Chuyên đề hệ thống điện điều khiển động lực trên xe tesla model s ngành công nghệ kỹ thuật ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

ĐỀ TÀI: CHUYÊN ĐỀ HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN
ĐỘNG LỰC TRÊN XE TESLA MODEL S

GVHD: GVC.THS PHAN NGUYỄN QUÍ TÂM
SVTH: VÕ QUỐC HUY
DƯƠNG TRÍ BẢO

SKL008257

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08/2021


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

~~~~~~*~~~~~~

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: CHUYÊN ĐỀ HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN
ĐỘNG LỰC TRÊN XE TESLA MODEL S

GVHD: GVC.ThS Phan Nguyễn Quí Tâm
SVTH : 1. Võ Quốc Huy
2. Dương Trí Bảo

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2021

MSSV: 17145302
MSSV: 17145260


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

CỢNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

BỘ MÔN ĐỘNG CƠ
TP. Hồ Chí Minh, ngày 06 tháng 04 năm 2021

NHIỆM VỤ ĐỜ ÁN TỐT NGHIỆP
1. Họ tên sinh viên: Dương Trí Bảo…………………MSSV: 17145260
(Email: ) Điện thoại: 0901064046
: Võ Quốc Huy…………………....MSSV: 17145302
(Email: ) Điện thoại: 0375299104
Chun ngành: Cơng nghệ kỹ thuật ơ tơ
Khóa: 2017

Lớp: 171451

2. Tên đề tài: CHUYÊN ĐỀ HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG LỰC
TRÊN XE TESLA MODEL S

3. Nội dung thực hiện:
•

Khái qt về lịch sử hình thành và phát triển của Tesla

•

Ưu, nhược điểm của xe điện

•

Tổng quan về thông số kỹ thuật, đặc điểm của xe Tesla Model S

•

Tìm hiểu về động lực và điện điều khiển trên xe

•

Chẩn đốn, sửa chữa và thay thế trên hệ thống điện

•

Viết thuyết minh

4. Sản phẩm đề tài: 01 tập báo cáo + file dữ liệu nội dung đề tài
5. Ngày giao đề tài: 06/04/2021
6. Ngày nộp đề tài: Theo kế hoạch CKĐ
TRƯỞNG BỘ MÔN

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

PGS.TS Lý Vĩnh Đạt

GVC.ThS Phan Nguyễn Quí Tâm


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

KHOA CƠ KHÍ ĐỢNG LỰC

CỢNG HỒ XÃ HỢI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

BỘ MÔN ĐỘNG CƠ

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)

Họ và tên sinh viên:

Võ Quốc Huy

MSSV: 17145302

Hội đồng:…………

Họ và tên sinh viên:

Dương Trí Bảo

MSSV: 17145260

Hội đồng:…………

Tên đề tài: Chuyên đề hệ thống điện điều khiển động lực trên xe Tesla Model S
Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô
Họ và tên GV hướng dẫn: ...............................................................................................
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên (không đánh máy)
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
2. Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN (không đánh máy)
2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
2.2 Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên
cứu có thể tiếp tục phát triển)
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
2.3.Kết quả đạt được:
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
2.4. Những tồn tại (nếu có):
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
3. Đánh giá:

1.

2.

Điểm
tối đa

Mục đánh giá

TT

Hình thức và kết cấu ĐATN

30

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục

10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài

10

Tính cấp thiết của đề tài

10

Nội dung ĐATN

50

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật,
khoa học xã hội…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá

10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy
trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.

15

Khả năng cải tiến và phát triển

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…

3.
4.

Điểm đạt
được

Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài
Sản phẩm cụ thể của ĐATN
Tổng điểm

5
10
10
100

4. Kết luận:
 Được phép bảo vệ
 Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày

tháng 08 năm 2021

Giảng viên hướng dẫn
(Ký, ghi rõ họ tên)


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

KHOA CƠ KHÍ ĐỢNG LỰC

CỢNG HỒ XÃ HỢI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

BỘ MÔN ĐỘNG CƠ

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên phản biện)

Họ và tên sinh viên:

Võ Quốc Huy

MSSV: 17145302

Hội đồng:…………

Họ và tên sinh viên:

Dương Trí Bảo

MSSV: 17145260

Hội đồng:…………

Tên đề tài: Chuyên đề hệ thống điện điều khiển động lực trên xe Tesla Model S
Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô
Họ và tên GV phản biện: .................................................................................................
Ý KIẾN NHẬN XÉT

1. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
2. Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên
cứu có thể tiếp tục phát triển)
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
3. Kết quả đạt được:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
4. Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................


......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
5. Câu hỏi:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................

6. Đánh giá:
Mục đánh giá

TT
1.

Hình thức và kết cấu ĐATN
Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục

2.

Điểm Điểm đạt
tối đa
được
30
10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài

10

Tính cấp thiết của đề tài

10

Nội dung ĐATN

50

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật,

khoa học xã hội…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá

10

Khả năng thiết kế chế tạo mợt hệ thống, thành phần, hoặc quy
trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.

15

Khả năng cải tiến và phát triển

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…

5

3.

Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài

10

4.

Sản phẩm cụ thể của ĐATN

Tổng điểm

10
100

7. Kết luận:
 Được phép bảo vệ
 Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày

tháng 08 năm 2021

Giảng viên phản biện
(Ký, ghi rõ họ tên)


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỢNG LỰC

XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỜ ÁN
Tên đề tài: Chuyên đề hệ thống điện điều khiển động lực trên xe Tesla Model S
Họ và tên Sinh viên: 1. Võ Quốc Huy ........................ MSSV: 17145302
2. Dương Trí Bảo ....................... MSSV: 17145260
Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô
Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng
viên phản biện và các thành viên trong Hội đồng bảo vệ. Đồ án tốt nghiệp đã
được hoàn chỉnh đúng theo yêu cầu về nội dung và hình thức.
Chủ tịch Hội đồng:

Giảng viên hướng dẫn:

Giảng viên phản biện:

Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng 08 năm 2021


LỜI NĨI ĐẦU

Ơ tơ đã trở thành phương tiện quan trọng khơng thể thiếu trong cuộc sống ngày
nay. Ngồi những cơng dụng như vận chuyển người và hàng hóa thì ô tô vẫn tồn tại
một số nhược điểm cơ bản như tiêu hao nhiên liệu cao trong khi nguồn dầu mỏ đang
cạn kiệt dần và nhất là gây ô nhiễm môi trường. Các nhà khoa học tại các trung tâm
nghiên cứu môi trường của Đại học Yale và Đại học Columbia ở Mỹ đã tiến hành
nghiên cứu chỉ số hiệu suất môi trường (Environmental Performance Index - EPI) ở
132 quốc gia, kết quả cho thấy Việt Nam được xếp hạng thứ 79 trong danh sách này.
Trên cơ sở tiêu chuẩn cho phép của thế giới về đánh giá chất lượng khơng khí (Air
Quality Index- AQI), nếu mức độ sạch của khơng khí từ 150-200 điểm thì đã bị coi là
ơ nhiễm, từ 201-300 thì coi là cực kỳ cấp bách, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe
của người dân. Trong khi đó, tại Việt Nam, hai khu vực ơ nhiễm nhất là Hà Nội và
Thành phố Hồ Chí Minh, chỉ số AIQ trong ngày ở mức 122-178. Còn vào các khung
giờ cao điểm, khi xảy ra các vụ ùn tắc hoặc ùn ứ giao thơng thì chỉ số AIQ trên địa bàn
các đô thị lớn phải lên tới trên 200. Điều đó cho thấy Việt Nam đang đứng ở ngưỡng ô
nhiễm không khí nghiêm trọng, gây ra những hiểm họa khơn lường đối với sức khỏe
của người dân [5]. Vì thế việc tìm ra phương án và nghiên cứu, chế tạo xe ô tô sinh thái
để giảm tối thiểu lượng khí gây ơ nhiễm mơi trường, tiết kiệm nhiên liệu là một vấn đề
thiết thực rất được quan tâm trong những năm gần đây của các quốc gia cũng như các
nhà khoa học, kĩ sư và các tập đoàn sản xuất ô tô trên thế giới. Động cơ đốt trong dần
bị thay thế bởi động cơ điện và xe ô tô truyền thống được thay thế bởi xe điện (electric
vehicle), do tác động của tiến bộ khoa học và tiêu chuẩn khí thải nghiêm ngặt tại nhiều
quốc gia. Do vậy việc phát triển ô tô điện để bắt kịp sự thay đổi là vấn đề cần thiết cho

tương lai sau này.
Với sự hướng dẫn của thầy GVC.ThS. Phan Nguyễn Quí Tâm đã giúp chúng
em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Nhóm thực hiện xin gửi lời cảm ơn chân thành
đến quý thầy ở Khoa cơ khí động lực, đặc biệt là thầy Tâm đã hướng dẫn, truyền đạt
kiến thức để nhóm hồn thành đồ án tốt nghiệp này.

i


Sau cùng, chúng em xin kính chúc q thầy cơ Khoa Cơ Khí Động Lực thật dồi
dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt
kiến thức cho thế hệ mai sau.

ii


TĨM TẮT
Trong suốt q trình thực hiện đồ án, thơng qua sự nghiên cứu, tìm hiểu cũng
như được sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy GVC.ThS. Phan Nguyễn Q Tâm nhóm
chúng em đã nghiên cứu và thực hiện đề tài “Chuyên đề hệ thống điện điều khiển
động lực trên xe Tesla Model S” gồm các nội dung sau:
• Khái quát về lịch sử hình thành và phát triển của Tesla
• Ưu, nhược điểm của xe điện
• Tổng quan về thơng số kỹ thuật, đặc điểm của xe Tesla Model S
• Tìm hiểu về động lực và điện điều khiển trên xe
• Chẩn đốn, sửa chữa và thay thế trên hệ thống điện
• Kết luận và đề nghị
Để hồn thành đồ án thì nhóm chúng em đã cố gắng thu thập những tài liệu có liên
quan tới đề tài được giao, sau đó đọc, tìm hiểu và nghiên cứu để có thể nắm rõ và hiểu
được cấu tạo, nguyên lý của các bộ phận và hệ thống trên xe Tesla Model S.

Do tài liệu rất nhiều và dài, xuất phát từ nhiều nguồn nên phải sắp xếp theo một
tổng thể thống nhất và có bố cục chặt chẽ và liên quan mật thiết đến nhau. Để đảm bảo
đề tài được rõ ràng, dễ hiểu, chúng em đã sử dụng những kiến thức chuyên ngành có
sẵn kết hợp với những kiến thức mới, rồi tóm gọn và viết một cách khoa học nhất.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng do thời gian, trình độ và khả năng có hạn,
những sai sót là không thể tránh khỏi. Mong các quý thầy cô phản biện đóng góp ý kiến
để phần báo cáo này được hoàn thiện hơn. Em xin trân trọng cảm ơn.

iii


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................... i
TÓM TẮT .................................................................................................................... iii
MỤC LỤC .................................................................................................................... iv
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU .............................................. vii
DANH MỤC HÌNH ..................................................................................................... ix
DANH MỤC BẢNG .................................................................................................... xi
Chương 1: TỔNG QUAN ............................................................................................ 1
1.1 Lý do chọn đề tài: ............................................................................................ 1
1.2 Mục tiêu đề tài. ................................................................................................ 1
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. ................................................................. 2
1.4 Phương pháp nghiên cứu. ............................................................................... 2
1.5 Cấu trúc nội dung đề tài. ................................................................................ 2
Chương 2: GIỚI THIỆU ............................................................................................. 3
2.1. Giới thiệu về hãng xe điện Tesla ................................................................... 3
2.2. Lịch sử phát triển: .......................................................................................... 3
2.3. Xu hướng phát triển của ô tô điện trong tương lai ..................................... 5
2.4. Ưu điểm của xe điện. ...................................................................................... 6

2.5. Nhược điểm của xe điện ................................................................................. 9
2.6. Thông số kỹ thuật trên xe Tesla Model S ................................................... 10
Chương 3: ĐỘNG LỰC TRÊN XE TESLA MODEL S ........................................ 13
3.1. Tổng quan hệ thống tạo lực đẩy trên xe điện Tesla Model S ................... 13
3.2. Động cơ điện.................................................................................................. 14
3.2.1. Cấu tạo ................................................................................................... 14
3.2.2. Nguyên lý hoạt động ............................................................................. 17
3.2.3. Vị trí lắp đặt động cơ điện trên xe Tesla Model S ............................. 18
3.2.4. Bộ biến tần cho động cơ điện ............................................................... 18
3.2.4.1. Chức năng ...................................................................................... 18
3.2.4.2. Phương pháp điều khiển động cơ điện cảm ứng ............................. 19
iv


3.2.4.3. Vị trí của bộ biến tần ......................................................................... 23
3.3. Hệ thống điều khiển ..................................................................................... 23
3.3.1. Sơ đồ tổng quát giao tiếp mạng CAN .................................................. 23
3.3.2. Nguyên lý thu nhận tín hiệu CAN của bộ biến tần điều khiển động cơ
điện ................................................................................................................... 27
3.3.3. Các cảm biến ......................................................................................... 32
3.3.3.1. Cảm biến tốc độ động cơ ............................................................... 32
3.3.3.2. Cảm biến vị trí bàn đạp ga ........................................................... 35
3.3.3.3. Công tắc phanh ON/OFF .............................................................. 36
3.3.4. Màn hình cảm ứng trung tâm .............................................................. 38
3.3.4.1. Các tính năng điều khiển trên màn hình trung tâm .................. 40
3.3.4.2. Các chế độ cài đặt trên màn hình trung tâm .............................. 44
3.4. Pin cao áp ...................................................................................................... 47
3.4.1. Cấu tạo ................................................................................................... 47
3.4.2. Dung lượng của một viên Pin (Cell pin). ............................................ 48
3.4.3. Quá trình nạp và xả của Pin. ............................................................... 49

3.4.4. Hệ thống sạc cho pin ............................................................................. 50
3.4.4.1. Vị trí và cấu tạo các bộ phận trên hệ thống sạc .......................... 50
3.5. Hệ thống truyền lực ...................................................................................... 63
3.5.1. Hộp số ..................................................................................................... 63
3.5.3 Vi sai ........................................................................................................ 67
Chương 4: CHẨN ĐOÁN, KHẮC PHỤC HƯ HỎNG TRÊN XE ĐIỆN ............. 68
4.1. Những nguy hiểm về điện áp cao và các biện pháp bảo hộ trong việc sửa
chữa xe điện ......................................................................................................... 68
4.1.1. Nguy hiểm của pin cao áp trong xe điện ............................................. 68
4.1.2. Những rủi ro có thể xảy ra trong việc bảo dưỡng, sửa chữa và cứu hộ
xe điện .............................................................................................................. 68
4.1.3. Những an toàn về điện trong việc bảo dưỡng, sửa chữa và cứu hộ xe
điện ................................................................................................................... 69
v


4.2. Khắc phục sự cố. ........................................................................................... 70
4.2.1. Kiểm tra chạm mass bằng vôn kế........................................................ 70
4.2.2 Kiểm tra ngắn mạch bằng vôn kế......................................................... 71
4.2.3 Kiểm tra mạch với đồng hồ đo điện trở cách điện.............................. 71
4.2.4 Kiểm tra mạch bằng vôn kế ................................................................. 72
4.2.5. Kiểm tra cầu chì và relay ..................................................................... 73
4.2.6. Kiểm tra cảm biến vị trí bàn đạp ga ................................................... 74
4.2.7. Kiểm tra cảm biến tốc độ động cơ ....................................................... 75
4.3. Ngắt kết nối nguồn 12V và điện áp cao. ..................................................... 76
4.4. Cách thay thế cực chân của giắc nối. .......................................................... 78
4.5. Vị trí các cầu chì trên xe Tesla model s ...................................................... 81
4.5.1. Hộp cầu chì 1 ......................................................................................... 82
4.5.2. Hộp cầu chì 2 ......................................................................................... 84
4.5.3. Hộp cầu chì 3 ......................................................................................... 85

4.5.4. Hộp cầu chì bổ sung 4 ........................................................................... 87
4.5.5. Hộp cầu chì tổng.................................................................................... 87
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .................................................................... 91
5.1 Những kết luận về xe ô tô điện ..................................................................... 91
5.2. Đề nghị ........................................................................................................... 91
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... xii

vi


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

Ký hiệu

Cụm từ viết tắt

Nghĩa tiếng việt

A/C
AC
ABS
Anode
AQI

Air Conditioning
Alternator Current
Anti-Lock Brake System

Điều hòa nhiệt độ
Dịng điện xoay chiều

Hệ thống chống bó cứng phanh
Bảng cực âm
Chỉ số chất lượng khơng khí

B
BEV
BLDC

Air Quality Index
Battery Electric Vehicles
Brushless DC Motor

C
CAN
Cathode
CHG
CP
D

Celsius
Controller Area Network

DC
DCDC
DI
DSP
E
E2
EM
EPI

Direct Current
DC - DC Converter
Drive Inverter
Digital signal processors

ESC
EV
F
F
HEV
HPWC
HV
HVAC
HVJB
I
K

Master Charger
Charge Port

Electric Motor
Environmental Performance
Index
Electronic Stability Control
Electric Vehicles

Hybrid Electric Ehicles
High Power Wall Connector
High Voltage

Heating, Ventilation and Air
Conditioning
High Voltage Junction Box

Mật độ từ thông (T)
Xe điện chạy pin
Động cơ một chiều không chổi
than
Độ C
Mạng điều khiển cục bộ
Bảng cực dương
Bộ sạc chính
Cổng sạc
Đường kính khung dây hay
đường kính rotor (m)
Dịng điện một chiều
Bộ chuyển đổi DC / DC
Bộ biến tần
Bộ xử lý tín hiệu kỹ thuật số
Lực phản điện động (V)
Sức điện động emf của rotor (V)
Động cơ điện
Chỉ số hiệu suất môi trường
Hệ thống cân bằng điện tử
Xe chạy hoàn toàn bằng năng
lượng điện
Tần số (Hz)
Lực được tạo ra (N)
Xe lai
Đầu nối công suất cao

Điện áp cao
Hệ thống sưởi, thơng gió và điều
hịa khơng khí
Hộp nối điện áp cao
Cường độ dòng điện (A)
Hằng số cuộn dây
vii


KW
KWh
L
Li-ion
N
Ns
P
R2
S
OBDII

On Board Diagnostics (2nd
edition)

𝜃
𝜔r
𝜔s
𝜔sl
T
Tesla
supercharger

TGW
TC
Vs
VVVF

UMC
X2

Tesla Gateway
Traction Control
Variable Voltage Variable
Frequency
Universal Mobile Connector

Kilowatt
Kilowatt Hour
Chiều dài trục của cuộn dây
phần ứng của rotor (m)
pin Lithium-ion
Tốc độ của rotor trong động cơ
điện (vòng/phút)
Tốc độ đồng bộ (vịng/phút)
Số cặp cực
Điện trở cuộn rotor (ohm)
Độ trượt
Chuẩn đốn trên bo mạch ( bản
thứ 2 )
Góc giữa mặt phẳng cuộn dây
và từ trường (độ)
Vận tốc góc rotor (rad/s)

Vận tốc góc stator (rad/s)
Vận tốc góc trượt (rad/s)
Momen được tạo ra (Nm)
Siêu sạc Tesla

Kiểm soát lực kéo
Điện áp nguồn một chiều (V)
Điều khiển tốc độ vô cấp bằng
hệ thống thay đổi điện áp và tần
số
Kết nối di động toàn cầu
Trở kháng rotor (ohm)

viii


DANH MỤC HÌNH
Hình 2. 1 Chiếc Tesla roadster đầu tiên ..................................................................... 4
Hình 2. 2 Nhà máy sản xuất xe điện của Tesla .......................................................... 5
Hình 2. 3 Các mẫu xe điện trong tương lai ................................................................ 6
Hình 2. 4 Sơ đồ hiệu suất giữa xe điện và xe có động cơ đốt trong ......................... 9
Hình 2. 5 Xe Tesla Model S 2021 .............................................................................. 10
Hình 2. 6 Hình ảnh kích thước bên ngồi của xe .................................................... 11
Hình 3. 1 Sơ đồ tổng quan của hệ dẫn động sử dụng động cơ điện....................... 13
Hình 3. 2 Cấu tạo của động cơ điện cảm ứng xoay chiều 3 pha ............................ 14
Hình 3. 3 Cấu tạo bên ngồi của hệ thống truyền lực ............................................ 15
Hình 3. 4 Mô phỏng cấu tạo động cơ điện Tesla Model S ...................................... 16
Hình 3. 5 Cấu tạo bên trong của rotor ..................................................................... 16
Hình 3. 6 Nguyên lý hoạt động của động cơ điện cảm ứng 3 pha.......................... 17
Hình 3. 7 Vị trí lắp đặt động cơ điện ........................................................................ 18

Hình 3. 8 Bộ biến tần trên xe Tesla Model S ........................................................... 19
Hình 3. 9 Đặc tính mơ men-tốc độ của động cơ điện cảm ứng điều khiển bằng
VVVF........................................................................................................................... 22
Hình 3. 10 Khả năng vận hành của động cơ điện cảm ứng điều khiển bằng phương
pháp VVVF ................................................................................................................. 22
Hình 3. 11 Vị trí lắp đặt của bộ biến tần .................................................................. 23
Hình 3. 12 Sơ đồ tổng quát điều khiển mạng CAN của xe ..................................... 24
Hình 3. 13 Sơ đồ khối kết nối mạng CAN giữa hệ thống truyền lực và bộ điều khiển
trên xe .......................................................................................................................... 25
Hình 3. 14 Sơ đồ khối kết nối mạng CAN giữa hệ thống khung gầm và bộ điều
khiển trên xe ............................................................................................................... 26
Hình 3. 15 Bộ biến tần ............................................................................................... 27
Hình 3. 16 Nguồn điện cao áp cấp cho bộ biến tần ................................................. 28
Hình 3. 17 Bên trong bộ biến tần .............................................................................. 29
Hình 3. 18 Sơ đồ mạch điện kết nối mạng CAN giữa bộ biến tần và các bộ điều
khiển ............................................................................................................................ 29
Hình 3. 19 Sơ đồ mạch điện nhận và truyền tín hiệu của bộ biến tần .................. 30
Hình 3. 20 Các chân kết nối 12V của bộ biến tần ................................................... 31
Hình 3. 21 Cảm biến tốc độ động cơ......................................................................... 32
Hình 3. 22 Bộ mã hóa động cơ - Motor encoder ..................................................... 33
Hình 3. 23 Các tín hiệu sóng vng được sử dụng để biết được tốc độ và hướng
quay của động cơ ........................................................................................................ 34
Hình 3. 24 Các chân kết nối của cảm biến tốc độ động cơ ..................................... 34
Hình 3. 25 Cảm biến vị trí bàn đạp ga ..................................................................... 35
Hình 3. 26 Các chân kết nối của cảm biến vị trí bàn đạp ga.................................. 36
Hình 3. 27 Cơng tắc phanh ON/OFF ........................................................................ 37
Hình 3. 28 Các chân kết nối của cơng tắc phanh ON/OFF .................................... 37
Hình 3. 29 Màn hình cảm ứng trung tâm ................................................................ 39
Hình 3. 30 Các tính năng điều khiển trên Model S ................................................. 41
Hình 3. 31 Các chế độ nâng hạ gầm xe của Model S .............................................. 43

Hình 3. 32 Các chế độ cài đặt trên Model S............................................................. 45
Hình 3. 33 Cấu tạo của pin cao áp ............................................................................ 48
ix


Hình 3. 34 Các thơng số thể hiện kích thước của pin Lithium-ion: ...................... 48
Hình 3. 35 Dung lượng của một viên pin Lithium-ion............................................ 49
Hình 3. 36 Quá trình nạp xả của pin Lithium-ion .................................................. 49
Hình 3. 37 Vị trí các bộ phận của hệ thống sạc ....................................................... 50
Hình 3. 38 Sơ đồ hệ thống sạc điện ........................................................................... 51
Hình 3. 39 Bộ sạc chính ............................................................................................. 52
Hình 3. 40 Hộp nối cao áp ......................................................................................... 53
Hình 3. 41 Cấu tạo của hộp nối cao áp ..................................................................... 54
Hình 3. 42 Pin 12V ..................................................................................................... 55
Hình 3. 43 Bộ chuyển đổi DC / DC ........................................................................... 56
Hình 3. 44 Thiết bị sạc UMC ..................................................................................... 57
Hình 3. 45 Trạm sạc nhanh của Tesla ...................................................................... 59
Hình 3. 46 Màn hình điều khiển hiển thị thơng tin sạc hiện tại trên xe Tesla ..... 61
Hình 3. 47 Sơ đồ mạch dịng sạc từ nguồn AC ........................................................ 62
Hình 3. 48 Sơ đồ mạch dịng sạc từ nguồn DC ........................................................ 63
Hình 3. 49 Cấu tạo hộp số ......................................................................................... 64
Hình 3. 50 Hoạt động của hộp số ở tay số tiến ........................................................ 65
Hình 3. 51 Hoạt động của hộp số ở tay số lùi .......................................................... 65
Hình 3. 52 Cấu tạo của vi sai ..................................................................................... 67
Hình 4. 1 Kiểm tra chạm mass bằng ôm kế ............................................................. 71
Hình 4. 2 Kiểm tra mạch với đồng hồ đo điện trở cách điện ................................. 72
Hình 4. 3 Kiểm tra mạch bằng vơn kế. .................................................................... 72
Hình 4. 4 Kiểm tra cầu chì ........................................................................................ 73
Hình 4. 5 Kiểm tra relay ............................................................................................ 74
Hình 4. 6 Các chân cảm biến vị trí bàn đạp ga ....................................................... 74

Hình 4. 7 Các chân cảm biến tốc độ động cơ ........................................................... 75
Hình 4. 8 Vị trí dây cáp điện và các thành phần của điện cao áp ......................... 76
Hình 4. 9 Dụng cụ đặc biệt ........................................................................................ 79
Hình 4. 10 Nâng tấm giữ chân lên vị trí khóa tạm thời .......................................... 79
Hình 4. 11 Cơ cấu khóa thứ cấp ............................................................................... 80
Hình 4. 12 Trường hợp 1 ........................................................................................... 80
Hình 4. 13: Trường hợp 2 .......................................................................................... 81
Hình 4. 14 Nhả vấu hãm khỏi chân của giắc ........................................................... 81
Hình 4. 15 Vị trí các hộp cầu chì............................................................................... 82
Hình 4. 16 Sơ đồ bố trí các cầu chì trong hộp cầu chì 1 ......................................... 82
Hình 4. 17 Sơ đồ bố trí các cầu chì trong hộp cầu chì 2 ......................................... 84
Hình 4. 18 Sơ đồ bố trí các cầu trì trong hộp cầu chì 3 .......................................... 86
Hình 4. 19 Hộp cầu chì 4 (tùy chọn thời tiết lạnh) .................................................. 87
Hình 4. 20 Sơ đồ bố trí của hộp cầu chì tổng ........................................................... 88
Hình 4. 21 Sơ đồ mạch kết nối của cầu chì (mạch 1) .............................................. 89
Hình 4. 22 Sơ đồ mạch kết nối của cầu chì (mạch 2) .............................................. 90

x


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2. 1 Thông số kỹ thuật của xe Tesla Model S 2021........................................ 10
Bảng 2. 2 Các thông số kích thước bên ngồi của xe .............................................. 11
Bảng 2. 3 Thông số kỹ thuật của động cơ điện trên xe Tesla Model S [8] ............ 12
Bảng 2. 4 Thông số kỹ thuật của pin cao áp [8] ...................................................... 12
Bảng 3. 1 Tên, màu sắc và kích thước của các chân kết nối của bộ biến tần ....... 32
Bảng 3. 2 Tên, màu sắc và kích thước của các chân kết nối của cảm biến tốc độ
động cơ ........................................................................................................................ 35
Bảng 3. 3 Giá trị điện áp tiêu chuẩn của cảm biến tốc độ động cơ ....................... 35
Bảng 3. 4 Tên, màu sắc và kích thước của các chân kết nối của cảm biến vị trí bàn

đạp ga .......................................................................................................................... 36
Bảng 3. 5 Giá trị điện áp tiêu chuẩn của cảm biến vị trí bàn đạp ga .................... 36
Bảng 3. 6 Tên, màu sắc và kích thước của các chân kết nối của công tắc phanh
ON/OFF....................................................................................................................... 38
Bảng 3. 7 Hướng dẫn khắc phục sự cố UMC .......................................................... 58
Bảng 3. 8 Hướng dẫn khắc phục sự cố HPWC ....................................................... 59
Bảng 4. 1 Điện áp của các chân cảm biến ................................................................ 75
Bảng 4. 2 Tên và cơng suất định mức của các cầu chì trong hộp 1 ....................... 83
Bảng 4. 3 Tên và công suất định mức của các cầu chì trong hộp cầu chì 2 .......... 85
Bảng 4. 4 Tên và cơng suất định mức các cầu chì trong hộp cầu chì 3 ................. 86
Bảng 4. 5 Tên và công suất định mức các cầu chì trong hộp cầu chì 3 ................. 87
Bảng 4. 6 Tên và công suất định mức các cầu chì trong hộp cầu chì tổng ........... 89

xi


Chương 1: TỔNG QUAN
1.1 Lý do chọn đề tài:
Ngày nay, trên sự phát triển ngày càng nhanh của các loại phương tiện di chuyển,
ô tô trở thành một phương tiện không thể thiếu trong cuộc sống. Trên thế giới hiện nay
có khoảng một tỷ chiếc ơ tơ lưu thơng trên đường và hầu hết đều chạy bằng nhiên liệu
hóa thạch. Động cơ đốt trong chính là cỗ máy hùng mạnh nhất trong lịch sử thế giới.
Tuy ô tô sử dụng động cơ được sử dụng rộng rãi nhất nhưng cũng mang đến mối
nguy hại không hề nhỏ cho môi trường và sức khỏe con người. Vấn đề khí thải của ô tô
sử dụng động cơ đốt trong ngày càng nghiêm trọng. Sự ô nhiễm do các độc tố của ô tơ
thải ra đã trờ thành nguồn ơ nhiễm chính đối với môi trường sống hiện nay, đặc biệt là
tại các thành phố lớn thì sự ơ nhiễm xảy ra càng nghiêm trọng hơn. Tổ chức Y tế thế
giới kết luận khí thải carbon là nguy cơ mơi trường lớn nhất đe dọa sức khỏe của con
người. Ơ nhiễm khơng khí ngoài trời khiến 3,7 triệu người chết mỗi năm. Một nghiên
cứu khác cho thấy khí thải từ xe hơi khiến 53.000 người Mỹ thiệt mạng mỗi năm, lớn

hơn cả con số 34.000 người chết vì tai nạn giao thơng.[3]
Và vì thế, ô tô điện ngày càng được quan tâm và phát triển vượt bậc trong những
năm qua nhờ những lợi ích nó mang lại. Một loại động cơ có thể thay thế để hạn chế
các tác hại xấu của động cơ đốt trong đó chính là động cơ điện. Vậy để bảo vệ mơi
trường khơng khí và sức khỏe con người, ơ tơ điện cần được khuyến khích sử dụng
nhiều hơn.
Vậy ơ tơ điện là gì và hoạt động ra sao, điều gì mang lại lợi thế cho ơ tơ điện so
với ô tô sử dụng động cơ đốt trong. Chính vì lý do đó chúng em đã chọn và thực hiện
đề tài “Chuyên đề hệ thống điện điều khiển động lực trên xe Tesla Model S”, nhằm
hướng đến một tương lai của ơ tơ điện có hiệu suất, cơng suất cao và thân thiện với môi
trường. Chúng em sẽ trình bày một số tính năng nổi bật về cấu tạo, nguyên lý hoạt động,
đặc điểm, tính ưu việt của ô tô điện để từ đó có thể đóng góp phần nào cho việc nghiên
cứu, phát triển và học tập.
1.2 Mục tiêu đề tài.
- Tìm hiểu lịch sử hình thành, các thời kì phát triển của hãng xe Tesla nói chung
và xe Tesla Model S nói riêng.
1


- Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động, đặc điểm của xe, các thông số kỹ thuật,
các bộ phận động lực trên xe.
- Hiểu được các sơ đồ mạch điện điều khiển, điều khiển thơng minh.
- Góp phần xây dựng nền tảng kiến thức về những hư hỏng phổ biến, những biện
pháp chẩn đoán, khắc phục hư hỏng của xe.
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
Đối tượng nghiên cứu
Xe ô tô điện Tesla Model S.
Phạm vi nghiên cứu
Đồ án tập trung trên hệ thống pin, động cơ điện và hệ thống điện điều khiển động lực
trên xe.

1.4 Phương pháp nghiên cứu.
Các phương pháp nghiên cứu chính:
• Nghiên cứu lý thuyết.
• Nghiên cứu và biên dịch tài liệu nước ngồi.
• Tham khảo tài liệu mơ hình giảng dạy hiện có tại Khoa Cơ khí Động lực.
• Chọn lọc thơng tin, học hỏi kinh nghiệm từ thầy cô, bạn bè.
1.5 Cấu trúc nội dung đề tài.
Đồ án gồm các chương có nội dung như sau:
• Chương 1: Tổng quan: Trình bày về lý do chọn đề tài, mục tiêu, đối tượng và
các phương pháp nghiên cứu đề tài.
• Chương 2: Giới thiệu hãng xe Tesla, lịch sử phát triển, xu hướng phát triển xe
điện Tesla trong tương lai, các thông số kỹ thuật chung trên xe Tesla Model S,
ưu nhược điểm của xe có động cơ điện.
• Chương 3: Động lực trên xe Tesla Model S: Động lực trên xe, cấu tạo và nguyên
lý hoạt động của pin, motor, bộ biến tần (inverter), điện điều khiển và hệ thống
truyền động.
• Chương 4: Chẩn đốn, trình bày một số hư hỏng và cách khắc phục sự cố trên
xe.
• Chương 5: Kết luận và kiến nghị.
2


Chương 2: GIỚI THIỆU
2.1. Giới thiệu về hãng xe điện Tesla
Tesla (tên cũ: Tesla Motors) là một công ty của Mỹ chuyên thiết kế, sản xuất và
phân phối sản phẩm ô tô điện và linh kiện cho các phương tiện chạy điện, Tesla Motors
được đặt theo tên kỹ sư điện, nhà phát minh Nikola Tesla. Tesla Motors được thành lập
tháng 7/2003 bởi Martin Eberhard và Marc Tarpenning, những người đã góp vốn cho
cơng ty cho đến Series A round. Cả hai đã đóng góp lớn cho sự phát triển của công ty
trước khi Elon Musk tham gia. Musk đã dành cho Series A round 1 khoản đầu tư vào

tháng 2/2004, gia nhập ban điều hành Tesla với vai trò chủ tịch. Từ khi còn đại học,
mục tiêu số 1 của Musk là thương mại hóa các phương tiện chạy bằng năng lượng điện,
bắt đầu với những chiếc xe thể thao cao cấp hướng đến những lớp người đầu tiên có
nhu cầu và càng nhanh càng tốt sau đó trở thành một xu thế phương tiện mới, bao gồm
những chiếc sedans và xe bình dân.
Tesla lần đầu gây chú ý bằng việc ra mắt mẫu xe Tesla Roadster, chiếc xe thể
thao đầu tiên chạy hồn tồn bằng điện. Dịng xe thứ hai của công ty là mẫu Model S,
một chiếc Sedan hạng sang chạy bằng năng lượng điện.
Tesla cũng cung cấp các linh kiện cho xe điện, như các bộ (lithium-ion battery),
cho các hãng chế tạo ô tô, bao gồm Daimler và Toyota. Giám đốc điều hành của
Tesla, Elon Musk, cho biết ông hy vọng Tesla sẽ là một hãng chế tạo ô tô độc lập, với
mục tiêu đem đến những chiếc xe điện giá cả phù hợp cho người tiêu dùng bình dân.
2.2. Lịch sử phát triển:
Tesla Motors được thành lập tháng 7/2003 bởi Martin Eberhard và Marc
Tarpenning. Cả hai đã đóng góp lớn cho sự phát triển của cơng ty trước khi Elon Musk
tham gia. Dưới sự lãnh đạo của tỷ phú công nghệ Elon Musk, hãng xe hơi điện khởi
nghiệp Tesla Motors từ con số 0 đã đạt được khá nhiều thành công chỉ trong vài năm
ngắn ngủi. Bắt đầu bằng phiên bản gốc Tesla Roadster, tận dụng uy tín của người sáng
lập, cơng ty đã đi đầu trong việc phát triển công nghệ xe ô tô điện mới. Mẫu xe đầu tiên
của Tesla Motors là chiếc Tesla Roadster, một chiếc xe thể thao chạy điện hoàn toàn.
Chiếc Roadster là chiếc xe chạy điện hoàn toàn đầu tiên có khả năng chạy trên đường
trường trong số các sản phẩm sản xuất hàng loạt được thương mại hóa tại Mỹ hiện nay.
3


Chiếc Roadster cũng là chiếc xe đầu tiên sử dụng các tấm pin lithium-ion và cũng là
chiếc xe điện đầu tiên chạy hơn 200 dặm mỗi lần sạc.[1]

Hình 2. 1 Chiếc Tesla roadster đầu tiên

Vào tháng 6 năm 2010, Tesla chính thức ra mắt cơng chúng và đi vào hoạt động
với 13,3 triệu cổ phiếu được bán. Tesla là doanh nghiệp xe hơi phát hành cổ phiếu thứ
hai tại Mỹ sau Ford vào năm 1956. Chỉ 4 năm sau đó, Tesla đã chiếm được một nửa giá
trị chứng khốn tồn cầu so với đàn anh. Trước đó, vào năm 2009, Daimler cũng đã
mua và bán lại 10% cổ phần trong Tesla và từ năm 2010 đến 2014. Vào 3/2020 Tesla
đã vượt qua hãng xe Toyota khi trở thành nhà sản xuất ô tô lớn nhất thế giới về giá trị
vốn hóa.[1]

4


Hình 2. 2 Nhà máy sản xuất xe điện của Tesla
2.3. Xu hướng phát triển của ô tô điện trong tương lai
Năm 2008, Ferdinand Dudenhoeffer, người đứng đầu Trung tâm Nghiên cứu Ơ
tơ tại Đại học Khoa học Ứng dụng Gelsenkirchen ở Đức, dự đoán rằng "đến năm 2025,
tất cả các xe du lịch được bán ở châu Âu sẽ là xe điện hoặc hybrid. Hiện nay, trong kho
của nhà máy sản xuất ô tô của thương hiệu Audi thuộc tập đoàn Volkswagen đang chứa
đầy pin lithium-ion được sử dụng trên mẫu xe ô tô điện hạng sang Audi e-tron của tập
đồn này. Theo kế hoạch, trong vịng 5 năm tới, nước Đức sẽ chi thêm 30 tỷ euro (tương
đương 34 tỷ USD) để tạo ra thêm một phiên bản điện hoặc xe động cơ lai (hybrid) cho
mỗi dòng xe trong bộ sưu tập. Khơng chỉ có Volkswagen, các nhà sản xuất ô tô trên
khắp thế giới đều đang bước vào cuộc đua để thích nghi với một thế giới mới mà trong
đó điện sẽ thay thế xăng và dầu diesel. Cùng với xu hướng này, hãng Mercedes giới
thiệu chiếc thể thao đa dụng EQC mới chạy điện hoàn toàn, trong khi Porsche ra mắt
chiếc xe thể thao chạy điện Taycan 4S. Bên cạnh chiếc IONIQ chạy điện, Hyundai giới
thiệu dòng xe thể thao đa dụng Vision T động cơ lai xăng - điện và chiến lược điện hóa
44 dịng xe của mình đến năm 2025. Tiếp nối dịng xe lai điện xăng vốn đã được ưa
chuộng và công nghệ xe chạy bằng khí hydro đang trong q trình thương mại hóa,
Toyota đã giới thiệu phiên bản mẫu chiếc xe điện LF-30 và đặt mục tiêu điện hóa tồn

5


bộ các dịng xe của mình vào năm 2025. Có thể thấy, đây là bước "chuyển mình" to lớn
của các cơng ty trong ngành sản xuất xe ơ tơ. [4]

Hình 2. 3 Các mẫu xe điện trong tương lai
Cùng với đó, những tiến bộ trong pin Lithium-ion, cho phép những chiếc xe điện
có kích thước đầy đủ, có khả năng chạy trên đường cao tốc di chuyển xa trong một lần
sạc như những chiếc ô tô thông thường chỉ sử dụng một bình nhiên liệu. Pin Lithium
đã được chế tạo an tồn, có thể được sạc lại trong vài phút thay vì hàng giờ và hiện tuổi
thọ lâu hơn so với loại xe thơng thường. Chi phí sản xuất của các loại pin Lithium nhẹ
hơn, dung lượng cao hơn này đang dần giảm xuống khi công nghệ phát triển và khối
lượng sản xuất tăng lên. Nhiều công ty và nhà nghiên cứu cũng đang nghiên cứu các
công nghệ pin mới hơn, bao gồm cả pin trạng thái rắn và các công nghệ thay thế. Một
cải tiến khác là tách động cơ điện khỏi pin thông qua điều khiển điện tử, sử dụng siêu
tụ điện để đáp ứng nhu cầu điện năng lớn nhưng ngắn và tái tạo năng lượng phanh. Sự
phát triển của các loại cell pin mới kết hợp với việc quản lý pin thông minh đã cải thiện
được cả hai điểm yếu nêu trên.
2.4. Ưu điểm của xe điện.
Thân thiện với môi trường

6