Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ điều khiển vi sai điện tử dành cho xe điện ngành công nghệ kỹ thuật ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT Ô TÔ NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN VI SAI ĐIỆN TỬ DÀNH CHO XE ĐIỆN GVHD : SVTH : Ths.NGUYỄN TRUNG HIẾU TRƯƠNG VĂN THANH 15145352 NGUYỄN DUY PHƯƠNG 15145323 SKL007934 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ TH T TH NH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP H C H A ĐỆ K H: RƯƠ CH O ỘĐ H CHO ĐỆ Ă HA H MSSV: 15145352 H: YỄ Y PHƯƠ MSSV: 15145323 H : H YỄ R H Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2019 KH TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ TH T TH NH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô ên đề tài H C H A ĐỆ K H: RƯƠ CH O ỘĐ H CHO ĐỆ Ă HA H MSSV: 15145352 H: YỄ Y PHƯƠ MSSV: 15145323 H : H YỄ R H Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2019 KH TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ TH T TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘ LỰC CỘ HÒA Ã HỘ CHỦ HĨA Ệ AM Độc Lập – ự o – Hạnh Phúc TP Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 03 năm 2019 H ỆM Ụ ĐỒ Á Họ tên sinh viên: Ố H ỆP Trương Văn Thanh MSSV: 15145352 (E-mail: 15145352@student.hcmute.edu.vn Điện thoại:0358269942 ) 2.Nguyễn Duy Phương MSSV: 15145323 (E-mail:15145323@student.hcmute.edu.vn Điện thoại: 0345088803) Ngành: Công nghệ kĩ thuật tơ Lớp: 151452 Khóa: 2015-2019 ên đề tài hiên c thi t ch tạo ộ điề hi n i i điện t ành cho hiệm ụ đề tài  Thi t k mô h nh iện  Thi ông mô h nh iện  T m hi u vi i u n RM STM 10  Lập tr nh  vi sai iện t iên s n thuy t minh tài ản phẩm củ đề tài  01 mô h nh iện s  01 u n thuy t minh ng tài ày i o nhiệm ụ đề tài: 22/03/2019 ày hồn thành nhiệm ụ: 20/07/2019 RƯỞ Ộ MƠ vi sai iện t CÁ Ộ HƯỚ Ẫ điện TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THU T TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ HĨA ỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Bộ môn Điện t ô tô PH HẬ É ĐỒ Á Ố H ỆP (Dành cho giảng viên hướng dẫn) Họ tên sinh viên: TRƯƠNG VĂN TH NH MSSV:15145352 H i ồng:………… Họ tên sinh viên: NG YỄN D Y PHƯƠNG H i ồng:………… Tên tài: ghiên c hi MSSV:15145323 ch ạo ộ i hi n vi i i n dành cho i n Ngành t : Công nghệ kĩ thuật ô tô Họ tên GV hướng ẫn: Th sĩ NG YỄN TRUNG HIẾU ÝK hận é v inh hần hái ộ làm vi c củ HẬ É inh viên ( hông ánh máy) hận é v q ả hực hi n củ ĐAT ( hông ánh máy) 2.1 Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: 2.2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) 2.3 Kết đạt được: 2.4 Những tồn (nếu có): Đánh giá: Đi m tối đ Mục đánh iá TT Hình th c k t cấ ĐAT Đi m đạt 30 Đ ng ormat với đ y đủ hình thức nội dung mục 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài 10 Tính cấp thiết đề tài 10 Nội d ng ĐAT 50 Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, hoa học hội Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả thiết kế chế tạo hệ thống, thành ph n, quy trình đáp ứng yêu c u đưa với ràng buộc thực tế 15 Khả cải tiến phát triển 15 Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, ph n mềm chuyên ngành Đánh giá v khả ng dụng củ Sản phẩm cụ th củ ĐAT tài 10 10 Tổn m 100 K l ận:  Đượ phép ả vệ  Không ượ phép ả vệ TP.HCM, ngày 22 tháng 07 năm 2018 Giảng viên hướng ẫn TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THU T TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ HĨA ỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Bộ mơn Điện t ô tô PH HẬ É ĐỒ Á Ố H ỆP (Dành cho giảng viên phản i n) Họ tên sinh viên: TRƯƠNG VĂN TH NH MSSV:15145352 H i ồng:………… Họ tên sinh viên: NG YỄN D Y PHƯƠNG H i ồng:………… Tên tài: ghiên c hi MSSV:15145323 ch ạo ộ i hi n vi i i n dành cho i n Ngành t : Công nghệ kĩ thuật ô tô Họ tên GV phản iện: (Mã GV) ÝK K cấ HẬ É cách h c rình ày ĐAT : ội d ng án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) K q ả ược: hững hi ó ồn ại củ ĐAT : Câu hỏi: TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THU T TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ HĨA ỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc Đi m tối đ Mục đánh iá TT Hình th c k t cấ ĐAT Đi m đạt 30 Đ ng ormat với đ y đủ hình thức nội dung mục 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài 10 Tính cấp thiết đề tài 10 Nội dung ĐAT 50 Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, hoa học hội Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả thiết kế, chế tạo hệ thống, thành ph n, quy trình đáp ứng yêu c u đưa với ràng buộc thực tế 15 Khả cải tiến phát triển 15 Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, ph n mềm chuyên ngành Đánh giá v khả ng dụng củ Sản phẩm cụ th củ ĐAT tài 10 10 Tổn m 100 Đánh giá: K l ận:  Đượ phép ả vệ  Không ượ phép ả vệ TP.HCM, ngày tháng 07 năm 2018 Giảng viên phản iện KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Bộ m n Điện Ô XÁC NHẬ HO Tên tài: ghiên c hi ch ạo ộ i Họ tên sinh viên: 1.Trương Văn Thanh Nguyễn Duy Phương H H ĐỒ ÁN hi n vi i i n dành cho i n MSSV: 15145352 MSSV: 15145323 Ngành: Công nghệ K thuật ô tô Sau ti p thu i u chỉnh theo góp ý Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản biện thành viên H i ồng bảo vệ Đồ án t t nghiệp ã ược hoàn chỉnh úng theo yêu cầu v n i dung hình thức Chủ tịch H i ồng: Giảng viên hướng dẫn: Giảng viên phản biện: Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 07 năm 2019 LỜ CẢM Ơ Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn quý Thầy từ b mơn Điện T Ơ tơ, ũng Thầy ô tr ng kh a Cơ Khí Đ ng Lực, trường Đ i họ Sư ph m k thuật Thành ph Hồ Chí Minh, người ã u chúng em su t thời gian học tập Được q Thầy tận tình d y giúp ỡ từ ki n thức chuyên môn nhà trường n thực tiễn cu c s ng ã giúp chúng em ti p cận gần hi u bi t rõ v ngành ngh mà m nh ã họn Từ n n tảng ki n thức hi u bi t vững ó ã giúp húng em hoàn thành tập án hành trang húng m ước ời Hơn h t nhóm g i lời cảm ơn sâu sắ TRUNG HI U, giá viên hướng dẫn n Thạc ĩ iảng viên NGUYỄN tài, người Thầy ã tận t nh hướng dẫn m t người anh khóa ã bảo kịp thời, t i u kiện, nhi u v mặt tinh thần ũng ki n thứ ng viên giúp ỡ chúng em húng m vượt qua ngày tháng khó khăn tr ng q trình thực án Bên c nh ó húng m ũng in g i lời cảm ơn tới gia nh, n è ã h t lòng ủng h , giúp ỡ góp ý cho nhóm em su t quà trình thực Mặ ù ã c gắng nỗ lực nhi u, gian nghiên cứu có h n nên thành sót D ki n thức ỏi ũng thời t ược khơng tránh khỏi thi u ó chúng em kính mong nhận ược óng góp, hỉ d y q Thầy chúng em hồn thiện án ược t t Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 07 năm 2019 Nhóm sinh viên thực RƯƠ NGUYỄN Ă HA H Y PHƯƠ i Hình 5.5 Góc ánh lái ên phải Hình 5.6 Tốc ộ góc quay vịng phải Đồ thi H nh 5.6 h ta thấy ên ng ài vòng ua nên t ầu quay vòng phải, ánh trái tăng lên ồng thời ánh tr ng vịng ua ( án kính quay nhỏ ánh trái) nên t giúp huy n ng ổn ịnh ánh trái quay phải quay ên bánh phải giảm xu ng V ua 93 Hình 5.7 Gia tốc ngang quay vòng Đồ thi h nh 5.7 cho ta thấy tương và vòng ua th giá tri gia t ngang i nhỏ, thay ổi V xe vịng ua khơng ó tượng trượt ánh huy n ng ổn ịnh vòng ua K t l ận: Khi tăng t với gó lái ằng khơng ta thấy t quay vòng phải ta thấy t t hai ánh ánh trái tăng lên, t tăng u Lúc ánh phải giảm u ng Giá trị tăng ánh ằng giá trị giảm ánh V giúp h quay vòng ượ t t Việ s ng thuật t án PID giúp h t hai ánh ằng t ượ giá trị m ng mu n  Tr ng tr nh th nghiệm, nhóm ã gặp phải khó khăn sau:  Tín hiệu ảm i n từ ảm i n hall ị nhiễu  Tín hiệu i u n ị nhiễu từ m t r  Đ khắ ph ng h p nhựa nhượ h nhiễu h m t rs ng nam hâm ên tr ng i m nhóm ã ti n hành thay th ây ẫn, s riv r 94 5.4 K t giao diện app qua Bluetooth Hình 5.8 K t giao di n sau hồn thành Nhóm ã truy n ược liệu tr ng thái ang h t ng lên iện tho i thông qua mô- un lu t th HC-05 95 Chư n K 6.1 Nhữn L Ậ ĐỊ H HƯỚ PHÁ R t q ả đạt - Nắm ượ m t s hàm ản tr ng keilc cube ó th gia ti p lập tr nh board STM32F103 - Nắm ượ sở lý thuy t s - H àn thành phần khí ấu lái, phanh, àn - Vi sai iện t với p ga, gh ngồi, sàn - M ng C N h t - Nghiên ứu v l i ng C TI h t ng phận như: khung sườn, ánh , ng m t hi vi sai khí thơng thường nh thường ng ài thự t ng LDC, v nguyên lý h t ng ũng h i u n ng - Ứng - S ng thự t ng LDC mô h nh ô tô iện ng phần m m keilc cube lập tr nh i u n h - Thu thập ữ liệu ar STM32F103 g i v máy tính thơng qua m ul - Thi t k h àn hỉnh vi sai iện t s ng PID RT, Bluetooth i u n 6.2 Hạn ch củ đề tài - Chưa h àn thành vỏ - Thuật t án mơ keilc cube ịn hưa t i ưu - Việ - Cá i u n hưa ượ t i ưu hóa ảm i n thu thập ữ liệu òn i nhiễu nhi u - Năng lượng s ng òn h n h , không ủ áp ứng tr ng thời gian ài - Đi u kiện thời ti t không ảm ả (tháng hay ảy mưa) 6.3 Hướn phát tri n đề tài - S ng thuật t án ải thiện i u n vi sai iện t h t ng t t - Lập tr nh i u n - Thi t k hệ th ng - Thông qua m thu thập ữ liệu - S ul trợ lự lái iện ph v hệ th ng tự lái S, EC, TCS, EPS, … RT thi t k i u n từ a thông qua m ul wifi ng ấu lái iện, ảm i n, am ra, … phát tri n tự hành 96 A H MỤC LỆ HAM KHẢO [1] https://automation.net.vn/Cong-nghe-Ung-dung/Tong-quan-tinh-hinh-nghien-cuu-oto-dien-tren-the-gioi-va-tai-Viet-Nam.html [2]https://vi.wikipedia.org/wiki/B%E1%BB%99_%C4%91i%E1%BB%81u_khi%E1%B B%83n_PID [3] http://arduino.vn/bai-viet/1058-dong-co-mot-chieu-khong-choi-brushless-dc-motor [4] https://123doc.org//document/952223-nghien-cuu-phan-mem-carsim-trong-mophong-kiem-nghiem-o-to.htm [5] https://text.123doc.org/document/3093903-mo-phong-dong-luc-hoc-tren-o-to-bangcac-phan-mem-may-tinh.htm 97 PHỤ LỤC iới thiệ 1.1 Giới thiệu Keil C STM32 Cube MX Keil C uVision phần m m hỗ trợ h người dùng việc lập tr nh vi i u n dòng khác nhau, Keil C uVision giúp b n so n thảo biên dị h hương tr nh C, ASM thành ngơn ngữ máy tính n p vi i u n t o tương tá vi i u n người lập trình Phần m m Keil C uVision cho ki n trú vi i u n hỗ trợ cấp nhà phát tri n phần m m từ k sư ứng d ng chuyên nghiệp học v phát tri n phần m m nhúng Tiện í h ược thi t k phực t p mà nhà phát tri n phần m m nhúng phải n sinh viên giải quy t vấn i mặt Keil C uVision mô xác thi t bị ngo i vi chip thi t bị Nó giúp người dùng hi u cấu hình phần cứng tránh lãng phí thời gian cho vấn thi t lập Ngoài ra, với mơ phỏng, b n có th vi t ki m tra ứng d ng phần cứng ã ó sẵn Keil C uVision có th ược thêm lúc vào MDK-C r cập nhật phần m m trung gian hỗ trợ thi t bị c lập với chuỗi công c Chúng hỗ trợ nhi u thi t bị, thư viện, phần m m trung gian, mẫu mã dự án c th Hình 7.1 Phần m m Keil C uVision Phần m m STM32CubeMX m t phần m m hỗ trợ việc cấu hình chức cho dịng vi i u n STM32 thông qua giao diện họa t o code từ cấu hình ó Keil C IDE m t môi trường phát tri n tích hợp giúp có th vi t code, compile, debugs, n p hương trình xu ng vi i u n 98 Hình 7.2 Phần m m STM32 CubeMX 1.2 Giới thiệu board mạch ARM STM32f103 Board m ch STM32F103 m t lo i kit thu c họ vi i u n ARM, m t dòng chip phổ bi n ST với nhi u họ thông d ng 0, 1, 2, , 4… STM32F103 thu c họ F1 với lõi dòng ARM Cortex-M3 m t b x lí th hệ ưa m t ki n trúc chuẩn cho nhu cầu a ng v công nghệ Nó ược ứng d ng vào nhi u thị trường khác bao gồm ứng d ng doanh nghiệp, m ng gia nh, ng nghệ m ng không dây hệ th ng ô tô Board m h ó vi i u n hính STM32F103RCT6 microcontroller tích hợp với hip 2-bit ARM Cortex-M3, 256 Kb nhớ flash, 48 Kb RAM, t t i a 72Mhz Giá thành ũng rẻ s với l i vi i u n ó tương tự M h n p ũng ông lập tr nh a Phần m m ùng Em ng ễ s lập tr nh: ó nhi u tr nh iên ị h h STM I R W rk n h, K il C… Ở ây nhóm s nhi u l i thư viện lập tr nh STM 2Cu h ng K il C Thư viện lập tr nh: ó STM như: STM 2snipp ts, STM 2Cu H L, Stan ar P riph ral Li rari s, M khuy t i m riêng, ây nhóm s thơng ng ng STM 2Cu r Mỗi thư viện LL, u ó ưu H L v ời lâu ng, hỗ trợ nhi u ng i vi ũng ễ hi u rõ ản hất lập tr nh M h n p: ó nhi u l i m h n p như: STLINK… ây m nh s LINK, J-LINK, CMSIS-DAP, ng STLINK v giá thành rả ug lỗi ũng t t 99 M t s ứng ng hính: ùng h riv r i u n ứng ng, i u n ứng ng thông thường, thi t ị ầm tay thu , máy tính thi t ị ng i vi gam , GPS ản, ứng ng tr ng ông nghiệp, thi t ị lập tr nh PLC, i n tần, máy in, máy quét, hệ th ng ảnh , thi t ị liên l n i … Hình 7.3 Bo rd i u n rên i n Hình 7.4 Board thu thập tín hi u cảm bi n 100 Hình 7.5 Bo rd i u n bánh xe ar óm ts ặ i m ậ sau:  Chip STM32F103RCT6  Chip 32-bit ARM Cortex-M3  256 Kb nhớ lash  48 Kb RAM  T t i a 72Mhz  IC CAN SN65HVD230  Tương thí h với tiêu huẩn ISO-11898  T a lên n 1M it/s  Tương thí h với thi t ị V 5V  Ít 110 nút ượ k t n i m ng  Phát iện từ thấp  nút không ấp nguồn không làm ảnh hướng n n us  Cá h nhiệt t t  Ch ng ngắn m h n ắ quy GND 101  Bluetooth HC-05  Đ nh y -80 m i n h nh  Công suất truy n R lên tới +  H t m ng 1.8V ông suất thấp, I / O 1.8  C ntr l Ki m s át PIO Int rfa Gia n 6V iện RT với t truy n ó th lập trình  Với ant n tí h hợp  Cảm i n ịng CS756  Kí h thướ gói nhỏ, ó khả lắp ễ àng  Nguồn ung ấp: n 5.0 V  Đ nh y ầu 20 h ặ 40 mV /  Điện áp ầu tỷ lệ thuận với òng iện C h ặ DC  Sai s 0.8% 250C 1.3 Giới thiệu CATIA Thuật ngữ C TI ượ vi t tắ Interactive Application , nghĩa máy tính, m t m từ Computer Aided Three Dimensional lý tương tá tr ng không gian a hi u ó hỗ trợ phần m m thương m i phứ hợp C D/C M/C E ượ Dassault Syst m s (m t ông ty Pháp) phát tri n I M phân ph i t àn th giới Catia V5 phổ i n ượ vi t ằng ngôn ngữ lập tr nh C++ Catia viên n n tảng ầu tiên phần m m quản lý t àn hu tr nh sản phẩm Dassault Syst ms (PLM) Hình 7.6 Phần m m thi t k CATIA V5-R21 Phần m m thi t k C TI h phép kĩ sư thi t k ự trữ không gian, t i ưu hóa 3D chung; phân tí h phân ổ, nhà máy thi t ị h ặ ng ặt 102 tr ng ó CATI t i u kiện h k thuật hợp tá nhi u lĩnh vự tảng DEXPERIENCE m nh, a gồm thi t k mặt h nh ung quanh n n ng, thi t k hệ th ng iện t & hất lỏng, khí k thuật hệ th ng Với ặ trưng ật ùng sở ữ liệu nên việ huy n ổi ữ liệu môi trường nhanh hóng thuận tiện ó nhi u m ul ph í hs ng nên C TI v h nhi u m tiêu huẩn th giới giải quy t hàng l t lớn tr ng nhi u lĩnh vự như: ây ựng, khí, tự ài t án ng hóa, ơng nghiệp ô tô, tàu thủy a ông nghiệp hàng khơng Nó giải quy t ơng việ m t h triệt , từ khâu thi t k mô h nh C D (C mput r sở C M (C mput r i i D sign), n khâu sản uất ựa Manufa turing, khả phân tí h tính t án, t i ưu hóa lời giải ựa C E (C mput r i Engin ring) phần m m Hướn ẫn cài đặt phần mềm 2.1 Cài java  Nhấn Install cho trình ti p theo hờ trình cài ặt hồn tất Hình 7.7 Cài ặt phần m m Java 2.2 Cài Cube  Nhấn Next cho trình ti p theo hờ trình cài ặt hồn tất  Sau q trình hồn tất, nhấn Done k t thúc việ cài ặt 103 Hình 7.8 Cài ặt phần m m CubeMX 2.3 Cài Keil C  Nhấn Next cho trình ti p theo hờ q trình cài ặt hồn tất  Sau q trình hồn tất, nhấn Finish k t thúc Hình 7.9 Cài ặt phần m m Keil C  Tr ng h p th i Pa k Install r, n install òng hip n ang s ng Ở ây STM 10 104 Hình 7.10 Cài ặ hư vi n cho Keil C Hướn ẫn t nối AR CP2102 Đ có th thu thập liệu ược từ thực t hi n thị hình máy tính ta s d ng mơ un RT CP2102 Hình 7.5 cho bi t k t n i b truy n liệu n i ti p (Tx) máy phát với chân liệu nhận ược (Rx) máy thu g i nhận liệu Máy phát máy thu phải ược n i mát với Thông qua mô un uart ta ó th truy n nhận liệu từ phần cứng hi n thị máy tính Hình 7.11 K t nối UART với máy tính 105 Hình 7.12 K t nối Bluetooth với i n thoại board STM32F103RCT6 106 S K L 0 ... thi t củ đề tài Môn học ứng d ng i u n tự vi? ?n năm ng ô tô môn họ ược áp d ng cho sinh ngành ông nghệ k thuật ô tô trường Đ i họ Sư ph m K thuật TPHCM Môn học trang bị cho sinh vi? ?n ki n thức v... hợp cho iện Ngồi cịn có m t s cơng nghệ khác ki m soát iện cho phép ổn ịnh ường cong Trong ngành k thuật ô tô, vi sai iện t m t d ng vi sai cung cấp Mômen yêu cầu cho bánh lái cho phép t bánh xe. .. MSSV:15145323 ch ạo ộ i hi n vi i i n dành cho i n Ngành t : Công nghệ kĩ thuật ô tô Họ tên GV hướng ẫn: Th sĩ NG YỄN TRUNG HIẾU ÝK hận é v inh hần hái ộ làm vi c củ HẬ É inh vi? ?n ( hông ánh máy)