Chương 1: Tổng quan về đề tài Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3: Mô phỏng trên phần mềm MATLAB - Simulink Chương 4: Kết luận và hướng phát triển của đề tài MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN. ii MỤC LỤC. iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU. v DANH MỤC HÌNH ẢNH.
vii DANH MỤC BẢNG BIỂU. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI. Lý do chọn đề tài. Mục tiêu nghiên cứu.
Mục đích nghiên cứu. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu.
Phương pháp nghiên cứu. Ý nghĩa thực tiễn. Lịch sử xe điện và phân loại. Lịch sử hình thành:.
Phân loại xe điện. Công ty Tesla và Lịch sử hình thành. Các thế hệ Tesla Model S. Kích thước tổng thể.
Hệ thống truyền động điện Tesla model S 2021. Động Lực học Ô tô. Sự truyền năng lượng trên xe. Các lực tác dụng lên xe trong trường hợp tổng quát.
MÔ PHỎNG TRÊN MATLAB-SIMULINK. Giới thiệu matlab. Giới thiệu simulink. Mô phỏng chi tiết.
Khối Powergui và khối solver. Khối pin cao áp. Khối chu trình lái và khối người lái. Khối Điều khiển.
Khối hộp số - trục truyền động. Khối bánh xe. Kết quả mô phỏng. Mô phỏng trường xe chạy trên đường lý tưởng (không có gió ngược chiều, đường không dốc).
Mô phỏng trường hợp xe leo dốc (không có gió ngược chiều, đường dốc 50) 90 3. Nhận xét - đánh giá. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI. Hướng phát triển đề tài.
98 TÀI LIỆU THAM KHẢO .100 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Ký hiệu Cụm từ viết tắt Nghĩa tiếng việt ABS Anti-Lock Brake System Hệ thống chống bó cứng phanh AC Alternator Current Dòng điện xoay chiều Anode Bảng cực âm AWD All-Wheel Driving Hệ dẫn động 4 bánh BMS Battery Management System Hệ thống quản lý pin BEV Battery Electric Vehicles Xe điện chạy pin Bx Bánh xe Bánh xe CAN Controller Area Network Mạng điều khiển cục bộ Cathode Bảng cực dương Cell Tế bào CEO Chief Executive Officer Giám đốc điều hành Const Constant Hằng số Cx Hệ số cản gió DC Direct Current Dòng điện một chiều DC/DC DC - DC Converter Bộ chuyển đổi DC / DC DC/AC DC - AC Converter Bộ chuyển đổi DC / AC ĐC Động cơ Động cơ ECU Electronic Control Unit Hệ thống điều khiển điện tử EMF electromotive force Suất điện động EPA Environmental Protection Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ Agency EV Electric Vehicles Xe điện F Lực FCEV Fuel cell Electric Vehicles Xe điện hydro FTP-75 Feder Test Procedure 75 Chu trình test 75 f Hệ số cản lăn G Trọng lượng toàn bộ của ô tô GAWR Gross Axle Weight Rating Xếp hạng tổng trọng lượng trục GUI Graphical User Interface Giao diện người dùng đồ họa GVWR Gross Vehicle Weight Rating Xếp hạng tổng trọng lượng xe HEPA HEV Hybrid Electric Ehicles Xe lai HS Hộp số Hộp số HV High Voltage Điện cao áp IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor có cực điều khiển Transistor cách ly IPO Initial Public Offering Phát hành cỗ phiếu KWh Kilowatt Hour Le Li-ion Pin Lithium-ion M Mômen MMF Magnetomotive force Lực từ hình Sin MPG Miles Per Gallon Số dặm đi được với 1 Gallon NRCAN Natural Resources Canada Cục Tài nguyên thiên nhiên Canada P Công suất PE Polyethylene Nhựa PE PHEV Plug-in Hybrid Electric Ehicles Xe lai có thể cắm sạc PID Proportional Integral Derivative Bộ điều khiển PID PMSM Permanent magnets synchronous Động cơ nam châm vĩnh cửu motor PP Polypropylen Nhựa PP RPM Revolutions Per Minute Vòng trên phút RWD Rear Wheel Drive Dẫn động cầu sau r Bán kính SVPWM Space vector pulse width Điều chế vector không gian modulation v Vận tốc Z Phản lực pháp tuyến 𝛼 Độ dốc của mặt đường 𝜔 Vận tốc góc DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Thomas Parker và chiếc xe điện của ông.2 Mẫu xe Model T chạy bằng xăng cạnh tranh mạnh với xe điện.3 Cấu tạo xe HEV .4 Mẫu xe Toyota Prius Plug-In Hybrid .5 Xe thuần điện Telsa Model Y .6 Mẫu xe FCEV “Compact crossover Hyundai Kona” .7 2 Nhà sáng lập Tesla “Martin Eberhard” và “Marc Tarpenning” .8 "Elon Musk" CEO hiện tại của Tesla .9 Chiếc xe điện Tesla Roadster.10 Xe Tesla Model S thế hệ thứ nhất.11 Mẫu xe Tesla Model S thế hệ thứ hai .12 Mẫu xe Tesla Model S thế hệ thứ ba .13 Các kích thước của xe .14 Cấu tạo của pin Lithium-ion .15 Quy trình sạc và sử dụng của pin Lithium-ion .16 Thông số của pin PANASONIC NCR18650B .17 Đường ống làm mát cho pin .18 Vai trò của BMS trong xe điện .19 Bộ chuyển đổi DC/DC .20 Sơ đồ mạch bộ chuyển đổi Buck .21 Sơ đồ mạch bộ chuyển đổi Boost .22 Động cơ điện trước Tesla Model S .23 Động cơ điện sau Tesla Model S .24 Cấu tạo động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cực chìm .25 Mặt cắt roto của động cơ SPMSM và IPMSYM .26 Sơ đồ hoạt động của động cơ SPMSM .27 Đồ thị vector của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu .28 Đặc tính góc mômen động cơ .29 Các vùng làm việc của động cơ IPMSM .30 Sơ đồ phương pháp DTC .31 Sơ đồ khối phương pháp điều khiển FOC .32 Bộ biến tần của xe .33 Sơ đồ biến tần nguồn áp.34 Nguyên lý mạch nghịch lưu 1 pha bậc 2 .35 Nguyên lý mạch nghịch lưu 3 pha bậc 2 .36 Đồ thị thể hiện hệ thống 3 pha lý tưởng .37 Hệ tọa độ biểu hiện dòng điện áp 3 pha .38 Các Sector và các vector biên chuẩn .39 Tổng hợp vector không gian từ vector biên (𝑢1, 𝑢2) .40 Hệ thống phanh của xe.41 Phanh tái sinh dùng để hồi lại 1 phần pin .42 Đồ thị quan hệ của thời gian, quảng đường đi và vận tốc .43 Pin phụ trợ 16V của xe Tesla Model S .44 Sơ đồ hệ thống làm mát của xe .45 Cấu tạo hộp số của xe .46 Hệ thống động lực cơ bản .47 Sơ đồ các lực và mômen tác dụng lên ô tô đang chuyển động tăng tốc lên dốc .1 Phần mềm Matlab .2 Giao diện làm việc của Matlab .3 Giao diện khởi động Simulink .5 Các khối mô phỏng .6 Chi tiết các mô phỏng .9 Chi tiết khối pin cao áp .11 sơ đồ mạch khối pin .12 Thông số giá trị pin của xe Tesla Model S .13 Khối chu trình lái FTP 75 .14 Chu trình tiêu chuẩn FTP 75 .15 khối Longitudinal Driver .16 thông số giá trị và tùy chọn của khối longitudinal Driver .17 Mô hình điều khiển cho dual Motor .18 Chi tiết khối điều khiển .19 Thông số chung các điều khiển PI(s) được sử dụng .20 Khối abc to alpha-beta-0 .21 Biến đổi Clarke .22 Khối dq0 to abc .23 Khối abc to dq0 .24 Biến đổi Park.25 Khối SVPWM Generator (2-Level) .26 Thông số và chế độ tùy chọn khối SVPWM bậc 2 .27 Chi tiết khối biến tần .29 Thông số giá trị khối IGBT.32 Khối Three-Phase V-I Measurement .33 Khối Permanent Magnet Synchronous Macchine (PMSM) .34 Thông số giá trị khối PMSM .35 Mô hình trục truyền động .36 Khối Simple gear .37 Tùy chọn và thông số giá trị khối Simple gear .38 Khối Ideal Rotational Motion Sensor .39 Khối Ideal Torque Sensor .40 Chi tiết khối bánh xe .42 Thông số giá trị bánh xe .44 Mô hình thân xe .45 Khối Vehicle Body .46 Thông số giá trị khối Vehicle Body .47 Khối Ideal Translational Motion Sensor .48 Các khối quan sát kết quả .49 Các khối quan sát kết quả .50 Đồ thị so sánh vận tốc xe mong muốn và thực tế .51 Đồ thị gia tốc.52 Đồ thị quãng đường đi được .53 Tốc độ của động cơ .54 Đồ thị Mômen xoắn của động cơ .55 Đồ thị công suất động cơ .56 Đồ thị trạng thái sạc của pin .57 Đồ thị công suất của Pin .58 Đồ thị so sánh vận tốc xe mong muốn và thực tế .59 Đồ thị gia tốc.60 Đồ thị quãng đường đi được .61 Tốc độ của động cơ .62 Đồ thị Mômen xoắn của động cơ .63 Đồ thị công suất động cơ .64 Đồ thị trạng thái sạc của pin .65 Đồ thị công suất của Pin. 93 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Miêu tả kích thước chiều dài thông số ngoài của xe .2 Thông số pin cao áp của xe .3 Loại động cơ điện ở các mẫu xe khác nhau .4 Giá trị các trạng thái đóng ngắt van .5 Thông số hệ thống phanh của xe .6 Thông số nguồn điện áp thấp của xe .7 Thông số hệ thống truyền động của từng mẫu xe .8 Quan hệ giữ Cx và S so với các loại xe. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1. Lý do chọn đề tài Trong bối cảnh môi trường sống của nhân loại đang đối mặt với nguy hại do khí thải từ động cơ của phương tiện giao thông gây ra, ví dụ như hiện tượng hiệu ứng nhà kính do CO2 gây ra làm toàn cầu nóng lên, cùng với sự cạn kiệt nguồn tài nguyên nhiên liệu cung cấp cho các phương tiện sử dụng động cơ đốt trong như xăng và dầu diesel thì xe điện nổi lên như một xu thế mới của ngành công nghiệp ô tô trên thế giới.
Xe điện đã được các kỹ sư dày công nghiên cứu rất nhiều năm và một vài công ty xe lớn trên thế giới đã ra mắt nhiều dòng sản phẩm xe điện khác nhau đã có những thành quả nhất định. Nhưng xe điện vẫn còn gặp nhiều thách thức lớn như hiệu suất pin, quãng đường di chuyển sau mỗi lần sạc,… Mặc dù nói xe điện là tương lai của ngành công nghiệp ô tô thế giới, nhưng hiện tại có một rào cản khá lớn đó là chi phí và giá thành của xe điện còn cao, khó cạnh tranh được với các dòng xe sử dụng động cơ đốt trong. Để cải thiện được những thách thức cũng như rào cản mà xe điện đang gặp phải, thì việc mô phỏng hệ thống truyền động điện sẽ là một phương pháp nghiên cứu hiệu quả để có thể tối ưu hóa được các tính năng, khả năng hoạt động của xe điện và các hệ thống trên xe. Từ đó chắc chắn sẽ có được những giải pháp giúp giảm chi phí và giá thành của xe điện đủ để cạnh tranh với các dòng xe sử dụng động cơ đốt trong ở khía cạnh kinh tế này.
Mục tiêu nghiên cứu - Tìm hiểu lịch sử, phân loại xe điện (chương 2) - Tìm hiểu cơ sở lý thuyết (chương 2) - Tìm hiểu các lực tác dụng lên xe khi chuyển động (chương 2) - Tìm hiểu khái quát về phần mềm MATLAB/Simulink (chương 3) - Mô hình hóa các bộ phận của xe điện (chương 3) - Dùng các thông số trên xe Tesla Model S 2021 để đưa vào model và phân tích kết quả (chương 3).