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自動車の電気システム

この例では、Simulink® と SimPowerSystems™ を使用して、自動車の電気システムのシミュレーションを実行する方法を示します。

図 1: 自動車の電気システム

システム コンポーネント

シミュレートするシステムは、次のコンポーネントで構成されています。

界磁励磁が一定の他励 DC モーター。電機子は、DC 電源電圧 (バッテリー定格電圧 240V) から供給され、界磁励磁、したがって電流が一定に保たれるようにするため、モーター速度は、印加される電機子電圧に正比例します。この配置は、ベルトおよび滑車メカニズムを介してオルタネーター (同期発電機) を駆動する、自動車のエンジンをシミュレートします。ドライバーが加速すると、オルタネーターの回転速度と同様に、エンジン速度が変化します。したがって、エンジン速度の変化をシミュレートするために、DC モーターの電機子電圧が変更されます。

DC モーター出力パワー (モーター トルクと角速度 w の積) が入力として同期機ブロックに送られます。

オルタネーターは、3 相同期発電機であり、出力電圧を制御できるように、その界磁電流が調整されます。これは、単純化した同期機モデルを使用してシミュレートされます。

オルタネーターの 3 相 AC 出力は、自動車バッテリーを充電し、自動車の電気システムのバランスを取るために必要な DC 電圧を提供するために、6 パルス整流器に送られます。

システムの動作

たとえば、始動モーターやワイパー モーターなど、他の負荷がオンになったときにライトが暗くならないように、DC 電圧は一定に保たれなければなりません。同様に、A/C ファン モーターの動作中に、ライトがオンになった場合、ファン モーターは減速してはなりません。

エンジン速度が変化した場合や、追加の電気負荷がオンになった場合でも、DC 電圧を一定のままにするには、DC 母線電圧をフィードバックし、それに応じて、オルタネーター発生 AC 電圧を調整する必要があります。次のイベントは、この動作を説明するのに役立ちます。

  • 速度変化: シミュレーションの実行中に、入力 DC バッテリー電圧を 240 から約 150 V に下げます。シミュレーションが終了したら、DC 母線電圧と DC モーターの速度 w を表示します。速度は変化しますが、DC 母線電圧に変化がないことがわかります。

  • 負荷変動: シミュレーションの実行中に、DC 母線に接続されている負荷抵抗器の値を変更します。DC 母線の電圧と電流を表示します。電流は負荷と共に変化しますが、電圧は (希望どおり) 一定のままです。

  • オルタネーター上の電圧制御器が動作していることを示すには、シミュレーションの実行中に、2 番目のアナログ加算器 (+ve 記号が 2 つ付いたもの) で定数を変更します。AC 電圧と DC 電圧を表示します。変化が表示されます。

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