Đề tài Mô hình hoá ô tô và kiểm soát tốc độ bằng matlab simulink

ĐẠI HỌC LẠC HỒNG CƠ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Ngành: công nghệ kĩ thuật ô tô Đề tài: Mô hình hoá ô tô và kiểm soát tốc độ bằng matlab simulink GVHD: Phan Như Quân SVTH: Cao Thế Vinh Nguyễn Ngọc Thiện Đặng Tuấn Kiệt Nguyễn Đình Lực 1 NỘI DUNG TRÌNH BÀY I Mục tiêu II Tính toán lực III Phân tích kết cấu và hiệu suất pin IV Động cơ điện V Mô hình động lực học VI Tổng kết Tên sinh viên – Lớp 2 MỤC TIÊU • Thiết lập mô hình Toán học của một chiếc ô tô điện dựa trên mẫu Tesla Model S P85 • Thiết kế mô hình SIMULINK mô phỏng động lực học hoàn chỉnh của mẫu Tesla Model S P85 • Kiểm soát tốc độ xe Tesla bằng Bộ điều khiển tốc độ sử dụng thuật toán PID Sơ đồ mô phỏng 3 TÍNH TOÁN LỰC 1 Các lực phát sinh khi xe chuyển động Lực kéo của bánh xe khi chuyển đổi momen: Ff TL *Gr Ở đây, 𝐿 = 48/2 = 48/2 = 24𝑐𝑚 và 𝐺r và 𝐺r = 9,7r = 9,73 nên suy ta : F=40.5*T Trong đó: Ff : Lực tổng hợp T : momen xoắn do động cơ tạo ra L: Khoảnh cách từ tâm quay Gr: Tỷ số truyền Tên sinh viên – Lớp 4 TÍNH TOÁN LỰC D 12  *V 2 * S *CD 5 TÍNH TOÁN LỰC r mt *Cr * g *cos 6 TÍNH TOÁN LỰC Fq m * j * i 7 PHÂN TÍCH KẾT CẤU VÀ HIỆU SUẤT PIN 1 Pin Tesla model S •Pin của Tesla model S được ghép bởi 7.104 cell pin mã 18650 bao gồm 16 module mỗi module gồm 444 cell có khả năng lưu trữ năng lượng lên 85kWh •16 module được mắc nối tiếp , mỗi module chứa 6 nhóm mỗi nhóm gồm 74 cell mắc song song •Tổng công suất của nó là 85.000Wh và nó nặng 540kg 8 PHÂN TÍCH KẾT CẤU VÀ HIỆU SUẤT PIN 2 Hiệu xuất pin •Trong một đoạn mạch mắc nối tiếp, Hiệu điện thế của đoạn mạch là tổng các Hiệu điện thế của các thành phần của nó nhưng cường độ dòng điện không đổi •Trong một đoạn mạch mắc song song, điện áp của đoạn mạch là như nhau trong suốt nhưng cường độ dòng điện là tổng của dòng điện đi qua tất cả các thành phần của nó được mắc song song •Do đó, chúng ta có thể tính toán điện áp danh định của pin: 𝑉 = 3.6 ∗ 16 ∗ 6 16 ∗ 16 ∗ 6 6 = 346𝑉 •Dòng điện tối đa sẽ được thiết lập thông qua mô-men xoắn cực đại 9 PHÂN TÍCH KẾT CẤU VÀ HIỆU SUẤT PIN 3 Kết luận •Phân tích pin này đã cho chúng ta biết điện áp hoạt động tối đa mà chúng ta sẽ lấy ở đây là 346V để xem xét mức trung bình trong một lần xả pin •Điện áp tối đa và mức phóng điện tối đa này đã cho ta giới hạn đối với các giá trị tối đa mà hệ thống của chúng ta có thể đạt được, cả về điện áp và dòng điện Tất cả các thông số này sẽ được thực hiện một cách thích hợp trong SIMULINK 10 ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 Động cơ 1 2 Tesla Model S sử dụng động cơ cảm ứng ba pha xoay chiều bốn cực Để đơn giản, chúng ta sẽ sử dụng động cơ DC có chổi than mà chúng ta sẽ biểu diễn toán học sao cho phù 4 hợp với động cơ Tesla nhất 3 1) Cuộn dây, 2 Vòng bi 3) Trục roto, 4)Nam châm 11 ĐỘNG CƠ ĐIỆN 2 Mô hình tính toán •Sụt áp rơi trên điện trở : ir=I*R •Sụt áp rơi trên cuộn cảm: IL=L*(di/dt) Theo định luật Kirchhoff, ta có: 𝑉=𝐼(𝑡)∗𝑅+𝐿*(di/dt) +𝐸(𝑡) (1) 12 ĐỘNG CƠ ĐIỆN di V  l(t)  R  Ke *(t) dt L 13 ĐỘNG CƠ ĐIỆN 3 Biểu diễn phương trình trong môi trường matlab Simulink T(t)=Kt*l(t) di V  l(t)  R  Ke *(t) dt L 14 MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC Lực kéo khí động học Lực kéo động cơ Lực cản lăn Lực cản lăn 15 MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC 2 Mô hình hoá trong matlab simulink 16 MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC 3 Mô hình hoàn chỉnh 17 MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC • Mô hình thể hiện các thông số khi xe đạt tốc độ 100km/h Tốc độ từ 0 đến 100km/h trong 4,4s 18 MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC Momen xoắn khi đạt đến 100km/h là 600N/m 19 MÔ HÌNH KHÍ ĐỘNG HỌC Gia tốc xe khi đạt tốc độ 100km/h 20