Theo chế độ làm việc đã chọn, động cơ điện sẽ cung cấp năng lượng khởi động mô hình chạy tiến và chạy lùị Ngoài ra, động cơ điện còn đảm bảo cho mô hình làm việc ở chế độ phát thải bằng không khi làm việc trong thành phố. Với yêu cầu đó, công suất và mô men động cơ điện sinh ra phải đảm bảo cho quá trình khởi động và làm việc với tốc độ đã chọn.
Theo kết quả tính toán có sẵn về lực kéo yêu cầu [7]: - Ở chế độ leo dốc:
+ Lực kéo cần thiết (2.7): Fk= Ff + Fα = 100 + 1320 = 1420 (N) + Mô men yêu cầu tại bánh xe chủ động được tính theo (2.8):
Mbx = Fk . R = 1420. 0,21 = 369,2 (Nm)
- Ở chế độ tốc độ tối đa, tốc độ lựa chọn khi chạy trong thành phố là 40 km/h, lúc này:
+ Lực cản gió Fw ứng với vận tốc lớn nhất: V = 40 (km/h) = 11,11 (m/s) Fw= 0,4.1,34.11,112 = 66,16 (N)
theo (2.10): Fk= Ff + Fw = 100 + 66,16 = 166,16 (N) Công suất cản khi chạy ở tốc độ tối đa lúc này là:
(2.11) PCG = FkGbx . V = 166,16. 11,11 = 1846 (W) Vehicle Speed 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Time
Khi vượt dốc, mô hình sẽ làm việc ở miền tốc độ nhỏ và tương đối đềụ Hơn nữa, động cơ điện chỉ làm việc độc lập chủ yếu trong thành phố, nên có thể lựa chọn động cơ điện theo chế độ công suất tối đạ Để đảm bảo động cơ điện đủ công suất làm việc, ta cần xét đến hiệu suất truyền động từ đầu ra của động cơ qua bộ phân phối công suất, qua cơ cấu vi sai và đến bánh xẹ Sơ bộ chọn hiệu suất truyền động cơ khí lúc này là 0,9. Khí đó công suất động cơ điện được xác định lại như sau:
Pđộng cơ điện = PCG / η = 1846/0,9 = 2051 (W)
Với các động cơ điện được sử dụng thông dụng trên xe điện hiện nay bao gồm động cơ điện một chiều có chổi than (Brushless DC motor) và không có chổi than (Brushless DC motor). Động cơ điện được khuyến cáo lựa chọn cho các xe điện tốt nhất là động cơ một chiều không chổi than (BLDC motor) [15]. So với động cơ điện có chổi than, động cơ điện không chổi than có hiệu suất cao hơn hẳn (Hình 2.14). Mặt khác, ở loại động cơ này có vùng công suất không đổi theo tốc độ động cơ tương đối rộng nên rất thích hợp cho các ứng dụng trên xe điện.
Động cơ BLDC trên thực tế là một loại động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửụ Điểm khác biệt cơ bản so với những động cơ đồng bộ khác là sức phản điện động (back-EMF) của động cơ có dạng hình thang do cấu trúc dây quấn tập trung (các loại khác có dạng hình sin do cấu trúc dây quấn phân tán). Dạng sóng sức phản điện động hình thang khiến cho động cơ BLDC có đặc tính cơ giống động cơ một chiều, mật độ công suất, khả năng sinh mô men cao và hiệu suất cao hơn so với động cơ một chiềụ
a) Động cơ DC có chổi than b) Động cơ DC không chổi than Hình 2.14. So sánh hiệu suất của động cơ DC có chổi than và không chổi than [16]
Hình 2.15. Đặc tính công suất – mô men động cơ dùng cho ô tô điện [10]
Về nguyên lý, động cơ điện được điều khiển dựa vào tín hiệu từ các cảm biến Hall xác định vị trí của rotor. Nhược điểm cơ bản của động cơ BLDC là có độ nhấp nhô mô men khá lớn với khoảng xuất hiện 6 xung mô men trong một chu kì. Tuy nhiên, có thể sử dụng các thuật toán điều khiển để giảm nhấp nhô mô men. Một trong những phương pháp hiệu quả nhất là thuật toán điều khiển giả vector (Pseudo-vector Control – PVC). Cách thức điều khiển động cơ được mô tả trong hình 2.16.
Hình 2.16. Nguyên lý điều khiển động cơ BLDC [10]
Từ các yếu tố phân tích nêu trên, tác giả lựa chọn động cơ điện BLDC có sẵn trên thị trường có công suất là 2500 W (được sử dụng phổ biến cho các dòng xe điện).
Công suất được chọn lớn hơn so với công suất tính toán nhằm mục đích đảm bảo được tốc độ mô hình khi trạng thái kỹ thuật của động cơ cũng như xe giảm sút. Các thông số kỹ thuật của động cơ như sau [20]:
- Loại động cơ: không chổi than DC (Brushless DC) - Nhãn hiệu: Persino
- Xuất sứ: Trung Quốc - Model: Ps-mt60v2500wbl - Công suất đầu ra: 2500 W - Tốc độ quay: 3200 rpm - Mô men xoắn: 50 Nm - Điện áp định mức: 60 V - Dòng điện liên tục: 75 A