Analysis and modelling of a battery/alternator system for automotive applications.
Creators: name: Λιάκου, Φρειδερίκη-Μαρκέλλα Δημητρίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2020
Subjects: Εναλλάκτης
Γλώσσα περιγραφής υλικού
Μοντελοποίηση με χρήση πραγματικών αριθμών
Alternator
SystemVerilog
Real number modelling

description: Despite the electric mobility’s evolve, the conventional car’s production is still rising and the necessity of more advanced integrated circuits becomes crucial. The automotive charging system is a vital part of the vehicle’s engine and it consists of the alternator, the battery and an Alternator Control IC (ACIC). This master thesis tends to generate a behavioral model of the Alternator-Battery system based on the SystemVerilog Hardware Description Language and it was part of the Infineon Technologies Austria AG master thesis program. The model should be accurate and it will be implemented in the ACIC’s testbench environment in order to minimize the ACIC’s verification time. An Introduction about the necessity of the alternator-battery system’s behavioral model is presented in the first chapter. The Chapter 2 includes a short description about the SystemVerilog module implementation and the real number modeling technique. Furthermore, an extended analysis about the alternator’s rotor and stator electromagnetic behavior and the battery’s electrochemical behavior are presented in the Chapter 3.The charging system’s behavioral model consists of three sub-blocks, the excitation system, the alternator-rectifier system and the battery block. Every block is modeled based on the real number modeling (RNM) technique.A real number model does not provide electrical voltages and currents. The electrical voltages and currents are substituted by their real number values and they are calculated separately by the sufficient equations. Moreover, every physical or electrical phenomenon, limitation and system’s misbehavior should be taken into consideration and modeled properly.The fourth chapter tends to analyze every block’s modeling technique while the Chapter 5 presents every blocks simulation result and verify their behavior. The overall charging system RN model’s operation is, also, included in the fifth chapter. Finally, the last chapter of the thesis is a summary of the conclusions which were extracted during the master thesis completion.
description: Παρά την εξέλιξη των ηλεκτρικών αυτοκινήτων, η παραγωγή των συμβατικών αυτοκινήτων συνεχίζει να αυξάνεται και ο σχεδιασμός εξελιγμένων ολοκληρωμένων κυκλωμάτων καθίσταται αναγκαίος. Το σύστημα φόρτισης του αυτοκινήτου είναι ένα ζωτικής σημασίας κομμάτι της μηχανής και αποτελείται από τον εναλλάκτη, την μπαταρία κι ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα ελέγχου της λειτουργίας του εναλλάκτη – ACIC. Η παρούσα διπλωματική εργασία αποσκοπεί στη δημιουργία ενός μοντέλου συμπεριφοράς του συστήματος εναλλάκτη-μπαταρίας με τη χρήση της γλώσσας περιγραφής υλικού SystemVerilog και πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια του προγράμματος εκπόνησης διπλωματικών εργασιών της εταιρίας Infineon Technologies Austria AG. Το μοντέλο πρέπει να είναι ακριβές και θα χρησιμοποιηθεί στο περιβάλλον προσομοίωσης του ACIC με σκοπό τη μείωση του απαιτούμενου χρόνου επαλήθευσης της λειτουργίας του. Στο πρώτο κεφάλαιο εμπεριέχεται μια εισαγωγική ανάλυση της αναγκαιότητα της χρήσης του μοντέλου συμπεριφοράς του συστήματος εναλλάκτη-μπαταρίας ενώ το δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζει μια σύντομη περιγραφή της δημιουργίας μοντέλου με χρήση της SystemVerilog καθώς και της τεχνικής της μοντελοποιήσης με χρήση πραγματικών αριθμών. Επιπλέον, εκτενής ανάλυση της ηλεκτρομαγνιτικής συμπεριφοράς του εναλλάκτη και της ηλεκτροχημικής συμπεριφοράς της μπαταρίας περιλαμβάνονται στο τρίτο κεφάλαιο.Το μοντέλο συμπεριφοράς του συστήματος φόρτισης αποτελείται από τρία μέρη, το σύστημα διέγερσης, το σύστημα εναλλάκτη-ανορθωτή και την μπαταρία. Κάθε μέρος έχει μοντελοποιηθεί ξεχωριστά και η εξαγωγή κάθε μοντέλου είναι βασισμένη στην τεχνική της μοντελοποίησης με χρήση πραγματικών αριθμών. Στη μοντελοποίηση με χρήση πραγματικών αριθμών δεν υπάρχουν ηλεκτρικές τάσεις και ρεύματα. Οι ηλεκτρικές τάσεις και τα ρεύματα αντικαθίστανται από τις πραγματικές τους τιμές και υπολογίζονται ξεχωριστά με την χρήση των κατάλληλων εξισώσεων. Επιπλέον, όλα τα φυσικά ή ηλεκτρικά φαινόμενα, τα όρια λειτουργίας καθώς και η αποκλείνουσα συμπεριφορά του συστήματος πρέπει να προβλεφθούν και να μοντελοποιηθούν κατάλληλα. Το τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζει αναλυτικά την διαδικασία μοντελποίησης του συστήματος διέγερσης, του συστήματος εναλλάκτη-ανορθωτή και της μπαταρίας ενώ στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα προσομοίωσης κάθε μοντέλου και ελέγχεται η ορθότητα της λειτουργίας τους. Επιπρόσθετα, η λειτουργία του μοντέλου του ολικού συστήματος φόρτισης εμπεριέχεται στο πέμπτο κεφάλαιο.Τέλος το έκτο κεφάλαιο αποτελεί μια σύνοψη των συμπερασμάτων που εξήχθησαν κατά την εκπόνηση της διπλωματικής εργασίας.