Mô phỏng hệ thống truyền động điện trên ô tô điện sử dụng hệ thống lái bốn bánh xe

Bài viết này trình bày nghiên cứu mô hình mô phỏng động lực học của ô tô điện với bốn động cơ điện độc lập tại bốn bánh xe bằng công cụ Matlab-Simulink, đánh giá hiệu quả điều khiển trong hai trường hợp ô tô chuyển làn và quay vòng với bán kính không đổi.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Mô phỏng hệ thống truyền động điện trên ô tô điện sử dụng hệ thống lái bốn bánh xe LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN TRÊN Ô TÔ ĐIỆN SỬ DỤNG HỆ THỐNG LÁI BỐN BÁNH XE SIMULATION OF ELECTRIC DRIVER SYSTEM FOR ELECTRIC CAR WITH FOUR WHEEL STEERING Nguyễn Ngọc Tuấn1, Hồ Hữu Hùng2, Nguyễn Thành Công3, Nguyễn Đình Cương4 Email: nguyenngoctuan66@gmail.com 1 Công ty cổ phần Ô tô Trường Hải 2 Trường Đại học Kinh tế - Kỹ thuật công nghiệp 3 Trường Đại học Giao thông Vận tải 4 Trường Đại học Sao Đỏ Ngày nhận bài: 02/11/2017 Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 24/12/2017 Ngày chấp nhận đăng: 28/12/2017 Tóm tắt Với nhiều ưu điểm nổi bật như khả năng điều khiển tốt, thân thiện với môi trường, ô tô điện đang là xu hướng phát triển trên toàn thế giới. Bài báo này trình bày nghiên cứu mô hình mô phỏng động lực học của ô tô điện với bốn động cơ điện độc lập tại bốn bánh xe bằng công cụ Matlab-Simulink, đánh giá hiệu quả điều khiển trong hai trường hợp ô tô chuyển làn và quay vòng với bán kính không đổi. Từ khóa: Ô tô điện; động cơ điện tại bốn bánh xe; 4WS. Abstract With many outstanding features such as good control, environmentally friendly, electric cars are trending development in the world. This paper presents a study of the dynamics simulation model of electric cars with four independent electric motors in four wheels by tool Simulink of Matlab, evaluating the control effect in two cases of automobile change lanes and turn around. Keywords: Electric car; 4-in wheels-motor; 4WS. 1. ĐẶT VẤN ĐẾ Do động cơ điện có tính chất dễ điều khiển tốc độ nên đặc tính lực kéo gần giống với đặc tính Đặc tính vận tốc lý tưởng của ô tô có dạng hypecbol lý tưởng của xe như hình 1c (tham khảo nghiên như trên hình 1a. Khi xe chuyển động, nếu lực cản cứu tại [1]). tăng thì vận tốc xe sẽ giảm dần, nếu lực cản giảm thì xe tăng dần vận tốc. Phạm vi thay đổi vận tốc của xe càng cao càng tốt và khả năng khắc phục lực cản của xe khi hoạt động càng rộng càng tốt. Để đáp ứng được điều kiện làm việc này, công suất của động cơ phải được giữ không đổi trên toàn bộ dải vận tốc. Động cơ điện có đặc tính mômen và đặc tính công suất như hình 1b, phù hợp với điều kiện chuyển động của xe. Động cơ điện có phạm vi thay đổi mômen lớn, có thể hoạt động ở vận tốc rất thấp và phạm vi điều chỉnh vận tốc lớn nên sử dụng ô tô sẽ cho khả năng khắc phục tốt các điều kiện cản khác nhau, phù hợp với các trạng thái làm việc Hình 1. a) Đặc tính làm việc của ô tô; b) Đặc tính của ô tô. ngoài động cơ điện; c) Đặc tính kéo của ô tô điện Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(59).2017 53  NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu mô phỏng số bám dọc φx, hệ số bám ngang φy) và độ trượt động lực học ô tô điện loại nhỏ, sử dụng bốn động s (gồm độ trượt dọc sx, độ trượt ngang sy), phụ cơ dẫn động trực tiếp bốn bánh xe; đánh giá khả thuộc vào từng loại đường và góc lệch bên bánh năng điều khiển hướng chuyển động thông qua xe α [3]. Mô phỏng mô hình lốp theo mối tương việc thay đổi dòng điện cấp cho các động cơ điện quan như sơ đồ hình 3. tại các bánh xe. Các giá trị Fx(sx,α,Fz) và Fy(sy,α,Fz) được xác định 2. CƠ SỞ NGHIÊN CỨU từ thực nghiệm. Bài báo kế thừa mô hình mô phỏng động lực học Mô hình mô phỏng cho phép xác định được các của tác giả Lê Ngọc Trung với hệ thống lái bốn giá trị vận tốc xe theo phương dọc x , vận tốc xe bánh xe dẫn hướng [2] để xây dựng mô hình mô theo phương ngang y , vận tốc góc quay thân xe phỏng chuyển động của xe bốn bánh chủ động với ε , vận tốc góc của các bánh xe, độ trượt của các bốn động cơ điện đặt trong bánh xe như hình 2. bánh xe, các thành phần lực ngang và lực dọc tại Hệ phương trình vi phân mô tả các chuyển động bánh xe. của ô tô trong mặt phẳng đường như sau: mx = Fxfl cos d fl + Fxfr cos d fr + Fxrl cos d rl + Fxrr cos d rr − − Fyfl sin d fl − Fyfr sin d fr + Fyrl sin d rl + Fyrr sin d rr − P − Pf my = Fyfl cos d fl + Fyfr cos d fr + Fyrl cos d rl + Fyrr cos d rr + (1) + Fxfl sin d fl + Fx ...