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车载配电网络
方案概述
      Synopsys公司的saber仿真工具能够对车辆电源网络提供完整的设计和验证方案。在全世界,大多数工程师利用saber对关键领域进行稳健设计,比如器件的优化、负载的平衡和能源的管理。
需求与挑战
     在现代汽车领域,能源的需求是随着每一个车型年逐步增加的,在今天的车辆成本当中,电子部分已经达到了总成本的35%并将继续的增加。舒适化和信息化程度的要求增加以及线控系统全面替换传统的机械职能,能源需求的增加迫使汽车制造商,以改善电网(powernet)性能和效率,以提高系统的可靠性。

  提高车辆电源网络的可靠性需要有系统的发展方法,以确保可靠性问题解决能够成为设计过程的一个组成部分。设计团队通过采用稳健的设计方法来管理复杂的发电和配电问题,例如设计一个交流发电机充电系统,同时还要考虑系统和环境变化对性能的影响。
解决方案

应用范围
  车辆电源网络的稳健性设计
  验证电网负荷和分配 
  通过硬件/ 软件协同仿真来验证能量管理算法 
  通过被验证的电源器件库来建模,模拟完整的车辆电网 
  使用工业标准的MAST语言和VHDL-AMS 语言来定制电源网络 
  通过高级应力分析、统计分析、故障模式分析来验证电源网络的性能并保证可靠性 
  能选择几十性能测量工具迅速分析电网仿真结果 
  使用仿真和后处理实验进行自动化的电网设计与分析 
  通过跨多个处理器的分布式仿真提高分析速度


交流发电机充电系统


  稳健设计
  “稳健设计(Robust Design)”是一种通用的、并经过实践验证的开发理念,四成的电源网络系统对照系统参数和环境条件的变化,其目标是确定最符合成本效益的设计解决方案,以满足性能和可靠性指标。采用稳健的设计方法要求设计团队对照各种条件进行参数验证。一个全面的仿真解决方案要求有效的分析复杂的电源网络。
  稳健分析
  除了评估电源系统的标称性能以外,要确保系统的可靠性,还需要进行大量的标准的和高级的分析,包括时域和频域。比如敏感性分析、统计分析、应力分析和故障模式分析。Saber的仿真算法针对于数字分析系统做了专门优化,一个通用的富有挑战性的车载电源网络,saber在处理这类复杂的系统方面有着悠久的历史和成功的案例。
  模型精度要求
  Powernet仿真需要准确的对所有系统组件包括发电机,电池,电线,保险丝进行建模并加载。这些组件涵盖多个领域。内嵌的行业标准的建模语言MAST和VHDL-AMS,SABER基于物理学的电源网络库包含行为模式和特殊元件,能在多层次进行设计抽象。
  Saber同时还支持另外的建模工具,可以使用测量设备数据来定制行为模型,或者直接从方程中创建独立的模型,然后转换成SPICE网表导入saber仿真器。
  灵活的数据分析 
  Saber仿真器的综合波形分析仪显示,措施,和变换模拟数据能对电源网络性能提供一个全面展示。 电源网络性能测量方便地应用于仿真结果,并直接显示波形。设计团队利用这些测量数据,对照网络负荷和分配规则进行快速电网行为验证。


  能源管理 
  有效的电网能源管理是需要通过嵌入式软件按进行控制,软、硬件得设计按传统的做法是各自单独进行,现在却必须在电网研发的一开始就综合进行。以避免系统实施阶段的并发症,saber/ Simulink的协同仿真接口将电源管理算法开发与硬件设计相集成,同时提供saber基于稳健设计的综合能力。 


  自动化模拟与分析 
  稳健性设计方法需要反复进行多次仿真,其中有许多是耗费时间进行安装,saber自带的工具包能够帮助设计人员为一系列的实验定义、执行和保存仿真配置和结果。对于那些需要重复的设计进程,保存过的实验可以重新加载并可进行修改。例如,设计人员可以进行多次蒙特卡洛分析,获取一系列的结果。 
  提高仿真性能 
  稳健设计方法需要高级的敏感性和统计分析以验证复杂的电源网络的可靠性。这些分析需要递归模拟数百或者数千个运算,对于单一的CPU,这是不切实际的。Saber使用分布式迭代仿真来解决这个问题,通过计算网格,允许多个CPU来进行分析,减少仿真时间!仿真完成之后,结果将自动汇成一个单一的文件,便于处理。  

  
  结论
  迅速增长的汽车电子产品带来的能耗的增长给电网带来了艰巨的挑战。saber工具被广泛用于许多汽车原始设备制造商和供应商,在多种条件下设计和验证电网。Saber仿真器在电源配送和管理领域的受欢迎使得设备制造商能够提供电源模型,这些模型被saber全面的仿真模型库所支持,且有着20多年的行业经验。先进的建模,仿真和后处理能力,使得saber模拟器成为电源网络设计标准的稳健设计和分析工具。 

 

 
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