān)閉所有用電負載試驗前。試驗過程中實時記錄發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)電機和蓄電池溫度、發(fā)電機的電壓和電流、蓄電池的電壓和電流等數(shù)據(jù)。試驗完成后，將記錄的發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)電機和蓄電池溫度作為電平衡仿真模型的輸入，通過對比電平衡仿真模型的輸出結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)之間的誤差來評估電平衡仿真模型的準確性。電平衡模型仿真與試驗結(jié)果如圖9所示。（b）蓄電池電壓（a）發(fā)電機電壓（c）發(fā)電機電流 （d）蓄電池電流 仿真曲線， 試驗曲線圖9 仿真與試驗曲線從圖8和表1所示的
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