Nghiên cứu chuyển đổi ô tô truyền thống thành ô tô điện kết hợp sử dụng năng lượng mặt trời

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

ho

ai

D

CẤP ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

NGHIÊN CỨU CHUYỂN ĐỔI Ô TÔ TRUYỀN THỐNG

cD

THÀNH Ô TÔ ĐIỆN KẾT HỢP SỬ DỤNG
NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

an

aN
Mã số: B2019-DN02-60

g
Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS. PHẠM QUỐC THÁI

ĐÀ NẴNG, 02/2022

g
an
aN
cD

ho
ai
D


NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
TT

Họ và tên

1

Phạm Quốc Thái

Khoa Cơ khí Giao thơng, Trường Đại
học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng.
Lĩnh vực chuyên môn: điện ô tơ, Cơ khí
động lực.

D

2

Văn Cơng Tài

Nguyễn Ngọc
Phương

g

an

4

aN

Hồ Trần Ngọc
Anh

Khoa Cơ khí, Trường Đại Sư phạm kỹ
thuật, Đại học Đà Nẵng; Học viên cao
học chuyên ngành Kỹ thuật Cơ khí động
lực, Khoa Cơ khí Giao thơng, Trường
Đại Bách khoa, Đại học Đà Nẵng.
Lĩnh vực chun mơn: Cơ khí động lực.
điện – điện tử ô tô.
Học viên cao học chuyên ngành Kỹ
thuật Cơ khí động lực, Khoa Cơ khí
Giao thơng, Trường Đại Bách khoa, Đại
học Đà Nẵng.
Lĩnh vực chun mơn: Cơ khí động lực.

cD

ho

ai
3

Đơn vị công tác và lĩnh vực chuyên
môn
Khoa Cơ khí Giao thơng, Trường Đại
học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng.
Lĩnh vực chuyên môn: điện, điện tử và
điều khiển động cơ – ô tô, ô tô điện, ô
tô Hybrid, ô tô thông minh.


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................... 1
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ............................................................. 1
II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU .................................................... 1
III. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ........................ 1
IV. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................................... 1
V. CẤU TRÚC ĐỀ TÀI ................................................................ 2

D

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .................................... 2

ai

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ......................................................... 2

ho

1.1 XU HƯỚNG SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU SẠCH CHO PHƯƠNG
TIỆN GIAO THƠNG ................................................................... 2

cD

aN

1.1.1. Hồn thiện động cơ diesel ................................................2
1.1.2. Hồn thiện động cơ xăng ..................................................2
1.1.3. Ơ tơ sử dụng năng lượng thay thế .....................................2
1.2. TỔNG QUAN VỀ Ô TÔ ĐIỆN.............................................. 2

an

g

1.2.1. Giới thiệu chung.................................................................2
1.2.2. Nhu cầu sử dụng ô tô điện trong đời sống ...........................2
1.2.3. Cấu hình ơ tơ điện ..............................................................3
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................. 4
2.1 GIỚI THIỆU CHUNG ............................................................ 4
2.2 CƠ SỞ VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN.................................................. 4
2.2.1. Động cơ điện một chiều......................................................4
2.2.2. Động cơ điện một chiều không chổi than (BLDC) ..............4
2.2.3. Động cơ không đồng bộ .....................................................4
2.3 HỆ THỐNG TÍCH TRỮ ĐIỆN NĂNG .................................. 4

2.3.1. Pin Lithium ........................................................................4
2.3.2. Pin năng lượng mặt trời .....................................................4
CHƯƠNG 3 : TÍNH TỐN THIẾT KẾ ...................................... 5
3.1 PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN CHUYỂN ĐỔI XE ĐIỆN ......... 5
3.2 TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ BỘ ĐIỀU KHIỂN ........ 5
3.2.1. Tính chọn động cơ điện ......................................................5
3.2.2. Chọn bộ điều khiển động cơ điện........................................7
3.3 TÍNH TỐN HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG .......................... 7

D

3.3.2. Tính chọn nguồn năng lượng mặt trời .................................7
3.3.3. Thiết kế bộ điều khiển sạc từ năng lượng mặt trời...............7

ai

3.4 TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ ĐỘNG LỰC HỌC.............. 8

cD

ho

3.4.1. Xác định tỷ số truyền của hệ thống truyền lực ....................8
3.4.2. Khả năng leo dốc của ô tô - độ dốc cực đại .........................8
3.4.3. Vận tốc cực đại của ô tô .....................................................8
3.4.4. Đồ thị biến thiên lực kéo theo tốc độ ô tơ điện ....................8

aN

CHƯƠNG 4: MƠ HÌNH HĨA VÀ MƠ PHỎNG HỆ THỐNG
TRUYỀN ĐỘNG TRÊN Ô TÔ ĐIỆN .......................................... 9

an

4.1 CÔNG CỤ MÔ PHỎNG MATLAB/SIMULINK................... 9

g

4.1.1. Giới thiệu Matlab ...............................................................9
4.1.2 Giới thiệu Matlab-simulink .................................................9
4.2 MƠ HÌNH HĨA VÀ MƠ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG ĐIỆN ................................................................................. 9
4.2.1. Cơ sở xây dựng mô hình.....................................................9
4.2.2. Xây dựng mơ hình hình hệ thống truyền động điện cho ô tô
điện bằng công cụ Matlab/simulink ............................................10
4.2.3. Điều kiện mô phỏng .........................................................11
4.2.4. Kết quả và bàn luận..........................................................12
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .................................. 15


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
Trường Đại học Bách khoa

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
1. Thông tin chung:
- Tên đề tài: Nghiên cứu chuyển đổi ô tô truyền thống thành ô
tô điện kết hợp sử dụng

g

an

aN

cD

ho

ai

D

- Mã số: B2019-DN02-60
- Chủ nhiệm: Phạm Quốc Thái
- Tổ chức chủ trì: Trường đại học Bách khoa
- Thời gian thực hiện: tháng 8 năm 2019 đến tháng 8 năm 2021
2. Mục tiêu: Nghiên cứu chuyển đổi ô tô điện ô tô truyền thống thành
ô tô điện kết hợp sử dụng năng lượng mặt trời nhằm góp phần tiết kiệm
nhiên liệu hóa thạch, giảm phát thải chất khí gây ơ nhiễm mơi trường
và đa dạng hóa nguồn năng lượng sử dụng trên phương tiện giao thơng.
3. Tính mới và sáng tạo: Giải pháp chuyển đổi ô tô truyền thống
thành ô tô điện kết hợp với nguồn năng lượng mặt trời nhằm giảm thải
ô nhiễm môi trường và đa dạng hóa năng lượng sử dụng cho ơ tơ.
Ngồi ra, tận dụng thêm nguồn năng lượng mặt trời để cung cấp cho
các thiết bị điện trên ô tô. Đây là giải pháp là mới và sáng tạo.
4. Kết quả nghiên cứu: Đề tài đã nghiên cứu chuyển đổi thành công
ô tô tải nhẹ Towner 800 sử dụng động cơ xăng thành ô tô điện kết hợp
với sử dụng nguồn năng lượng mặt trời. Ơ tơ sau khi chuyển đổi sử
dụng động cơ điện không đồng bộ 3 pha được điều khiển bởi bộ biến

tần nghịch lưu và được cung cấp bởi nguồn điện từ Pin lithium-ion. Ơ
tơ sau khi chuyển đổi được sử dụng để thu gom rác trong phạm vi khu
vực nhỏ nhằm phục vụ dự án tái tạo rác thải khép kín. Nghiên cứu này
góp phần làm cơ sở để thiết kế, chuyển đổi ô tô truyền thống thành ô
tô điện ở Việt Nam.


g

an

aN

cD

ho

ai

D

5. Sản phẩm:
5.1. Sản phẩm khoa học:
+ Bài báo trong danh mục Scopus: 02 bài báo khoa học đăng
trên tạp chí; 01 bài báo đăng trên kỷ yếu Hội nghị:
1. Pham Quoc Thai, Chihiro Nakagawa, Atsuhiko Shintani, and
Tomohiro Ito, “Investigation of the Advanced Rider-Assistance
System of a Personal Electric Vehicle Using Personal
Space”, International Journal of Mechanical Engineering and
Robotics Research (Scopus), vol. 11, no. 2, pp. 92-98, 2022.

2. P.Q. Thai, V.C. Tai, and L.M.Tien, “Design and
Implementation of an Electric Wheelchair Operating in Different
Terrains” International Journal of Mechanical Engineering and
Robotics Research (Scopus), vol. 9, no. 6, pp.797-802, 2020.
3. P.Q. Thai, H.D.Tri, and N.T.H.Van, “Optimization of the
gear ratios for a vehicle manual transmission”, Proceedings of
2020 Applying New Technology in Green Buildings, IEEE Xplore
(Scopus), pp. 92-98, 2021.
+ 02 bài báo khoa học đăng trên tạp chí trong nước trong danh
mục được tính điểm của HĐCDGSNN.
1. Phạm Quốc Thái, Huỳnh Đức Trí, “Mơ hình hóa và mơ
phỏng hệ thống truyền động ơ tơ điện”, Tạp chí khoa học và công
nghệ, Đại học Đà Nẵng, số 19 (4.1), trang 47–51, 2021.
2. Phạm Quốc Thái, Văn Công Tài, “Thiết kế xe điện tự hành
vận chuyển linh kiện trong nhà máy lắp ráp ơ tơ”, Tạp chí khoa
học và công nghệ, Đại học Đà Nẵng, Số 11(17), trang 28–32,
2019.
5.2. Sản phẩm đào tạo: hướng dẫn thành công 01 luận văn thạc sỹ.
5.3. Sản phẩm ứng dụng: 01 Bản thiết kế hệ thống điều khiển ô tô
điện chuyển đổi.


g
an
aN
cD

ho
ai
D

THE UNIVERSITY OF DANANG
UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS

g

an

aN

cD

ho

ai

D

1. General information:
Project title: A study of converting a conventional vehicle into
an electric vehicle combined with using solar energy
Code number: B2019-DN02-60
Coordinator: PHAM Quoc Thai
Implementing institution: University of Science and
Technology, the University of Danang
Duration: from 8/2019 to 8/2021
2. Objective(s): The aim of this project is to contribute to saving fossil

fuels, reducing gas emissions, and diversifying energy sources for
means of transport.
3. Creativeness and innovativeness: The solution to convert a
conventional vehicle into an electric vehicle combining using solar
energy to reduce environmental pollution and diversify energy
resources for vehicles, and utilizing more solar energy to supply
electrical equipment in cars is a creative and innovative solution.
4. Research results:
The project has successfully converted the Towner 800 light
truck using gasoline engines into an electric vehicle combined with
using solar energy. The electric vehicle uses a 3-phase asynchronous
electric motor controlled by an inverter and powered by a lithium-ion
battery. This study contributes to the design and conversion of
traditional cars into electric cars in Vietnam.


g

an

aN

cD

ho

ai

D

5. Products:
5.1. Scientific products:
+ Scopus indexed papers: 02 Journal papers, 01 proceedings
conference paper
1. Pham Quoc Thai, Chihiro Nakagawa, Atsuhiko Shintani,
and Tomohiro Ito, “Investigation of the Advanced RiderAssistance System of a Personal Electric Vehicle Using
Personal Space”, International Journal of Mechanical
Engineering and Robotics Research (Scopus), vol. 11, no. 2,
pp. 92-98, 2022.
2. P.Q. Thai, V.C. Tai, and L.M.Tien, “Design and
Implementation of an Electric Wheelchair Operating in
Different Terrains” International Journal of Mechanical
Engineering and Robotics Research (Scopus), vol. 9, no. 6,
pp.797-802, 2020.
3. P.Q. Thai, H.D.Tri, and N.T.H.Van, “Optimization of the
gear ratios for a vehicle manual transmission”, Proceedings
of 2020 Applying New Technology in Green Buildings, IEEE
Xplore (Scopus), pp. 92-98, 2021.
+ National journal papers: 02
1. Phạm Quốc Thái, Huỳnh Đức Trí, “Mơ hình hóa và mơ
phỏng hệ thống truyền động ơ tơ điện”, Tạp chí khoa học và
công nghệ, Đại học Đà Nẵng, số 19 (4.1), trang 47–51, 2021.
2. Phạm Quốc Thái, Văn Công Tài, “Thiết kế xe điện tự hành
vận chuyển linh kiện trong nhà máy lắp ráp ơ tơ”, Tạp chí
khoa học và cơng nghệ, Đại học Đà Nẵng, Số 11(17), trang
28–32, 2019.
5.2. Training products: a master’s student
5.3. Application products: the design of electric vehicle control
system

g

an

aN

cD

ho

ai

D

6. Transfer alternatives, application institutions, impacts, and
benefits of research results:
- Transfer alternatives: the product of this project can be solved the
problem of designing and controlling electric vehicles. The research
team is willing to transfer the work to research institutions and centers;
control system design companies, automobile manufacturing
enterprises.
- Application address: University of Science and Technology, the
University of Danang. In addition, the results of this study can be
applied and coordinated with businesses to develop electric cars and
smart cars.
- Impacts and benefits of research results: the results of this study
will promote the development of clean means of transport,
contributing to environmental protection. Besides, this study also
contributes to improving the applied research ability for university

lecturers, effectively supporting undergraduate and postgraduate
training in the fields of clean and intelligent vehicles.


1

MỞ ĐẦU
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

cD

ho

ai

D

Ơ tơ điện là phương tiện giao thông đường bộ, gắn liền với xu
hướng phát triển bền vững, thân thiện với môi trường và hiện đang
được quan tâm và phát triển ở nhiều quốc gia trên thế giới và trong
khu vực. Tại Việt Nam, nền công nghiệp ô tô đang nằm ở giai đoạn
đầu của sự phát triển và hiện đang được hâm nóng bởi sự có mặt của
một số nhân tố mới như: Thaco và Vinfast. Định hướng nền cơng
nghiệp ơ tơ nói riêng và phương tiện cơ giới đường bộ nói chung theo
hướng phát triển bền vững như ô tô điện là một trong những chủ đề
được quan tâm hàng đầu. Bên cạnh đó, Việt Nam cũng như ở các quốc
gia vùng nhiệt đới có tiềm năng lớn về nguồn năng lượng mặt trời. Do
đó, việc nghiên cứu khai thác sử dụng nguồn năng lượng mặt trời trong
ô tô sạch cũng rất cần thiết và hữu ích.
II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

an

aN

Nghiên cứu chuyển đổi ô tô điện ô tô truyền thống thành ô tô điện
kết hợp sử dụng năng lượng mặt trời nhằm góp phần tiết kiệm nhiên
liệu hóa thạch, giảm phát thải chất khí gây ơ nhiễm mơi trường và đa
dạng hóa nguồn năng lượng sử dụng trên phương tiện giao thông.

g

III. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Đối tượng nghiên cứu của đề tài: ô tô điện
- Phạm vi nghiên cứu của đề tài:
+ Mơ hình hóa, mơ phỏng ơ tơ điện;
+ Tính tốn hệ thống năng lượng;
IV. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Cách tiếp cận: Tìm kiếm tài liệu, thu thập thơng tin, nghiên cứu
về xe điện, từ đó thiết kế và chế tạo xe điện cá nhân và hệ thống hỗ trợ
lái, thử nghiệm, tích số liệu, viết báo cáo, trình bày báo cáo.


2
- Phương pháp nghiên cứu: nghiên cứu lý thuyết kết hợp với mô
phỏng
V. CẤU TRÚC ĐỀ TÀI
Cấu trúc báo cáo “Nghiên cứu chuyển đổi ô tô truyền thống thành
ô tô điện kết hợp sử dụng năng lượng mặt trời” gồm phần mở đầu, kết

luận và bốn chương:

ho

ai

D

Phần mở đầu
Chương 1. tổng quan
Chương 2. cơ sở lý thuyết
Chương 3. tính tốn thiết kế
Chương 4. mơ hình hóa và mơ phỏng hệ thống truyền động trên ô tô
Kết luận và hướng phát triển
Chương 1: TỔNG QUAN

cD

1.1 Xu hướng sử dụng nhiên liệu sạch cho phương tiện giao thơng

1.1.1. Hồn thiện động cơ diesel

g

an

aN

Ơ tơ sạch khơng gây ơ nhiễm (zero emission) đang là xu thế của
các nhà nghiên cứu và chế tạo ô tô ngày nay. Có nhiều giải pháp đã

được đưa ra, có 4 nhóm chính là hồn thiện q trình cháy động cơ
Diesel, động cơ xăng, sử dụng các loại nhiên liệu thay thế như LPG,
khí thiên nhiên, methanol, biodiesel và động cơ sử dụng năng
lượngđiện, pin nhiên liệu, năng lượng mặt trời, ơ tơ lai (hybrid)...
1.1.2. Hồn thiện động cơ xăng
1.1.3. Ơ tơ sử dụng năng lượng thay thế
1.2. Tổng quan về ô tô điện
1.2.1. Giới thiệu chung
1.2.2. Nhu cầu sử dụng ô tô điện trong đời sống
Xe điện là loại phương tiện giao thơng đã có từ rất lâu của thế kỷ
trước và được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới trong nhiều loại


3
phương tiện. Đặt biệt ngày nay, xe điện khơng cịn đơn thuần là xe
điện công cộng và tàu điện như thế kỷ trước nữa. Ngày nay xe điện
được ứng dụng trên nhiều loại phương tiện, các phương tiện này dùng
động cơ điện để làm xe chuyển động

g

an

aN

cD

ho

ai

D

1.2.3. Cấu hình ơ tơ điện
Cấu hình cơ bản của ơ tơ điện được minh họa trong hình 1.17, bao
gồm ba hệ thống chủ yếu: hệ động lực điện, hệ thống năng lượng, và
hệ thống phụ trợ [1], [3].
- Hệ động lực điện bao gồm: hệ thống điều khiển xe, bộ chuyển đổi
điện, các động cơ điện, truyền động cơ khí, và bánh chủ động.
- Hệ thống năng lượng bao gồm nguồn năng lượng bộ phận quản lý
năng lượng, và bộ phận tiếp năng lượng điện.
- Hệ thống phụ trợ bao gồm trợ lực lái, điều hịa, nguồn cung cấp năng
lượng phụ trợ.

Hình 1.17. Cấu hình ơ tơ điện


4
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Giới thiệu chung
Bộ phận quan trọng nhất của ơ tơ điện đó chính là động cơ điện
và nguồn cung cấp năng lượng (ắc quy). Do đó, trong chương này sẽ
đề cập chính đến cơ sở động cơ điện và hệ thống tích trữ năng lượng
trên ơ tơ điện [3]. Hình 2.1. mơ tả sở đồ động lực của ơ tơ điện.

aN

cD

ho

ai

D
Hình 2.1. Sơ đồ động lực của một ô tô điện

g

2.2.1. Động cơ điện một chiều

an

2.2 Cơ sở về động cơ điện

2.2.2. Động cơ điện một chiều không chổi than (BLDC)
2.2.3. Động cơ không đồng bộ
2.3 Hệ thống tích trữ điện năng
2.3.1. Pin Lithium
2.3.2. Pin năng lượng mặt trời


5
Chương 3 : TÍNH TỐN THIẾT KẾ
3.1 Phân tích phương án chuyển đổi xe điện
Với tiêu chí chọn xe có tải trọng thấp, có hình dạng khí động học
tốt để giảm thiểu sức cản của gió và có thiết kế thùng sẵn để phục vụ
cho mục đích chở rác trong các hẻm nhỏ trong thành phố, nhóm nghiên
cứu đã chọn xe tải nhẹ Thaco Towner 800A làm xe cơ sở để chuyển
đổi thành xe điện [12].

cD

ho

ai

D
an

aN

Hình 3.2. Hình chiếu đứng ô tô chuyển đổi
1. Bảng điều khiển; 2. Bánh xe trước; 3. Cản trước; 17. Thùng xe;
18. Bánh sau
3.2 Tính chọn động cơ điện và bộ điều khiển

g

3.2.1. Tính chọn động cơ điện

Công suất cần thiết của động cơ điện có thể tạo ra lực kéo F M
dùng để thắng lực cản lăn của mặt đường Ff , lực cản lên dốc Fi, lực cản
gió FW và lực qn tính khi tăng tốc F j [12].
Phương trình cân bằng cơng suất tổng quát [5]:
(3.1)
Ne  Nt  N f  N w  Ni  N j
Chọn trường hợp xe chạy ở tốc độ tối đa để xác định cân bằng
cơng suất cho động cơ điện, khi đó ta có phương trình cân bằng cơng
suất có dạng như sau:

6

N e  Nt  N f  N W 
Nv max =

1
( N  NW )
i f

1
(W.v3max +G.f.vmax )
ηt

(3.8)
(3.9)

cD

ho

ai

D
aN

Hình 3.6. Các lực tác dụng lên ô tô khi lên dốc

1
(2,1.1,21.0,6.16,673 +1850.9,81.0,018.16,67)

0,89

g

Nv max =

an

Chọn: Vmax = 60 Km/h = 16,67 m/s
Ta có từ (3.9)

Nv max =14054,2 W = 18,847 (Hp)
Cơng suất cần thiết của động cơ điện để cân bằng với công cản
của xe trong trường hợp này là:
NM = Nv max/ η
(3.10)
Trong đó: + η là hiệu suất của động cơ điện, chọn sơ bộ η = 0,95
Thế vào ta được:
NM =

14054,2
=
0,95

14793,8 W = 14,79 (kW)


7
3.2.2. Chọn bộ điều khiển động cơ điện
3.3 Tính tốn hệ thống năng lượng

3.3.1. Tính chọn nguồn cung cấp
Cơng suất cực đại của động cơ điện:

P1 = 15000 (W)
Vì pin trên xe chỉ dùng cho động cơ điện còn các phụ tải trên xe
dùng điện năng ở ăcquy nên năng lượng điện tiêu thụ là:
Wxe = P1 = 15000 (W)

ho

ai

D

Giả sử một ngày xe hoạt động được 96 km với công suất tối đa
ứng với tốc độ tối đa là 60 km/h là hết bình. Vậy thời gian xe hết bình
là 1,6h
Dung lượng ắc quy được tính theo [17] như sau:

P
.t
U

(3.11)

cD

C  I P .t 

aN

Từ các số liệu ở trên ta có:
15000
C
.1,6  60
400

(Ah)

an

g

Để có được loại ắc quy phù hợp C = 60 Ah thì ta có thể chọn pin
lithium-ion của hãng Dakota lifepo4 36V 63Ah và ghép nối tiếp 12
bình với nhau [16].
3.3.2. Tính chọn nguồn năng lượng mặt trời
3.3.3. Thiết kế bộ điều khiển sạc từ năng lượng mặt trời
Một số hình ảnh thực tế của xe sau khi lắp ráp hoàn chỉnh như sau:


8

g

an

aN

cD

ho

ai

D

Hình 3.17. Hình ảnh thực tế lắp ráp xe điện chuyển đổi

Hình 3.18. Mặt trước của xe sau khi lắp ráp
3.4 Tính tốn các thơng số động lực học
3.4.1. Xác định tỷ số truyền của hệ thống truyền lực
3.4.2. Khả năng leo dốc của ô tô - độ dốc cực đại
3.4.3. Vận tốc cực đại của ô tô
3.4.4. Đồ thị biến thiên lực kéo theo tốc độ ô tô điện


9
Chương 4: MƠ HÌNH HĨA VÀ MƠ PHỎNG HỆ THỐNG
TRUYỀN ĐỘNG TRÊN Ơ TƠ ĐIỆN
4.1 Cơng cụ mơ phỏng Matlab/Simulink
4.1.1. Giới thiệu Matlab
4.1.2 Giới thiệu Matlab-simulink
4.2 Mơ hình hóa và mô phỏng hệ thống truyền động điện
4.2.1. Cơ sở xây dựng mơ hình

D

ho

ai

Giải pháp là sử dụng nguồn điện một chiều, thơng qua bộ nghịch
lưu để biến đổi thành dịng xoay chiều cấp cho động cơ không đồng
bộ hoạt động [23].
Động cơ

Bộ nghịch lưu

aN

cD

Nguồn
một chiều

M

3~

an

Mơ men
tải

g

Hình 4.8. Sơ đồ ngun lý hệ thống truyền động ô tô điện
Để điều chỉnh tốc độ trong các hệ truyền động sử dụng ĐCKĐB,
sử dụng các phương pháp như: thay đổi điện trở phụ Roto, thay đổi

điện áp stato, thay đổi số đôi cực p, thay đổi tần số điện áp Stato [9].
Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số điện áp
Stator được sử sụng phổ biến, tốc độ của ĐCKĐB tỉ lệ với tần số
nguồn cung cấp như sau:

=

2.𝜋.𝑓
𝑝

(rad/s)

(4.1)


10
4.2.2. Xây dựng mơ hình hình hệ thống truyền động điện cho ơ tơ điện
bằng cơng cụ Matlab/simulink
Hình 4.14 mơ tả mơ hình hệ thống truyền động điện trên ơ tơ điện
trong Matlab/Simulink.

g

an

aN

cD

ho

ai

D
Hình 4.14. Sơ đồ Simulink mơ phỏng hệ truyền động của ô tô điện


11
4.2.3. Điều kiện mô phỏng

D

Để đánh giá khả năng đáp ứng của động cơ điện và bộ điều khiển,
nhóm nghiên cứu đã chọn điều kiện mô phỏng khi xe vận hành trên
đường có địa hình thay đổi, như trên hình 4.15.
S  50 m
v  14 km / h
S  100 m
S  50 m
v  14 km / h
v  62 km / h
S  100 m
o
18.54
v  62 km / h
S  100 m
v  62 km / h
Hình 4.15. Địa hình di chuyển được thiết lập

ai

g

an

aN

cD

ho

Từ điều kiện mơ phỏng với địa hình di chuyển được thiết lập như
trên, nhóm nghiên cứu đã xây dựng mơ hình mô men tải đặt lên động
cơ điện trong Matlab/Simulink, như trên hình 7.

Hình 4.16. Sơ đồ Simulink đặc tính đường đi của xe


12
4.2.4. Kết quả và bàn luận
Hình 4.19 và 4.20 mơ tả kết quả mô phỏng về tốc độ và mô ment
của động cơ điện. Kết quả mô phỏng cho thấy, động cơ cũng tăng
mạnh nhằm thắng được momen quán tính của xe ban đầu. Ở giai đoạn
chuyển tiếp từ đường bằng qua đường dốc, tốc độ và momen động cơ
có chút dao động nhưng sau đó đã ổn định để đáp ứng nhu cầu từ xe.

cD

ho

ai

D
Hình 4.19. Đặc tính momen

g

an

aN
Hình 4.20. Đặc tính momen khi phóng đại


13
Khi mới khởi động, giá trị mô men của động cơ ln có giá trị
lớn để thắng được mơ men cản qn tính, do mơ men tỉ lệ thuận với
cường độ dịng điện nên trên hình 4.21, 4.22 cường độ dòng điện cũng
mang giá trị cao tương ứng. Điều này phù hợp về nguyên lý và chứng
tỏ được sự đáp ứng tốt của động cơ điện.

ho

ai

D
g

an

aN

cD

Hình 4.21. Cường độ dịng điện đi vào stator khi khởi động

Hình 4.25. Cường độ dòng điện trên stator trong 40 giây đầu
(xe di chuyển từ đoạn 1 đến đoạn 3 của quãng đường)


14

aN

cD

ho

ai

D
g

an

Hình 4.26. Cường độ dịng điện trên rotor trong 40 giây đầu
(xe di chuyển từ đoạn 1 đến đoạn 3 của qng đường)
Hình 4.25 và 4.26 cho thấy dịng điện tiêu thụ của động cơ thay
đổi theo địa hình quãng đường di chuyển tương ứng của xe. Tại thời
điểm 5,8 giây, xe bắt đầu lên dốc. Do đó, cường độ dòng điện trên
động cơ tăng để đáp ứng sự thay đổi của tải. Kết quả mô phỏng thu

được là phù hợp với lý thuyết.