Chế tạo mô hình hệ thống truyền động Hybrid trên xe Toyota Prius phục vụ cho công tác đào tạo, giảng dạy

Các chữ viết tắt

ETCS-I Electronic Throttle Control System – Intelligent (Hệ thống điều khiển bướm ga điện tử thông minh).

Khái quát về hệ thống truyền động hybrid 1. Lịch sử phát triển

Sự phát triển các phương tiện giao thông ở các khu vực trên thế giới nói chung không giống nhau, mỗi nước có một quy định riêng về khí thải của xe , nhưng đều có xu hướng là từng bước cải tiến cũng như chế tạo ra loại ôtô mà mức ô nhiễm là thấp nhất và giảm tối thiểu sự tiêu hao nhiên liệu. Kiểu này không cần dùng máy phát điện riêng do động cơ điện có tính năng giao hoán lưỡng dụng sẽ làm nhiệm vụ nạp điện cho ắc-quy trong các chế độ hoạt động bình thường, ít tổn thất cho các cơ cấu truyền động trung gian, nó có thể khởi động động cơ đốt trong và dùng như một máy phát điện để nạp điện cho ắc-quy.

Đặc điểm xe Toyota Prius 2010

- 1 bộ bánh răng phân chia công suất kết hợp 1 bộ bánh răng hành tinh giảm tốc motor.

MÔ HÌNH TRUYỀN ĐỘNG HYBRID TRÊN XE TOYOTA PRIUS 2010

• Thiết kế thiết bị thu thập tín hiệu 1 Thiết kế phần cứng

Tín hiệu của các cảm biến được thu thập qua board Arduino Uno nhưng mỗi chân của board Arduino có thông số kỹ thuật về điện áp và cường độ dòng điện nhất định, trong khi đó tín hiệu của các cảm biến có điện áp vượt quá thông số kỹ thuật của Arduino Uno nên các tín hiệu này cần phải được qua điện trở trước khi đưa vào board Arduino. Bước 5: Kết nối bộ thu thập tín hiệu (boad Arduino) với máy tính thông qua cổng giao tiếp RS 232 để viết chương trình. Thuật toán thu thập tín hiệu. Sơ đồ khối hệ thống thu thập tin hiệu trên ô tô. Hình 3.10: Bộ thống thu thập tin hiệu trên ô tô b) Nguyên lý hoạt động của hệ thống. Các tín hiệu từ cảm biến trên xe ô tô sẽ được đưa vào mạch chuyển đổi, để chuyển các tín hiệu xung vuông hoặc tuyến tính thành các giá trị cần thu thập như tốc độ xe, tốc độ động cơ, vị trí bàn đạp ga, điện áp pin, … nhờ vào các linh kiện điện tử và vi điều khiển Atmega328P. Sau đó vi điều khiển của mạch chuyển đổi sẽ truyền tín hiệu tới CPU. CPU sử dụng Board Arduino Mega để nhận các tín hiệu truyền về từ mạch chuyển đổi. Sau đó, sẽ xử lý các dữ liệu này và gửi lên giao diện GUI thông qua UART để hiển thị cỏc giỏ trị cần thu thập. Người sử dụng cú thể mở GUI để theo dừi các giá trị từ cảm biến. c) Nguyên lý hoạt động mạch chuyển đổi. Tín hiệu màu đỏ: Tín hiệu sau khi chuyển đổi biên độ về 5V (Đưa về Arduino) Đối với tín hiệu dạng tuyến tính, phải ổn định giá trị điện áp đỉnh của tín hiệu, sao cho giá trị này không vượt quá 5V và không ảnh hưởng đến hoạt động của ECU động cơ (Hình 3.12).

Quy trình thực nghiệm thu thập tín hiệu

- Kết nối khóa an toàn Service Plug và cấp nguồn 12V cho động cơ - Mở nguồn hệ thống điện cho xe trong khi tay số ở vị trí P. Nhận xét: Ở chế độ xe khởi động xe tay số vị trí P, do hai thiết bị khác nhau về đường truyền, nên các giá trị thu thập được từ các cảm biến, quy đổi sang các giá trị nhiệt độ hoặc tốc độ có sự sai số giữa 2 thiết bị lớn nhất là 1.5%, nên có đáp ứng được yêu cầu khảo sát thu thập thông tin. - Kết nối khó an toàn Service Plug và cấp nguồn 12V cho động cơ - Đạp chân phanh khởi động xe bằng nút khởi động startop.

Sử dụng phần mềm techstream

Bước 6: Khởi động động cơ bằng cách bật công tắc nguồn (READY) trong khi nhấn bàn đạp phanh. Khi nhấn chân ga nhiều hơn vị trí giữa chừng hoặc khi nhấn hết chân ga, tốc độ động cơ tăng lên khoảng 2500rpm. Bước 6: Khởi động động cơ bằng cách bật công tắc nguồn (READY) trong khi nhấn bàn đạp phanh.

Hướng phát triển của đề tài

[2] Cái Công Thành“Thiết kế chế tạo mô hình hệ thống phun xăng điện tử phục vụ huấn luyện tại quân đoàn 3” Luận văn thạc sĩ, Đại học sư phạm kỹ thuật TP Hồ Chí Minh, 2019. [5] Tài lệu đào tạo New Taem hãng Toyota, TTCS (Hệ thống điều khiển bằng máy tính của Toyota) tập 1, giai đoạn 3. [7] Tài liệu thuyết minh, “Mô hình xe hybrid Toyota Prius 2007”, Mô hình dạy học của công ty cổ phần thiết bị Tân phát.

Giới thiệu về Arduino

Trong cửa sổ làm việc, các linh kiện dưới dạng ký hiệu sẽ được lấy ra trong thư viện sẵn có, trường hợp linh kiện chưa có trong thư viện, phần mềm sẽ hỗ trợ tạo một linh kiện mới hoặc thêm từ một thư viện sẵn có. - PCB Layout (ARES) dùng để vẽ mạch in. Tại cửa số làm việc, mạch in sẽ được thiết kế từ sơ đồ nguyên lý có sẵn bên Schematic Capture hoặc thiết kế mới từ các linh kiện có sẵn trong thư viện. Sau khi hoàn tất thiết kế, mạch in sẽ được xuất ra file để gia công tự động bằng máy phay hoặc thủ công bằng tay. b) Phần mềm Arduino IDE. Tuy là phần mềm mã nguồn mở nhưng Arduino IDE có khả năng bảo mật thông tin tốt, khi phát hiện lỗi nhà phát hành sẽ vá và cập nhật rất nhanh khiến thông tin của người dùng không bị mất hoặc rò rỉ ra bên ngoài.

Các ứng dụng của Lapview

Hiện tại ngoài phiên bản Lapview cho các hệ điều hành Windows, Linux, Hãng NI đã phát triển các mô đun Lapview cho máy hỗ trợ cá nhân (PDA). - Mô phỏng và xử lý các tín hiệu thu nhận được để phục vụ các mục đích nghiên cứu hay mục đích của hệ thống mà người lập trình mong muốn. - Cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển như PID, Logic mờ (Fuzzy Logic), một cách nhanh chóng thông qua các chức năng tích hợp sẵn trong Lapview.

Những khái niệm cơ bản của Lapview 1. VI (Vitual Instrument) - Thiết bị ảo

• Các thành phần chính của Lapview
• Các kỹ thuật lập trình trên Lapview

Các bảng này cung cấp các chức năng để người sử dụng có thể tạo và thay đổi trên Front Panel và Block Diagram bằng các biểu tượng, các hình ảnh trực quan giúp cho việc sử dụng trở nên dễ dàng, linh động hơn. Nếu thiết lập chế độ tự động lựa chọn công cụ và người sử dụng di chuyển con trỏ qua các đối tượng trên Front Panel hoặc Block Diagram, Lapview sẽ tự động lựa chọn công cụ phù hợp trên bảng Tool Palette. Khi muốn lựa chọn thực hiện một hàm nào đó thì người sử dụng chọn biểu tượng thể hiện cho hàm đó và có thể kéo thả ở bất kỳ vị trí nào trên Blok Diagram sau đó xác định những đầu vào và đầu ra cần thiết.

Các kiểu dữ liệu

Tuy nhiên, khi sử dụng biến toàn cục để lưu trữ và xử lý các dữ liệu dưới dạng mảng (arrays), Clusters hay các sâu (string) lớn thì thời gian cũng như bộ nhớ cần thiết để xử lý chúng lại sẽ tương đối lớn. Trong Lapview, đôi khi người sử dụng có thể cần phải tạo ra hoặc hiển thị một số ký tự trong bảng mã ASCII mà không thể hiển thị được như: Esc, tab… Để giải quyết vấn đề đó, Lapview đã cung cấp một số từ đại diện cho cỏc từ đú, khi cần thể hiện cỏc ký tự đú ta chỉ cần gừ vào những từ đại diện cho chúng trên Front Panel. Các cấu trúc đó thực hiện tự động khi dữ liệu đầu vào của chúng có sẵn và thực hiện các công việc theo ý muốn cho tới khi hoàn thành thì mới cung cấp dữ liệu tới các dây nối dữ liệu đầu ra.

SubVI và cách xây dựng SubVI 1. Khái niệm SubVI

• Xây dựng SubVI
• Lập trình nâng cao trong Lapview

Dựa vào ác tín hiệu nhận được từ các cảm biến gửi về, HV ECU gửi tín hiệu yêu cầu moment, vận tốc xuống bộ biến tần, khi nhận được tín hiệu từ HV ECU bộ chuyển đổi điều khiển biến tần và biến áp phù hợp với điều kiện làm việc của xe.Để cung cấp dòng điện một chiều cho các thiết bị trên xe, bộ chuyển đổi DC/DC làm việc để chuyển đổi điện áp 201,6 V thành điện áp xấp xỉ 14V, đồng thời sạc cho ắc quy phụ. HV ECU truyền đi một tín hiệu đến tranzitor công suất trong Bộ biến tần (G- UU, VU, WU, M-UU, VU, WU) để chuyển đổi pha U, V, W của cuộn dây stator MG1 và MG2, dựa trên thông tin vị trí rotor nhận từ MG1 và MG2 (GSN, GCS, MSN, MCS) và tình trạng nạp của ắc-quy điện áp cao nhận từ ECU ắc-quy. ECU ắc quy tính toán điện trở của ắc quy cao áp thông qua dòng điện và điện áp, và sử dụng điện trở để quyết định tình trạng hư hỏng của ắc quy.Nếu ECU ắc quy nhận ra điện trở của ắc quy vượt quá chuẩn cho phép, nó xác địnhắc quy cao áp bị hư hỏng.Thêm vào đó, ECU ắc quy kiểm soát trạng thái nạp của ắc quy cao áp, nếu sự khác nhau giữa giá trị cực đại và giá trị cực tiểu của trạng thái sạc (SOC),nghĩa là trạng thái hư hỏng đã xảy ra.

GIỚI THIỆU

• Thiết kế mô hình
• Thiết kế thiết bị thu thập tín hiệu Việc nghiên cứu chế tạo bộ thu thập tín

Ô tô Hybrid có hệ truyền động được cấu thành từ động cơ đốt trong truyền thống và động cơ điện được chế tạo từ những năm đầu thế kỉ 18 nhưng do nhiều yếu tố như khả năng phát triển và ứng dụng điện điện tử vào điều khiển động cơ điện chưa đạt hiệu quả như mong muốn đồng thới động cơ đốt trong ngày càng được cải tiến mang lại hiệu quả cao nên động cơ đốt trong được xem như lựa chọn tốt nhất thời điểm bấy giờ. Chương trình đào tạo về hệ thống truyền động hybrid đã được nhiều trường đại học, cao đẳng, các trung tâm đào tạo nghề đưa vào giảng dạy gần đây, tuy nhiên vẫn còn nhiều khó khăn chung như tài liệu tham khảo; mô hình dạy học về hệ thống truyền động hybrid vẫn còn rất khiêm tốn, vấn đề nghiên cứu giao tiếp với máy tín để mô phỏng, thực nghiệm khảo sát còn hạn chế, chưa đồng bộ. Quy trình thực nghiệm thu thập tín hiệu Tiến hành thu thập dữ liệu hệ thống hybrid bằng cách kết nối bộ thu thập tín hiệu với các cảm biến trên mô hình xe, truyền dữ liệu thu thập được lên máy tính bằng giao tiếp cáp RS232, dùng phần mềm Lapview xử lý dữ liệu và hiển thị các thông số trực quan lên máy tính.