Mô phỏng thời gian thực cho ô tô điện sử dụng phương pháp biểu diễn vĩ mô năng lượng

Ô tô điện đã và đang là một chủ đề hấp dẫn, thu hút nhiều sự quan tâm nghiên cứu. Một trong những công cụ mạnh mẽ mới được phát triển trong thời gian gần đây để giải quyết vấn đề này là Phương pháp biểu diễn vĩ mô năng lượng (Energetic Macroscopic Representation – EMR). Bài viết trình bày việc thực hiện việc mô hình hóa ô tô điện sử dụng phương pháp EMR, sau đó tiến hành mô phỏng thời gian thực cho ô tô điện.

CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION NINE MÔ PHỎNG THỜI GIAN THỰC CHO Ô TÔ ĐIỆN SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP BIỂU DIỄN VĨ MÔ NĂNG LƯỢNG Nguyễn Minh Tiến, Trần Anh Dũng, Tạ Hữu Quang Duy, TS Võ Duy Thành Phịng thí nghiệm Nghiên cứu Xe điện Sinh viên ngành Tự động hóa Cơng nghiệp, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Tác giả liên hệ: tien.nm174258@sis.hust.edu.vn TĨM TẮT Ơ tơ điện chủ đề hấp dẫn, thực việc mô hình hóa thu hút nhiều quan tâm nghiên cứu Một tô điện sử dụng phương pháp EMR, sau cơng cụ mạnh mẽ tiến hành mô thời gian thực phát triển thời gian gần để giải cho tơ điện Tính khả dụng mơ hình vấn đề Phương pháp biểu diễn kiểm chứng mô vĩ mô lượng (Energetic Macroscopic môi trường MATLAB/Simulink kết hợp Representation – EMR) Trong báo cáo này, dSPACE1103 Từ khóa: Ơ tơ điện, biểu diễn vĩ mơ lượng, mơ hình hóa, thời gian thực PHẦN MỞ ĐẦU Trong thời đại xã hội ngày phát triển, truyền động nhiều thành phần phức tạp kéo theo hệ lụy tác động xấu lên Phương pháp EMR[1] phát triển giúp mơi trường Việc tìm giải pháp nhà nghiên cứu có nhìn tổng quan làm giảm ảnh hưởng xấu người dễ dàng hệ thống Q trình lên mơi trường yếu tố sống mô thời gian thực tiến hành cịn Chính vậy, tương lai gần, ô dSPACE1103 kiểm chứng tính tơ điện giải pháp thiết thực xác mơ hình xe điện xây dựng hiệu Tuy nhiên, việc phát triển EMR Kết mô thể tối ưu nguồn lượng ô tô điện báo cáo cịn nhiều khó khăn, phần lớn hệ DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO | 177 CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION NINE MƠ HÌNH HĨA Ơ TƠ ĐIỆN [2] - Nguồn (pin): Ubat = 400V Trong đó: (1) - Bộ chuyển đổi: Uch=Ubat×m, Ibat=Ich×m (2) - Động chiều: Uch, Ubat điện áp chuyển đổi nguồn Ich, Ibat dòng điện chuyển đổi nguồn Ra , La , E điện trở, điện cảm cuộn dây suất điện động phản ứng Te = Km × ich Tgear, Te momen hộp số trục động Wgear, We tốc độ quay hộp số trục Ea = Km × ωe (4) động Ftrans, Fenv lực kéo xe lực cản môi - Hộp số: Tgear = Te × Kg; We = Wgear × Kg (5) trường - Bánh xe: Tg = Ftrans× r, Vveh = ωg× r (6) Mveh , Vveh khối lượng vận tốc xe Kg tỉ số truyền hộp số - Khung gầm: Froll , Fgrade , Faero lực cản lăn, thành phần trọng lực xekhi lên dốc lực cản khơng khí Mơ hình EMR xây dựng Hình - Mơi trường: Fenv = Faero + Froll + Fgrade (8) Hình Mơ hình & Cấu trúc điều khiển EMR ô tô điện 178 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION NINE TRIỂN KHAI TRÊN THỜI GIAN THỰC Sau mơ MATLAB/Simulink, mơ hình đưa lên dSPACE1103 để chạy thời gian thực Tín hiệu vận tốc xuất cổng DAC hiển thị tín hiệu Oscilloscope dạng tín hiệu điện áp Để đảm bảo xuất xác tín hiệu vận tốc ra, vận tốc mã hóa theo cách Hình Kết mơ tốc độ MATLAB/Simulink thức: ÷ Vmax tương ứng với đầu vào khối DAC số thực ÷ Ta có đầu DAC tương ứng với khoảng tín hiệu đầu vào ÷ 10V Kết hiển thị Oscilloscope 4.2 Mô thời gian thực Mô hình thời gian thực triển khai dSPACE1103 phần mềm ControlDesk Tín hiệu vận tốc đưa cổng DAC Sử dụng Oscilloscope để đo dạng tín hiệu điện áp đầu chân DACH8, nhận thấy tín hiệu hiển thị ControlDesk Oscilloscope giống ta mô MATLAB/Simulink Do hạn chế dải đo Oscilloscope (tối đa 48 giây) thời gian khảo sát 200 giây nên kết thu với chu trình đo hiển thị Hình Chu Hình Kit dSPACE1103 trình ứng với hình 4a, tốc độ tăng từ lên 4.2 m/s, trì giây sau giảm Chu trình ứng với hình 4b, tốc độ tăng đến 4.2 m/s, trì khoảng thời gian KẾT QUẢ MƠ PHỎNG 4.1 Mơ MATLAB/Simulink Giá trị thực bám sát với giá trị đặt, tính đắn mơ hình kiểm chứng ngắn sau tăng ổn định giá trị m/s Chu trình diễn từ giây thứ 117 đến giây 150 ứng với hình 4c, xe trải qua lần tăng tốc, ổn định 14 m/s Chu trình khảo sát khoảng thời gian lại, tốc độ giảm từ 14 m/s 9.5 m/s sau giảm dần 0, ứng với hình 4d DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO | 179 CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION NINE TÁC GIẢ Ý TƯỞNG Nguyễn Minh Tiến sinh năm 1999, sinh viên chuyên ngành Tự động hóa Cơng nghiệp, thuộc Viện Điện, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Hướng nghiên cứu tập trung vào Điện tử công suất Điều khiển truyền động cho tơ điện Hình Kết mô tốc độ MATLAB/Simulink KẾT LUẬN Trong suốt chu trình mơ MATLAB/ Simulink mơ tích hợp phần cứng dSPACE, giá trị thực ln bám sát giá trị đặt Các kết mơ phịng minh chứng rõ Trần Anh Dũng sinh năm 1999, sinh viên chun ngành Tự động hóa Cơng nghiệp, thuộc Viện Điện, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Hướng nghiên cứu tập trung vào Quản lý lượng Điều khiển truyền động ô tô điện Tạ Hữu Quang Duy sinh năm 1999, sinh viên chun ngành Tự động hóa Cơng nghiệp, thuộc Viện Điện, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Hướng nghiên cứu tập trung vào Năng lượng tái tạo ứng dụng ô tô điện ràng cho tính đắn mơ hình đồng thời cho thấy phương pháp EMR có tiềm quan trọng nghiên cứu quản lý lượng điều khiển chuyển động cho xe điện TÀI LIỆU THAM KHẢO 1] Alain Bouscayrol, EMR library, http://www emrwebsite.org/library.html , 2020 [2] L I Silva, A Bouscayrol, C H De Angelo, and B Lemaire-Semail, “Coupling bond graph and energetic macroscopic representation for electric vehicle simulation,” Mechatronics, vol 24, no 7, pp 906–913, 2014 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Võ Duy Thành sinh năm 1982 Sau tốt nghiệp đại học chuyên ngành Tự động hóa năm 2004, anh tham gia dự án nghiên cứu điều khiển Robot Nagoya, Nhật Bản Anh hồn thành chương trình Thạc sĩ năm 2007 bảo vệ luận án Tiến sĩ năm 2019 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội chuyên ngành Điều khiển Tự động hóa Từ năm 2006 tới nay, anh Giảng viên Bộ mơn Tự động hóa Cơng nghiệp, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Hướng nghiên cứu anh tập trung vào hệ thống nhúng, phối hợp tín hiệu đa cảm biến điều khiển chuyển động cho ô tô điện 180 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO ... trung vào Năng lượng tái tạo ứng dụng tơ điện ràng cho tính đắn mơ hình đồng thời cho thấy phương pháp EMR có tiềm quan trọng nghiên cứu quản lý lượng điều khiển chuyển động cho xe điện TÀI LIỆU... vào hệ thống nhúng, phối hợp tín hiệu đa cảm biến điều khiển chuyển động cho ô tô điện 180 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO ... hình & Cấu trúc điều khiển EMR tơ điện 178 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION NINE TRIỂN KHAI TRÊN THỜI GIAN THỰC Sau mơ MATLAB/Simulink, mơ