Chương 1: Tổng quan về đề tài • Chương 2: Cơ sở lý thuyết • Chương 3: Mô hình hóa và mô phỏng Renault Twizy trên Matlab/Simulink • Chương 4: Thiết lập thông số Renault Twizy trên Carsim • Chương 5: Kết luận và hướng phát triển ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN. ii DANH MỤC VIẾT TẮT. v DANH MỤC HÌNH ẢNH. vi DANH MỤC BẢNG BIỂU.
x : TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI. Lý do chọn đề tài. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước. Mục tiêu nghiên cứu.
Mục đích nghiên cứu. Hướng nghiên cứu và ý nghĩa của đề tài. Giới thiệu tổng quan xe điện hãng Renault SA. Giới thiệu tổng quan xe điện Renault Twizy.
Lịch sử phát triển. Thân xe và khung gầm. Các hệ thống phụ trên xe. Kích thước xe.
Tính toán trọng tâm xe. Sơ lược về Matlab/Simunlink và Carsim. Chức năng và phạm vi sử dụng của Matlab/ Simulink. Ứng dụng của MATLAB/Simulink.
Chức năng và phạm vi sử dụng của Carsim. Ứng dụng của Carsim. 22 : MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG RENAULT TWIZY TRÊN SIMULINK. Mô phỏng Explore the Electric Vehicle Reference Application (BEV).
Mô hình mô phỏng xe điện. Mô hình hóa các bộ phận trên xe điện. Thiết lập thông số mô phỏng. Kết quả mô phỏng theo Renault Twizy.
58 : THIẾT LẬP THÔNG SỐ RENAULT TWIZY TRÊN CARSIM. Thiết lập thông số mô phỏng. Chọn loại xe. Khối lượng được treo (Rigid Sprung Mass).
Khí động lực học (Aerodynamics). Tạo hình xe (Animator Data). Hệ thộng truyền lực (Power Train). Hệ thống phanh (Brake System).
Hệ thống treo ( Suspension System). Thông số bánh xe. Liên kết Matlab/Simulink và Carsim. Các bước liên kết Matlab/ Simulink và Carsim.
Thay đổi khối chu kì ( Drive Cycle Source ). 81 : KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI. Hướng phát triển đề tài. 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO.
87 iv DANH MỤC VIẾT TẮT BEV: Battery Electric Vehicle BLDC: Brushless DC Motor CVT: Continuously Variable Transmission DOD: Depth of Discharge FTP-75: Federal Test Procedure-75 FCV: Fuel Cell Vehicle HEV: Hybrid Electric Vehicle HIL: Hardware In-Loop ICE: Internal Combustion Engine MATLAB: Matrix Laboratory NEDC: New European Driving Cycle PHEV: Plug-in Hybrid Electric Vehicle SOC: State of Charge WLTP: Worldwide Harmonised Light Vehicle Test mph: mile per hour v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1: Chiếc xe điện đầu tiên của Renault .2: Các dòng xe điện Renault ra mắt năm 2011 .3: Xe điện Renault K – ZE .4: Xe điện Renault Twizy .5: Hệ thống khung gầm và truyền động của Renault Twizy .6: Bố trí các hệ thống điện trên xe .7: Bộ sạc Renault Twizy.8: Ắc quy kéo của Renault Twizy .9: Hộp điều khiển Sevcon Gen4 .10: Động cơ xoay chiều ba pha .11: Hộp giảm tốc .12: Hệ thống phanh Renault Twizy .13: Hệ thống treo Renault Twizy .14: Lốp xe Renault Twizy .15: Kích thước của xe Renault Twizy .16: Xe được cân ở mặt đường bằng phẳng .17: Xe được cân ở mặt phẳng nghiêng .18: Xe được cân ở bề mặt bằng phẳng.19: Xe được nâng cầu sau lên 600mm.20: Giao diện chính của MATLAB .21: Giao diện chính của Simulink .22: Một số ví dụ MATLAB/Simulink về xe điện, xe lai .23: Giao diện chính của Carsim .1: Model EV Reference Application .2: Chu trình tiêu chuẩn FTP – 75 .3: Khối Drive Cycle Source .4: Thuật toán khối Environment .6: Thuật toán khối Longitudinal Driver.7: Lựa chọn bộ điều khiển .8: Lựa chọn chuyển số .9: Thuật toán trong khối Passenger Car .10: Thuật toán khối Drivetrain .11: Khối Rotational Inertia .12: Các thông số mô phỏng trong khối Rotational Inertia.13: Khối Driveshaft Compliance .14: Các thông số mô phỏng trong khối Driveshaft Compliance .15: Thuật toán khối Differential and Compliance .16: Các thành phần trên bộ Vi sai .17: Hệ thống dữ liệu ở bánh trước .18: Hệ thống dữ liệu ở bánh sau .19: Các thành phần trên phanh đĩa .20: Thuật toán khối Vehicle .21: Thiết lập các khối đầu ra cho Simulink .22: Thuật toán khối Electric Plant Subsystem .23: Khối Mapped Motor .24: Khối Datasheet Battery .25: Thuật toán khối Control Subsystem .26: Thuật toán khối PCM .27: : Thuật toán khối PCM .28: Thuật toán điều khiển khối phân chia mô-men và quản lý công suất .29: Thuật toán quản lý công suất .30: Thuật toán ước tính công suất tiêu thụ .31: Thuật toán kiểm tra giới hạn công suất .32: Thuật toán kiểm tra giới hạn công suất .33: Thuật toán điều khiển bàn đạp ga .34: Thuật toán xử lý bàn đạp phanh .35: Thuật toán tính toán giới hạn công suất .36: Charger Contactor State .37: Inverter Contactor State.39: Thuật toán tính toán phương pháp Coulomb Counting .40: Thuật toán Kalman Filter .41: Thuật toán State Transition Function .42: Thuật toán Measurement Function .43: Qui trình cân bằng pin .44: Thuật toán cân bằng bin .45: Thuật toán khối Visualization .46: Thiết lập thông số mô phỏng Drive Cycle .47: Thiết lập thông số mô phỏng Wheel – Front .48: Thiết lập thông số mô phỏng Wheel – Rear .49: Thiết lập thông số mô phỏng Vehicle Body 3 DOF Longittudinal .50 :Thiết lập thông số mô phỏng Battery .51: Thiết lập thông số mô phỏng Mapped Motor .52: Đồ thị tốc độ xe theo lý thuyết và thực tế .53: Đồ thị tốc độ động cơ .54: Đồ thị momen xoắn động cơ .55: Đồ thị cường độ dòng điện .56: Biểu đồ điện áp pin .1: Hình dáng dòng xe A-Class Hatchback 2017 trên Carsim .2: Nhập thông số mô phỏng Rigid Sprung Mass .3: Giao diện mô phỏng Aerodynamics .4: Hình 3D xe Renault Twizy .5: Hình 3D thân xe Renault Twizy .6: Hình 3D ốp mâm xe Renault Twizy .7: Hình 3D ốp mâm xe Renault Twizy .8: Thiết lập hình ảnh mô phỏng Renault Twizy .9: Nhập thông số mô phỏng Animator Data .10: Mô phỏng xe điện Renault Twizy trên Carsim .11: Nhập thông số Power Train .12: Nhập thông số Brake System .13: Nhập thông số Steering System .14: Nhập thông số mô phỏng Front Suspension .15: Nhập thông số Rear Suspension .16: Nhập thông số Front Spring Damper .17: Nhập thông số Rear Spring Damper.18: Nhập thông số Front Tire .19: Nhập thông số mô phỏng Rear Tire .20: Giao diện thiết lập Model Simulink .21: Thuật toán Passenger Car sau khi thay đổi.22: Cập nhật data khối MotGenEvMapped .23: Cập nhật data khối BattEV .24: Cập nhật data khối BMS_ Software .25: Cập nhật data khối EvPowertrainController .26: Cập nhật data các tín hiệu.27: Thêm image cho khối Passenger Car .29: Giao diện thiết lập chu trình trên Carsim .30: Biểu đồ thị vận tốc tham chiếu và vận tốc thực tế ở chu trình FTP75 .31: Biểu đồ tốc độ động cơ ở chu trình FTP75 .32: Biểu đồ momen xoắn động cơ ở chu trình FTP75 .33 Biểu đồ cường độ dòng điện ở chu trình FTP75 .34: Biểu đồ điện áp pin ở chu trình FTP75.36: Biểu đồ mô phỏng vận tốc thực tế và vận tốc tham chiếu .37: Đồ thị cường độ dòng điện .38: Biểu đồ tốc độ động cơ .39: Biểu đồ momen xoắn động cơ .40: Biểu đồ điện áp đầu ra của motor. 85 ix DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Các giai đoạn phát triển xe điện của hãng Renault .2: Bảng thông số kỹ thuật bộ sạc.3: Thông số kỹ thuật ắc quy kéo .4: Thông số kỹ thuật Sevcon Gen4 .5: Thông số kỹ thuật động cơ .6: Thông số kỹ thuật bộ giảm tốc .1: Giải thích các lựa chọn bộ điều khiển .2: Các biến thể của khối Longitudinal Driver .3: Giải thích các lựa chọn chuyển số .4: Giải thích các kiểu phanh .5: Giải thích các loại công suất .6: Bảng thông số khối Drive Cycle .7: Thông số mô phỏng Wheels and Brakes .8: Thông số mô phỏng Vehicle Body 3 DOF Longittudinal .9: Thông số mô phỏng Battery .10: Thông số mô phỏng Mapped Motor.1: Bảng thông số kích thước xe .2: Bảng thông số khí động lực học .3: Bảng thông số Animator Data .4: Bảng thông số Brake System .5: Bảng thông số Steering System.6: Bảng thông số Front Suspension .7: Bảng thông số Rear Suspension .8: Bảng thông số Front Srping Damper .9: Bảng thông số Rear Spring Damper.10: Bảng thông số Front Tire .11: Bảng thông số Rear Tire .12: Bảng từng giai đoạn khối chu kì WLTP Class 3. 82 x : TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1. Lý do chọn đề tài Xu hướng phát triển nền công nghiệp ô tô của thế giới là ô tô điện thay vì ô tô động cơ đốt trong do nhận thức bảo vệ môi trường toàn cầu và nhiều lợi ích khác (Tiết kiệm chi phí nhiên liệu, chi phí bảo dưỡng, không gây ô nhiễm tiếng ồn và đặc biệt xe điện có hiệu suất cao hơn).
Các hãng xe đã và đang chạy đua để sản xuất xe điện, tiêu biểu trên thế giới thì có các hãng như là Tesla, Renault, Huyndai,…, còn tại Việt Nam thì hãng Vinfast cũng là đơn vị sản xuất xe ô tô điện đầu tiên và cho ra mắt sản phẩm vào giữa năm 2021. Chính vì xu hướng phát triển của nền công nghiệp xe ô tô điện có tiềm năng rất cao và tương lai Việt Nam sẽ cần nhiều đơn vị thiết kế và sản xuất ô tô điện, do đó chúng em muốn bồi dưỡng thêm kiến thức về ô tô điện nên nhóm sẽ chọn Renault Twizy là một xe điện cỡ nhỏ và kết cấu cơ bản thuộc hãng Renault. Hiện nhà trường đã có sở hữu và tạo điều kiện cho sinh viên nghiên cứu. Nhóm sẽ thực hiện đề tài “Mô hình hóa và mô phỏng một số hệ thống trên xe điện Renault Twizy bằng Matlab/Simulink và Carsim”.
Việc thực hiện đề tài này cũng là tiền đề cho các nhóm sinh viên sau này tiếp tục nghiên cứu và phát triển thêm về các hệ thống trên xe. Ứng dụng Matlab/ Simulink để mô hình hóa các hệ thống trên xe điện trên giúp nhóm em hiễu rõ hơn về cấu tạo, nguyên lí hoạt động và những thuật toán của từng thành phần nằm trong hệ thống xe điện. Carsim là một phần mềm chuyên mô phỏng 3D, được dùng để thiết kế, phát triển và kiểm định các hệ thống trên xe với độ chính xác khá cao cùng với giao diện hiện đại và thân thiện người dùng. Việc kết hợp 2 phần mềm Simulink và Carsim sẽ giúp cho mô hình xe và mô hình điều khiển đều trong cùng một môi trường khi đó sẽ nâng cao độ chính xác, tính linh hoạt (do tích hợp các mô hình cao cấp hơn để mô phỏng) và tiết kiệm thời gian (do đơn giản hóa quá trình phát triển).
Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước Trong nước: Hiện nay các đề tài nghiên cứu ô tô điện tại Việt Nam đang là một xu hướng nổi trội nhất do vào những năm gần đây khi nền công nghiệp ô tô trên thế giới đã bắt đầu chuyển sang các dự án lớn về ô tô điện vì các tính năng tiện ích và thân thiện môi trường là tiêu chí hàng đầu.