Mô phỏng hệ thống động lực điện cho ô tô con

Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu chìm Interior Permanent Magnet Motor – IPM motor... Xét trong kho ng th i gian ng n bánh xe có th u, tâm quay c a bánh xe là tâm tr y là trạng thái kh

3

5

L 7

T 8

1.1 8

L 9

13

17

1.2 T 20

1.3 M 23

M 23

N 24

P 24

X 25

S 25

M 27

M 27

M VT 31

M 34

M 35

2.3 K 45

50

50

T 58

M 58

S 59

64

69

K 71

K 71

K 72

73

K 81

T 83

,

CVT Continuosly variable tranmission

LPG Liquified Petroleum Gas K

IM Induction Motor

SynRM Synchronous Reluctance Motor

SRM Switched Reluctance Motor

BLDC Brushless DC Motor

PVC Pseudo Vector Control

IPM Interior Permanent Magnet Motor

T L

TLC T

U V U V U V ф T Wb ω T

Rad/s iclc T T

J M

kg.m2 M M N.m Mc M N.m ii A Mcvt M N.m icvt T

Lch m Rs m Rp m da

m

b

M M N.m

a K m

D

ạ d n 14

– SRM 15

L ( ) m bi n Hall (b) 16

SPM IPM 17

19

25

26

28

29

M 30

30

31

T 32

M VT 33

R R cvt 34

M 35

L 35

M 38

M 39

L c và mô men tác d ng lên bánh xe ô tô 40

S l c và mô men tác d ng lên bánh xe b ng 42

S l c và mô men tác d ng lên bánh xe ch ng 43

M 44

M 45

M 46

= 170A 47

cvt = 1,6 48

M 52

ạ 54

55

57

N 57

S 60

61

M 62

63

M 63

( ) 64

( ) 65

K 65

M 66

66

67

R 68

R 68

L 69

L 70

ạ – 70km/h – 90km/h 71

Q 72

ạ

km/h 74

ạ 75

76

77

ạ

78

79

N ạ ạ ô tô V ô tô

cho

L

M - S

- N

- VT

c th c hi n tại b môn ô tô và xe chuyên d ng, Vi ng l T ại h c Bách Khoa Hà N i s ng dẫn tr c ti p c a

ũ c s hỗ tr c a các th y trong B môn và các anh ch ng nghi p Do th i gian hạn ch , n i dung nghiên c u tr i r ng trên nhi c khác nhau nên không tránh kh i các thi u sót R t mong nh c s góp ý c a các th y, các anh ch ng nghi tài hoàn thi u ti p theo N

T

1.1 Ô tô

S phát tri n n giao thông các khu v c trên th gi i nói chung không gi ng nhau, mỗ c có m nh riêng v tiêu chuẩn khí th i c a xe, ng là t c c i ti ũ tạo ra loại ôtô mà m c ô nhiễm là th p nh t và gi m t i thi u s tiêu hao nhiên li u.N

ạ ạ xe chạy b ng d z

ho c các nhiên li u khác gây ô nhiễ ng , làm cho b u khí quy n ngày m t x sinh i Có nhi u gi ã c công b trong nh p trung hoàn thi X

s d ng các loại nhiên li u không truy n th LP

n, pin nhiên li ng m t tr

( ) tô sạch không gây ô nhiễm là m ng t i c a các nhà nghiên c u và ch tạo ôtô ngày nay n v nguyên t c là ôtô sạ (z ) i v ng không khí trong thành ph n có

ạ ( ) ễ

ạ

90% (

) g ạ

ạ

K

N

ỗ ( -wheel)

( )

ỗ T

( -w )

ô tô

ạ ôtô chạy b n g p ph i v n cung c p ạ

ạ ạ

Nh ng ngại khác c c gi i quy

chạ n vào ng d ng th c t là kh c, i, u hòa không khí trong ôtô

X ô tô : Ở c phát tri n, ngu ng cho ô tô ã Theo xu th chung, ô tô chạ n ti ô tô chạy b ng pin nhiên li

P nhiên li u nâng cao ch ng c a các loại nhiên li u l ng truy n th ng, các loại nhiên li u khí (LPG, khí thiên nhiên) s c áp d ng r ng rãi trên ô tô, các loại nhiên li u sinh h (

ethanol, colza) có l i th so sánh th p v m ng và giá thành nhiên li u này còn cao nên hạn ch v m t s d ng, các nhiên li u t ng h p t khí thiên nhiên c nghiên c u, nhiên li n v ng ng d ng do công ngh và giá thành cao 1.1.1

Chi c ch tạ 1881 do kỹ i Pháp Gustave Trouve Nó là m t chi ạ c trang b n m t chi u công su t ã c cung c n b i c quy chì- Tr ng toàn b i lái kho ng 160 kg K ch ạt

t 15 km/h và ạ trong phạm vi 16 km

N ạ ã t xa t c

có th ạ c c a xe kéo ng a Công chúng b u quan tâm t i xe không

ng a kéo ho c là ô tô theo cách g i hi mà

n cạnh tranh v Ở Châu Âu, s ng nh a làm

N 1932,Francis Bacon ạ pin hydrogen - oxygen s d ng

ch n phân ki n c c niken là nh ng ch t xúc tác.Ti n b kỹ thu t quan

tr ng phát minh ra phanh nạp lại do kỹ i Pháp M.A Darracq trên chi c xe hai chỗ ng P i lại

a xe trong khi phanh và nạp lại cho u này làm nâng cao hi u

qu dẫ ng c a xe “L J ” do Camille Jenatzy ạ ạ Hãng xe Studebaker và Oldsmobile b t

u kinh doanh b ng vi c s n xu n

Khi ô tô s d nên mạ ạ t t c

ễ dàng s d ng thì nh c s d ng ít d n Chi phí cao là b t l i

c u su t và phạm vi hoạ ng cho phép c a chúng m i th t s làm suy y u chúng trong quá trình cạnh tranh v i nh ng xe chạy b

ch ng loại Nh ng chi ạ c ra m t kho

N u tạ L ã t thi t

b ã ạng hoá th gi n t Nó nhanh chóng thay th các

ng chân khôn c phát minh, thi t b u

khi n cao v n th u này cho phép th c hi n kh thi

vi u ch nh công su t cung c n mà không dùng bi n tr có hi u

su t r t th p, và cho phép chạy motor AC các t n s i

ẫ - axit Tuy nhiên, m c dù có nh ng ti n

b trong kỹ thu t ch tạo n t công su u su t và phạm vi hoạ ng vẫn là m t c n tr l n

K n hi ại là trong th p niên 80 và nh u th p niên 90 v i s ra m t c a m t vài xe c ã M i chi c EV1 và PSA

v i chi c 106 Electric M c dù nh ại di n cho thành t u cao nh t,

c bi t là khi nó so sánh v i nh ng chi õ ng

u th p niên 90, nh n không th cạ c v i nh ng xe chạy phạm vi hoạ ng M t lý do n ng c a c ch a

n c c b ng kim loại, nó n t Công nghi ã b m ng cho s nghiên c n M t

ã ng dây chuy n s n xu t hàng loạ

Trong tình hình phát tri n c y, công ngh c quy là y u kém

l n nh ã ng ti n vào th ng c n S

g ng to l ã u c qui v i m m c i thi n hi u

su phù h p v i yêu c u c N n này g p quá

ng n d tr trên m kh ng và th tích Ngu n d

tr hạn hẹp này c a n ch có th có m t vài ng d c

bi t, chẳng hạ ại sân bay, nhà ga xe l a, trên các tuy ng phân ph

ũ …T c t , nh ng nghiên c n cho th y r n g p r t nhi u tr ngại so v i xe chạy b ng nhiên li u l ng th m chí v i ngu

ng c qui kh quan Vì th , nh u v công ngh ô tô tiên ti ã ũ u Tạ -

( -in hybrid electric ) ạ ỗ

“ ” T “ - ” ạ ẵ

ạ

M ã ạ V N T P F

Hybrid, HondaCivic Hybrid,v.v ẫ -MiEV, hãng Mitsubishi M ã N

ã M M ã ạ ẫ ạ

Tạ N ã ẫ (

) T ạ N

T

ạ V K T ạ T

ạ N N

- (Motion Control) - (V P w S )

S (W P w T )

ạ V K Q

(KAIST) ạ ạ

ạ (O L V – OL V) Nạ (W P w T ) ạ (I )

ẻ ã ạ T

ạ ẫ V

( V)

( ) ạ

N – T

Q

1.1.2

Thay vì s d t trong

ạ

M ạ

1.1

1:Các loạ d n

1.1.2.1 t chi u (DC Motor)

ễ K

ẫ ỹ

hàn N ạ h

ỡ ẩ K

ẫ ỹ ạ

ạ

1.1.2.2 Động cơ không đồng bộ (Induction Motor – IM) IM ễ ạ V ỹ

IM N IM Ở V N ẹ

ạ ỗ V ạ

IM ạ

ạ ã ạ

1.1.2.3 Động cơ từ trở đồng bộ (Synchronous Reluctance Motor – SynRM) S RM

õ R

1.1.2.4 Động cơ từ trở thay đổi (Switched Reluctance Motor – SRM) SRM ạ ạ

V ạ SRM

/ phút 2: – SRM SRM ũ ạ

N ạ

( ) ạ

M ạ

1.1.2.5 Động cơ một chiều không chổi than (Brushless DC motor – BLDC

motor)

L ạ

( - MF) ạ

( ạ ạ ) ạ

L

(a) (b) 3 L ( ) m bi n Hall (b)

N L

M

ctor (Pseudo-vector Control – PVC),

NSK ạ N ã

1.1.2.6 Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu chìm (Interior Permanent

Magnet Motor – IPM motor)

IPM

(SPM) ã IPM

chìm bên trong rotor ẫ

ạ (R T )

(M T )

IPM M

IPM ạ ẫ ạ

4 SPM IPM Nissan Leaf –

IPM ạ

1.1.3

( T L)

T

S

M ạ

H

S T L T L Kỹ

ạ

T L h õ

V

Tr

P

(FG)

– S

ẫ ( )

5:

M – – – T F – K

T L V

ẫ

ũ ạ

ạ ã

ẫ

V

N

F K

ạ ũ ạ

X ạ

ã ẫ V

ạ

ạ T ạ

ạ ra

Hybrid.V ạ

ạ

1.2

T ạ ẳ

trong .C

V N V

VT

cho ũ

VT ẫ

,

T

VT VT

T

VT M

ạ VT ạ T N

ã ẳ VT

hay

“

T

2 ẫ

L

ạ

ạ

ch

T ã

VT

VT K

õ

Ở

and technologies) trang 291 ÷ 296 ,“

T PI

zz PI Ziegler-Nichols

F zz

y K Lotfi Zadeh

PI , Fuzzylogic 7,78s PID = 44,6%, Fyzzy logic = 7,21% ã

zz

PI

Engineering & Technology) 4,

4, trang 499÷509, 2009 “ - Abdelfatah Nasri, Abdeldjabar Hazzab, Ismail Khalil Bousserhane, Samir Hadjeri Pierre Sicard

(FL ) ạ

K

IEEE: .T

zz ạ

ạ au (

-

1.3.2

:

- N

- N

- X cho

-

- M ạ

1.3.3

L M – S

2 Xâ

2.1

(CVT) (TL ) S 2.1

1:

V U 0÷U Tạ

VT ạ

M cvt ( icvt = 0,5 ÷ 2) iclc ( ÷ 8)

CVT c ã

xe V

VT

K 1400(v/ph)

ạ

3:

ã ( – ) 4 ễ ( - Me) T ( ) , Me = (70 ÷ 150) N.m

4

T 2.5 T

t VT

- M M CVT

- i Côn

- T ( ) ( )

- T

6 mô men

T 4 ã

7 Q

ạ V : ne = (2000 ÷ 4000), Me = (100 ÷ 250)

ạ 8

ã

S VT 9

9: Mô CVT

10 cvt

Lực F x

L c F x là ph n l c c a m ng tác d ng lên bánh xe ch t tại

các bánh xe ch c d c Khi phanh, l c phanh tại các bánh xe

c d c

L c kéo xu t hi n khi có mô men xo n truy n t u trung

n bánh xe ch ng, nh có s ti p xúc gi a bánh xe v i m ng nên tại vùng ti p xúc này s phát sinh l c kéo ti p tuy ng theo chi u chuy ng

2

v f

T

fo – h s c i ng v i các loạ ng khác nhau

v – v n t c chuy ng c a xe [m/s]

- Lực cản không khí

Khi ô tô chuy ng áp su t không khí bao quanh b m t ngoài c i, làm xu t hi n các dòng xoáy khí ph n sau c a ô tô, dòng khí xoáy này gây ra s c và sau ô tô, gây ra l c ma sát gi a dòng khí v i v xe và tác d ng l

l c nâng, l c c n chuy ng c a ô tô L c c n này ta g i là l c c c

phân thành hai thành ph

L c: P(l c c n không khí), giá tr nh b ng bi u th c sau:

2

S v o

K

T

K – h s c n không khí, ph thu c vào dạ ng h c c a ô tô và ch t

ng b m t, ph thu c vào m không khí, [Ns2

/m4]

S – di n tích c n chính di n c a ô tô, là di n tích hình chi u trong m t

phẳng vuông góc v i tr c d c c a ô tô, [m2]

vo - v n t i gi a ô tô và không khí, [m/s]

L N (l c gió bên), xu t hi n khi có gió bên ho c khi xe

chuy ng vòng Giá tr c a l c gió bên là không theo quy lu

thu n ti n trong vi c mô ph ng, lu nh l c gió bên là theo m t s quy

lu t tại tr ng tâm xe

- Mô â

T 7 2.13 4

3

ẫ Fxr = 0 4 (2.15) Fx

nh 2 13 M

14: M

T

N

2.2.4.1

Chuy ng c a ô tô trên n ng ph thu c r t nhi u vào m i quan h

c a bánh xe trên n ng Ngày nay do ô tô ch s d ng các loại bánh xe cao su, hay còn g i cho nên lu ng h p bánh

i Khi bánh xe trạng thái làm vi c do b bi n dạng và vùng ti p xúc gi a bánh xe v i m ng không ph i là m m mà là m

c a bánh xe liên t c b i, làm cho v n t c tại bánh xe s khác so v i v n t c

c a ô tô N u g n vào bánh xe m t h t không gian ba chi u, bánh xe s ch u tác d ng c a các l c: l c d ( ) ( ) c thẳng

i và ph thu c vào t quay và kh n dạng c a bánh xe Xét trong kho ng th i gian ng n bánh xe có th u, tâm quay c a bánh xe là tâm tr y là trạng thái kh o sát

Các lực và mô men tác dụng lên bánh xe ôtô

Xét trong h tr c t không gian thì các bánh xe ô tô ch u tác d ng c a các l

15: L c và mô men tác d ng lên bánh xe ô tô Khi ô tô chuy ng, b m t c a l p ti p xúc v ng r t nhi m và tạo thành vùng ti p ỗ gi ng tại ph n

ti p xúc s xu t hi n các ph n l c riêng ph n t ng tác d ng lên bánh xe, g i là các ph n l c c ng Các ph n l c bi u th i ba thành ph n l c:

Ph n l c pháp tuy n c a m t ng, kí hi u F z là m t hàm ph thu c vào t i

tr ng phân b lên bánh xe