Nghiên Cứu, Thiết Kế, Chế Tạo Bộ Điều Khiển Vi Sai Điện Tử Dành Cho Xe Điện.pdf

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM K THUT
THNH PH H CH MINH

ẩ1771*+,3
NGNH CNKT ễ Tễ

1*+,ầ1&87+,7.&+72%,8
.+,19,6$,,17'ơ1+&+2;(,1

*9+'
7KV1*8<17581*+,8
697+  75ѬѪ1*9Ă17+$1+

1*8<ӈ1'8<3+ѬѪ1*




SKL007934

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 20


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ TH

T TH NH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

H

C

H
A ĐỆ

K

H: RƯƠ

CH
O ỘĐ
H CHO
ĐỆ

Ă

HA H

MSSV: 15145352
H:

YỄ

Y PHƯƠ

MSSV: 15145323
H : H .

YỄ

R

H

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2019

KH


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ TH

T TH NH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô

ên đề tài

H

C

H
A ĐỆ

K

H: RƯƠ

CH
O ỘĐ
H CHO
ĐỆ

Ă

HA H

MSSV: 15145352
H:

YỄ

Y PHƯƠ

MSSV: 15145323
H : H .

YỄ

R

H

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2019

KH


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ
TH T
TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘ
LỰC

CỘ

HỊA Ã HỘ CHỦ

HĨA

Ệ

Độc Lập – ự o – Hạnh Phúc

AM

TP. Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 03 năm 2019

H ỆM Ụ ĐỒ Á
Họ tên sinh viên:

Ố

H ỆP

1. Trương Văn Thanh

MSSV: 15145352

(E-mail: Điện thoại:0358269942 )
2.Nguyễn Duy Phương

MSSV: 15145323

(E-mail: Điện thoại: 0345088803)
Ngành: Cơng nghệ kĩ thuật ơ tơ.
Lớp: 151452

Khóa: 2015-2019
1. ên đề tài
hiên c

thi t

ch tạo ộ điề

hi n i

i điện t

ành cho

2. hiệm ụ đề tài
 Thi t k mô h nh

iện

 Thi ông mô h nh

iện

 T m hi u vi i u khi n RM STM 2 10
 Lập tr nh


vi sai iện t

iên s n thuy t minh

tài

3. ản phẩm củ đề tài
 01 mô h nh

iện s

 01 u n thuy t minh

ng
tài

4.

ày i o nhiệm ụ đề tài: 22/03/2019

5.

ày hoàn thành nhiệm ụ: 20/07/2019
RƯỞ

Ộ MÔ

vi sai iện t

CÁ

Ộ HƯỚ

Ẫ

điện.


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THU T TP. HCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ
HĨA ỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Bộ mơn Điện t ô tô

PH

HẬ
É ĐỒ Á
Ố
H ỆP
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)
Họ và tên sinh viên: TRƯƠNG VĂN TH NH
MSSV:15145352

H i ồng:…………

Họ và tên sinh viên: NG YỄN D Y PHƯƠNG

H i ồng:…………

Tên

tài: ghiên c

hi

MSSV:15145323

ch ạo ộ i

hi n vi

i i n

dành cho

i n

Ngành à t : Công nghệ kĩ thuật ô tô
Họ và tên GV hướng ẫn: Th

sĩ NG YỄN TRUNG HIẾU
ÝK

1. hận é v inh hần hái ộ làm vi c củ

HẬ

É

inh viên ( hông ánh máy)

...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

2. hận é v
q ả hực hi n củ ĐAT ( hông ánh 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.

Đi m tối
đ

Mục đánh iá

TT
Hình th c và k t cấ ĐAT

Đi m đạt
được

30

Đ ng ormat với đ y 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 d ng ĐAT

50

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

học hội

5

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

10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành ph n, hoặc quy trình
đáp ứng yêu c u 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, ph n mềm chuyên ngành
3.

Đánh giá v khả năng ng dụng củ

4.

Sản phẩm cụ th củ ĐAT

tài

5
10

10

Tổn đi m

100

4. K l ận:
 Đượ phép ả vệ
 Không ượ phép ả vệ
TP.HCM, ngày 22 tháng 07 năm 2018
Giảng viên hướng ẫn


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THU T TP. HCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ
HĨA ỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Bộ mơn Điện t ô tô

PH

HẬ
É ĐỒ Á
Ố
H ỆP
(Dành cho giảng viên phản i n)
Họ và tên sinh viên: TRƯƠNG VĂN TH NH

MSSV:15145352

H i ồng:…………

Họ và tên sinh viên: NG YỄN D Y PHƯƠNG

H i ồng:…………

Tên

tài: ghiên c

hi

MSSV:15145323

ch ạo ộ i

hi n vi

i i n

dành cho

i n

Ngành à t : Công nghệ kĩ thuật ô tô
Họ và tên GV phản iện: (Mã GV) ..................................................................................................
ÝK
1. K cấ

HẬ

É

cách h c rình ày ĐAT :

...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

2.

ội d ng ồ 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. K q ả ạ

ược:

...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

4. hững hi

ó và ồn ại củ ĐAT :

...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

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


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THU T TP. HCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ

HĨA

ỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................

1.

2.

Đi m tối
đ

Mục đánh iá

TT
Hình th c và k t cấ ĐAT

Đi m đạt
được

30

Đ ng ormat với đ y 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 ĐAT

50

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

5

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

10

Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành ph n, hoặc quy trình
đáp ứng yêu c u 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, ph n mềm chuyên ngành
3.

Đánh giá v khả năng ng dụng củ

4.

Sản phẩm cụ th củ ĐAT

5
10

tài

10
Tổn đi m

100

6. Đánh giá:

7. K l ận:
 Đượ phép ả vệ
 Không ượ phép ả vệ
TP.HCM, ngày

tháng 07 năm 2018

Giảng viên phản iện


KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Bộ m n Điện

Ơ

XÁC NHẬ HO
Tên

tài: ghiên c

hi

ch ạo ộ i

Họ và tên sinh viên: 1.Trương Văn Thanh.
2. Nguyễn Duy Phương.

H

H ĐỒ ÁN

hi n vi

i i n

dành cho

i n.

MSSV: 15145352
MSSV: 15145323

Ngành: Công nghệ K thuật ô tô
Sau khi ti p thu và i u chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản
biện và các thành viên trong H i ồng bảo vệ. Đồ án t t nghiệp ã ược hoàn chỉnh úng

theo yêu cầu v n i dung và hình thức.
Chủ tịch H i ồng:

Giảng viên hướng dẫn:

Giảng viên phản biện:

Tp. Hồ Chí Minh, ngày ... tháng 07 năm 2019


LỜ CẢM Ơ
Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn á q Thầy từ b mơn Điện T Ơ tơ,
ũng như á Thầy ơ tr ng kh a Cơ Khí Đ ng Lực, trường Đ i họ Sư ph m k thuật
Thành ph Hồ Chí Minh, những người ã

u ắt chúng em trong su t thời gian học tập.

Được các q Thầy cơ tận tình chỉ d y và giúp ỡ từ những ki n thức chuyên môn trong
nhà trường

n thực tiễn trong cu c s ng ã giúp chúng em ti p cận gần hơn và hi u bi t

rõ hơn v ngành ngh mà m nh ã họn. Từ những n n tảng ki n thức và hi u bi t vững
chắc ó ã giúp húng em hồn thành tập ồ án này và là hành trang
và

húng m ước

ời.
Hơn h t nhóm g i lời cảm ơn sâu sắ

TRUNG HI U, giá viên hướng dẫn

n Thạc ĩ

iảng viên NGUYỄN

tài, người Thầy ã tận t nh hướng dẫn và m t

người anh khóa trên ã chỉ bảo kịp thời, t

i u kiện,

nhi u v mặt tinh thần ũng như ki n thứ

ng viên và giúp ỡ chúng em rất

húng m vượt qua những ngày tháng khó

khăn tr ng quá trình thực hiện ồ án này.
Bên c nh ó húng m ũng in g i lời cảm ơn tới gia

nh,

n è ã h t lòng

ủng h , giúp ỡ và góp ý cho nhóm em trong su t q trình thực hiện.
Mặ

ù ã rất c gắng và nỗ lực nhi u, nhưng

gian nghiên cứu là có h n nên những thành quả
sót. D

ki n thức ít ỏi ũng như thời

t ược khơng tránh khỏi những thi u

ó chúng em kính mong nhận ược những sự óng góp, hỉ d y của q Thầy cơ

chúng em hồn thiện ồ án ược t t hơn.
Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn!

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 07 năm 2019
Nhóm sinh viên thực hiện
RƯƠ
NGUYỄN

Ă

HA H

Y PHƯƠ
i


M
Trong thời

i công nghệ phát tri n như hiện nay thì nhu cầu s d ng năng lượng

ngày àng tăng nhất là nhiên liệu hóa th ch và việc s d ng nhiên liệu này ngày càng c n
n nhi u hậu quả như là ô nhiễm v môi trường, hiệu ứng nhà kính, ăng tan ở

kiệt dẫn

hai cự , thiên tai, lũ l t, ã … ngày àng nhi u. Mà nguyên nhân chính là từ các nhà
máy, xí nghiệp, ý thức của mỗi người và ặc biệt là khí thải từ á phương tiện giao
thơng s d ng

ng ơ

nguồn năng lượng mới
Chính vì th

t trong. Vì th

n người ngày càng có u hướng tìm ki m

ph c v cho ô tô.
iện ra ời

giải quy t vấn

này. Hiện nay th

á hãng

ã

th nghiệm và ch t o ra các mẫu xe s d ng các nguồn năng lượng s ch mà chủ y u là
á ô tô iện. Với ưu i m s d ng nguồn năng lượng s ch, lo i bỏ ược những chi ti t
cồng k nh, giá thành giảm, tăng ông suất
các hệ th ng i u khi n chuy n
ngày càng cao của

ng ơ… dễ dàng nghiên cứu và phát tri n

ng nhằm hướng tới á

iện tự lái, áp ứng nhu cầu

n người tr ng tương lai.
iện ầu tiên ịn thơ sơ s d ng hệ th ng lái, truy n lự nặng n ,

Những chi

nguồn năng lượng h n ch , chúng dần ần ược cải ti n hoàn thiện hơn với nhi u hệ
th ng hiện

i hỗ trợ ượ người lái, m t phát minh khơng th khơng nhắ

n trong q

trình cải ti n này là vi sai iện t .
Vi sai là m t hệ th ng vô cùng quan trọng của ơ tơ.

nh thường thì nó có kích

thước to và vơ cùng cồng k nh. Cịn vi sai iện t thì khắc ph c những y u t

ó mà ịn

ơn giản dễ i u khi n.
Nắm ượ
ịnh chọn
i n”

u hướng phát tri n của n n cơng nghiệp ơ tơ, nhóm chúng em quy t

tài “ ghiên c

hi

ch ạo ộ i

hi n vi

i i n

dành cho

thực hiện trong tập ồ án này.

ii


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
1.3. M c tiêu của

tài.......................................................................... 1

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

2.1. Giới thiệu hung và s sánh
ng ơ

2.2. Giới thiệu v

2.2.1.Ưu và nhượ

......................................................................14

ng ơ iện .............................................. 14

LDC ................................................................. 15

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
2. .1.Ưu i m của
2.3.2.Chọn lo i

ng ơ ................................................................ 20

ng ơ iện ...............................................................................20
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
iii


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

ĐỆ

R

CA

A

H CÔ

Đ Ệ ............41

iện bằng phần m m CATIA ............................................... 41

3.1. Thi t k

3.1.1.Thi t k tổng quan ............................................................................................41
3.1.2.Thi t k khung chịu lực chính ..........................................................................42
3.2. Thi ơng

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
àn

3.2.8.Thi t k

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 cơng cơng 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
CH Y

4.
ĐỘ

Í H

Ố

CỦA

LẬP
ĐỆ

RÌ H
R

K

MƠ PHỎ
LC

C

Ộ Đ

KH

.....................................69

4.1. Tính tốn và lập tr nh vi sai iện t trên Keil C và Cube MX ................. 69
4.1.1.Sơ ồ thuật tốn................................................................................................69
4.1.2.Tính tốn EDS ..................................................................................................70
4.1.2.1.Cấu hình chân trên phần m m Cube MX ................................................. 70
iv


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
4.2. Mô phỏng i u khi n chuy n

trên iện tho i Android. ..................73

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 mơ phỏng xe gi ng với thực t ......................... 74
4.2.1.2.Chọn thông s k thuật h trước ............................................................. 78

ầu ra ầu vào................................................................... 79

4.2.1.3.Chọn thông s

4.2.2.Giao ti p giữa CarSim và Matlab/Simulink .....................................................81
4.2.3.Mô phỏng và ánh giá ......................................................................................81
Chư n 5.
KH

Á RÌ H H

CH Y

ĐỘ

CỦA

H ỆM

ĐÁ H

Á CHƯƠ

RÌ H Đ

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

R

.......................................96

tài ................................................................................ 96

6.3. Hướng phát tri n
A H MỤC

PHÁ

t ược ........................................................................ 96

6.1. Những k t quả
6.2. H n ch của

ĐỊ H HƯỚ

LỆ

tài ......................................................................... 96
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

v


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 (
SRM: Swit h

R lu tan

M t r(

ng ơ từ trở ồng b ).

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

vi

DANH MỤC CÁC HÌNH
H nh 1.1 C n ường phát tri n của
H nh 1.2 X

iện ......................................................................... 4

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

Hình 1.7 Chi

ua T rp

Hình 1.8 Chi

100 Km/h ................................................ 7

........................................................................................... 7

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
H nh 2.2 R t r

ng của BLDC ........................................................... 18

ng ơ LDC .......................................................................................... 19

H nh 2.4 S sánh ặc tính làm việc của
H nh 2.5 Sơ ồ các lo i
H nh 2.6 R t

ng ơ iện ....................................................... 22

ng ơ ó th s d ng h ô tô iện.......................................... 22

ng ơ LDC ........................................................................................... 23

H nh 2.7 Đ ng ơ LDC trang ị cho

iện .................................................................. 24

Hình 2.8 Mơ phỏng cấu trúc xoay vịng ............................................................................ 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
vii


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
Hình 3.2 Thi t k mới của

iện trên phần m m CATIA của nhóm trước ........................... 41
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 cơng 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 Cơng tắc s lùi sau khi lắp ................................................................................ 57
Hình 3.21 Bi n trở cơng 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
H nh .28 Sơ ồ m h iện h p iện phía sau .................................................................. 64
viii


Hình 3.29 Cơng tắc cấp nguồn trực ti p cho m ch ............................................................ 65
Hình 3.30 Cơng tắc xoay ấn cơng 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 thơng s kí h thước dựa trên mơ 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 khơng cần thi t............................................................. 77
Hình 4.11 Mơ 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 Thơng 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

Hình 4.17 Bi u ồ qu

(φ=0.85) ............................................................... 81

(φ=0.85) ............................................................................ 82

Hình 4.18 Bi u ồ th hiện Yaw rate của
Hình 4.19 Bi u ổ vận t c của
Hình 4.20 Bi u ồ th hiện

(φ=0.85) ...................................................... 82

(φ=0.85) ....................................................................... 83
trượt dọc của 4 ánh

Hình 4.21 Bi u ồ th hiện vận t

4 ánh

(φ=0.85) ..................................... 83

(φ=0.85) .................................................... 84

Hình 4.22 Bi u ồ th hiện gia t c ngang của ngang của
Hình 4.23 Bi u ồ th hiện gia t c dọc của dọc của
Hình 4.24 Bi u ổ góc lái của
Hình 4.25 Bi u ồ th hiện qu

(φ=0.85).............................. 84

(φ=0.85)...................................... 85

(φ=0.5).......................................................................... 85
o của

(φ=0.5) .......................................................... 86
ix


Hình 4.26 Bi u ồ th hiện Yaw rate của
Hình 4.27 Bi u ồ th hiện t
Hình 4.28 Bi u ồ th hiện

của

(φ=0.5) ............................................................. 87

trượt dọc của 4 ánh

Hình 4.29 Bi u ồ th hiện t
Hình 4.30 Bi u ồ th hiện

(φ=0.5) ........................................................ 86

4 ánh

(φ=0.5) ....................................... 87

(φ=0.5) ...................................................... 88

trượt bên của xe (φ=0.5) ................................................... 88

Hình 4.31 Bi u ồ th hiện gia t c ngang của
Hình 4.32 Bi u ồ th hiện gia t c dọc của

(φ=0.5) ................................................. 89
(φ=0.5) ..................................................... 89

Hình 5.1 Chi c xe sau khi hồn thành ............................................................................... 90
gó khi i thẳng ...................................................................................... 91

Hình 5.2 T

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
Hình 5.6 T

ánh lái ên phải ......................................................................................... 93
góc khi quay vịng phải ........................................................................... 93

Hình 5.7 Gia t c ngang khi quay vịng .............................................................................. 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

x


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

xi


Chư n 1.
1.1. Tình hình nghiên c
ron nước: X

tron

A Đ TÀI

à n oài nước

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
cứu dùng các lý thuy t
N tw rk…

tài nghiên

i u khi n khác nhau như là: PID, Fuzzy, LQR, Neural

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
ng ơ LDC, vi sai iện t

ũng ặt ra nhi u vấn

khi n ũng như thi t bị i u khi n chúng. M t s ít

khó khăn

của

i với lý thuy t i u

tài thì chỉ dừng l i ở việc lập trình

Mathla /Simulink ( ơn thuần là kéo kh i), mà khơng s d ng chính ngơn ngữ C.
ồi nước: Có nhi u cơng trình nghiên cứu v các hệ th ng i u khi n tự
nhưng chủ y u là thi t k hoàn chỉnh m t m ul

ng

i u khi n duy nhất từ phần x lý tín

hiệu, x lý và tính tốn trung tâm, cơng 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 ngơn
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
iện ph

v nghiên ứu v

tài Nghiên ứu thi t k và h t

i u khi n huy n

mô h nh

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
Mơn học ứng d ng i u khi n tự
viên năm

ng trên ô tô là môn họ

ược áp d ng cho sinh

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
Trong thực t , x

iện.

iện ược trang bị các hệ th ng i u khi n tự

ng hơn là á
1


s d ng

ng ơ

t trong truy n th ng. Vi sai iện t là m t i n hình, giúp việ

khi n

ược dễ àng hơn nhưng nó hưa ược áp d ng r ng rãi

i u

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

- Thi t k xe trên CATIA và h t

iện s

ng

ng trên

iện.

ng ơ LDC với hứ năng

vi sai iện t .
- Mô phỏng

ng ơ

LDC và hệ th ng vi sai iện t

ằng phần m m Keil C,

STM32 Cube MX.
- Thi t k thuật t án trên Keil C, STM32 Cube MX i u khi n mô h nh thự
nghiệm.
1.4. Phư n pháp à phạm vi nghiên c u
 Phư n pháp iải q y t ấn đề:
 S

ng á nguồn tài liệu trên Int rn t

STM32 Cube MX, á h gia ti p với
huy n

ánh

ng trên

t m hi u v CATIA, Keil C,

ar STM 2 10 , và á

ông nghệ i u khi n

iện.

 Ứng

ng C TI

thi t k ra mơ h nh

 Ứng

ng k thuật ơ khí

 Ứng

ng

h t

iện.

mơ h nh

iện.

ar STM 2 103 k t hợp với giải thuật PID

i u khi n hai

thự hiện hứ năng vi sai iện t .
 Ti n hành thu thập á tín hiện gó lái, t

cho 2

ng ơ LDC

ph

 Phạm i n hiên c
 Đi u khi n t

v nghiên ứu huy n

ánh

, òng iện ung ấp

ng.

:
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.
2


3


1.5. Lịch s hình thành và phát tri n t điện
1.5.1. Trên th giới
Ơ tơ iện khơng 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

Hình 1.2 X

i n

i n của Robert Anderson

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.

4


Vào khoảng những năm 18 2 và 18 9, R
minh ra lo i

rt

n rs n người S tlan

ã phát

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 tơ iện.

Hình 1.3 Mơ 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
Năm 1881 Camill

aur

iện có m t thành ơng hưa từng thấy ở th kỷ 19.
ải thiện khả năng ung ấp cho b pin của Planté. Đây là

m t ước ngoặt lớn trong việc t i ưu
Đ n những năm 1865, Camill
lưu trữ iện tr ng pin, giúp h
và Anh là hai qu

pin
aur

s d ng cho ô tô.
ã thành ông tr ng việc nâng cao khả năng

iện có th di chuy n m t quãng ường ài hơn. Pháp

gia ầu tiên ưa ô tô iện vào phát tri n trong hệ th ng giao thông vào

cu i th kỷ 18.

5