Nghiên cứu xây dựng mô phỏng hệ thống truyền Động Điện Động lực trên xe ô tô Điện hiện Đại

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAMKHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NĂM HỌC 2022-2023 ĐỀ TÀINGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

NĂM HỌC 2022-2023

ĐỀ TÀINGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐỘNG LỰC TRÊN XE Ô TÔ ĐIỆN

HIỆN ĐẠI

Mã số: ĐT22-23.50

Chủ nhiệm đề tài: TS ĐÀO QUANG KHANH

Đơn vị: Khoa Điện – Điện tử

Thành viên tham gia: ThS HỨA XUÂN LONG

ThS TỐNG LÂM TÙNG

Hải Phòng, 4-2023

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

NĂM HỌC 2022-2023

ĐỀ TÀINGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐỘNG LỰC TRÊN XE Ô TÔ ĐIỆN HIỆN ĐẠI

Mã số: ĐT22-23.50

Chủ nhiệm đề tài: TS ĐÀO QUANG KHANH

Đơn vị: Khoa Điện – Điện tử

Thành viên tham gia: ThS HỨA XUÂN LONG

ThS TỐNG LÂM TÙNG

MỤC LỤC

Chương 1 Tổng quan về hệ thống truyền động điện động lực trên xe ô tô 5

Chương 2 Cơ sở lý thuyết truyền động điện động lực trên xe ô tô điện 10

Chương 3 Mô phỏng hệ thống truyền động điện động lưc trên xe ô tô điện 233.1 Mô phỏng hệ truyền động điện động lực cho xe điện dùng động cơ PMDC 233.2 Mô phỏng hệ truyền động điện động lực cho xe điện dùng động cơ IM 30

Bảng 3.2 Thông số của động cơ không đồng bộ 3 pha 32

Bange 3.4 Nhận xét hai phương pháp điều khiển DTC và FOC 34

DANH M C CÁC HÌNH Ụ

Hình 1.1 a - xe điện đầu tiên Gustave Trouve, b - xe điện của William

Hình 1.3 a - Nguyên lý truyền động điện của ô tô điện, b –

Hình 2.1 a-Sơ đồ phân tích các lực tác dụng lên ô tô, b-Sơ đồ truyền 13

động điện lên bánh xe của ô tô, c – hệ truyền động xe động cơxăng, d – hệ truyền động xe điện

Hình 2.2 Sơ đồ đồ khối hệ thống điều khiển hành trình 15Hình 2.3 Cấu trúc truyền động điện động lực cho xe ô tô điện 22

Hình 3.1 Mô phỏng điều khiển tốc độ cho xe ô tô điện sử dụng động cơ

FOC Field Oriented Control

DTC Direct Torque Control

PMDC Permanent Magnet DC Motor

LQR Linear–Quadratic Regulator

FLC Fuzzy Logic Controller

MPC Model Predictive Control

SMC Sliding Mode Control

PID Proportional Integral Derivative

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Kết quả của đề tài là tạo ra một mô phỏng sử dụng các phương pháp FOC vàDTC cho cả hệ thống truyền động điện động cơ xoay chiều IM và hệ thống truyềnđộng điện động cơ DC nam châm vĩnh cửu PMDC Cài đặt điều khiển được tínhtoán duy nhất cho từng mô phỏng, sử dụng thông số kỹ thuật của động cơ thay vì

số hiệu của xe Kết quả của mô phỏng chứng minh độ tin cậy và độ chính xác của

hệ thống, giúp tạo ra quy trình tạo, lắp ráp và tích hợp các hệ thống điều khiển hệthống truyền động điện cho xe điện

Các tiêu chí của dự án, bao gồm việc tích hợp và mô hình hóa hệ thống điềukhiển truyền động điện động cho ô tô điện hiện đại, đã được đáp ứng nhờ quá trìnhthực hiện dự án

INFORMATION ON THE RESULTS OF THE RESEARCH PROJECTThe result of the project is that a simulation of the PMDC permanent magnet

DC motor electric drive system and the IM AC motor electric drive system hasbeen built by FOC and DTC methods The simulations are built accurately, withthe parameters of the engine, not the number of the vehicle, the control parametersare specifically calculated The simulation results show that the system operatesreliably and accurately, contributing to the development of a method of designing,manufacturing, and integrating the electric powertrain control system for electriccars

The results when implementing the project have satisfied the requirementsset out by the project is to integrate and simulate the electrodynamic transmissioncontrol system for modern electric cars

MỞ ĐẦU

1 Sự cần thiết của đề tài

Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của xe ô tô điện, các hệ truyền động điệnđộng lực trên ô tô điện hiện đại được các nhà khoa học trên thế giới quan tâmnghiên cứu và hình thành nhiều cấu trúc truyền động điện động lực ứng dụng trênnhiều loại xe ô tô điện khác nhau Việc nghiên cứu về các hệ thống truyền độngđiện động lực cùng với hệ thống điều khiển-giám sát hệ thống đó trên xe điện là

xu hướng nghiên cứu mới cho các nhà khoa học, học viên, sinh viên chuyên ngànhĐiện tự động Giao thông vận tải tại Việt nam và hòa nhập chung với sự phát triểntrên Thế giới

- Tính mới của đề tài:

Đây là một chủ đề mang tính thời sự trong thảo luận về cách chuẩn bị chosinh viên chuyên ngành Tự động hóa và Vận tải tại Khoa Điện-Điện tử để sử dụngcác tiến bộ khoa học và kỹ thuật trong công việc của họ Mang tính cấp bách, phùhợp với xu thế hội nhập toàn cầu Nhằm nâng cao tính hữu ích của các sản phẩmkhoa học công nghệ trong lĩnh vực giao thông vận tải và các mục đích chung, nhucầu sử dụng phần mềm mô phỏng máy tính trong nghiên cứu và phát triển hệthống điện ô tô là rất cần thiết nhằm nâng cao chuyên môn nghiệp vụ của sinhviên Từ những năm 1990 của thế kỷ trước, các nhà sản xuất xe điện như Renault,Nissan, Mitsubishi,… đã sử dụng nhiều tiến bộ khoa học trong việc điều khiển hệthống truyền động điện động cho xe điện Ví dụ về những tiến bộ này bao gồmđiện tử công suất lớn, công nghệ vi điện tử, thông tin liên lạc, cơ khí chính xác,v.v Nghiên cứu hệ thống truyền động điện cho ô tô điện là rất quan trọng, do đóVinfast, một nhà sản xuất ô tô Việt Nam, đã phát triển, sản xuất và từng bước giớithiệu một số loại ô tô điện thị trường Nghiên cứu này, là một lĩnh vực hoàn toànmới đòi hỏi phải nghiên cứu, phát triển và thành thạo hơn nữa

- Tính cấp thiết đối với tình hình thực tế hiện nay:

Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của xe ô tô điện, các hệ truyền động điệnđộng lực trên ô tô điện hiện đại được các nhà khoa học trên thế giới quan tâmnghiên cứu và hình thành nhiều cấu trúc truyền động điện động lực ứng dụng trênnhiều loại xe ô tô điện khác nhau Việc nghiên cứu về các hệ thống truyền độngđiện động lực cùng với hệ thống điều khiển-giám sát hệ thống đó trên xe điện là

xu hướng nghiên cứu mới cho các nhà khoa học, học viên, sinh viên chuyên ngànhĐiện tự động Giao thông vận tải tại Việt nam và hòa nhập chung với sự phát triểntrên Thế giới

Từ nhận định trên chúng ta thấy, việc áp dụng những tiến bộ KHCN như môphỏng trên máy tính, điều khiển-giám sát, hệ thống truyền động điện động lựctrên xe ô tô điện sẽ tạo điều kiện cho học viên, sinh viên tiếp cận công nghệ hiệnđại tiên tiến áp dụng trên xe điện Nhóm tác giả đề xuất đề tài về lĩnh vực ô tô điện:

“Nghiên cứu xây dựng mô phỏng hệ thống truyền động điện động lực trên xe ô tôđiện hiện đại”

2 Mục tiêu nghiên cứu

Trên cơ sở nghiên cứu các cấu trúc của hệ thống điện động lực trên các xehiện đại, xây dựng cơ sở lý thuyết hệ thống truyền động điện động lực trên một sốloại xe ô tô hiện đại thông dụng hiện nay

Xây dựng mô phỏng hệ thống truyền động điện động lực trên xe ô tô điện,trong mô phỏng có khả năng mô tả, hiển thị được các thông tin của hệ thống như:tốc độ quay của bánh xe, mô-men quay của bánh xe, mô-men cản, lực kéo, nănglượng điện tiêu thụ, tương tự như trên một hệ thống truyền động điện của xe thực

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống truyền động điện động lực lên các bánh xechủ động của ô tô điện và hệ thống điều khiển.

Phạm vi nghiên cứu:

+ Hệ thống truyền động điện động lực lên các bánh xe chủ động

+ Nghiên cứu và mô phỏng hệ thống điều khiển

Phương pháp nghiên cứu:

Nghiên cứu phân tích các hệ thống truyền động điện động lực cho ô tô điện,xây dựng mô phỏng hệ thống bằng công cụ Matlab – Simulink Từ đó, phân tíchkết quả nghiên cứu, các đặc tính đo được và quan sát được là cơ sở dữ liệu trongviệc thiết kế hệ thống truyền động điện động lực trên xe ô tô điện đáp ứng đượccác yêu cầu đặt ra

4 Tóm tắt tiến trình thực hiện đề tài

TT Các nội dung, công việc thực

hiện

Kết quả phải đạt

Thờigian

Người,

cơ quan thực hiện

1

Chương 1 Tổng quan về hệ

thống truyền động điện động

lực: mục tiêu của chương là

tìm hiểu cấu trúc cơ học của

11/2021-12/2021

TS Đào QuangKhanh

ThS Hứa XuânLong

ThS Tống LâmTùng

2 Chương 2 Cấu trúc hệ

truyền động điện cho xe ô tô

điện hiện đại: mục tiêu của

TS Đào QuangKhanh

ThS Hứa XuânLong

ThS Tống Lâm

Tùng

3

Chương 3 Mô phỏng hệ

thống truyền động điện động

lưc trên xe ô tô điện: mục

tiêu của chương là xây dựng

vào/ra của hệ thống từ đó đưa

ra được phương án truyền

động điện động lực trên xe ô

tô điện được tối ưu

Phần nội dung này, cầnxây dựng được các mô phỏng cho hệ truyền động điện cho xe điện một cáchchi tiết, phân tích rõ ràng các kết quả

mô phỏng

03/2022-04/2022

TS Đào QuangKhanh

ThS Hứa XuânLong

ThS Tống LâmTùng

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐỘNG LỰC TRÊN

XE Ô TÔ ĐIỆN1.1 Giới thiệu

Xe điện, tiếng Anh là Electric Vehicles (EV) Khác với xe động cơ đốt trong,hoạt động theo nguyên lý đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu, xe điện sử dụng nguồn điệntích lũy trong bình Accquy không gây ra bất cứ vấn đề về ô nhiễm môi trường nào.Gustave Trouve, một kỹ sư người Pháp, đã hoàn thành việc chế tạo chiếc xeđiện đầu tiên vào năm 1881 Đó là một chiếc xe ba bánh với động cơ DC 74W vàpin axit-chì để cấp điện Người lái xe và chiếc xe cùng nặng khoảng 160 kg Chiếc

xe này tương tự như chiếc mà hai học giả người Anh đã chế tạo vào năm 1883

Do công nghệ chưa phát triển đủ để thay thế hoàn toàn xe ngựa nên sự kiệnnày không thu hút được sự quan tâm đáng kể của công chúng Nó chỉ có thể đi vớitốc độ 15 km/h và tầm hoạt động chỉ 16 km, không đủ đáp ứng nhu cầu của kháchhàng Tất cả điều đó đã thay đổi vào năm 1864 khi cuộc đua dài 1135 km từ Parisđến Rouen hoàn thành trong 48 giờ 53 phút với tốc độ trung bình là 23,3 km/h Tốc

độ này nhanh hơn nhiều so với một cỗ xe do ngựa kéo Công chúng bắt đầu quantâm đến các loại xe cộ, hay còn gọi là xe ngựa không có ngựa như ngày nay chúngđược biết đến

Ô tô điện bắt đầu cạnh tranh với động cơ xăng hai năm sau đó Phạm vi xeđiện không phải là vấn đề ở Hoa Kỳ vì không có nhiều con đường trải nhựa bênngoài một số thành phố lớn Tuy nhiên, việc mở rộng nhanh chóng những conđường trải nhựa ở châu Âu khiến động cơ xăng ngày càng phổ biến Electroboatcủa William Morrison và Salom là chiếc xe điện thương mại đầu tiên Một doanhnghiệp đã tạo ra và chế tạo phương tiện này, được sử dụng làm taxi ở Thành phốNew York Mặc dù đắt hơn so với xe ngựa ($1200 so với $3000) và mang lại nhiều

lợi ích hơn Với thời gian sạc lại 90 phút, nó có thể hoạt động ở số ba trong 4 giờ.

Nó có thể đi 40 km với tốc độ tối đa 32 km/h nhờ hai động cơ 1,5 mã lực

(a) (b)Hình 1.1 a - xe điện đầu tiên Gustave Trouve, b - xe điện của

William Morrison

Hệ thống phanh trả lại năng lượng điện được tạo ra vào năm 1897 trên mộtchiếc xe hai chỗ bởi kỹ sư người Pháp M.A Darracq, đây là bước phát triển côngnghệ quan trọng nhất vào thời điểm đó Kỹ thuật này đã tăng hiệu suất lái của xebằng cách cho phép thu hồi động năng trong quá trình phanh và sạc lại ắc quy Bởi

vì nó mang lại hiệu quả năng lượng cao hơn bất kỳ phương tiện di chuyển nào kháctrong thành phố, nó là một trong những đóng góp quan trọng nhất cho công nghệ

xe điện và xe hybrid Ngoài ra, chiếc ô tô điện đầu tiên vượt qua tốc độ 100 km/h

là một trong những chiếc ô tô quan trọng nhất vào thời điểm đó Một người Phápkhác tên là Camille Jenatzy cũng chế tạo chiếc xe này với biệt danh "La JamaisContente" Hãy nhớ rằng Oldsmobile và Studebaker đều bắt đầu công ty của họbằng cách chế tạo xe điện

Ô tô điện bắt đầu không còn được sử dụng khi các phương tiện chạy bằngxăng tăng cường sức mạnh, tính linh hoạt và quan trọng nhất là khả năng dễ dàng

sử dụng Xe điện có chi phí cao, đó là một nhược điểm, nhưng hiệu suất và phạm

vi hoạt động của chúng mới là điều thực sự khiến chúng kém cạnh tranh hơn vớicác loại ô tô chạy bằng xăng cùng loại Khoảng năm 1905, những chiếc ô tô điệnthương mại quan trọng đã ra mắt Xe chơi gôn và xe tải giao hàng là nhữngphương tiện điện duy nhất được bán trong gần 60 năm.

Bóng bán dẫn được tạo ra vào năm 1945 bởi ba nhà khoa học tại Phòng thínghiệm Bell và nó đã thay đổi hoàn toàn cách sử dụng năng lượng và điện tử Cácống chân không nhanh chóng được thay thế bởi nó, và ngay sau đó, thyristor, chophép điều chỉnh dòng điện cao bằng điện áp cao, đã được phát triển Điều này chophép động cơ AC chạy ở các tần số khác nhau và cho phép điều chỉnh công suấtcung cấp cho động cơ điện mà không cần bộ biến trở cực kỳ kém hiệu quả GeneralMotors (GM) đã tạo ra Electrovan vào năm 1966; nó được đẩy bằng động cơ điệnchạy bằng bộ chuyển đổi làm bằng thyristor

Lunar Roving, mà các phi hành gia Apollo đã sử dụng trên Mặt trăng, là loại

xe điện dễ nhận biết nhất trong thời đại này Tổng trọng lượng của xe là 209 kg vàtải trọng cho phép là 490 kg Phạm vi hoạt động là 65 km Nhưng có rất ít sự quantâm đến ý tưởng vận chuyển của người ngoài hành tinh này Các kỹ sư nhận thấyviệc chế tạo nó đơn giản với phạm vi hoạt động dài trong các điều kiện kỹ thuậthạn chế do mặt trăng không có bầu khí quyển, trọng lực thấp và tốc độ thấp.Những lo ngại về môi trường đã dẫn đến một số nghiên cứu về ô tô điệntrong những năm 1960 và 1970 Tuy nhiên, hiệu suất và phạm vi tiếp tục là một ràocản đáng kể bất chấp những tiến bộ trong kiến trúc pin và điện tử công suất Sự ramắt của một số loại xe của các nhà sản xuất như GM với EV1 và PSA với 106Electric đã đánh dấu đỉnh cao của thời kỳ xe điện đương đại vào những năm 1980

và đầu những năm 1990 Mặc dù những chiếc xe điện này là tốt nhất trong sốnhững chiếc xe tốt nhất, đặc biệt là khi so sánh với những người tiền nhiệm củachúng, nhưng rõ ràng là EV không thể cạnh tranh với xe điện vào đầu những năm

1990 về phạm vi hoạt động, nhiên liệu Năng lượng trong pin cũng được lưu trữ

trong các điện cực kim loại, nặng hơn động cơ xăng có công suất tương đương Đểnhường chỗ cho sự phát triển của xe điện hybrid, ngành công nghiệp ô tô đã từ bỏ

ô tô điện Sau một thời gian ngắn phát triển, lần đầu tiên ô tô điện có dây chuyềnsản xuất hàng loạt

Rào cản lớn nhất đối với sự gia nhập thương mại của xe điện trong quá trìnhphát triển xe điện như vậy là công nghệ pin Nghiên cứu về pin đã nhận được sự tàitrợ và nỗ lực đáng kể với mục tiêu nâng cao hiệu suất để đáp ứng nhu cầu của ô tôđiện Tuy nhiên, cách tiếp cận phát triển này đáng buồn là quá hạn chế Hiệu suấtkhông như mong đợi, đặc biệt là về lượng năng lượng điện được lưu trữ trên mộtđơn vị khối lượng và thể tích Ô tô điện chỉ có thể được sử dụng trong một sốtrường hợp cụ thể do khả năng lưu trữ năng lượng điện của pin có hạn, chẳng hạnnhư ở sân bay, nhà ga, tuyến đường chuyển phát bưu chính và trên xe chơi golf…Trên thực tế, ngay cả khi có đủ năng lượng pin, nghiên cứu cơ bản chỉ ra rằng ô tôđiện sẽ không bao giờ có thể cạnh tranh với các phương tiện chạy bằng nhiên liệulỏng Do đó, nghiên cứu về công nghệ ô tô tiên tiến gần đây đã tập trung vào cácloại xe chạy bằng pin nhiên liệu và hybrid

1.2 Cấu tạo nguyên lý xe ô tô điện

Xe sử dụng động cơ đốt trong có nhiều bộ phận chuyển động hơn tới 90% sovới xe điện tương đương Sau đây là một số thành phần thiết yếu của một chiếc xeđiện:

- Động cơ điện: Động cơ điện của ô tô làm nhiệm vụ đẩy các bánh của xe chạybằng điện Động cơ này có thể là DC (dòng điện một chiều) hoặc AC (dòng điệnxoay chiều

Hình 1.2 Cấu tạo của xe ô tô điện

Bằng cách thay đổi tần số của dòng điện xoay chiều, thiết bị này có thể điềukhiển tốc độ quay của động cơ Ngoài ra, công suất hoặc mô-men xoắn của động

cơ có thể được tùy chỉnh bằng cách thay đổi biên độ của tín hiệu biến tần

- Pin: Năng lượng cần thiết để cung cấp năng lượng cho ô tô điện được lưutrữ trong pin Xe điện mới có thể hoạt động sau khi ắc quy được sạc đầy Quãngđường di chuyển của xe tăng theo dung lượng của ắc quy ô tô Ô tô điện ngày naythường bao gồm pin lithium, một loại pin có lợi về mặt sinh thái với tốc độ xả thấp

- Bộ sạc ắc quy: Ắc quy của ô tô điện chứa bộ sạc ắc quy Bằng cách thayđổi tốc độ sạc của ô tô, thiết bị này có thể điều chỉnh mức điện áp của pin Để duytrì tuổi thọ lâu dài của pin, bộ sạc pin cũng có thể theo dõi nhiệt độ của pin

- Bộ điều khiển: Bộ điều khiển được ví như bộ não của xe ở xe điện Thôngqua việc phân tích dữ liệu từ pin, thiết bị này điều chỉnh tất cả các cài đặt bao gồm

cả tốc độ sạc Để thay đổi tốc độ biến tần của động cơ ô tô, bộ điều khiển cũng cóthể truyền lực ép từ bàn đạp ga

- Dây sạc: Dây sạc của xe điện được luồn vào trong xe Có thể sạc ắc quy ô

tô bằng thiết bị này tại nhà hoặc tại các trạm sạc công cộng Sẽ có một dây sạckhác để sử dụng tại các địa điểm sạc nhanh

(a) (b)

Hình 1.3 a - Nguyên lý truyền động điện của ô tô điện, b – sạc điện cho xe ô tôĐiều quan trọng là phải hiểu sự khác biệt giữa AC (dòng điện xoay chiều) và

DC (dòng điện một chiều) để hiểu cách thức hoạt động của ô tô điện

Các electron di chuyển theo chu kỳ trong một dòng điện được gọi là dòngđiện xoay chiều (AC)

Các electron chỉ di chuyển theo một hướng trong dòng điện một chiều (DC),

là dòng điện

Ắc quy xe điện chạy bằng dòng điện một chiều (DC) Tuy nhiên, một biếntần biến đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều trong động cơ sơ cấpcủa xe điện (bộ phận cung cấp lực đẩy cho xe) Nhấn bàn đạp ga sẽ gây ra nhữngđiều sau:

- Nguồn điện được biến đổi từ DC thành AC

- Bằng cách điều chỉnh tần số của dòng điện xoay chiều từ biến tần đến động

cơ, bộ điều khiển sẽ nhận tín hiệu từ chân ga và điều chỉnh tốc độ của xe

- Các bánh xe sau đó sẽ quay qua một bánh răng nhờ động cơ đi kèm

- Động cơ chuyển đổi thành máy phát điện và tạo ra năng lượng khi phanhđược gài hoặc xe chạy chậm lại, năng lượng này được đưa trở lại ắc quy

1.3 Ưu nhược điểm đối với xe ô tô điện

Ưu điểm Nhược điểm

- Xe điện có cấu tọa không phức tạp hơn

về mặt cơ khí so với ô tô truyền thống nên

ít phải bảo dưỡng và ít bị lỗi hơn, dẫn đến

chi phí vận hành thấp hơn so với ô tô

thông thường

- Không gian bên trong xe rộng rãi

- Khi xe chạy không bị ô nhiễm môi

trường

- Chi phí khá cao

- Mất điện có thể xảy ra trước khi đếntrạm sạc

- Khá gần đây trên thị trường

- Giá bảo dưỡng, thay pin khá cao

- Môi trường có thể bị ô nhiễm bởi pin

đã qua sử dụng

Kết luận Chương 1:

Nhóm tác giả tạo ra một lộ trình nghiên cứu để mô phỏng các hệ thống truyềnđộng điện từ bảy tổng quan về hệ thống truyền động điện cho ô tô điện được cungcấp từ tài liệu được trình bày trong các phần 1.1, 1.2 và 1.3 hệ thống truyền lực xeđiện Cơ sở lý thuyết và thiết kế tổ chức của hệ thống truyền lực điện cho ô tô điện sẽđược trình bày trong chương tiếp theo của chủ đề này

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐỘNG LỰC TRÊN

XE Ô TÔ ĐIỆN

2.1 Hệ thống truyền động điện cho xe ô tô

2.1.1 Hệ thống truyền động trên xe ô tô

Truyền động điện động lực bằng động cơ điện không đồng bộ ba pha đangđược áp dụng rộng rãi trên các xe ô tô điện vì những ưu điểm cấu tạo đơn giản, vậnhành tin cậy, ít bảo trì sửa chữa, giá thành chế tạo thấp, hiệu suất cao.

Hình 2.1a trình bày sơ đồ các lực và mômen tác dụng lên ô tô đang chuyểnđộng tăng tốc ở trên dốc [3], [4]

(a) (b)

(c) (d)

Hình 2.1.a-Sơ đồ phân tích các lực tác dụng lên ô tô, b-Sơ đồ truyền động điện lênbánh xe của ô tô, c – hệ truyền động xe động cơ xăng, d – hệ truyền động xe điệnLực kéo tiếp tuyến ở các bánh xe chủ động dùng để khắc phục các lực cảnchuyển động Xét trường hợp tổng quát ta có biểu thức cân bằng giữa lực kéo ở cácbánh xe chủ động và các lực cản được gọi là phương trình cân bằng lực kéo [3],[4]:

động tại vùng tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường, b hệ số tương quan cản khibánh xe quay[3]:

mô tả trong (7) trong đó mô-men kéo cần thiết trên trục truyền động bánh xe là:

Tm F rm (2.5)

Ngoài mô-men động lực làm xe chuyển động ta còn xét đến mô-men để quaycác bộ phận của hệ thống truyền lực (hình 2.1b), theo định luật thứ 2 của Newtoncho hệ quay [3], chúng ta có thể mô tả mô-men xoắn dưới dạng:

Vì vậy, mô-men xoắn cần thiết ở trục truyền động là tổng các mô-men độnglực và mô-men quán tính quay các bộ phận được thể hiện [3]

2.2.2 Tổng hợp hệ truyền động điện cho xe ô tô

Kiểm soát hành trình tự động (Cruise Control – CC) là một hệ thống điều tựđộng khiển duy trì vận tốc của xe không đổi khi có nhiễu lực cản bên ngoài tácđộng lên xe như: gió,ma sát trên đường…

Hình 2.2 Sơ đồ đồ khối hệ thống điều khiển hành trình

Điều khiển hành trình được thực hiện bằng cách đo vận tốc của xe, tiếp theo

so sánh nó với vận tốc mong muốn và điều chỉnh tự động vận tốc theo một luậtđiều khiển Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả tính đến lực này trực tiếp từ mô-men của động cơ điện một chiều nam châm vĩnh cửu PMDC và hệ thống dẫn động