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

Đây ược xem là dòng xe mang tính cách m ng trong th giới , ưa ngành ông nghiệp hơi ước sang thời kỳ mới - kỷ nguyên của iện khí hoá... Ở Việt Nam Trong khi làn sóng nghiên cứu ô tô iện

MỤC LỤC

LỜ CẢM Ơ .i

M ii

Chư n 1 A Đ TÀI 1

1.1.Tình hình nghiên cứu tr ng và ng ài nước 1

1.2.Tính cấp thi t của tài 1

1.3.M c tiêu của tài 2

1.4.Phương pháp và ph m vi nghiên cứu 2

1.5.Lịch s hình thành và phát tri n ô tô iện 4

1.5.1 Trên th giới 4

1.5.2 Ở Việt Nam 10

1.6.Giới thiệu v vi sai iện t 11

Chư n 2 H C LÝ H Y 14

2.1.Giới thiệu hung và s sánh ng ơ iện 14

2.2.Giới thiệu v ng ơ LDC 15

2.2.1.Ưu và nhượ i m của BLDC 16

2.2.2.Cấu t o BLDC 17

2.2.3.Phần ứng yên Stator 17

2.2.4.Phần quay Rotor 18

2.2.5.Cảm bi n vị trí Hall 19

2.3.Nghiên cứu lựa chọn ng ơ 20

2 .1.Ưu i m của ng ơ iện 20

2.3.2.Chọn lo i ng ơ 21

2 .Đ ng ơ In-Wheel 23

2.4.Nghiên cứu lý thuy t và i u khi n 24

2.4.1.Nghiên cứu thuật t án i u khi n b vi sai iện t 24

2.4.2.Thuật t án i u khi n PID 26

2.5.Giới thiệu v m ng CAN 30

2.5.1.Sự phát tri n của m ng giao ti p CAN trên ô tô 30

2.5.2.T truy n tải ữ liệu tr ng C N 31

2.5.3.Cấu trúc m ng CAN 32

2.5.4.Cấu trúc m t nút 34

2.5.5.Tín hiệu trên bus CAN 35

2.5.6.Cơ h gia ti p 36

2.5.7.Truy nhập bus 39

Chư n 3 H K Đ Ệ R CA A H CÔ Đ Ệ 41

3.1.Thi t k iện bằng phần m m CATIA 41

3.1.1.Thi t k tổng quan 41

3.1.2.Thi t k khung chịu lực chính 42

3.2.Thi ông iện 44

3.2.1.Thi công tổng quan 44

3.2.2.Làm s ch b mặt 46

2 .Sơn 47

2 .1 Sơn h ng rỉ (sơn lót) 47

2 .2 Sơn màu n 49

3.2.4.Thi công hệ th ng lái 50

3.2.5.Thi công sàn xe 51

3.2.6.Thi công hệ th ng treo 51

3.2.7.Thi công phanh 53

3.2.8.Thi t k àn p ga 55

3.2.9.Thi t k s lùi 56

3.2.10.Thi t k cảm bi n góc lái 57

3.2.11.Thi công công tắc li hợp 59

3.2.12.Thi t k và lắp ặt nơi acquy 59

3.2.13.Thi công IMU 60

3.2.14.Thi ông iện thân xe 61

Chư n 4 Í H OÁ LẬP RÌ H MÔ PHỎ Ộ Đ KH

CH Y ĐỘ CỦA Đ Ệ R K LC C 69

4.1.Tính toán và lập tr nh vi sai iện t trên Keil C và Cube MX 69

4.1.1.Sơ ồ thuật toán 69

4.1.2.2.Thuật t án i u khi n xe 71

4.1.3.Thực nghiệm PID 72

4.1.4.Thi t k phần m m hi n thị thông tin trên iện tho i Android 73

4.2.Mô phỏng i u khi n chuy n ng của xe trên carsim 74

4.2.1.Xây dựng và thi t lập s liệu mô phỏng trên CARSIM 74

4.2.1.1.Thi t lập á kí h thước mô phỏng xe gi ng với thực t 74

4.2.1.2.Chọn thông s k thuật h trước 78

4.2.1.3.Chọn thông s ầu ra ầu vào 79

4.2.2.Giao ti p giữa CarSim và Matlab/Simulink 81

4.2.3.Mô phỏng và ánh giá 81

Chư n 5 Á RÌ H H H ỆM ĐÁ H Á CHƯƠ RÌ H Đ

KH CH Y ĐỘ CỦA Đ Ệ 90

5.1.K t quả nghiệm thu phần ơ khí 90

5.2.Th nghiệm khi xe ch y thẳng 91

5.3.Th nghiệm khi quay vòng 92

5.4.K t quả giao diện app qua Bluetooth 95

Chư n 6 K L Ậ ĐỊ H HƯỚ PHÁ R 96

6.1.Những k t quả t ược 96

6.2.H n ch của tài 96

6.3.Hướng phát tri n tài 96

A H MỤC L Ệ HAM KHẢO 97

PHỤ LỤC 98

1.Giới thiệu……… 98

1.1.Giới thiệu v Keil C và STM32 Cube MX 98

1.2.Giới thiệu v board m ch ARM STM32f103 99

1.3.Giới thiệu v CATIA 102

2.Hướng dẫn ài ặt phần m m 103

Hướng dẫn k t n i USB UART CP2102 105

DANH MỤC CÁC CHỮ VI T T T VÀ KÝ HIỆU

ECU: Electronic Control Unit (B i u khi n iện t )

EPS: Electric Power Steering (Hệ th ng trợ lự lái iện)

TP.HCM: Thành Ph Hồ Chí Minh

LDC: rushl ss DC M t r ( ng ơ m t chi u không chổi than)

ĐCĐMC: Đ ng ơ iện m t chi u

IM: In u ti n M rt r ( ng ơ không ồng b )

SynRM: Synchronous Reluctance Motor – SynRM ( ng ơ từ trở ồng b )

SRM: Swit h R lu tan M t r ( ng ơ từ trở thay ổi)

IPM: Int ri r P rman nt Magn t M t r ( ng ơ ồng b nam hâm vĩnh u)

EDS: Electronic Diferenttial System

CAN: Controller area network

GPS: Global Positioning System

MCU: Module Control Unit

PCM: Powertrain Control Module

ABS: Anti-lock Braking System

ESC: Electronic stability control

CAN_H: CAN High

CAN_L: CAN Low

ID: IDENTIFIER

IDE: Integrated Development Environment

DANH MỤC CÁC HÌNH

H nh 1.1 C n ường phát tri n của iện 4

H nh 1.2 X iện của Robert Anderson 4

H nh 1 Mô h nh iện phát minh bởi R rt Davi s n và năm 18 8 5

Hình 1.4 Pin Plante 6

Hình 1.5 Xe El tr at ược phát minh 6

Hình 1.6 Chi iện ầu tiên ch y với t 100 Km/h 7

Hình 1.7 Chi ua T rp 7

Hình 1.8 Chi lai ầu tiên 8

Hình 1.9 Logo xe Tesla 8

Hình 1.10 Chi c xe model S của Tesla 9

Hình 1.11 Model 3 của Tesla 9

H nh 1.12 Xu hướng phát tri n của ô tô iện 11

H nh 1.1 Mô h nh vi sai iện t 12

Hình 2.1 Hai d ng sức phản iện ng của BLDC 18

H nh 2.2 R t r ng ơ LDC 19

H nh 2.4 S sánh ặc tính làm việc của ng ơ iện 22

H nh 2.5 Sơ ồ các lo i ng ơ ó th s d ng h ô tô iện 22

H nh 2.6 R t ng ơ LDC 23

H nh 2.7 Đ ng ơ LDC trang ị cho iện 24

Hình 2.8 Mô phỏng cấu trúc xoay vòng 25

H nh 2.9 Sơ ồ thuật toán PID 27

H nh 2.10 Đồ thị b i u khi n PID 27

H nh 2.11 Sơ ồ kh i b i u khi n chỉ có P 28

H nh 2.12 Sơ ồ kh i i u khi n hỉ ó I 29

H nh 2.1 Sơ ồ kh i i u khi n hỉ ó D 29

Hình 2.14 Hệ th ng m ng CAN trên xe 31

Hình 2.16 Dây cáp n i m ng CAN 33

Hình 2.17 Các nút trên m ng CAN 33

Hình 2.18 M ch CAN bus 35

Hình 2.19 Mức tín hiệu trên ường dây CAN 36

H nh 2.20 Cơ h giao ti p của m ng CAN 38

Hình 2.21 Khung dữ liệu của m ng CAN 39

Hình 2.22 Cách truy cập m ng CAN 40

Hình 3.1 Thi t k của iện trên phần m m CATIA của nhóm trước 41

Hình 3.2 Thi t k mới của iện trên phần m m CATIA 42

Hình 3.3 Khung chiu lực chính thi t k trên phần m m Catia 43

Hình 3.4 Thi t k cầu trước trên phần m m CATIA 44

Hình 3.6 Xe sau khi ráp l i 46

Hình 3.7 Chà matit cho xe 47

H nh 8 Sơn lót khung 48

Hình 3.9 Sơn lót ầu sau xe 48

H nh 10 Khung sau khi sơn màu n nhám 49

Hình 3.11 Hệ th ng lái sau khi lắp ặt 50

Hình 3.12 Sàn xe sau khi thi công xong 51

Hình 3.13 Hệ th ng treo cầu trước 52

Hình 3.14 Hệ th ng treo cầu sau 52

Hình 3.15 Hệ th ng phanh phía trước 53

Hình 3.16 Hệ th ng phanh phía sau 54

Hình 3.17 Phanh tay sau khi lắp ặt 55

H nh 18 àn p phanh sau khi lắp ặt 55

H nh 19 àn p ga sau khi lắp ặt 56

Hình 3.20 Công tắc s lùi sau khi lắp 57

Hình 3.21 Bi n trở công nghiệp 58

Hình 3.22 Bi n trở sau khi lắp ặt 58

H nh 2 àn p li hợp 59

Hình 3.24 Acquy sau khi lắp ặt 60

Hình 3.25 H p ựng IMU 61

H nh 26 Sơ ồ tổng quát trên xe 62

H nh 27 Sơ ồ m h iện h p iện phía trước 63

Hình 3.29 Công tắc cấp nguồn trực ti p cho m ch 65

Hình 3.30 Công tắc xoay ấn công nghiệp 65

Hình 3.31 H p iện phía trướ ược lắp ặt trên xe 66

Hình 3.32 M h iện bên trong h p iện phía trước 67

H nh Div r i u khi n 2 bánh xe bên trong h p iện phía sau 67

Hình 3.34 M h iện i u khi n 2 bánh sau 68

H nh 4.1 Sơ ồ thuật t án i u khi n trên xe 69

Hình 4.2 Cấu hình chân chung cho 3 MCU 70

H nh 4 Sơ ồ thuật toán 71

Hình 4.4 Phần m m Bluetooth Electric 73

Hình 4.5 Giao diện hi n thị màn hình 74

H nh 4.6 Chọn thông s kí h thước dựa trên mô hình thực t 75

H nh 4.7 Khung ượ thay ồi từ phần m m CATIA 76

Hình 4.8 L p ượ thay ổi từ phần m m CATIA 76

H nh 4.9 ánh ượ thay ổi từ phần m m CATIA 77

Hình 4.10 Lo i bỏ m t s chi ti t không cần thi t 77

Hình 4.11 Mô phỏng iện tr ng C RSIM sau khi thay ổi 78

Hình 4.12 Thi t lập các thông s k thuật h trước 79

Hình 4.13 Thông s ầu ra của xe 80

Hình 4.14 Thông s ầu vào của xe 80

H nh 4.15 Chương tr nh gia ti p giữa Carsim và Simulink 81

Hình 4.16 Bi u ồ gó ánh lái ủa (φ=0.85) 81

Hình 4.17 Bi u ồ qu (φ=0.85) 82

Hình 4.18 Bi u ồ th hiện Yaw rate của (φ=0.85) 82

Hình 4.19 Bi u ổ vận t c của (φ=0.85) 83

Hình 4.20 Bi u ồ th hiện trượt dọc của 4 ánh (φ=0.85) 83

Hình 4.21 Bi u ồ th hiện vận t 4 ánh (φ=0.85) 84

Hình 4.22 Bi u ồ th hiện gia t c ngang của ngang của (φ=0.85) 84

Hình 4.23 Bi u ồ th hiện gia t c dọc của dọc của (φ=0.85) 85

Hình 4.24 Bi u ổ góc lái của (φ=0.5) 85

Hình 4.25 Bi u ồ th hiện qu o của (φ=0.5) 86

Hình 4.26 Bi u ồ th hiện Yaw rate của (φ=0.5) 86

Hình 4.27 Bi u ồ th hiện t của (φ=0.5) 87

Hình 4.28 Bi u ồ th hiện trượt dọc của 4 ánh (φ=0.5) 87

Hình 4.29 Bi u ồ th hiện t 4 ánh (φ=0.5) 88

Hình 4.30 Bi u ồ th hiện trượt bên của xe (φ=0.5) 88

Hình 4.31 Bi u ồ th hiện gia t c ngang của (φ=0.5) 89

Hình 4.32 Bi u ồ th hiện gia t c dọc của (φ=0.5) 89

Hình 5.1 Chi c xe sau khi hoàn thành 90

Hình 5.2 T gó khi i thẳng 91

H nh 5 Dòng iện của bánh bên phải và bánh trái 91

H nh 5.4 Sơ ồ quảng ường ch y th 92

H nh 5.5 Gó ánh lái ên phải 93

Hình 5.6 T góc khi quay vòng phải 93

Hình 5.7 Gia t c ngang khi quay vòng 94

Hình 5.8 K t quả của giao diện sau khi hoàn thành 95

Hình 7.1 Phần m m Keil C uVision 98

Hình 7.2 Phần m m STM32 CubeMX 99

H nh 7 ar i u khi n trên iện 100

Hình 7.4 Board thu thập tín hiệu cảm bi n 100

H nh 7.5 ar i u khi n 2 bánh xe 101

Hình 7.6 Phần m m thi t k CATIA V5-R21 102

H nh 7.7 Cài ặt phần m m Java 103

H nh 7.8 Cài ặt phần m m CubeMX 104

H nh 7.9 Cài ặt phần m m Keil C 104

H nh 7.10 Cài ặt á thư viện cho Keil C 105

Hình 7.11 K t n i UART với máy tính 105

Hình 7.12 K t n i Bluetooth với iện tho i và board STM32F103RCT6 106

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 So sánh giữa ng ơ LDC và ng ơ thường 14 Bảng 1 Kí h thướ iện 41 Bảng 4.1 Giá trị Kp, Ki, Kd cho mỗi bánh xe 73

Chư n 1 A Đ TÀI 1.1 Tình hình nghiên c tron à n oài nước

ron nước: X iện ang là u hướng phát tri n của các doanh nghiệp ũng như

các công ty lớn v ô tô như Vin ast ầu tư phát tri n m nh áp ứng với nhu cầu ngày càng cao của người s d ng, ũng như là ảo vệ môi trường, nhưng l i ít tài nghiên cứu dùng các lý thuy t i u khi n khác nhau như là: PID, Fuzzy, LQR, Neural

N tw rk… i u khi n các hệ th ng thông minh trên xe ô tô ứng d ng vào trên các iện, m t tr ng ó chính là hệ th ng vi sai iện t Thông qua i u khi n t của

ng ơ LDC, vi sai iện t ũng ặt ra nhi u vấn khó khăn i với lý thuy t i u khi n ũng như thi t bị i u khi n chúng M t s ít tài thì chỉ dừng l i ở việc lập trình Mathla /Simulink ( ơn thuần là kéo kh i), mà không s d ng chính ngôn ngữ C

oài nước: Có nhi u công trình nghiên cứu v các hệ th ng i u khi n tự ng

nhưng chủ y u là thi t k hoàn chỉnh m t m ul i u khi n duy nhất từ phần x lý tín hiệu, x lý và tính toán trung tâm, công suất, … Ng ài ra ũng ó tài nghiên cứu vi sai iện t chỉ dừng l i ở việc lập tr nh Mathla /Simulink, ũng không s d ng chính ngôn ngữ C

 nh mục các c n trình liên q n

 Nghiên ứu ủa Trần Lê Thanh Minh, Lê Minh Phú (Đ i họ Sư ph m kĩ thuật -thành ph Hồ Chí Minh) với tài Nghiên ứu thi t k và h t mô h nh iện ph v nghiên ứu v i u khi n huy n ng

 Nghiên ứu ủa M rv Yil irim, Eyyüp Öksüzt p , Burak Tanyeri, and Hasan Kürüm (D pt f El tri al an El tr ni s Eng., irat niv rsity, Turk y) với tài

El tr ni Diff r ntial System for an Electric Vehicle with In-Wh l M t r

1.2 Tính cấp thi t củ đề tài

Môn học ứng d ng i u khi n tự ng trên ô tô là môn họ ược áp d ng cho sinh viên năm ngành ông nghệ k thuật ô tô của trường Đ i họ Sư ph m K thuật TPHCM Môn học này trang bị cho sinh viên các ki n thức v hệ th ng i u khi n tự

ng Tuy nhiên, môn học vẫn thi u những ví d minh họa, những thi t bị thực nghiệm giảng d y, ặc biệt là các hệ th ng trên iện

s d ng ng ơ t trong truy n th ng Vi sai iện t là m t i n hình, giúp việ i u khi n ược dễ àng hơn nhưng nó hưa ược áp d ng r ng rãi òn hưa ược t i

ưu hóa,

Từ vấn trên, chúng em thấy cần thi t phải nghiên cứu v vi sai iện t nhằm ph c v cho nhu cầu học tập, nghiên cứu ũng như là tài liệu, thi t bị thực hành cho các khóa sau

1.3 Mục tiêu củ đề tài

- T m hi u v C TI , Keil C, STM32 Cube MX và board ARM STM32F103

- T m hi u v lị h s và m t s ông nghệ i u khi n huy n ng trên iện

- Thi t k xe trên CATIA và h t iện s ng ng ơ LDC với hứ năng

 Ứng ng C TI thi t k ra mô h nh iện

 Ứng ng k thuật ơ khí h t mô h nh iện

 Ứng ng ar STM 2 103 k t hợp với giải thuật PID i u khi n hai ánh thự hiện hứ năng vi sai iện t

 Ti n hành thu thập á tín hiện gó lái, t ánh , òng iện ung ấp cho 2 ng ơ LDC ph v nghiên ứu huy n ng

 Phạm i n hiên c :

 Đi u khi n t ng ơ LDC

 Truy n nhận ữ liệu m ng C N

 Đi u khi n vi sai iện t

 Đưa ra nhận ét và uất hướng phát tri n ủa tài

1.5 Lịch s hình thành và phát tri n t điện

1.5.1 Trên th giới

Ô tô iện không phải là m t khái niệm mới mà trên thực t ã ó lịch s lâu ời

Từ ầu th kỷ 19, xe ch y bằng nguồn năng lượng iện ã ó vị th c nh tranh tương ương với xe ch y bằng ng ơ hơi nước

Hình 1.1 Con ường phát tri n củ i n

Chi c xe ch y iện ầu tiên ượ phát minh và năm 18 4, và ượ thương m i hóa lần ầu tiên và năm 1852 Nhưng á mô- n này không s d ng pin s iện

Hình 1.2 X i n của Robert Anderson

Vào khoảng những năm 18 2 và 18 9, R rt n rs n người S tlan ã phát minh ra lo i iện chuyên chở ầu tiên

Năm 1842, hai nhà phát minh người M là Thomas Davenport và Scotsmen Robert Davidson trở thành những người ầu tiên ưa pin và s d ng h ô tô iện

Hình 1.3 Mô hình i n phát minh bởi Ro r D vid on vào năm 1838

Năm 1859, Nhà vật lý người Pháp Gaston Planté phát minh ra b pin chì - acid có khả năng s c l i, ã h phép iện có m t thành ông hưa từng thấy ở th kỷ 19 Năm 1881 Camill aur ải thiện khả năng ung ấp cho b pin của Planté Đây là

m t ước ngoặt lớn trong việc t i ưu pin s d ng cho ô tô

Đ n những năm 1865, Camill aur ã thành ông tr ng việc nâng cao khả năng lưu trữ iện tr ng pin, giúp h iện có th di chuy n m t quãng ường ài hơn Pháp

và Anh là hai qu gia ầu tiên ưa ô tô iện vào phát tri n trong hệ th ng giao thông vào

cu i th kỷ 18

Hình 1.4 Pin Plante

Năm 1894, l tr at ược phát minh m t chi iện 4 bánh h ng nặng ược phát minh Nó có th ch y với t 24 km/h

Hình 1.5 X El c ro ược phát minh

Và năm 1899 t i Bỉ, m t ông ty ã h t ra La Jamais C nt nt hi iện

ầu tiên ch y với t trên 100 km/h (có thể đạt đến 105 km/h) Chi ượ i u

khi n bởi Camille Jenatzy (người Bỉ), xe mang hình d ng như m t quả ngư lôi

Hình 1.6 Chi c i n ầu tiên chạy với tốc ộ 100 Km/h

Và năm 1900, iện bắt ầu thời kỳ h àng kim Hơn m t phần ba s xe ch y trên ường là xe ch y iện, phần còn l i là xe ch y ăng, ầu và hơi nước Quảng ường xa nhất ược thi t lập bởi iện, với ph m vi ho t ng 290 km cho m t lần s c

Năm 1902, ra ời chi c xe ua T rp s d ng ng ơ iện ược phát tri n với

t t i a lên tới 193 km/h

Hình 1.7 Chi c Torp do

Năm 1907, sự suy tàn của iện, do cu c khủng hoảng tài hính ngân hàng năm

1907 ã khi n nhi u hãng iện lâm vào tình tr ng khó khăn Đ n 1920, thị trường xe iện suy th ái liên quan n s tiện d ng, ph m huy ho t ng Những xe ch y bằng

ng ơ ăng ã trở nên phổ bi n Năm 19 0 iện gần như i n mất hoàn toàn

quan tâm trở l i Năm 1982, hi c xe lai hiện i ược ch t o t i phòng nghiên cứu toàn cầu General Electric

Hình 1.8 Chi c l i ầu tiên

Năm 1996, iện ược sản xuất lớn do công ty General Motors với tên gọi EV1

Xe có ph m vi ho t ng 129 km cho m t lần s c Năm 1997, T y ta giới thiệu Prius, ùng lú ó á hãng H n a giới thiệu EV Plus, Nissan với Altra EV, Chevrolet với S-

Hình 1.10 Chi c xe model S của Tesla

Cũng tr ng năm 2012, T sla ắt ầu xây dựng tr m s h iện ở Bắc M ,

những ai ó iện Tesla thì có th s c miễn phí

Năm 2016, T sla giới thiệu cho th giới chi c ô tô Model 3, có giá chỉ 35.000 USD Đây ược xem là dòng xe mang tính cách m ng trong th giới , ưa ngành ông nghiệp hơi ước sang thời kỳ mới - kỷ nguyên của iện khí hoá

Hình 1.11 Model 3 của Tesla

Tr ng tương lai th ông nghệ pin trở nên t t hơn phát tri n hơn, và rẻ hơn giúp iện trở nên có giá hợp lý Dự án năm 2040 iện sẽ chi m 35% trong toàn b lượng

xe mới bán ra trên thị trường toàn th giới

tr ng tương lai, òng iện v n l lẫm với a phần người Việt sẽ xuất hiện thường

uyên hơn trên ường ph Việt Nam

1.5.2 Ở Việt Nam

Trong khi làn sóng nghiên cứu ô tô iện ang nổi lên m nh mẽ trên th giới thì t i Việt Nam, i tượng này hưa nhận ược sự quan tâm thí h áng ủa các nhà khoa học, giới doanh nghiệp ũng như á nhà làm hính sá h Tr ng vài năm trở l i ây, m t s sản phẩm iện mang tính th nghiệm ã ược nghiên cứu ch t o bởi các nhà khoa học và những nhà sáng ch không chuyên Việt Nam M t s sản phẩm mang tính sao hép ơn thuần, ch tác l i v mẫu mã và sau ó ũng không ti p t c phát tri n Có th k

ra m t s sản phẩm người Việt tự thi t k và ch t , như năm 2008, ông Trần Văn Tâm s ng t i Củ Chi – thành ph Hồ Chí Minh ã tự nghiên cứu và ch t iện 3 bánh có sức chứa người, t 35km/h, s d ng ng ơ m t chi u 48V – 800W, 4 ắc quy khô 12V/50Ah, ch y 40km n p m t lần Đây là thành ông áng khí h lệ i với m t nhà sáng ch nghiệp ư, tuy nhiên những chỉ tiêu chất lượng của xe còn thấp, ược

ch t o với phương pháp mang tính k thuật, hưa ó hàm lượng khoa học và quy trình công nghệ Trong khi th giới ã ó những ước ti n lớn trong công nghệ ch t o ô tô iện, Việt Nam h n nay vẫn ứng ngoài dòng chảy của xu th tất y u này N u không nhanh chóng tri n khai nghiên cứu, nước ta sẽ l i ti p t c bị lệ thu c vào th giới Tuy nhiên, phần lớn chúng ta vẫn hưa thấy ược tính cấp thi t của việc nghiên cứu ô tô iện

t i Việt Nam.[1]

Hình 1.12 X hướng phát tri n của ô ô i n

1.6 Giới thiệu về i i điện t

Ngày nay nhu cầu an t àn ô tô trên ường ã trở thành m t m i quan tâm lớn nhất ũng như s lượng ô tô tăng lên Những x ô tô thông thường ngày nay thì s d ng vi sai ơ khí Đây là vấn của nó không những nặng và cồng k nh và không thích hợp cho iện Ngoài ra còn có m t s công nghệ khác trên iện cho phép ổn ịnh hơn và

ki m soát của trên ường cong

Trong ngành k thuật ô tô, vi sai iện t là m t d ng của vi sai cung cấp men yêu cầu cho mỗi bánh lái và cho phép t ở các bánh xe khác nhau Nó ược s

Mô-d ng thay cho sự khác biệt ơ khí trong các hệ th ng multi-Mô-drive Khi vào cua, bánh xe bên trong và bên ngoài quay ở t khác nhau, bởi vì bánh xe bên trong mô tả m t bán kính quay nhỏ hơn B vi sai iện t s d ng tín hiệu góc lái của vô lăng và tín hiệu t c

ng ơ i u khi n công suất cho mỗi ánh ánh ược cung cấp cùng với mô-men xoắn mà họ cần

Hình 1.13 Mô hình vi i i n t

Với việc s d ng ng ơ In-wh ll s d ng tr ng iện thi t k b vi sai iện t Nên s lượng mô hình nghiên cứu v vi sai iện t ở tr ng nước rất ít Các nghiên cứu vi sai iện t tr ng nước chỉ nghiên cứu b i u khi n vi sai ơ khí ành h iện

 Các mô hình nghiên cứu vi sai iện t tiêu bi u trên th giới :

 X ô thị AUTO 21EV là lo i ô thị ch y bằng b n bánh chủ ng, ược nghiên cứu và phát tri n bởi trường i học Waterloo

 Xe AUTO 21EV s d ng b i u khi n mờ i u khi n Tận d ng ược

b n bánh là b n bánh chủ ng, ng ơ nằm trong bánh Hệ th ng i u khi n s d ng

hệ th ng phanh thủy lự ki m s át trượt l p, với việc nhận tín hiệu gó lái i u khi n lực kéo khi quay vòng trên các bánh xe Hiệu suất của b i u khi n ã ược ki m chứng qua các lần th nghiệm bằng cách s d ng mô h nh i u khi n trong môi trường

mô phỏng Và b i u khi n cho chi TO 21EV ã ược thực hiện trên mô hình thực t Với việc th nghiệm nhi u lần và i u chỉnh b i u khi n ã h àn hỉnh vào năm 2015

 Năm 2010 nhóm nghiên ứu Xunqi zhou, Shengjin Li, Yong Zhou, Zongde Fang, ã nghiên ứu ch t vi sai iện t s d ng ng ơ in-wheel Nghiên cứu nhi u

i u kiện làm việc của ng ơ như t không ổi, tăng t c và giảm t c khi xoay

vòng K t quả nghiên cứu chứng mình rằng hệ th ng tăng hiệu suất cho xe

 EDS ó m t s lợi th hơn vi sai ơ khí:

 Đơn giản - tránh á phận ơ khí ổ sung như h p s h ặ ly hợp

 Nhỏ gọn ơn giản, không ồng k nh như vi sai ơ khí

 Mô-men lập h mỗi ánh h phép á tính năng ổ sung (ví dụ, iểm

soát kéo, iểm soát ổn định )

 Reconfigurable - nó ó khả năng lập tr nh a gồm á tính năng mới h ặ

i u hỉnh th sở thí h ủa người lái

 Cho phép phanh tái t phân ph i

 Mô-men ắn không giới h n ởi ánh với lự ké nhỏ nhất, v nó ó sự khá iệt ơ họ

Chư n 2 H C U LÝ THUY T 2.1 Giới thiệ ch n à o ánh độn c điện

Đ ng ơ iện m t chi u h n ngày nay vẫn chi m m t vị trí quan trọng trong hệ

i u chỉnh tự ng truy n ng iện Đ ng ơ iện m t chi u thông thường có hiệu suất

a và á ặc tính của chúng thích hợp trong hệ th ng òi hỏi ó chính xác cao vùng

i u khi n r ng và quy luật i u chỉnh phức t p Tuy nhiên, h n ch duy nhất là trong cấu

t o của ng ơ ần có cổ góp và chổi than, những thứ này dễ bị mòn và yêu cầu bảo trì,

bả ưỡng thường xuyên

Đ khắc ph c nhược i m này người ta ch t o lo i ng ơ không cần bảo ưỡng bằng cách thay th chứ năng ủa cổ góp và chổi than bởi cách chuy n m ch s d ng

thi t bị bán dẫn (chẳng hạn như biến t n sử dụng transitor công suất chuyển mạch theo vị

trí rotor) Những ng ơ này ược bi t n như là ng ơ ồng b kích thích bằng nam

hâm vĩnh u hay còn gọi là ng ơ m t chi u không chổi than BLDC (Brushless DC

Motor) Do không có cổ góp và chổi than nên ng ơ này khắc ph ược hầu h t các

nhượ i m dễ bị mòn, bả ưỡng, bả tr thường xuyên của ng ơ m t chi u thông thường

Mặ ù người ta nói rằng ặ tính tĩnh ủa ng ơ LDC và ĐCMC thông thường hoàn toàn gi ng nhau, thực t chúng có những khác biệt áng k ở m t vài khía c nh Khi so sánh hai lo i ng ơ này v mặt công nghệ hiện t i, ta thường cập tới sự khác nhau hơn là sự gi ng nhau giữa chúng

Bảng 2.1 So sánh giữa động cơ BLDC và động cơ thường

ội d ng Động cơ mộ chi

hông hường Động cơ mộ chi hông chổi than

Đáp ứng hậm hơn Dễ ả ưỡng (thường

không yêu ầu ả ưỡng)

m h kí h từ)

Sắp p l i thứ tự ủa á tín hiệu l gi

Khi nói v chứ năng ủa ng ơ iện, không ượ quên ý nghĩa ủa dây quấn và

sự ổi chi u Đổi chi u là quá trình bi n ổi òng iện m t chi u ở ầu vào thành dòng xoay chi u và phân b m t cách chính xác dòng iện này tới mỗi dây quấn ở phần ứng

ng ơ

Ở ng ơ m t chi u thông thường, sự ổi chi u ược thực hiện bởi cổ góp và chổi than, thay ổi vị trí ảo chi u dòng iện cấp và Ngược l i, ở ng ơ m t chi u không chổi than, ng ơ LDC, ổi chi u ược thực hiện bằng cách s d ng các thi t bị bán dẫn như transitor, MOSFET, GTO, IGBT

2.2 Giới thiệu về độn c BLDC

Đ ng ơ DC không chổi than - BLDC (Brushles Dc motor) là m t d ng ng ơ ồng b tuy nhiên ng ơ BLDC kích từ bằng m t lo i nam châm vĩnh c u dán trên Rotor và dùng dòng iện DC ba pha cho dây quấn phần ứng Stator

Cũng gi ng như ng ơ ồng b thông thường, các cu n dây BLDC ũng ược ặt lệch nhau 120 trong không gian của Stator Các thanh nam châm ược dán chắc chắn vào thân Rotor làm nhiệm v kích từ cho ng ơ Đặc biệt i m khác biệt v ho t ng của ng ơ BLDC so với các ng ơ ồng b nam châm vĩnh c u khác là ng ơ BLDC bắt bu c phải có cảm bi n vị trí Rotor cho ng ơ ho t ng Nguyên tắc i u khi n của ng ơ BLDC là xác ịnh vị trí Rotor i u khi n dòng iện vào cu n dây Stator tương ứng, n u không ng ơ không th tự khởi ng hay thay ổi chi u

òi hỏi phải có m t b i u khi n chuyên d ng ph i hợp với cảm bi n Hall i u khi n

ng ơ

2.2.1 Ư à nhược đi m của BLDC

 Ư i m:

 S ng huy n m h iện t nên gần như không ị ảnh hưởng ởi ma sát

 Đ ng ơ ó tuổi thọ a , h t ng n ỉ, hầu như không ị hư hỏng

 Cá u n ây phần ứng ượ ặt trên Stat r nên thuận lợi h việ làm mát

 Mật ông suất lớn hơn ng ơ m t hi u truy n th ng

 Đặ tính t /Mô-m n tuy n tính t t

 Tỷ lệ ông suất/kh i lượng cao

 Tỷ lệ Mô-m n/quán tính lớn nên tăng/giảm t nhanh

 Hiệu suất a s ng nam hâm vĩnh u

 K t ấu nhỏ gọn nên ễ àng thi t k , tính t án, thi ông ũng như ó th thá lắp khi ần thi t

 D ng ơ LDC ượ kí h từ ằng nam hâm vĩnh u nên giá thành ắt

ỏ Nhưng với nam hâm vĩnh u giá thành khá a nhưng v lâu ài với sự phát tri n ông nghệ hiện nay th vấn này sẽ giải quy t và giá thành nam hâm vĩnh u sẽ giảm

2.2.2 Cấu tạo BLDC

 LDC gồm 02 phần hính ơ ản, là r t r và stator:

 R t r là phần ay, hính là phần lõi ặt ở phía tr ng và ượ n i trự ti p

n tr ẫn ng R t r ượ ấu t ởi m t ãy á nam hâm vĩnh u

 Stator là phần ứng yên, ượ gắn hặt với phần vỏ ng ơ Stator ượ ấu

t ởi m t l t á u ây ượ quấn quanh á lõi sắt từ, ấu t từ á lá thép kĩ thuật ghép á h iện với nhau Cá u n ây tr ng stat r thường ượ quấn thành h nh tam giác hay hình sao

Cấu t o của ng ơ m t chi u không chổi than rất gi ng m t lo i ng ơ ay chi u ó là ng ơ ay hi u ồng b kích thích bằng nam hâm vĩnh c u Dây quấn stat r tương tự như ây quấn stator của ng ơ ay chi u nhi u pha và rotor bao gồm

m t hay nhi u nam hâm vĩnh u Đi m khác biệt ơ ản của ng ơ m t chi u không chổi than so với ng ơ ay hi u ồng b là nó k t hợp m t vài phương tiện xác

ịnh vị trí của rotor (hay vị trí của cực từ) nhằm t o ra các tín hiệu i u khi n b chuy n

m h iện t Việ á ịnh vị trí r t r ược thực hiện thông qua cảm bi n vị trí, hầu h t

các cảm bi n vị trí rotor (cực từ) là phần t Hall, tuy nhiên ũng ó m t s ng ơ s

d ng cảm bi n quang học Mặc dù hầu h t các ng ơ chính th ng và có năng suất cao

u là ng ơ ba pha, ng ơ m t chi u không chổi than hai pha ũng ược s d ng khá phổ bi n vì cấu t o và m ch truy n ng ơn giản

2.2.3 Phần đ ng yên Stator

Khác với ng ơ m t chi u thông thường, stator của BLDC chứa dây quấn phần ứng Dây quấn phần ứng có th là hai pha, ba pha hay nhi u pha nhưng thường là dây quấn ba pha Dây quấn a pha ó hai sơ ồ n i ây, ó là n i theo hình sao Y hoặc hình tam giác Δ Stat r ủa ng ơ LDC ược cấu t o từ các lá thép k thuật iện với các

cu n ây ượ ặt trong các khe cắt xung quanh chu vi phía trong của stator Theo truy n

th ng cấu t o stator của ng ơ LDC ũng gi ng như ấu t o của á ng ơ ảm ứng khác Tuy nhiên, các b i ây ược phân b theo cách khác

Hầu h t tất cả các ng ơ m t chi u không chổi than có 3 cu n dây ấu với nhau theo hình sao hoặc hình tam giác Mỗi m t cu n ây ược cấu t o bởi m t s lượng các

stator theo trình tự thích hợp t o nên m t s chẵn các cực Cách b trí và s rãnh của stator của ng ơ khá nhau thì cho chúng ta s cực của ng ơ khá nhau

Hình 2.1 Hai dạng s c phản i n ộng của BLDC

Sự khác nhau trong cách n i li n các b i dây trong cu n dây stator t o nên sự khác nhau của hình dáng sức phản iện ng Đ ng ơ BLDC có 2 d ng sức phản iện ng là

d ng hình sin và d ng h nh thang Cũng hính v sự khác nhau này mà tên gọi của ng

ơ ũng khá nhau, ó là ng ơ LDC h nh sin và ng ơ LDC h nh thang Dòng iện pha của ng ơ tương ứng ũng ó ng hình sin và hình thang Đi u này làm cho Mô-men của ng ơ h nh sin phẳng hơn nhưng ắt hơn vì phải có thêm các b i dây mắc liên t c Còn ng ơ hình thang thì rẻ hơn nhưng ặc tính Mô-men l i nhấp nhô do sự thay ổi iện áp của sức phản iện ng là lớn hơn

Đ ng ơ m t chi u không chổi than thường có các cấu hình 1 pha, 2 pha và 3 pha Tương ứng với các lo i ó th stat r ó s cu n dây là 1, 2 và 3 Ph thu c vào khả năng cấp công suất i u khi n, có th chọn ng ơ th tỷ lệ iện áp

Cá ng ơ nhỏ hơn hoặc bằng 48V ược dùng trong máy tự ng, r t, á ơ cấu chuy n ng nhỏ Cá ng ơ trên 100V ược dùng trong các thi t bị công nghiệp,

tự ng hóa và các ứng d ng công nghiệp

2.2.4 Phần quay Rotor

R t r ược cấu t o từ á nam hâm vĩnh u S lượng ôi cự a ng từ 2 n

8 với các cực Nam (S) và Bắc (N) x p xen kẽ nhau Dựa vào yêu cầu v mật từ trường

trong rotor, chất liệu nam châm thích hợp ược chọn tương ứng Nam châm Ferrite thường ược s d ng

Khi công nghệ phát tri n, nam châm làm từ hợp kim ngày càng phổ bi n Nam châm Ferrite rẻ hơn nhưng mật thông lượng trên ơn vị th tích l i thấp Trong khi ó, vật liệu hợp kim có mật từ trên ơn vị th tích cao và cho phép thu nhỏ kí h thước của

r t r nhưng vẫn t ược Mô-m n tương tự D ó, với cùng th tích, Mô-men của rotor

có nam châm hợp kim luôn lớn hơn rotor nam châm Ferrite

Hình 2.2 Ro or ộng cơ BLDC

2.2.5 Cảm bi n vị trí Hall

Không gi ng như ng ơ m t chi u dùng chổi than, chuy n ng của ng ơ m t chi u không chổi than ượ i u khi n bằng iện t Tức là các cu n dây của stator sẽ ược cấp iện nhờ sự chuy n m ch của các van bán dẫn công suất

Đ ng ơ làm việc, cu n dây của stat r ược cấp iện theo thứ tự Tức là t i m t thời i m thì không ngẫu nhiên cấp iện cho cu n dây nào cả mà ph thu c vào vị trí của

r t r ng ơ ở âu cấp iện h úng V vậy i u quan trọng là cần phải bi t vị trí của r t r ti n tới bi t ược cu n dây stator ti p theo nào sẽ ược cấp iện theo thứ tự cấp iện

Vị trí của r t r ượ ằng các cảm bi n s d ng hiệu ứng Hall ượ ặt ẩn trong stator Hầu h t tất cả á ng ơ m t chi u không chổi than u có cảm bi n Hall ặt ẩn bên trong stator ở phần uôi tr c (tr c ph ) của ng ơ

Mỗi khi các cực nam châm của r t r i qua khu vực gần các cảm bi n Hall, các cảm

bi n sẽ g i ra tín hiệu cao hoặc thấp ứng với khi cực Bắc hoặc cự Nam i qua ảm bi n Dựa vào tổ hợp của các tín hiệu từ 3 cảm bi n Hall, thứ tự chuy n m ch chính xác

ượ á ịnh Tín hiệu mà các cảm bi n Hall nhận ược sẽ dựa trên hiệu ứng Hall Đó là

“ hi có một dòng điện chạy trong một vật dẫn được đặt trong một từ trường, từ trường sẽ

tạo ra một lực nằm ngang lên các điện tích di chuyển trong vật dẫn theo hướng đẩy chúng

về một phía của vật dẫn”

S lượng các iện tích bị ẩy v m t phía sẽ cân bằng với mức ảnh hưởng của từ trường Đi u này dẫn n xuất hiện m t hiệu iện th giữa 2 mặt của vật dẫn Sự xuất hiện của hiệu iện th có khả năng ượ này ược gọi là hiệu ứng Hall, lấy tên người

ng ơ t tr ng truy n th ng Đ ng ơ iện không s ng nhiên liệu t ( ăng, d u)

vì vậy nó không thải khí ar ni , hất h i, nên không gây ô nhiễm môi trường

Khả năng áp ứng Mô-men nhanh và chính xác (nhanh hơn hoảng 100 l n so với

động cơ đốt trong, theo báo cáo của Power Electronics Conference 2010) Kí h thước

ng ơ nhỏ, ít tỏa nhiệt Có th dễ dàng tính toán chính xác Mô-men của ng ơ iện

bằng á h c các thông s v òng iện và iện áp của ng ơ i u rất khó thực

hiện với ng ơ t trong truy n th ng

Thực t ở Việt Nam nói riêng và th giới nói hung, ô tô iện là m t công nghệ ang rất nóng và ang ượ m là ước chuy n mình nhằm thay ổi n n công nghiệp ô

tô toàn cầu Các công trình nghiên cứu v các lo i ô tô iện ở Việt Nam và trên th giới

nhìn chung rất phong phú, cùng với ó là sự a ng v nguồn linh kiện – thi t bị ã làm

h giá thành i với lo i ng ơ này ần trở nên hợp lí

2.3.2 Chọn loại độn c

Nói n ng ơ iện th hắ hắn sẽ ó rất nhi u l i, từ ông nghiệp, in ấn, y

họ u s ng ng ơ iện Chắ hắn rằng l i ng ơ iện s ng h ô tô iện

phải mang m t ặ trưng nà ó áp ứng t t i với mọi t nh hu ng s ng xe

Đ ng ơ truy n ng cho ô tô iện thường có công suất từ khoảng 30 kW cho tới 100

kW và hơn th nữa Với công suất này, n u s d ng ng ơ thông thường trong công

nghiệp, kh i lượng ng ơ sẽ rất lớn, làm tăng tự trọng của xe (khối lượng), dẫn n tiêu

t n năng lượng, giảm quãng ường i ược mỗi lần n p iện (một thông số rất quan

trọng của ô tô điện)

Hình 2.4 So ánh ặc tính làm vi c củ ộng cơ i n

 Vùng I: ưới t ơ ản (vùng Mô-men không đổi)

 Vùng II: trên t ơ ản (vùng công suất hông đổi)

Đ ng ơ tr ng ông nghiệp làm việc ở vùng I nhi u hơn vùng II Tr ng khi ó, ặc tính của vùng II l i phù hợp với ặc tính làm việc nêu trên của ô tô iện Từ yêu cầu v

ặc tính ho t ng như trên, ta ó th khoanh vùng các lo i

Hình 2.5 Sơ ồ các loại ộng cơ có h s dụng cho ô ô i n

2.3.3 Độn c n-Wheel

Đ ng ơ In - Wheel (hay còn gọi là Active – wheel) là d ng ng ơ ặt cùng m t

kh i với ánh , ơn dễ thấy nhất chính là b H LDC mà á p iện/ xe máy iện hiện nay ang s d ng rất phổ bi n

Hình 2.6 Ro o ộng cơ BLDC

Ưu i m dễ thấy nhất chính là v hiệu suất, hay chính á hơn là mức hiệu suất bị thất thoát trong quá trình truy n công suất giảm i rất nhi u khi so với các d ng b trí ng

ơ truy n th ng

Đ i với m t mẫu xe s d ng in – wheel motor, các d ng truy n công suất truy n

th ng như ai, í h, ánh răng, tr c các- ăng u bị lo i bỏ, chỉ còn duy nhất ường truy n công suất trực ti p từ m t r n bánh xe mà thôi

Bên c nh ó, ơ h i u khi n c lập từng ánh ũng giúp hi c xe trở nên linh ho t hơn khi i huy n Toàn b á ơ h vận hành sẽ ượ i u khi n bằng iện

t (Drive-by-wire) cho phép mỗi bánh xe có th chuy n ng ở m t góc riêng mà không nhất thi t cần n sự can thiệp của hệ th ng lái

Thi t k motor nằm tr ng ánh ũng t o ra nhi u không gian tr ng trong xe, cho phép thi t k các hệ th ng khác t i ưu hơn

Khi k t hợp in – wheel motor với LDC mà ta thường thấy ưới d ng HUB Motor của các dòng xe p iện cho ta k t quả là m t dòng motor cực kì nhỏ gọn và b n bỉ, ít hư hỏng và vô cùng linh ho t trong quá trình tháo lắp

Hình 2.7 Động cơ BLDC r ng ị cho i n

Tuy nhiên, khi ti n hành nghiên cứu sâu và lắp ặt lo i m t r này lên , nhóm ã ghi nhận ược những khó khăn ần giải quy t như sau:

 Thi t k á hệ th ng phanh ĩa thủy lự , hệ th ng tr ở 02 bánh xe phía sau

 Đi u khi n lập 2 ng ơ LDC ở 2 bánh xe sau

 Thi t k hệ th ng ung ấp iện h t àn xe

 Thi t k phần khung (chassis)

 Lựa họn l i ổ i mới ổ i i kèm ng ơ ó hiệu suất khá thấp

2.4 N hiên c lý th y t à điề hi n

2.4.1 hiên c th ật toán điề hi n ộ i i điện t

Trên thực t có rất nhi u thuật t án i u khi n nhưng ù ó là thuật t án như

th nà i nữa thì những lý thuy t mấu ch t luôn ượ cập n bao gồm:

 Khi h y thẳng hai ánh phải quay với ùng t

 Khi quay vòng: hai ánh phải khá t , t ánh ng ài vòng ua sẽ lớn hơn ánh tr ng

Với sự hướng dẫn tận tình của giá viên hướng dẫn, cùng với sự nghiên cứu tài liệu nhóm quy t ịnh nghiên cứu và xây dựng thuật t án như sau:

 Hai bánh xe ượ ẫn ng ởi hai mô tơ iện

 δ góc lái khi xe quay vòng

 dw kh ảng á h giữa hai ánh trên ùng tr ánh

 ωr, ωl t gó giữa ánh phải và ánh trái

 Lw hi u ài ơ sở ủa

Hình 2.8 Mô phỏng cấu trúc xoay vòng

(Hình (a) ấu trú quay vòng , H nh ( ) kh i i u khi n)

 T ượ tính ởi ông thứ :

ặt mong mu n B i u khi n sẽ thực hiện giảm t i a sai s bằng á h i u chỉnh giá trị i u khi n ầu và Tr ng trường hợp không có ki n thứ ơ ản (mô hình toán học)

v hệ th ng i u khi n thì b i u khi n PID là sẽ b i u khi n t t nhất.[2] Tuy nhiên,

t ược k t quả t t nhất, các thông s PID s d ng trong tính toán phải i u chỉnh theo tính chất của hệ th ng-trong khi ki u i u khi n là gi ng nhau, các thông s phải ph thu và ặc thù của hệ th ng

Giải thuật tính toán b i u khi n PID bao gồm 3 thông s riêng biệt, ó ôi khi

nó òn ược gọi là i u khi n ba khâu: các giá trị tỉ lệ, tích phân và o hàm, vi t tắt

là P, I, và D Giá trị tỉ lệ á ịnh tá ng của sai s hiện t i, giá trị tích phân á ịnh

tá ng của tổng các sai s quá khứ, và giá trị vi phân á ịnh tá ng của t bi n

ổi sai s Tổng chập của a tá ng này ùng i u chỉnh quá trình thông qua m t phần t i u khi n như vị trí của van i u khi n hay b nguồn của phần t gia nhiệt Nhờ

vậy, những giá trị này có th làm sáng tỏ v quan hệ thời gian: P ph thu c vào sai

s hiện t i, I ph thu và tí h lũy á sai s quá khứ, và D dự án á sai s tương lai, dựa vào t thay ổi hiện t i.

ằng á h i u hỉnh hằng s tr ng giải thuật ủa i u khi n PID, i u khi n ó th ùng tr ng những thi t k ó yêu ầu ặ iệt Đáp ứng ủa i u khi n ó

th ượ mô tả ưới ng nh y sai s ủa i u khi n, giá trị mà i u khi n vọt

l i m ặt và giá trị a ng ủa hệ th ng Lưu ý là ông ng ủa giải thuật PID tr ng

i u khi n không ảm ả tính t i ưu h ặ ổn ịnh h hệ th ng

Vài ứng ng ó th yêu ầu hỉ s ng m t h ặ hai khâu tùy th hệ th ng Đi u này t ượ ằng á h thi t ặt i lợi ủa á ầu ra không m ng mu n v 0 M t

i u khi n PID sẽ ượ gọi là i u khi n PI, PD, P h ặ I n u vắng mặt á tá ng

ị khuy t i u khi n PI khá phổ i n, áp ứng vi phân khá nh y i với á nhiễu lường, trái l i n u thi u giá trị tí h phân ó th khi n hệ th ng không t ượ giá trị

m ng mu n

Hình 2.9 Sơ ồ thuật toán PID

M tiêu i u khi n ủa PID là giảm vọt l (POT), giảm thời gian á lập (ts),

triệt tiêu sai s á lập và giảm a ng

 Khâu D rất nh y với nhiễu tần s cao

Tr ng thự t , thi t k i u khi n PID ằng nhi u phương pháp như ĐNS,

Hình 2.12 Sơ ồ hối ộ i hi n chỉ có I

Hình 2.13 Sơ ồ hối ộ i hi n chỉ có D

xây ựng hàm truy n M t tr ng những phương pháp phổ i n thi t k i u khi n PID là phương pháp igl r – Ni h ls Và phương pháp i u hỉnh thủ ông ũng là m t

tr ng những phương pháp thự nghiệm phổ i n thi t k i u khi n PID

Đi u hỉnh thủ ông ằng á h: an ầu ặt Ki, K ằng 0, tăng ần Kp h n khi

ầu ra ủa vòng i u khi n a ng sau ó Kp ó th ượ ặt l i tới ấp ỉ m t n a giá tri ó hệ th ng áp ứng ượ giá tri suy giảm iên

Tăng Ki n giá tri phù hợp sa h ủ thời gian lý Tuy nhiên Ki lớn sẽ làm hệ

th ng mất ổn ịnh

Cu i ùng, tăng K , n u ần thi t, h n khi hệ th ng nhanh ó th hấp nhận

ượ , nhanh lấy l i ượ giá tri ặt sau khi i nhiễu Tuy nhiên, K quá lớn sẽ gây áp ứng ư và vọt l

2.5 Giới thiệu về mạng CAN

CAN là giao thức giao ti p n i ti p hỗ trợ m nh cho những hệ th ng i u khi n phân b theo thời gian thực (Distributed Realtime Control System) với ổn ịnh, bảo mật và ặc biệt có khả năng h ng nhiễu cực kì t t

M ng gia ti p - C ntr ll r r a N tw rk (C N) ắt ầu uất hiện trên từ năm

200 K từ ó, ngày àng ó nhi u ã ượ trang ị hệ th ng C N, h n năm

2008 th hầu như tất ả u lị h và tải nhẹ ượ án ở M u ượ trang ị C N CAN cho phép các mô- un i u khi n ủa á hệ th ng khá nhau ó th hia sẻ ữ liệu

và tương tá th á h mà trướ ây không th Cá mô- un này sẽ s ng m t m ng lưới ây ẫn và m h iện hung gọi là Data us ó th gia ti p và tra ổi thông tin h nhau C N h phép i u khi n (PCM), i u khi n S / ESC/ i u khi n trợ lự lái, i u khi n hệ th ng tr iện t , i u khi n hệ th ng i u hòa và hàng h á hệ th ng khá ó th k t n i với nhau

Hình 2.14 H thống mạng CAN trên xe

Ngay từ khi mới ra ời th C N ã ượ hấp nhận và s ng r ng rãi tr ng á h lĩnh vự ông nghiệp, h t ô tô, tải Th thời gian, C N àng trở nên thông ng hơn v tính hiệu quả, ổn ịnh, ơn giản, mở và ặ iệt là hi phí rẻ C N ượ ng với việ truy n ữ liệu lớn, áp ứng tính thời gian thự và ó khả năng h t ng tr ng nhi u i u kiện môi trường khá nhau, ùng với ó là tính ổn ịnh tr ng quá tr nh truy n

ữ liệu ở t a Đó là lý t i sa C N òn ượ s ng tr ng nhi u ngành ông nghiệp khá ng ài ô tô như nông nghiệp, tàu ngầm, y kh a,

Ngày nay, C N ã ượ huẩn hóa thành tiêu huẩn ISO 11898 và hầu như tất ả

á nhà sản uất hip lớn trên th giới u ó sản uất ra hip C N (h ặ ít nhất ó tí h hợp C N) như Int l, NEO, Si m ns, M t r la, Mi r Chip, TI, Mitsu ishi, Đi u này làm h việ áp ng C N và thự tiễn trở nên vô ùng ơn giản

2.5.2 ốc độ tr yền tải ữ liệ tron CA

Gi ng như nhi u hiện t i, thông tin tr ng những hi ượ trang ị m ng gia ti p C N sẽ ượ truy n trự ti p Hệ th ng truy n tải ữ liệu ó th ó m t h ặ hai ây N u nó ó hai ây thường ượ ắn l i ỏ hiện tượng nhiễu iện từ T