nghiên cứu mô phỏng xe điện vinfast vf e34

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (13.88 MB, 202 trang )

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH</b>

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT </b>

<b>Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01/2024</b>

<b>NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG XE ĐIỆN VINFAST VF E34</b>

<b>GVHD: PGS. TS. LÝ VĨNH ĐẠTSVTH: TRƯƠNG NGỌC </b>

<b> HOÀNG ĐỨC GIA LONG </b>

S K L 0 1 2 3 1 8

<b>KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP</b>

<b>NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<small>TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH </small>

Họ tên sinh viên: 1. Trương Ngọc <b>MSSV: 19145429 </b>

<i><b>(E-mail: Điện thoại: 0335256178) </b></i>

2. Hoàng Đức Gia Long <b> MSSV: 19145122 </b>

<i>(E-mail: Điện thoại: 0784354181)</i>

Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật ơ tơ

Khóa: K19 ... Lớp: 191452C, 191451D.

<b>NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG XE ĐIỆN VINFAST VF E34 2. Nhiệm vụ đề tài </b>

- Tìm hiểu sơ lược về xe Vinfast VF e34

- Tìm hiểu các hệ thống cấu thành một ô tô điện

- Thiết lập mơ hình tốn học của một chiếc ơ tơ điện dựa trên mẫu Vinfast VF e34 - Thiết kế mơ hình mơ phỏng động lực học theo mẫu Vinfast VF e34 bằng Matlab Simulink

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

<b>LỜI CẢM ƠN </b>

Lời đầu tiên chúng con xin cảm ơn Gia đình đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để chúng con có thể học tập, nghiên cứu ở một ngôi trường tuyệt vời, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh. Gia đình ln là chỗ dựa cũng như là nguồn động lực lớn nhất để chúng con tiếp tục cố gắng, dù có thất bại bao nhiêu lần thì Ba Mẹ vẫn ln là người tin tưởng, ủng hộ tụi con hết mình. Con xin hứa sẽ cố gắng học tập nghiên cứu, cũng như có thể hồn thành đồ án tốt nghiệp một cách xuất sắc nhất có thể để khơng phụ lịng của gia đình và những người thân.

Tiếp theo, chúng em muốn cảm ơn Quý Thầy Cô, trong suốt quá trình làm đồ án, chúng em cũng nhận được sự giúp đỡ, hỗ trợ của các thầy cơ ở Khoa Cơ Khí Động Lực nói riêng, cũng như của các Phòng, Khoa, Ban của Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh nói chung. Các Thầy Cô đã không ngại cung cấp các thông tin cần thiết về đồ án, cũng như những lời khun bổ ích để chúng em có thể hồn thành đồ án một cách tốt nhất.

Và người mà chúng em thấy biết ơn, cũng như muốn cảm ơn nhiều nhất chính là

<b>GVHD của chúng em thầy Lý Vĩnh Đạt. Chúng em chắc chắn sẽ không bao giờ quên được </b>

cách thầy nhiệt tình giúp đỡ và hướng dẫn kỹ càng các bước thực hiện đề tài báo cáo được trôi chảy và tốt như vậy. Chúng em còn học được cách sống của Thầy: Siêng năng, cần mẫn, cẩn thận, đó là những kỹ năng cũng như những đức tính sẽ giúp chúng em khơng những trong q trình làm đồ án mà cịn cho cả sau này. Chúng em khơng biết nói gì hơn ngồi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến Thầy.

Cuối cùng chúng em khơng biết nói gì hơn ngồi lời cảm ơn sâu sắc đến tất cả mọi người, do kiến thức cịn hạn hẹp cũng như thời gian có hạn nên đồ án chưa thực sự hoàn hảo nhất nhưng chúng em hứa sẽ cố gắng hơn nữa, để không phụ lịng Gia đình, Thầy Cơ, Bạn bè đã tin tưởng chúng em.

Chúng em xin chân thành cảm ơn.

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

<b>MỤC LỤC </b>

Trang Lời cảm ơn ... IMục lục ... IIDanh mục các từ viết tắt ... VDanh mục bảng biểu ... VIDanh mục hình ảnh ... VII

<b>CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ...1</b>

1.1 Lý do chọn đề tài ... 1

1.2 Mục tiêu của đề tài, đối tượng nghiên cứu ... 1

1.3 Phương pháp nghiên cứu ... 2

1.4 Nội dung của đồ án ... 2

<b>CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ XE ĐIỆN ...3</b>

2.1 Giới thiệu về lịch sử xe điện ... 3

2.2 Ưu nhược điểm của xe điện ... 5

2.4.2 Phân loại động cơ điện ... 8

2.4.2.1 Động cơ điện 1 chiều (DC Motor) ... 8

2.4.2.2 Động cơ không đồng bộ (Induction Motor – IM) ... 10

2.4.2.3 Động cơ từ trở thay đổi (Switched Reluctance Motor – SRM) ... 11

2.4.2.4 Động cơ một chiều không chổi than (BLDC motor) ... 12

2.4.2.5 Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu chìm (IPM motor) ... 14

2.4.2.6 Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM motor) ... 16

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

2.5 Các loại pin sử dụng trên xe điện ... 19

2.5.1 Pin axit chì ... 19

2.5.2 Pin Niken ... 20

2.5.3 Pin lithium-ion ... 24

2.5.3.1 Lithium Cobalt Oxide (LiCoO<small>2</small>) ... 26

2.5.3.2 Lithium Mangan Oxide (LiMn<small>2</small>O<small>4</small>) ... 27

2.5.3.4 Lithium Iron Phosphate (LiFePO<small>4</small>) ... 30

2.5.3.5 Lithium Nickel Cobalt Aluminium Oxide (LiNiCoAlO<small>2</small>) ... 31

2.5.3.6 Lithium Titanate (Li<small>4</small>Ti<small>5</small>O<small>12</small>) ... 32

2.5.3.7 So sánh các loại pin Lithium-ion trên xe điện ... 32

2.5.4 Pin thể rắn ... 34

2.5.5 Hệ thống quản lý pin BMS ... 36

2.6 Tổng quan về sạc trên xe điện ... 37

2.6.1 Phân loại theo tốc độ sạc ... 37

2.6.2 Phân loại theo loại phích cắm sạc ... 39

2.6.3 Phân loại theo kiểu sạc ... 39

2.6.4 Trạm sạc ô tô điện tại Việt Nam ... 40

2.7 Tiêu chuẩn an toàn trên xe điện ... 41

2.7.1 Các tiêu chuẩn an toàn trên xe điện ... 41

2.7.2 Phịng chống cháy nổ trên ơ tơ điện... 44

2.8 Các chu trình thử nghiệm xe điện ... 46

2.8.1 Chu trình lái xe châu Âu NEDC ... 46

2.8.2 WLTP - Quy trình kiểm tra xe hạng nhẹ toàn cầu ... 46

2.8.3 EPA - Các bài kiểm tra của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Mỹ ... 47

2.8.4 Vinfast áp dụng các tiêu chuẩn cải thiện phạm vi hoạt động ô tô điện ... 48

2.9 Quy trình bảo dưỡng xe điện ... 48

2.9.1 Lịch bảo dưỡng ô tô điện ... 48

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

3.2.1 Động cơ trên xe Vinfast VF e34 ... 53

3.2.2 Bộ biến tần ... 54

3.2.3 Cơ cấu truyền động xe Vinfast VF e34 ... 55

3.2.4 Pin sử dụng trên Vinfast VF e34 ... 57

3.2.5 Chu trình sạc xe Vinfast VF e34... 59

<b>CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ MƠ PHỎNG VÀ THẢO LUẬN ...74 </b>

4.1 Tìm hiểu mơ hình Electric Vehicle Reference Application ... 74

4.2 Ứng dụng mơ hình EV Reference Application mơ phỏng Vinfast VF e34 .. 150

4.3 Kết quả mô phỏng và thảo luận ... 164

4.3.1 Vận tốc ... 164

4.3.2 Mô men xoắn ... 165

4.3.3 Dung lượng pin tiêu thụ ... 166

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

EPA: Environmental Protection Agency FWD: Front-Wheel Drive

HEV: Hybrid Electric Vehicle IM: Induction Motor

IPM: Interior Permanent Magnet NEDC: New European Driving Cycle

PMSM: Permanent Magnet Synchronous Motor SBR: Seatbelt Re-minder

SOC: State of Charge

SRM: Switched Reluctance Motor UPS: Uninterruptible Power Supply

WLTP: Worldwide Harmonised Light Vehicle Test ZEV: Zero Emissons Vehicle

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

<b>DANH MỤC BẢNG BIỂU </b>

Bảng 2.1 So sánh ưu nhược điểm giữa các loại động cơ điện ... 17

Bảng 2.2 Chu trình WLTP ... 47

Bảng 2.3 Phạm vi hoạt động của ô tô điện Vinfast ... 48

Bảng 2.4 Lịch bảo dưỡng ô tô điện ... 48

Bảng 3.1 Thông số pin Vinfast VF e34 ... 66

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

<b>DANH MỤC HÌNH ẢNH </b>

Hình 2.1 Xe điện La Jamais Contente ... 3

Hình 2.2 Mẫu xe Tesla Model S ... 5

Hình 2.3 Sơ đồ khối cấu trúc cơ bản của ô tơ điện ... 7

Hình 2.4 Ngun lý hoạt động của động cơ DC ... 9

Hình 2.5 Cấu tạo động cơ từ trở thay đổi ... 11

Hình 2.6 Cấu tạo động cơ BLDC ... 13

Hình 2.7 Cấu tạo động cơ IPM ... 15

Hình 2.8 Cấu tạo động cơ PMSM ... 16

Hình 2.9 Cấu tạo của pin axit chì ... 20

Hình 2.10 Các phản ứng xảy ra khi pin NiCad phóng điện ... 21

Hình 2.11 Cấu tạo của pin Niken – Metal Hydride ... 23

Hình 2.12 Q trình phóng điện của Pin NiMH ... 24

Hình 2.13 Cấu tạo của Pin Lithium-ion... 25

Hình 2.14 Ứng dụng pin LCO sản xuất pin điện thoại ... 27

Hình 2.15 Ứng dụng pin LMO trong y tế ... 28

Hình 2.16 Sự khác nhau giữa các loại pin lithium ion ... 33

Hình 2.17 Cấu tạo pin thể rắn ... 34

Hình 2.18 So sánh kích thước của pin Li-ion và pin thể rắn ... 35

Hình 2.19 Hệ thống quản lý pin BMS ... 36

Hình 2.20 Phân loại theo loại phích cắm sạc ... 39

Hình 2.21 Trạm sạc tại Việt Nam ... 41

Hình 2.22 Cách tính xếp hạng 5 sao AOP ... 42

Hình 2.23 Các xác định điểm và số sao COP ... 43

Hình 2.24 Đánh giá an tồn của Vinfast VF e34 ... 44

Hình 2.25 Chu trình NEDC ... 46

Hình 2.26 Sự khác nhau giữa chu trình NEDC và chu trình WLTP ... 47

Hình 3.1 Khoang động cơ của xe điện Vinfast VF e34 ... 53

Hình 3.2 Nguyên lý hoạt động của động cơ PMSM ... 54

Hình 3.3 Bộ biến tần ... 55

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

Hình 3.4 Hệ thống khung gầm xe điện Vinfast VF e34 ... 55

Hình 3.5 Khối pin xe điện Vinfast VF e34 ... 58

Hình 3.6 Sơ đồ phân tích lực ... 59

Hình 3.7 Mơ hình tốn học động cơ DC ... 66

Hình 3.8 Mơ hình lực kéo trên xe ... 67

Hình 3.15 Mô phỏng động lực học xe Vinfast VF e34 ... 70

Hình 3.16 Mơ hình lực kéo riêng ... 70

Hình 3.17 Mơ hình tính độ dốc tối đa mà xe vượt qua được ... 71

Hình 3.18 Đồ thị vận tốc ... 71

Hình 3.19 Đồ thị mơ men xoắn ... 72

Hình 3.20 Đồ thị gia tốc ... 72

Hình 3.21 Độ dốc tối đa mà xe vượt qua được ... 73

Hình 4.1 Tìm mơ hình Electric Vehicle Reference Appication ... 74

Hình 4.2 Mơ hình xe điện trên phần mềm Matlab Simulink ... 74

Hình 4.3 Khối Drive Cycle Source ... 76

Hình 4.4 Chọn chu trình thử nghiệm ... 76

Hình 4.5 Khối Longitudinal Driver Model... 77

Hình 4 6 Lựa chọn bộ điều khiển ... 77

Hình 4.7 Bộ điều khiển PI ... 80

Hình 4.8 Bộ điều khiển Scheduled PI ... 80

Hình 4.9 Thuật tốn bộ điều khiển Predictive ... 83

Hình 4.10 Thuật tốn khối LPF ... 83

Hình 4.11 Lựa chọn chuyển số ... 84

Hình 4.12 Thuật tốn khối None ... 85

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

Hình 4.13 Thuật tốn khối Basic (Reverse, Neutral, Drive) ... 85

Hình 4.14 Biểu đồ Stateflow thiết lập mơ hình lập chuyển số khối Basic ... 86

Hình 4.15 Thuật tốn khối Scheduled ... 86

Hình 4.16Biểu đồ Stateflow thiết lập mơ hình lập chuyển số khối Scheduled ... 87

Hình 4.17 Thuật tốn khối External ... 87

Hình 4.18 Khối Environment ... 88

Hình 4.19 Khối Passenger Car ... 89

Hình 4.20 Thuật tốn khối Drivetrain Plant Input ... 90

Hình 4.21 Thuật tốn khối Drivetrain ... 90

Hình 4.22 Khối Rotational Inertia ... 91

Hình 4.23 Các thơng số mơ phỏng trong khối Rotational Inertia ... 92

Hình 4.24 Thuật tốn khối Rotational Inertia ... 92

Hình 4.25 Khối Driveshaft Compliance ... 92

Hình 4.26 Thuật tốn khối khối Driveshaft Compliance ... 93

Hình 4.27 Các thơng số mơ phỏng trong khối Driveshaft Compliance ... 94

Hình 4.28 Khối Differential and Compliance ... 94

Hình 4.29 Thuật tốn khối Differential and Compliance ... 94

Hình 4.30 Các thành phần của bộ Vi sai ... 96

Hình 4.31 Thuật tốn khối Open Differential ... 97

Hình 4.32 Khối Wheels and Brakes ... 98

Hình 4.41 Thuật tốn khối Vehicle ... 107

Hình 4.42 Thơng tin khối Vehicle Body 3 DOF Longitudinal ... 107

Hình 4.43 Sơ đồ xe sử dụng công thức ... 108

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

Hình 4.44 Thuật tốn khối Vehicle Body 3 DOF Longitudinal ... 109Hình 4.45 Thuật tốn tính lực kéo Fx ... 109Hình 4.46 Thuật tốn tính lực pháp tuyến Fz ... 110Hình 4.47 Thuật tốn tính mơ men xoắn theo trục y ... 110Hình 4.48 Thuật tốn hệ thống treo ... 112Hình 4.49 Thuật tốn lực gió và sức kéo ... 113Hình 4.50 Thuật tốn khối Vehicle Output Interface ... 113Hình 4.51 Khối Drivetran Output ... 114Hình 4.52 Thuật tốn khối Electric Plant Input ... 114Hình 4.53 Các khối trong Electric Plant ... 115Hình 4.54 Khối Mapped Motor ... 115Hình 4.55 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa mô men xoắn và tốc độ ... 116Hình 4.56 Bên trong khối MotGenEvDynamic ... 117Hình 4.57 Khối Interior PM Controller SS Trq ... 117Hình 4.58 Mơ hình thuật tốn của khối ... 118Hình 4.59 Thuật tốn điều khiển tốc độ ... 119Hình 4.60 Thuật tốn khối State Filter ... 120Hình 4.61 Thuật tốn khối State Feedback ... 120Hình 4.62 Thuật tốn khối Command Feedforward ... 121Hình 4.63 Thuật tốn khối Clarke Transform ... 123Hình 4.64 Thuật tốn khối Park Transform... 124Hình 4.65 Thuật tốn khối Inverse Park Transform ... 124Hình 4.66 Thuật tốn khối Inverse Clarke Transform ... 124Hình 4.67 Thuật tốn khối động cơ ... 126Hình 4.68 Thuật tốn tính mơ men động cơ ... 126Hình 4.69 Interior PMSM SS Spd ... 126Hình 4.70 Mơ hình hình sin ba pha ... 128Hình 4.71 Khối Battery ... 130Hình 4.72 Thuật tốn khối Lithium Ion Battery Pack ... 131Hình 4.73 Thuật tốn khối Datasheet Battery Internal ... 132Hình 4.74 Thuật tốn tính tải tiêu thụ trong một giờ ... 133

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

Hình 4.75 Thuật tốn tính dung lượng pin ... 133Hình 4.76Thuật tốn tính điện áp đầu ra ... 134Hình 4.77 Thuật tốn chuyển đổi của khối info ... 135Hình 4.78 Các khối bên trong khối Controllers ... 136Hình 4.79 Khối Powertrain Control Input ... 137Hình 4.80 Bên trong khối Powertrain Control Module ... 138Hình 4.81 Thuật tốn điều khiển bàn đạp ga ... 139Hình 4.82 Thuật tốn tính tốn giới hạn cơng suất nạp, xả ... 139Hình 4.83 Thuật tốn xử lý tín hiệu bàn đạp phanh ... 140Hình 4.84 Khối Series Regen Braking ... 141Hình 4.85 Thuật tốn điều khiển hệ thống phanh tái sinh ... 141Hình 4.86 Khối Parallel Regen Braking ... 143Hình 4.87 Thuật tốn khối Parallel Regen Braking ... 143Hình 4.88 Khối Motor Torque Arbitration and Power Management ... 144Hình 4.89 Thuật tốn khối Power Management ... 145Hình 4.90 Thuật tốn khối Mech to Elec Power Estimate ... 145Hình 4.91 Thuật tốn kiểm tra giới hạn... 146Hình 4.92 Khối giới hạn mơ men quay ... 147Hình 4.93 Thuật tốn khối Powertrain Control Output ... 148Hình 4.94 Khối Visualization ... 149Hình 4.95 Thuật tốn tính tốn năng lượng tiêu hao ... 149Hình 4.96 Chọn chu trình FTP - 75 trong khối Driving Cycle ... 150Hình 4.97 Biểu đồ chu trình thử nghiệm FTP 75 trong thành phố ... 151Hình 4.98 Nhập vào chu trình WLTP ... 151Hình 4.99 Biểu đồ chu trình thử nghiệm WLTP ... 152Hình 4.100 Chọn bộ điều khiển Predictive ... 153Hình 4.101 Chọn loại chuyển số Reverse, Neutral, Drive ... 153Hình 4.102 Các thông số ứng với bộ điều khiển Predictive ... 154Hình 4.103 Thiết lập các điều kiện mơi trường ... 155Hình 4.104 Chọn hệ dẫn động Front Wheel Drive ... 155Hình 4.105 Khối Longitudinal Wheel ... 156

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

Hình 4.106 Thơng số khối Vehicle Body 3 DOF Longitudinal ... 157Hình 4.107 Thơng số khối Battery ... 158Hình 4.108 Chọn loại động cơ MotGenEvDynamic ... 159Hình 4.109 Động cơ MotGenEvDynamic ... 159Hình 4.110 Thơng số khối Interior PMSM SS Spd ... 160Hình 4.111 Thơng số khối Interior PM Controller SS Trq ... 160Hình 4.112 Chọn phanh tái sinh ... 161Hình 4.113 Thay đổi thơng số bảng giá trị mơ men ứng với số vịng quay động cơ .. 162Hình 4.114 Thay đổi bảng giá trị hiệu suất động cơ ... 162Hình 4.115 Thay đổi đơn vị vận tốc ... 163Hình 4.116 Thay đổi thơng số khối Performace Calculations ... 163Hình 4.117 Kết quả mơ phỏng vận tốc chu trình FTP 75 ... 164Hình 4.118 Kết quả mơ phỏng vận tốc chu trình WLTP ... 164Hình 4.121 Kết quả mơ phỏng mơ men xoắn chu trình FTP 75 ... 165Hình 4.122 Kết quả mơ phỏng mơ men xoắn chu trình WLTP ... 165Hình 4.123 Kết quả mơ phỏng lượng pin tiêu hao chu trình FTP 75 ... 166Hình 4.124 Kết quả mơ phỏng lượng pin tiêu hao chu trình WLTP ... 166Hình 4.125 Kết quả mơ phỏng dịng điện chu trình FTP 75 ... 167Hình 4.126 Kết quả mơ phỏng dịng điện chu trình WLTP ... 167Hình 4.127 Kết quả mơ phỏng mức tiêu hao nhiên liệu chu trình FTP 75 ... 168Hình 4.128 Kết quả mơ phỏng mức tiêu hao nhiên liệu chu trình WLTP ... 168Hình 4.129 Kết quả mơ phỏng khi chạy 2 chu trình WLTP ... 169

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

<b>Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Lý do chọn đề tài </b>

Trong những năm gần đây, thế giới đang được chứng kiến rất nhiều cuộc cách mạng khoa học - kỹ thuật với vô vàn công nghệ tiên tiến và hiện đại được cho ra mắt và sử dụng trong cuộc sống thực tiễn. Việc khoa học cơng nghệ phát triển, cùng với đó là môi trường đang dần bị ô nhiễm, Trái Đất nóng lên, lượng khí CO<small>2</small> thải ra mơi trường ngày càng nhiều, chủ yếu từ các phương tiện và nhà máy. Nhận thấy vấn đề trên, xu hướng phát công nghệ trên những phương tiện di chuyển đang chuyển dịch dần thành những thứ thân thiện với môi trường, điện năng được sử dụng trong các phương tiện ngày càng nhiều, thành nguồn nhiên liệu chính để những chiếc xe lăn bánh, trong khi lượng khí thải CO<small>2</small> ra mơi trường gần như bằng khơng.

Như chúng ta nhìn thấy trước mắt mỗi ngày trên những cung đường, bắt đầu từ xe đạp điện vào thập niên 2010s đưa những cậu nhóc cơ nhóc học sinh đi đến trường. Đến những năm gần đây là xe máy điện được sử dụng ngày càng nhiều, và hiện tại khi chúng ta tham gia giao thông, việc bắt gặp những chiếc xe ô tô điện VF e34, VF8, VF9 của Vinfast cứ mỗi vài trăm mét là điều bình thường. Việc những trạm sạc được phân bổ rộng rãi hơn, giá thành của những phương tiện di chuyển bằng điện càng ngày càng giảm, xe điện ít phát ra tiếng ồn hơn xe chạy động cơ đốt trong, ít thải ra những loại khí thải ảnh hưởng tới mơi trường hơn, êm ái hơn. Những ưu điểm trên làm cho xe điện ngày càng phát triển, trở thành xu thế tất yếu. Vinfast ở Việt Nam đang là hãng đi đầu trong việc phát triển ô tô chạy động cơ điện, với nước đi đầu tiên vào năm 2021 là chiếc Vinfast VF e34. Chiếc xe với thiết kế thời thượng, vận hành êm ái và là chiếc xe ô tô điện tiên phong của Vinfast, việc bắt gặp những chiếc xe Vinfast VF e34 mỗi lần đi trên đường giờ đã là điều quen thuộc. Và với độ phủ sóng đó, nhóm chúng em sẽ thực hành mơ phỏng đặc tính động lực học của xe với đề

<i><b>tài: “Nghiên cứu mô phỏng xe điện Vinfast VF e34”. </b></i>

<b>1.2 Mục tiêu của đề tài, đối tượng nghiên cứu </b>

Với nhiệm vụ đặt ra của đề tài là nghiên cứu hệ thống động lực học, đề tài thực hiện những nội dung sau: Tìm hiều về xe Vinfast VF e34. Thiết lập mơ hình tốn học của một chiếc tơ tơ điện dựa trên mẫu Vinfast VF e34. Thiết kế mơ hình mô phỏng động lực học theo mẫu Vinfast VF e34 bằng Matlab Simulink. Mô phỏng xe điện Vinfast VF e34 bằng mơ hình có sẵn trong Simulink.

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

Đối tượng nghiên cứu:

- Xe điện Vinfast VF e34 (Động lực học của xe) - Phần mềm Matlab/Simulink

<b>1.3 Phương pháp nghiên cứu </b>

Trong quá trình thực hiện đề tài, đã sử dụng các phương pháp: - Phương pháp tra cứu và tìm kiếm tài liệu

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Phương pháp mô hình hóa, mơ phỏng: Trên cơ sở lý thuyết động lực học ơ tơ - Phương pháp phân tích, tổng hợp, đánh giá.

- Chương 4: Kết quả mơ phỏng và thảo luận: Tìm hiểu mơ hình EV trong Simulink, ứng dụng mơ hình EV mô phỏng Vinfast VF e34, nhận xét, thảo luận về kết quả đạt được. - Chương 5: Kết luận và đề nghị: Đưa ra kết luận sau khi thực hiện đồ án và những kiến nghị để cải thiện kết quả.

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

<b>Chương 2: TỔNG QUAN VỀ XE ĐIỆN 2.1 Giới thiệu về lịch sử xe điện </b>

Xe điện sớm nhất được phát minh ở Scotland và Hoa Kỳ. Vào những năm 1830, những chiếc xe điện đầu tiên được sản xuất, những chiếc xe này sử dụng pin không thể sạc lại. Từ năm 1832 - 1839 Robert Anderson của Scotland đã chế tạo chiếc xe điện nguyên mẫu đầu tiên. Năm 1834, Thomas Davenport của Mỹ đã phát minh ra động cơ điện dòng điện một chiều đầu tiên trên ô tô hoạt động trên một đường dẫn điện tròn.

Năm 1859, Gaston Planté - nhà vật lý người Pháp bắt đầu phát minh ra pin sạc và các vật dụng dùng để lưu trữ điện trên xe. Năm 1888, Kỹ sư người Đức Andreas Flocken đã chế tạo ra chiếc ô tô điện bốn bánh đầu tiên. Khoảng những năm 1890 - 1891, tại Mỹ, nhà phát minh William Morrison đã chế tạo một mẫu ô tô điện 6 chỗ ngồi. Chiếc xe này có thể đạt tốc độ 23 km/h. Năm 1987, những chiếc xe điện thương mại đầu tiên được đưa vào đội xe taxi của thành phố New York. Công ty sản xuất Pope đã trở thành nhà sản xuất xe điện quy mô lớn đầu tiên ở Hoa Kỳ năm 1899 ‘La Jamais Contente’ (The Never Happy) được chế tạo tại Pháp, trở thành chiếc xe điện đầu tiên có tốc độ trên 100 km/h.

<i>Hình 2.1 Xe điện La Jamais Contente </i>

<i>* Giai đoạn bùng nổ và suy thoái (1901-1950): </i>

Cuối thế kỷ XIX đầu thế kỷ XX, xe điện đã tạo ra một xu hướng mới trong giao thông do những ưu điểm của chúng. Vào thời điểm đó, các phương tiện chạy bằng hơi nước thường ồn ào và chậm chạp. Trong khi đó, xe điện chạy êm hơn, khơng rung lắc, khơng phát ra khói và khơng có mùi xăng. Do đó, vào những năm 1900, ơ tơ điện đã trở thành

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

một trào lưu ở Mỹ. Theo thống kê ở thời kỳ này, tính riêng nước Mỹ có khoảng 40% ơ tơ chạy bằng hơi nước, 22% xe chạy bằng xăng và có đến đến 38% là xe chạy điện.

Tuy nhiên, kể từ những năm 1920, khi cơ sở hạ tầng được cải thiện, ngành công nghiệp dầu mỏ phát triển, khiến giá nhiên liệu rẻ hơn nhiều. Sự tiện lợi của ô tô chạy xăng đã vượt qua sự tiện lợi của ơ tơ điện, sau đó ơ tô điện được thay thế bằng ô tô chạy bằng xăng khiến cho ngành công nghiệp ô tô điện dần suy thoái.

Năm 1966 Quốc hội Hoa Kỳ ban hành luật khuyến nghị xe điện như một cách giảm ơ nhiễm khơng khí. Ngồi ra vào năm 1973 lệnh cấm vận dầu mỏ của OPEC đã khiến giá dầu tăng cao, các trạm nhiên liệu thiếu hàng nghiêm trọng. Do đó, mối quan tâm đến xe điện đã gia tăng.

Trong những năm này, hai công ty xe hơi đã nổi lên vào những năm 1970. Công ty đầu tiên tên là Sebring - Vanguard với mẫu xe hơi “CitiCars”. Với hơn 2000 chiếc được sản xuất, CitiCars đã trở thành chiếc xe điện được sản xuất nhiều nhất tại Hoa Kỳ ở thời điểm đó chiếc xe với tốc độ tối đa đạt 70 km/h quãng đường đi được tại mỗi lần sạc đầy là 80 - 100 km. Công ty thứ 2 là Elcar Corporation, sản xuất chiếc xe có tốc độ tối đa là 70 km/h và có thể chạy quãng đường lên đến 100 km cho mỗi lần sạc đầy.

Năm 1990, Đạo luật khơng khí sạch sửa đổi và Luật chính sách năng lượng năm 1992 đã một lần nữa thúc đẩy mối quan tâm về xe điện. Năm 1996 để tuân thủ các yêu cầu về Phương tiện Không phát thải của California năm 1990, GM đã sản xuất xe điện EV1 Một trong những mẫu xe điện phổ biến nhất trong suốt thời điểm cuối thế kỷ 20 là General Motors EV1. Xe có phạm vi quãng đường mỗi lần sạc là 160 km và có thể tăng tốc từ 0 - 97km chỉ trong 7 giây.

Tại Nhật Bản, vào năm 1997 Toyota đã bắt đầu sản xuất và bán xe Prius, chiếc xe Hybrid thương mại đầu tiên trên thế giới với 18.000 xe đã được bán trong năm đầu tiên. Prius là chiếc xe sử dụng nhiên liệu điện kết hợp với xăng (Xe hybrid) đầu tiên được sản xuất đại trà và nó nhanh chóng trở thành một mẫu xe mang tính biểu tượng.

Vào năm 2010 giá dầu đạt mức cao kỷ lục, Nissan cho ra mắt dòng xe chạy điện. Hiện Nissan Leaf đang là chiếc xe chạy điện có thể chạy trên cao tốc bán chạy nhất trên thế giới và quãng đường đạt chỉ 160km. Tính tới tháng 12/2015, Nissan đã bán hơn 200.000 chiếc

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

trên toàn thế giới và 88.000 chiếc tại Mỹ.

Năm 2011, nguồn cung xe điện toàn cầu đạt khoảng 50.000, tập đồn tàu của chính phủ Pháp cam kết mua 50.000 chiếc EV trong vòng 4 năm và Nissan Leaf đã giành được giải thưởng xe của năm tại Châu Âu.

Năm 2006, thông tin về kế hoạch ra mắt chiếc xe điện có thể chạy 320km mỗi lần sạc của Tesla đã giúp nâng cao hình ảnh của xe chạy điện. Tới năm 2011, Tesla đã tung ra mẫu Roadster, với quãng đường đạt tới 386 km mỗi lần sạc nhưng mức giá của nó lên tới hơn 100.000 USD.

<b>Model S là một trong những mẫu ô tô điện đầu tiên được Tesla sản xuất. Không chỉ </b>

thu hút được những khách hàng tại Châu Âu vốn ưa chuộng xe điện, xe cịn nhanh chóng được các đại gia Việt thích khác biệt săn đón. Xe đạt vận tốc tối đa khoảng 225 km/h, mômen xoắn cực đại 525 Nm và đạt công suất tối đa 328 Hp. Vào tháng 8/2014, chiếc Tesla Model S màu đen đầu tiên đã cập bến dải đất hình chữ S.

<i>Hình 2.2 Mẫu xe Tesla Model S </i>

Bước ngoặt quan trọng nhất của ngành công nghiệp xe điện bùng nổ và thu hút sự quan tâm của toàn thế giới vào năm 2016 khi Tesla ra mắt mẫu Model 3. Mẫu xe ơ tơ điện này có giá bán lẻ 35.000 USD, mức giá vô cùng hợp lý trong bối cảnh giá xe điện vẫn còn đắt đỏ. Khách hàng cũng đặc biệt quan tâm khi Tesla 3 có thể tăng tốc lên 96 km/h chỉ trong vài giây cụ thể là 2,5 giây ngang ngửa với những chiếc siêu xe chạy xăng với mức giá từ vài trăm ngàn đô đến một triệu đô.

<b>2.2 Ưu nhược điểm của xe điện 2.2.1 Ưu điểm </b>

Tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường: Xe điện không sản sinh khí nhà kính và

</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">

khơng có khí thải. Chúng sử dụng năng lượng điện, một nguồn năng lượng sạch hơn, giúp

<b>giảm tác động đến mơi trường và đóng góp vào cuộc chiến với biến đổi khí hậu. </b>

Tiết kiệm tiền và chi phí vận hành thấp: Xe điện thường có chi phí vận hành thấp hơn xe động cơ đốt trong. Nó khơng cần xăng và có ít linh kiện cơ học động cơ, giúp giảm sự cố và bảo dưỡng.

Hiệu suất cao: Động cơ điện có thể cung cấp mơ men xoắn tại mọi tốc độ, giúp xe điện tăng tốc nhanh hơn và có hiệu suất vận hành tốt hơn so với xe động cơ đốt trong.

Yên tĩnh và ít tiếng ồn: Xe điện hoạt động yên tĩnh hơn và không tạo ra tiếng ồn động cơ đốt trong.

Sử dụng năng lượng tái nạp: Xe điện có tính năng tái nạp năng lượng từ phanh trong khi đổ dốc, hoặc khi sử dụng phanh. Điều này giúp gia tăng phạm vi lái và tiết kiệm năng lượng.

Bảo trì đơn giản: Xe điện có ít linh kiện cơ học nên chúng ít cần bảo dưỡng và ít gặp sự cố.

<b>2.2.2 Nhược điểm </b>

Phạm vi hoạt động hạn chế: Xe điện có phạm vi lái hạn chế so với xe động cơ đốt trong. Điều này có thể gây khó khăn khi di chuyển xa hoặc trong các khu vực khơng có hạ tầng sạc pin phát triển.

Thời gian sạc: Sạc pin của xe điện thường mất thời gian lâu hơn so với việc nạp nhiên liệu cho xe động cơ đốt trong.

Hạ tầng sạc pin: Xe điện cần có hạ tầng sạc pin phát triển để tận dụng được toàn bộ tiềm năng của xe điện.

Thời gian sử dụng pin hạn chế: Pin xe điện có tuổi thọ hạn chế và cần thay thế sau một thời gian sử dụng.

Giá mua ban đầu: Thơng thường, ơ tơ điện có giá mua ban đầu cao hơn so với ô tô động cơ đốt trong. Điều này phần lớn do công nghệ pin và hệ thống lưu trữ năng lượng của ô tô điện vẫn đang phát triển và đắt đỏ hơn so với động cơ đốt trong truyền thống.

Chi phí vận hành: Ơ tơ điện có chi phí vận hành thấp hơn so với ơ tơ động cơ đốt trong. Ơ tơ điện sử dụng điện năng thay vì nhiên liệu, và điện năng thường có giá thành

</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">

thấp hơn nhiên liệu hóa thạch. Ngồi ra, ơ tơ điện cũng ít phụ thuộc vào dầu mỏ và ít hơn về chi phí bảo dưỡng do hệ thống động cơ đơn giản hơn.

Các ưu đãi chính sách: Một số quốc gia và khu vực đã áp dụng các chính sách khuyến khích sử dụng ô tô điện, bao gồm giảm thuế, hỗ trợ tài chính và các ưu đãi khác. Những chính sách này giúp giảm giá thành của ô tô điện và làm cho nó trở nên hấp dẫn hơn so với ô tô động cơ đốt trong.

- Động cơ điện (Electric Motor): Điểm đặc trưng của xe điện là động cơ điện. Động cơ điện chuyển đổi trực tiếp từ điện năng thành năng lượng cơ học để làm cho xe chạy. Động cơ điện thường có hiệu suất cao và tạo ra ít tiếng ồn so với động cơ đốt trong.

- Pin (Battery Pack): Pin là nguồn cung cấp điện năng cho động cơ điện. Xe điện sử dụng pin lithium-ion hoặc các loại pin tái nạp khác để lưu trữ điện năng. Kích thước và dung lượng của pin có thể thay đổi tùy thuộc vào mẫu xe.

- Sạc pin (Battery Charger): Sạc pin là thiết bị để nạp điện năng vào pin. Nó thường được kết nối với mạng điện lưới hoặc các nguồn điện tương tự.

<b>- Hệ thống điều khiển (Control System): Hệ thống điều khiển quản lý hoạt động của </b>

xe điện, điều chỉnh động cơ điện và quản lý pin để tối ưu hóa hiệu suất và tiêu thụ năng lượng.

- Bộ biến tần (Inverter): Bộ biến tần chuyển đổi dòng điện một chiều từ pin thành dòng điện xoay chiều cần thiết cho động cơ điện.

</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">

<b>- Hệ thống làm mát (Cooling System): Xe điện cần hệ thống làm mát để duy trì nhiệt </b>

độ an tồn cho pin và động cơ điện.

- Truyền động (Transmission): Một số xe điện sử dụng hộp số và truyền động tương tự với xe truyền thống, trong khi một số xe sử dụng truyền động thẳng, vì động cơ điện có thể tạo ra mô men xoắn ở mọi tốc độ.

- Hệ thống phanh (Braking System): Hệ thống phanh truyền thống của xe được thay thế bằng hệ thống phanh tái nạp. Hệ thống phanh tái nạp giúp tạo ra điện năng từ động cơ điện để sạc lại pin khi phanh.

Động cơ điện là một dạng động cơ được thiết kế để chuyển đổi điện năng thành cơ năng, có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Cơ năng này sau đó có thể được sử dụng để thực hiện các công việc như kéo bánh xe trên ô tô, quay cánh quạt, hoặc làm chạy các thiết bị như máy nén. Các động cơ điện đa dạng và phổ biến, được tích hợp rộng rãi trong nhiều ứng dụng cơng nghiệp cao cấp như ô tô điện (EV, HEV), máy bay cũng như trong các thiết bị gia đình như máy quạt và máy khoan. Điều này chứng tỏ tính đa dạng và linh hoạt của động cơ điện trong việc cung cấp năng lượng cho nhiều mục đích sử dụng khác nhau, từ cơng nghiệp đến hộ gia đình.

<b>2.4.2.1 Động cơ điện 1 chiều (DC Motor) a. Khái niệm </b>

Động cơ DC, còn được biết đến với tên gọi "động cơ một chiều”, là loại động cơ được thiết kế và sử dụng trong hệ thống dòng điện một chiều. Được xem xét như một máy chuyển đổi năng lượng, động cơ DC chuyển đổi điện năng thành cơ năng dựa trên nguyên lý tương tác giữa từ trường và dòng điện.

<b>b. Nguyên lý hoạt động </b>

Động cơ DC sử dụng dòng điện trực tiếp để nhận năng lượng điện và chuyển đổi nó thành chuyển động quay cơ học. Khi động cơ DC nhận năng lượng điện, một từ trường được tạo ra trong stator. Từ trường này tác động lên nam châm trên rotor, tạo ra lực hút và

</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">

đẩy, thúc đẩy quá trình quay của rotor. Quá trình này tạo ra chuyển động cơ học trong động cơ DC.

<i><b>Hình 2.4 Nguyên lý hoạt động của động cơ DC </b></i>

- Thiết kế đơn giản của động cơ DC và sử dụng nam châm vĩnh cửu giúp tăng độ bền và tuổi thọ, đạt đến mức trung bình là 15 năm.

- Động cơ DC có khả năng thay đổi liên tục với nhiều dịng điện khác nhau khi hoạt động, đảm bảo hiệu suất hoạt động cao.

- Trọng lượng nhẹ của động cơ DC làm cho việc lắp đặt dễ dàng, đặc biệt là ở những vị trí cao và địi hỏi độ an toàn cao.

- Do sử dụng chổi than, động cơ DC được đánh giá cao về khả năng khởi động và điều chỉnh, mang lại hiệu suất đáng kể.

- Ứng dụng phổ biến nhất của động cơ DC là trong sản xuất và lắp ráp quạt trần, nơi mà khả năng tiết kiệm năng lượng và giảm tiếng ồn là ưu tiên hàng đầu.

</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">

<b>d. Nhược điểm </b>

Bên cạnh những lợi ích nổi bật, động cơ DC cũng mang theo những hạn chế trong quá trình vận hành, bao gồm:

- Giá thành cao hơn so với nhiều loại động cơ điện một chiều khác.

- Cấu trúc đơn giản của động cơ DC, đặc biệt là sự tiếp xúc giữa chổi than và cổ góp, có thể dẫn đến việc tạo ra các tia điện và mài mịn cơ học trong q trình hoạt động. Điều này có thể làm tăng nhiệt độ của động cơ DC và gây hỏng hóc, thậm chí là nguy cơ cháy chập khi hoạt động vượt quá giới hạn.

<b>2.4.2.2 Động cơ không đồng bộ (Induction Motor – IM) a. Khái niệm </b>

Động cơ không đồng bộ, hay cịn được gọi là motor khơng đồng bộ, là một loại máy điện hoạt động theo nguyên lý cảm ứng điện từ trong môi trường xoay chiều. Máy này có tốc độ của rotor (được biểu diễn bằng ký hiệu "n") khác với tốc độ của từ trường quay trong máy (tức là n<small>1</small>). Động cơ không đồng bộ có khả năng hoạt động ở hai chế độ là động cơ và máy phát điện.

<b>b. Nguyên lý hoạt động </b>

Động cơ IM sử dụng nguyên tắc tạo ra dịng xoay thơng qua cuộn stator và rotor. Khi áp dụng điện áp xoay chiều vào stator, một trường từ tính xoay được tạo ra. Từ trường này tạo ra dòng điện xoay trong rotor theo nguyên tắc đạo hàm điện từ của Faraday. Rotor bắt đầu quay theo sự tương tác giữa trường từ tính xoay và dịng điện xoay trong rotor.

</div><span class="text_page_counter">Trang 35</span><div class="page_container" data-page="35">

cần điều chỉnh tốc độ so với một số loại động cơ khác như động cơ DC.

Hiệu suất giảm ở tốc độ thấp: Hiệu suất của động cơ không đồng bộ giảm đi ở tốc độ quay thấp.

Điều chỉnh điện áp khó khăn: Điện áp và tần số cần được duy trì ổn định để đảm bảo hiệu suất tốt.

<b>2.4.2.3 Động cơ từ trở thay đổi (Switched Reluctance Motor – SRM) a. Khái niệm </b>

Động cơ từ trở thay đổi là một loại động cơ khơng có nam châm và nó dựa vào hiện tượng từ trở thay đổi để tạo ra chuyển động. Khơng có dịng điện được đưa vào trực tiếp vào rotor của động cơ từ trở thay đổi. Thay vào đó, nó sử dụng từ trở thay đổi trong cả hai stator và rotor để tạo ra mô men xoắn và làm quay rotor.

Động cơ từ trở thay đổi bao gồm hai phần chính: stator và rotor.

- Stator: Phần cố định của động cơ, bao gồm nhiều cuộn dây đặt xung quanh lõi từ, tạo thành các cặp cực từ.

- Rotor: Phần quay của động cơ từ trở thay đổi, thường là một lõi sắt dẻo. Rotor khơng có dây dẫn hoặc nam châm và được thiết kế để phản ứng với từ trường từ stator.

<b>c. Nguyên lý hoạt động </b>

Động cơ từ trở thay đổi hoạt động bằng cách thay đổi từ trở thay đổi trong cả stator và rotor khi dòng điện được áp vào các cuộn dây của stator. Khi dòng điện được áp vào một cuộn dây cụ thể, nó tạo ra một cặp cực từ trong stator và rotor cố gắng đặt vào một vị

</div><span class="text_page_counter">Trang 36</span><div class="page_container" data-page="36">

trí tối ưu dưới tác động của từ trở thay đổi. Nói cách khác, rotor xoay để tối ưu hóa từ trở thay đổi trong hệ thống. Để quay ngược chiều, dòng điện được đảo chiều để tạo ra cặp cực từ ngược hướng. Quá trình này lặp đi lặp lại để tạo ra chuyển động quay.

Đơn giản và bền bỉ: Động cơ SRM không sử dụng nam châm, giảm nguy cơ hỏng hóc do từ trường yếu tạo ra trong q trình hoạt động. Do đó, chúng có thể đạt tuổi thọ cao hơn so với các động cơ khác.

Hiệu suất cao ở tốc độ biến đổi: Động cơ SRM thường hoạt động hiệu quả ở tốc độ cao và có khả năng đáp ứng yêu cầu về mô men xoắn và tốc độ thay đổi một cách đột ngột. Khả năng làm việc ở nhiệt độ cao: Do khơng có nam châm, động cơ SRM có thể hoạt động ở nhiệt độ cao hơn, làm cho chúng phù hợp với các ứng dụng yêu cầu nhiệt độ cao như trong môi trường công nghiệp.

Điều khiển tốc độ tốt: Động cơ SRM có khả năng điều khiển tốc độ tốt và thời gian đáp ứng nhanh, điều này làm cho chúng phù hợp cho các ứng dụng địi hỏi sự kiểm sốt chính xác về tốc độ.

<b>e. Nhược điểm </b>

Tần số và tiếng ồn: Động cơ SRM thường hoạt động ở tần số cao, gây ra tiếng ồn và rung lắc trong một số ứng dụng. Điều này có thể làm cho chúng khơng phù hợp trong các ứng dụng địi hỏi sự yên tĩnh trong vận hành.

Hoạt động không hiệu quả ở tốc độ thấp: Động cơ SRM hoạt động không hiệu quả ở tốc độ thấp, do đó cần sự hỗ trợ từ hệ thống tăng tốc hoặc phối hợp để đảm bảo hiệu suất ổn định ở mức tốc độ thấp.

Hệ thống điều khiển phức tạp: Để đạt hiệu suất tối ưu từ động cơ SRM, yêu cầu một hệ thống điều khiển phức tạp để điều chỉnh tần số và điện áp đúng cách. Điều này có thể địi hỏi sự chun sâu về cơng nghệ và kiến thức chuyên môn.

<b>2.4.2.4 Động cơ một chiều không chổi than (BLDC motor) a. Khái niệm </b>

Động cơ BLDC là một loại động cơ điện không sử dụng chổi than. Thay vào đó, nó sử dụng một hệ thống cảm biến và điều khiển để tạo ra từ trường xoay và điện áp xoay

<b>chiều, đảm bảo hoạt động trơn tru và hiệu quả. </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 37</span><div class="page_container" data-page="37">

Động cơ BLDC bao gồm ba phần chính: Stator, rotor và hệ thống cảm biến.

- Stator: Phần cố định của động cơ, bao gồm các cuộn dây được đặt trong các khe trên bề mặt stator.

- Rotor: Phần quay của động cơ, thường là nam châm cố định hoặc từ trường cố định, được đặt trong trục quay của động cơ.

- Hệ thống cảm biến: Có thể bao gồm các cảm biến Hall hoặc các cảm biến quang học để theo dõi vị trí của rotor và cung cấp thơng tin cho điều khiển.

<b>c. Nguyên lý hoạt động </b>

Động cơ BLDC hoạt động bằng cách tạo ra từ trường xoay ở stator bằng cách kích thích các cuộn dây theo một trình tự cố định. Cảm biến sẽ theo dõi vị trí của rotor và cung cấp thông tin cho điều khiển. Điều này cho phép điều khiển động cơ bằng cách đảm bảo rằng dòng điện đúng được đưa vào các cuộn dây để tạo ra từ trường tương ứng với vị trí của rotor. Thay đổi dòng điện và từ trường stator theo thời gian tạo ra mô men xoắn và đưa vào chuyển động quay của rotor.

</div><span class="text_page_counter">Trang 38</span><div class="page_container" data-page="38">

dụng yêu cầu sự ổn định trong hoạt động, chẳng hạn như máy khoan, máy bơm, và thiết bị y tế.

Tích hợp dễ dàng: Động cơ BLDC có thể tích hợp dễ dàng với các hệ thống điều khiển và điện tử.

<b>e. Nhược điểm </b>

Chi phí: Động cơ BLDC thường có chi phí cao hơn so với động cơ có chổi than. Điều khiển phức tạp: Để đảm bảo hoạt động tối ưu, điều khiển động cơ BLDC địi hỏi phải có hệ thống điều khiển phức tạp.

Yêu cầu nguồn cung cấp điện xoay chiều: Động cơ BLDC hoạt động trên nguồn cung cấp điện xoay chiều và cần chuyển đổi điện áp nếu nguồn cung cấp là dòng điện xoay chiều.

<b>2.4.2.5 Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu chìm (IPM motor) a. Khái niệm </b>

Động cơ IPM (Interior Permanent Magnet Motor) sử dụng nam châm vĩnh cửu tích hợp trong rotor để tạo ra từ trường, từ trường này tương tác với từ trường ở stator.

Stator: Phần cố định của động cơ, bao gồm một hệ thống cuộn dây được đặt trong các khe trên bề mặt stator. Cuộn dây này tạo ra từ trường xoay thông qua việc đưa dòng điện vào.

Rotor: Phần quay của động cơ, nơi nam châm vĩnh cửu được tích hợp. Nam châm vĩnh cửu này sắp xếp cố định trong cấu trúc của rotor. Tùy thuộc vào thiết kế cụ thể, có thể có nhiều nam châm vĩnh cửu cố định trong rotor.

Cảm biến (Encoder hoặc Resolver): Một phần quan trọng của động cơ IPM là hệ thống cảm biến được sử dụng để theo dõi vị trí và góc quay của rotor. Thơng tin từ cảm biến này được sử dụng để điều khiển dòng điện đưa vào stator và điều chỉnh góc giữa từ trường stator và rotor.

Cấu trúc này cho phép động cơ IPM hoạt động theo nguyên tắc tương tác giữa từ trường tạo ra bởi cuộn dây stator và từ trường tạo ra bởi nam châm vĩnh cửu trong rotor. Sự thay đổi của dịng điện và góc giữa từ trường stator và rotor làm cho động cơ tạo ra mô men xoắn và đưa vào chuyển động quay của rotor.

</div><span class="text_page_counter">Trang 39</span><div class="page_container" data-page="39">

Nam châm vĩnh cửu tích hợp trong rotor là một yếu tố quan trọng, vì chúng tạo ra từ trường cố định và mạnh mẽ, làm cho động cơ IPM có khả năng tạo ra mô men xoắn mạnh mẽ và ổn định. Các cảm biến giúp theo dõi vị trí và góc quay của rotor để điều khiển động cơ IPM một cách chính xác.

<b>c. Nguyên lý hoạt động </b>

Trong động cơ IPM, từ trường được tạo ra bởi nam châm vĩnh cửu trong rotor tương tác với từ trường ở stator. Khi dòng điện được đưa vào cuộn dây stator, nó tạo ra từ trường tại vị trí cụ thể. Sự tương tác giữa từ trường stator và từ trường nam châm vĩnh cửu trong rotor tạo ra mô men xoắn và làm xoay rotor. Bằng cách điều chỉnh dòng điện đưa vào stator và tùy chỉnh góc giữa từ trường stator và rotor, động cơ IPM có khả năng hoạt động ở nhiều tốc độ và tải khác nhau.

Tương tác từ trường cố định: Sử dụng nam châm vĩnh cửu trong rotor giúp tạo ra mô men xoắn mạnh mẽ và đảm bảo sự ổn định của tốc độ quay.

Khả năng làm việc ở nhiệt độ cao: Động cơ IPM thích hợp cho các ứng dụng đòi hỏi phải vận hành ở nhiệt độ cao.

</div>