TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
Xe điện đang trở thành xu hướng phát triển nổi bật trong ngành công nghiệp, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng Tuy nhiên, hiện nay còn thiếu nghiên cứu áp dụng các lý thuyết điều khiển như PID, Fuzzy, LQR và Neural Network cho các hệ thống thông minh, đặc biệt là hệ thống vi sai điện tử Việc điều khiển tốc độ của động cơ BLDC trong hệ thống vi sai điện tử gặp nhiều thách thức liên quan đến lý thuyết điều khiển và thiết bị điều khiển.
Nhiều nghiên cứu quốc tế đã tập trung vào các hệ thống điều khiển tự động, chủ yếu thiết kế hoàn chỉnh một module điều khiển duy nhất Các nghiên cứu này bao gồm các khía cạnh như xử lý tín hiệu, xử lý và tính toán trung tâm, cũng như công suất.
TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Môn học ứng dụng điều khiển tự động trên ô tô tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM dành cho sinh viên năm 3 ngành công nghệ kỹ thuật ô tô, cung cấp kiến thức về hệ thống điều khiển tự động Tuy nhiên, môn học này còn thiếu các ví dụ minh họa và thiết bị thực nghiệm, đặc biệt là trong việc giảng dạy các hệ thống trên xe điện.
Xe điện hiện đại thường được trang bị các hệ thống điều khiển tự động tiên tiến hơn so với xe sử dụng động cơ đốt trong truyền thống Một ví dụ điển hình là vi sai điện tử, giúp cải thiện khả năng điều khiển xe Tuy nhiên, công nghệ này vẫn chưa được áp dụng rộng rãi do chưa được tối ưu hóa hoàn toàn.
Chúng tôi nhận thấy việc nghiên cứu về vi sai điện tử là cần thiết để đáp ứng nhu cầu học tập và nghiên cứu, đồng thời cung cấp tài liệu và thiết bị thực hành cho các khóa học sau này.
MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Tìm hiểu về CATIA, MATLAB/SIMULINK, CARSIM và board ARM STM32F4
Tìm hiểu về lịch sử và một số công nghệ điều khiển chuyển động trên xe điện
Thiết kế xe trên CATIA và chế tạo xe điện sử dụng động cơ BLDC với chức năng vi sai điện tử
Mô phỏng động cơ BLDC và hệ thống vi sai điện tử bằng phần mềm
Mô phỏng xe trên phần mềm CARSIM với chức năng vi sai điện tử
Thiết kế thuật toán trên MATLAB/SIMULINK điều khiển mô hình thực nghiệm.
PHƯƠNG PHÁP VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Phương pháp giải quyết vấn đề:
Để tìm hiểu về CATIA, CARSIM, MATLAB/SIMULINK, cũng như cách giao tiếp với board STM32F4 và các công nghệ điều khiển chuyển động trên xe điện, bạn nên sử dụng các nguồn tài liệu trực tuyến.
Ứng dụng CATIA để thiết kế ra mô hình xe điện
Ứng dụng kỹ thuật cơ khí để chế tạo mô hình xe điện
Ứng dụng CARSIM để mô phỏng xe điện thực hiện chức năng vi sai điện tử
Ứng dụng board STM32F4 kết hợp với giải thuật PID để điều khiển hai bánh xe thực hiện chức năng vi sai điện tử
Tiến hành thu thập các tín hiện góc lái, tốc độ bánh xe, dòng điện cung cấp cho 2 động cơ BLDC để phục vụ nghiên cứu chuyển động
Điều khiển tốc độ động cơ BLDC
Điều khiển vi sai điện tử
Đánh giá kết quả lý thuyết và kết quả thực nghiệm dựa trên mô phỏng trên CARSIM và mô hình thực tế
Đưa ra nhận xét và đề xuất hướng phát triển của đề tài.
LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN Ô TÔ ĐIỆN
Chiếc xe chạy điện đầu tiên ra đời vào năm 1834 và được thương mại hóa vào năm 1852, nhưng không sử dụng pin sạc Sự phát minh của pin sạc axit chì bởi Gaston Plante vào năm 1859, cùng với sự phát triển của Camille Faure, đã mở ra cơ hội thành công lớn cho xe điện trong thế kỷ 19.
Chiếc xe điện đầu tiên được phát minh vào khoảng năm 1830, giữa giai đoạn 1832-1839, bởi Robert Anderson, một doanh nhân người Scotland Vào thời điểm đó, xe điện vẫn còn ở dạng thô sơ.
Hình 1 1 Con đường phát triển của xe điện
Hình 1 2 Mô hình xe điện đầu tiên được phát minh bởi Robert Anderson
Vào khoảng năm 1835, Thomas Davenport, một người Mỹ, đã chế tạo ra đầu máy điện nhỏ đầu tiên Đến năm 1838, Robert Davidson, một người Scotland, phát triển một mô hình tương tự có khả năng chạy với tốc độ 6 km/h Tuy nhiên, cả hai sáng chế này đều không sử dụng pin có thể sạc lại.
Năm 1884, bức ảnh nổi tiếng ghi lại hình ảnh ông Thomas Parker ngồi trên chiếc xe điện, được xem là chiếc xe điện đầu tiên trên thế giới Bức ảnh này đã được công bố và đánh dấu một bước tiến quan trọng trong lịch sử giao thông.
Hình 1 3 Mô hình xe điện phát minh bởi Robert Davidson vào năm 1838
Hình 1 4 Thomas Parker phát minh ra chiếc xe điện đầu tiên vào năm 1884 tháng 4 năm 2009 bởi người cháu trai Graham Parker
Năm 1891, ông William Morrison (người Mỹ) chế tạo thành công chiếc xe điện thực sự đầu tiên
Vào năm 1896, chiếc xe điện mang tên Ricker của ông Andrew Riker giành chiến thằng trong một cuộc đua xe
Vào năm 1899, tại Bỉ, công ty đã chế tạo chiếc xe điện "La Jamais Contente", đánh dấu kỷ lục đầu tiên khi đạt tốc độ trên 100 km/h, cụ thể là 105 km/h Chiếc xe được điều khiển bởi Camille Jenatzy và sử dụng lốp xe của Michelin, với thiết kế hình dáng giống như một quả ngư lôi.
Hình 1 7 Xe điện La Jamias Contente 1899
Vào năm 1900, xe điện bắt đầu thời kỳ hoàng kim Hơn một phần ba số xe chạy trên
Hình 1 5 Morrison và hành khách trên xe điện của ông năm 1891
Hình 1 6 Bài báo viết về xe điện Riker năm 1896 đường là xe chạy điện, phần còn lại là xe chạy xăng, dầu và hơi nước
Năm 1902, ra đời chiếc xe Phaeton de Wood có thể chạy được quãng đường dài 29 km với tốc độ 22,5 km/h và có giá chi phí là 2.000 USD
Năm 1912, sản xuất xe điện đạt đỉnh cao, nhưng sự xuất hiện của Ford Model T chạy bằng xăng vào năm 1908 đã thu hút sự chú ý của công chúng.
1918, Công ty xe điện Anderson giới thiệu một mô hình xe điện mới ở Detroit
Trong những năm 1920, xe điện gặp phải sự suy giảm do nhiều yếu tố, bao gồm phạm vi hoạt động hạn chế, tốc độ chậm, công suất chưa đạt yêu cầu, sự phổ biến của dầu mỏ, và giá thành cao gấp đôi so với xe chạy xăng của Ford.
Năm 1966, Quốc hội Mỹ đã đề xuất sản xuất xe điện nhằm giảm ô nhiễm không khí, nhận được sự ủng hộ lớn từ công chúng, đặc biệt trong bối cảnh giá xăng và dầu tăng cao vào năm 1973.
Cú sốc dầu lửa đầu tiên từ OPEC đã dẫn đến lệnh cấm vận chống lại Hoa Kỳ, tạo ra động lực mạnh mẽ cho sự phát triển của xe điện Tuy nhiên, thực tế là ngành công nghiệp này vẫn chưa có dấu hiệu bứt phá thực sự.
Năm 1972, ông Victor Wouk cha để của dòng xe Hybrid (xe lai điện) đã chế tạo ra chiếc xe Hybrid đầu tiên, mang tên Buick Skylark General Motors (GM)
Hình 1 8 Xe điện Phaeton de Wood 1902
Hình 1 9 Xe điện Buick Skylark General Motors (GM) 1972
Vào năm 1974, chiếc xe Vanguard-Sebring CitiCar ra mắt như một mẫu xe điện dành cho sân golf và được giới thiệu tại Hội nghị chuyên đề về xe điện ở Washington.
Symposium de Washington, D.C) Xe có thể chạy được quãng đường dài 64 km với tốc độ
48 km/h Năm 1975, công ty Vanguard-Sebring CitiCar là nhà sản xuất thứ sáu của Mỹ nhưng bị giải thể một vài năm sau đó
Năm 1976, Quốc hội Mỹ phê chuẩn chương trình “Electric and Hybrid Vehicle
Research, Development, and Demonstration Act.”, với mục đích thúc đẩy sự phát triển của công nghệ pin mới, động cơ và linh kiện hybrid
Vào năm 1988, ông Roger Smith, chủ tịch GM, đã khởi xướng một quỹ nghiên cứu nhằm phát triển chiếc xe điện EV1 Đến năm 1990, tiểu bang California đã thông qua chương trình Zero Emission Vehicle, với mục tiêu khoảng 2% xe ô tô không phát khí thải ô nhiễm vào năm tới.
1988 và 10% vào năm 2003 Cùng năm đó, Giám đốc điều hành của GM giới thiệu phiên bản xe hai chỗ ngồi “Impact” tại triển lãm Los Angeles Auto Show
Giữa năm 1996 và 1998 GM sản xuất 1.117 xe điện đời EV1, 800 xe trong số đó được dủng cho thuê với một hợp đồng 3 năm
Hình 1 10 Xe điện Vanguard-Sebring CitiCar 1974
Tuy nhiên, đến năm 2000 xe điện sẽ lại chết một lần nữa
In 2002, General Motors and DaimlerChrysler filed a lawsuit against the California Air Resources Board (CARB) to overturn the 1990 Zero Emission Vehicle (ZEV) law, with support from President George Bush.
Năm 2003-2004, là sự kết thúc của dòng xe EV1 GM đã cho thu hồi tất cả các xe để hủy, bất chấp nhiều cuộc biểu tình
Hình 1 11 Xe điện GM EV1 1990
Tại Pháp, tháng 3 năm 2009, công ty Vincent Bolloré thông báo phát hành trong năm
2010 xe điện Pinifarina Blue Car thuê bao tháng với giá 330€
Ngày nay, nhận thức về môi trường đang gia tăng, tạo cơ hội cho thị trường xe ô tô điện phát triển mạnh mẽ Năm 2010, Tesla Motors, một công ty xe điện tại California, đã thành công khi niêm yết trên thị trường chứng khoán với hơn 200 triệu USD và ghi nhận mức tăng trưởng 36,7% chỉ trong một năm.
Mặc dù hiện tại xe điện còn khá mới mẻ đối với người Việt, nhưng các chuyên gia dự đoán rằng trong vòng một thập kỷ tới, xe điện sẽ trở nên phổ biến hơn tại Việt Nam, nhờ vào những thành tựu mà Tesla đã đạt được trên toàn cầu.
Hình 1 13 Xe điện của hãng xe California Tesla Motors
GIỚI THIỆU VỀ VI SAI ĐIỆN TỬ
Trong ngành kỹ thuật ô tô, vi sai điện tử là một hệ thống tiên tiến thay thế cho vi sai cơ khí, cung cấp mô-men xoắn cần thiết cho từng bánh xe và cho phép chúng hoạt động với tốc độ khác nhau Khi xe vào cua, bánh xe bên trong và bên ngoài quay với tốc độ khác nhau do bán kính quay khác nhau Bộ vi sai điện tử sử dụng tín hiệu từ góc lái của vô lăng và tốc độ động cơ để điều chỉnh công suất cho mỗi bánh, đảm bảo bánh xe nhận được mô-men xoắn phù hợp, tối ưu hóa hiệu suất lái và an toàn.
Các hệ thống này, thường trang bị một động cơ cho mỗi bánh xe, yêu cầu một bộ điều khiển cấp cao bổ sung để thực hiện chức năng tương tự như một sự khác biệt cơ khí.
EDS có một số lợi thế hơn bộ vi sai cơ khí:
Đơn giản - tránh các bộ phận cơ khí bổ sung như hộp số hoặc ly hợp
Mô-men độc lập cho mỗi bánh xe cho phép các tính năng bổ sung (ví dụ, kiểm soát kéo, kiểm soát ổn định );
Reconfigurable - nó có khả năng lập trình để bao gồm các tính năng mới hoặc điều chỉnh theo sở thích của người lái xe;
Cho phép phanh tái tạo phân phối ;
Mô-men xoắn không giới hạn bởi bánh xe với lực kéo nhỏ nhất, vì nó có sự khác biệt cơ học
Thời gian đáp ứng nhanh hơn và chính xác về Mô-men cho mỗi bánh xe
Hình 1 14 Mô hình điều khiển vi sai điện tử cho xe điện có động cơ In-Wheel
GIỚI THIỆU VỀ CARSIM
Phần mềm CarSim, do công ty Mechanical Simulation Corporation tại Ann Arbor, Michigan phát triển từ năm 1996, cung cấp ứng dụng mô phỏng 3D tương tác cho hơn 30 nhà sản xuất và 150 trường đại học trên toàn cầu CarSim mô phỏng chuyển động của xe đua, xe chở khách, xe tải nhẹ và các loại xe tiện ích, được sử dụng trong thiết kế, phát triển và kiểm định các hệ thống trên xe.
CarSim là phần mềm mô phỏng tiên tiến với hệ thống dữ liệu hình ảnh sống động, hơn 800 phương trình phân tích và khả năng xuất file dưới định dạng Matlab, Excel Giao diện hiện đại cho phép người dùng dễ dàng thực hiện các thử nghiệm mô phỏng và xem đồ thị đặc tính chỉ với một cú nhấp chuột Các đồ thị và mô phỏng trong CarSim mang lại tính linh hoạt và tương tác cao, dễ dàng xuất sang báo cáo hoặc thuyết trình PowerPoint Các phép toán trong CarSim được xây dựng dựa trên lý thuyết vững chắc và đã được kiểm nghiệm thực tế Phần mềm sử dụng VehicleSim Lisp để phân tích các phương trình tính toán, cung cấp các phương trình phi tuyến tính chính xác cho các mô phỏng phức tạp Ngoài ra, CarSim còn hỗ trợ các công cụ mở rộng như Matlab/Simulink, LabVIEW và các ngôn ngữ lập trình khác, giúp người dùng dễ dàng tùy chỉnh và mô phỏng các thành phần như lốp xe, phanh và hệ thống dẫn động.
GIỚI THIỆU VỀ MATLAB/SIMULINK
MATLAB/SIMULINK là phần mềm được phát triển bởi công ty The MATHWORKS, hoạt động trên hệ điều hành MS-DOS và WINDOWS, nhằm hỗ trợ lập trình cũng như thực hiện các tính toán khoa học và kỹ thuật.
MATLAB, viết tắt của MATRIX và LABORATORY, là một công cụ mạnh mẽ cho phép người dùng thực hiện các phép toán với ma trận, vẽ đồ thị hàm số, và thực hiện các thuật toán phức tạp thông qua các tập lệnh điều khiển So với các ngôn ngữ lập trình truyền thống như C, C++, và Fortran, MATLAB giúp đơn giản hóa việc giải quyết các bài toán tính toán kỹ thuật Các câu lệnh trong MATLAB rất mạnh mẽ, nhiều vấn đề chỉ cần một câu lệnh để giải quyết Hơn nữa, MATLAB hỗ trợ mô phỏng với hình ảnh tọa độ không gian hai chiều (2D) và ba chiều (3D).
SIMULINK là một phần mềm mở rộng của MATLAB, được sử dụng để mô hình hóa, mô phỏng và phân tích hệ thống động Phần mềm này cho phép mô tả các hệ thống tuyến tính, phi tuyến, và các mô hình trong miền thời gian liên tục hoặc gián đoạn MATLAB/SIMULINK có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như xử lý tín hiệu, truyền thông, thiết kế điều khiển tự động, đo lường kiểm tra, phân tích mô hình tài chính, và tính toán sinh học Với hàng triệu kỹ sư và nhà khoa học làm việc trong cả môi trường công nghiệp và hàn lâm, MATLAB/SIMULINK đã trở thành ngôn ngữ phổ biến cho tính toán khoa học.
Hình 1 16 Phần mềm MATLAB & SIMULINK
GIỚI THIỆU VỀ BOARD MẠCH ARM STM32F407
Board mạch STM32F407 Discovery là một kit vi điều khiển ARM thuộc dòng ARM Cortex, mang lại kiến trúc chuẩn cho nhu cầu công nghệ đa dạng Sản phẩm này được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm ứng dụng doanh nghiệp, mạng gia đình, công nghệ mạng không dây và hệ thống ô tô.
Board mạch STM32F407 Discovery sử dụng vi điều khiển STM32F407VGT6, được trang bị chip ARM Cortex-M4F 32-bit, với 1MB bộ nhớ Flash và 192Kb RAM Bo mạch này tích hợp mạch nạp ST-LINK/V2 cùng các cảm biến như cảm biến gia tốc LIS302DL, bộ xử lý âm thanh MP45DT02, đèn LED thông báo trạng thái nguồn, nút nhấn và nút Reset.
Hình 1 17 Board mạch ARM STM32F407
GIỚI THIỆU VỀ CATIA
Thuật ngữ CATIA được viết tắc của cụm từ “Computer Aided Three Dimensional
"Interactive Application" là công nghệ xử lý tương tác trong không gian ba chiều với sự hỗ trợ của máy tính Đây là một bộ phần mềm CAD/CAM/CAE phức tạp được phát triển bởi Dassault Systemes, một công ty của Pháp, và được phân phối toàn cầu bởi IBM Catia V5, phiên bản phổ biến nhất, được lập trình bằng ngôn ngữ C++ Catia đóng vai trò là nền tảng đầu tiên trong bộ phần mềm quản lý toàn bộ chu trình sản phẩm (PLM) của Dassault Systems.
Hình 1 18 Phần mềm thiết kế CATIA V5-R21
Phần mềm CATIA hỗ trợ các kỹ sư trong việc thiết kế không gian hiệu quả, tối ưu hóa bố cục 3D và phân tích, phân bổ các nhà máy, thiết bị và dụng cụ Với nền tảng 3DEXPERIENCE, CATIA thúc đẩy kỹ thuật hợp tác đa lĩnh vực, bao gồm thiết kế bề mặt, hệ thống điện tử, chất lỏng, cơ khí và kỹ thuật hệ thống.
CATIA, với đặc trưng nổi bật là cơ sở dữ liệu chung, cho phép chuyển đổi dữ liệu nhanh chóng và thuận tiện giữa các môi trường Phần mềm này cung cấp nhiều module phục vụ cho nhiều mục đích sử dụng, trở thành tiêu chuẩn toàn cầu trong việc giải quyết các bài toán lớn trong các lĩnh vực như xây dựng, cơ khí, tự động hóa, công nghiệp ô tô, tàu thủy và hàng không CATIA hỗ trợ toàn diện từ thiết kế mô hình CAD (Thiết kế hỗ trợ máy tính) đến sản xuất thông qua CAM (Sản xuất hỗ trợ máy tính), cùng với khả năng phân tích, tính toán và tối ưu hóa giải pháp nhờ vào chức năng CAE (Kỹ thuật hỗ trợ máy tính).
GIỚI THIỆU CHUNG VÀ SO SÁNH ĐỘNG CƠ ĐIỆN
Động cơ điện một chiều vẫn giữ vai trò quan trọng trong hệ điều chỉnh tự động truyền động điện nhờ hiệu suất cao và tính năng phù hợp với các hệ thống yêu cầu độ chính xác cao Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của chúng là sự hiện diện của cổ góp và chổi than, dễ bị mòn và cần bảo trì thường xuyên Để khắc phục điều này, động cơ không cần bảo dưỡng đã được phát triển, thay thế cổ góp và chổi than bằng công nghệ chuyển mạch sử dụng thiết bị bán dẫn, như biến tần với transistor công suất Những động cơ này, được gọi là động cơ đồng bộ kích thích bằng nam châm vĩnh cửu hay động cơ một chiều không chổi than (BLDC), đã khắc phục hầu hết các nhược điểm của động cơ một chiều truyền thống.
Mặc dù có quan niệm cho rằng động cơ BLDC và ĐCMC thông thường có đặc tính tĩnh giống nhau, nhưng thực tế chúng có những khác biệt quan trọng Khi so sánh hai loại động cơ này theo công nghệ hiện tại, sự khác biệt giữa chúng thường được nhấn mạnh hơn là sự tương đồng.
Bảng 1 1 Bảng so sánh giữa động cơ BLDC và động cơ thường
Nội dung Động cơ một chiều thông thường Động cơ một chiều không chổi than
Cấu trúc cơ khí Mạch kích từ nằm trên stator Mạch kích từ nằm trên rotor
Tính năng đặc biệt Đáp ứng nhanh và dễ điều khiển Đáp ứng chậm hơn Dễ bảo dưỡng (thường không yêu cầu bảo dưỡng)
Sơ đồ nối dây Nối vòng tròn Đơn giản nhất là nối Δ
Cao áp: Ba pha nối Y hoặc Δ Bình thường: Dây cuốn 3 pha nối Y có điểm trung tính nối đất hoặc 4 pha Đơn giản nhất: nối 2 pha
Phương pháp xác định vị trí roto Tự động xác định bằng chổi than Sử dụng cảm biến vị trí: phần tử Hall, cảm biến quang học
Phương pháp đảo chiều Đảo chiều điện áp nguồn (cấp cho phần ứng hoặc mạch kích từ) Sắp xếp lại thứ tự của các tín hiệu logic
Chức năng của động cơ điện không thể thiếu vai trò của dây quấn và quá trình đổi chiều Đổi chiều là việc chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng xoay chiều và phân phối chính xác đến từng dây quấn của phần ứng động cơ Trong động cơ một chiều thông thường, việc đổi chiều được thực hiện qua cổ góp và chổi than, bằng cách thay đổi vị trí để đảo chiều dòng điện Ngược lại, ở động cơ một chiều không chổi than (BLDC), quá trình đổi chiều được thực hiện thông qua các thiết bị bán dẫn như transistor, MOSFET, GTO và IGBT.
GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ BLDC
1.12.1 Ưu và nhược điểm của BLDC Ưu điểm:
Sử dụng chuyển mạch điện tử nên gần như không bị ảnh hưởng bởi ma sát
Động cơ có tuổi thọ cao, hoạt động bền bỉ, hầu như không bị hư hỏng
Các cuộn dây phần ứng được đặt trên Stator nên thuận lợi cho việc làm mát
Mật độ công suất lớn hơn động cơ một chiều truyền thống
Đặc tính tốc độ/Mô-men tuyến tính tốt
Tỷ lệ công suất/khối lượng cao
Tỷ lệ Mô-men/quán tính lớn nên tăng/giảm tốc nhanh
Hiệu suất cao do sử dụng nam châm vĩnh cửu
Kết cấu nhỏ gọn nên dễ dàng thiết kế, tính toán, thi công cũng như có thể tháo lắp khi cần thiết
Dao động Mô-men nhỏ, ngay cả ở tôc độ thấp nên giúp điều khiển chính xác hơn
Động cơ BLDC sử dụng nam châm vĩnh cửu, dẫn đến giá thành cao Tuy nhiên, với sự phát triển công nghệ hiện nay, giá thành của nam châm vĩnh cửu dự kiến sẽ giảm trong tương lai, giúp giảm chi phí cho động cơ này.
Động cơ BLDC cần một bộ điều khiển riêng để hoạt động, với tín hiệu đầu ra dạng xung vuông Bên trong động cơ, cảm biến Hall được sử dụng để xác định vị trí của rotor.
BLDC gồm 02 phần chính cơ bản, là rotor và stator
Rotor là bộ phận xoay, nằm bên trong và kết nối trực tiếp với trục dẫn động Nó được cấu tạo từ một chuỗi nam châm vĩnh cửu, đóng vai trò quan trọng trong hoạt động của thiết bị.
Stator là bộ phận đứng yên của động cơ, gắn chặt với vỏ ngoài Nó bao gồm các cuộn dây quấn quanh lõi sắt từ, được làm từ các lá thép kỹ thuật cách điện Các cuộn dây trong stator thường được thiết kế theo hình tam giác hoặc hình sao.
Động cơ một chiều không chổi than có cấu tạo tương tự như động cơ xoay chiều đồng bộ kích thích bằng nam châm vĩnh cửu, với dây quấn stator giống như dây quấn của động cơ xoay chiều nhiều pha và rotor gồm nhiều nam châm vĩnh cửu Sự khác biệt chính giữa động cơ một chiều không chổi than và động cơ xoay chiều đồng bộ là phương pháp xác định vị trí rotor để tạo ra tín hiệu điều khiển cho bộ chuyển mạch điện tử Việc xác định vị trí rotor thường được thực hiện qua cảm biến Hall, mặc dù một số động cơ cũng sử dụng cảm biến quang học Mặc dù động cơ ba pha là phổ biến và có năng suất cao, động cơ một chiều không chổi than hai pha cũng được sử dụng rộng rãi nhờ cấu tạo và mạch truyền động đơn giản.
Khác với động cơ một chiều thông thường, stator của động cơ BLDC có dây quấn phần ứng, thường là dây quấn ba pha với hai sơ đồ nối dây là hình sao Y hoặc hình tam giác Δ Stator được cấu tạo từ các lá thép kỹ thuật điện, với các cuộn dây được đặt trong các khe cắt xung quanh chu vi phía trong Mặc dù cấu trúc stator của động cơ BLDC tương tự như các động cơ cảm ứng khác, cách phân bố các bối dây lại khác biệt.
Hầu hết các động cơ một chiều không chổi than đều có 3 cuộn dây được kết nối theo hình sao hoặc hình tam giác Mỗi cuộn dây bao gồm nhiều bối dây nối liền, được đặt trong các khe và kết nối với nhau để tạo thành một cuộn dây hoàn chỉnh Các cuộn dây này được phân bố đều trên chu vi của stator, theo một trình tự nhất định nhằm tạo ra số cực chẵn Sự bố trí và số rãnh của stator khác nhau sẽ ảnh hưởng đến số lượng cực của động cơ.
Sự khác biệt trong cách nối các bối dây trong cuộn dây stator tạo ra hình dáng sức phản điện động khác nhau ở động cơ BLDC, bao gồm dạng hình sin và hình thang Điều này dẫn đến hai loại động cơ: động cơ BLDC hình sin và động cơ BLDC hình thang, với dòng điện pha tương ứng cũng có hình dạng tương tự Động cơ hình sin có mô-men phẳng hơn nhưng chi phí cao hơn do yêu cầu bối dây mắc liên tục, trong khi động cơ hình thang có giá rẻ hơn nhưng mô-men lại nhấp nhô do sự thay đổi điện áp lớn hơn Động cơ một chiều không chổi than thường có các cấu hình 1 pha, 2 pha và 3 pha, tương ứng với số cuộn dây trong stator Việc chọn động cơ phù hợp phụ thuộc vào khả năng cấp công suất điều khiển và tỷ lệ điện áp.
Hình 1 19 Hai dạng sức phản điện động của BLDC
Động cơ có điện áp nhỏ hơn hoặc bằng 48V thường được sử dụng trong máy tự động, robot và các cơ cấu chuyển động nhỏ Trong khi đó, động cơ có điện áp trên 100V thích hợp cho các thiết bị công nghiệp, tự động hóa và các ứng dụng trong lĩnh vực công nghiệp.
Rotor được làm từ nam châm vĩnh cửu với số lượng đôi cực từ 2 đến 8, bao gồm các cực Nam (S) và Bắc (N) xếp xen kẽ Chất liệu nam châm được lựa chọn dựa trên yêu cầu mật độ từ trường trong rotor, trong đó nam châm Ferrite là loại thường được sử dụng.
Với sự phát triển của công nghệ, nam châm làm từ hợp kim ngày càng trở nên phổ biến Mặc dù nam châm Ferrite có giá thành thấp hơn, nhưng mật độ thông lượng trên đơn vị thể tích của nó lại thấp Ngược lại, vật liệu hợp kim có mật độ từ cao hơn, cho phép thu nhỏ kích thước của rotor mà vẫn đạt được mô-men tương tự Do đó, trong cùng một thể tích, mô-men của rotor sử dụng nam châm hợp kim luôn vượt trội hơn so với rotor sử dụng nam châm Ferrite.
1.12.5 Cảm biến vị trí Hall
Động cơ một chiều không chổi than hoạt động khác biệt so với động cơ một chiều có chổi than, nhờ vào việc điều khiển điện tử Các cuộn dây của stator được cấp điện thông qua sự chuyển mạch của các van bán dẫn công suất Để động cơ hoạt động hiệu quả, việc cấp điện cho các cuộn dây stator phải được thực hiện theo thứ tự chính xác, phụ thuộc vào vị trí của rotor Do đó, việc xác định vị trí của rotor là rất quan trọng để biết cuộn dây stator nào sẽ được cấp điện tiếp theo.
Hình 1 20 Hai dạng sức phản điện động của BLDC
Rotor trong động cơ một chiều không chổi than được xác định vị trí thông qua các cảm biến Hall được ẩn bên trong stator Những cảm biến này thường được đặt tại phần đuôi trục (trục phụ) của động cơ, giúp theo dõi chính xác vị trí của rotor.
Khi các cực nam châm của rotor di chuyển gần các cảm biến Hall, chúng sẽ phát tín hiệu cao hoặc thấp tương ứng với sự xuất hiện của cực Bắc hoặc cực Nam Từ tổ hợp tín hiệu của ba cảm biến Hall, thứ tự chuyển mạch chính xác được xác định Tín hiệu này dựa trên hiệu ứng Hall, trong đó dòng điện chạy qua vật dẫn trong từ trường sẽ tạo ra lực ngang, đẩy các điện tích di chuyển về một phía của vật dẫn.
Hiệu ứng Hall, được phát hiện vào năm 1879, xảy ra khi số lượng điện tích bị đẩy về một phía cân bằng với mức độ ảnh hưởng của từ trường, dẫn đến sự xuất hiện của hiệu điện thế giữa hai mặt của vật dẫn Hiệu điện thế này có thể đo được và phản ánh sự tác động của từ trường lên các điện tích.
NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT
NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN ĐỘNG CƠ
2.1.1 Ưu điểm của động cơ điện
Trong tương lai, xe điện sẽ trở thành phương tiện giao thông chủ yếu, góp phần tạo ra một thế giới xanh hơn So với động cơ đốt trong truyền thống, xe điện mang lại nhiều ưu điểm vượt trội Động cơ điện không sử dụng nhiên liệu đốt như xăng hay dầu, do đó không thải ra khí carbonic hay chất độc hại, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Động cơ điện có khả năng đáp ứng mô-men nhanh chóng và chính xác, nhanh hơn khoảng 100 lần so với động cơ đốt trong, theo báo cáo của Power Electronics Conference 2010 Với kích thước nhỏ gọn và ít tỏa nhiệt, động cơ điện dễ dàng cho phép tính toán chính xác mô-men bằng cách đo đạc các thông số dòng điện và điện áp, điều này rất khó thực hiện với động cơ đốt trong truyền thống.
Ô tô điện đang trở thành một công nghệ nóng hổi tại Việt Nam và toàn cầu, được xem là bước chuyển mình quan trọng trong ngành công nghiệp ô tô Nghiên cứu về ô tô điện ở Việt Nam và thế giới rất phong phú, cùng với sự đa dạng về linh kiện và thiết bị, giúp giá thành của loại động cơ này ngày càng hợp lý hơn.
Động cơ điện có nhiều loại ứng dụng trong các lĩnh vực như công nghiệp, in ấn và y học Đặc biệt, động cơ điện cho ô tô điện cần có những đặc điểm riêng để phù hợp với mọi tình huống sử dụng Công suất của động cơ truyền động cho ô tô điện thường dao động từ 30 kW đến 100 kW hoặc hơn Nếu sử dụng động cơ công nghiệp thông thường, khối lượng sẽ rất lớn, làm tăng trọng lượng xe, dẫn đến tiêu tốn năng lượng và giảm quãng đường đi được mỗi lần sạc, một yếu tố quan trọng đối với ô tô điện.
Dải điều chỉnh tốc độ:
Xe ô tô thông thường có khả năng vận hành trong dải tốc độ từ 0 đến khoảng 150 km/h, trong khi các dòng xe thể thao có thể đạt tốc độ cao hơn nhiều Điều này yêu cầu động cơ của xe phải hoạt động hiệu quả trong một dải tốc độ rộng.
Khi ô tô khởi động và di chuyển ở tốc độ thấp, mô-men cần phải lớn để đảm bảo hiệu suất hoạt động Ngược lại, khi xe chạy ở tốc độ cao, chỉ cần mô-men nhỏ Động cơ điện hoạt động hiệu quả trong hai vùng làm việc khác nhau.
Vùng I: dưới tốc độ cơ bản (vùng Mô-men không đổi)
Vùng II: trên tốc độ cơ bản (vùng công suất không đổi)
Hình 2 1 So sánh đặc tính làm việc của động cơ điện
Động cơ công nghiệp thường hoạt động chủ yếu ở vùng I, tuy nhiên, đặc tính của vùng II lại phù hợp hơn với yêu cầu hoạt động của ô tô điện Dựa trên những đặc điểm này, chúng ta có thể xác định và phân loại các loại động cơ thích hợp cho xe ô tô điện.
2.1.2.1 Động cơ một chiều (DC Motor) Động cơ một chiều có ưu điểm nổi bật là rất dễ điều khiển
Trước khi công nghệ bán dẫn và kỹ thuật điều khiển phát triển, động cơ một chiều đã trở thành lựa chọn hàng đầu cho các ứng dụng yêu cầu điều khiển tốc độ và mô-men.
Hình 2 3 Động cơ điện 1 chiều
Động cơ một chiều có nhược điểm là cần bộ vành góp và chổi than, dẫn đến tuổi thọ thấp và yêu cầu bảo trì thường xuyên Loại động cơ này không thích hợp với điều kiện nóng ẩm và bụi bặm Khi công nghệ bán dẫn và kỹ thuật điều khiển phát triển, động cơ một chiều ngày càng bị thay thế bởi các loại động cơ khác.
2.1.2.2 Động cơ không đồng bộ (Induction Motor – IM) Động cơ IM có ưu điểm giá thành thấp, thông dụng, dễ chế tạo Với kỹ thuật hiện nay, hoàn toàn có thể thực hiện các thuật toán điều khiển vector tiên tiến cho động cơ IM, đáp ứng các yêu cầu công nghệ cần thiết
Hình 2 4 Động cơ không đồng bộ
Nhược điểm của động cơ IM là có hiệu suất thấp
Các hãng xe Mỹ như GM chủ yếu sử dụng động cơ IM do đặc điểm đường cao tốc dài và rộng, giúp động cơ phát huy hiệu suất tối đa với tổn thất thấp Tuy nhiên, tại Việt Nam, đường nhỏ hẹp và đông đúc khiến xe thường chạy ở tốc độ thấp và phải dừng, đỗ nhiều, dẫn đến động cơ IM hoạt động dưới mức định mức, gây hiệu suất kém và giảm quãng đường di chuyển cho mỗi lần nạp ắc quy.
2.1.2.3 Động cơ từ trở đồng bộ (Synchronous Reluctance Motor - SynRM) Động cơ SynRM có cấu trúc stator giống động cơ xoay chiều thông thường với dây quấn và lõi sắt từ Rotor của động cơ được thiết kế gồm các lớp vật liệu từ tính và phi từ tính đan xen nhau như ta thấy trên hình dưới Cấu trúc này khiến cho từ trở dọc trục và từ trở ngang trục của động cơ khác nhau, sinh ra Mô-men từ trở làm động cơ quay
2.1.2.4 Động cơ từ trở thay đổi (Switched Reluctance Motor - SRM) Động cơ SRM có cấu tạo của rotor và stator đều có dạng cực lồi, trên stator có dây quấn tương tự như dây quấn kích từ của động cơ một chiều, rotor chỉ là một khối sắt, không có dây quấn hay nam châm Với cấu tạo đặc biệt này, SRM rất bền vững về cơ khí, cho phép thiết kế ở dải tốc độ rất cao, lên tới hàng chục nghìn vòng / phút
Nguyên lý hoạt động của động cơ như sau: các dây quấn stator được kích từ lần lượt
Động cơ SRM (động cơ bước) hoạt động khi lực từ trường tác động lên rotor, khiến nó quay từ vị trí có từ trở lớn nhất đến vị trí có từ trở nhỏ nhất Mạch từ của động cơ hoạt động hiệu quả trong cả vùng tuyến tính và vùng bão hòa, tối ưu hóa khả năng của vật liệu từ Điều này giúp động cơ SRM đạt được tỉ lệ công suất trên khối lượng cao.
(kích thước) lớn Động cơ SRM cũng có những nhược điểm làm hạn chế khả năng ứng dụng của nó
Nguyên lý hoạt động của hệ thống rất đơn giản, nhưng việc điều khiển nó một cách hiệu quả lại gặp khó khăn do hiện tượng nhấp nhô mô-men (torque ripple) lớn, đặc biệt trong quá trình chuyển mạch.
Mặt khác, do cấu tạo cực lồi, động cơ có tính phi tuyến cao, gây khó khăn cho việc điều khiển và thiết kế động cơ
NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ ĐIỀU KHIỂN
2.2.1 Nghiên cứu thuật toán điều khiển bộ vi sai điện tử
Có nhiều thuật toán điều khiển khác nhau, nhưng các lý thuyết mấu chốt luôn được nhấn mạnh, bao gồm những nguyên tắc cơ bản cần thiết để đảm bảo hiệu quả trong việc áp dụng các thuật toán này.
Khi xe chạy thẳng hai bánh xe phải quay với cùng tốc độ
Khi xe quay vòng: hai bánh phải khác tốc, tốc độ bánh ngoài vòng cua sẽ lớn hơn bánh trong
Dưới sự hướng dẫn tận tình của giáo viên, nhóm đã tiến hành nghiên cứu tài liệu và quyết định xây dựng thuật toán như sau:
Hai bánh xe được dẫn động bởi hai mô tơ điện
δ góc lái khi xe quay vòng
dw khoảng cách giữa hai bánh trên cùng trục bánh
ωr, ωl tốc độ góc giữa bánh phải và bánh trái
Lw chiều dài cơ sở của xe
Hình (a) cấu trúc quay vòng
Hình 2 13 Mô phỏng cấu trúc xoay vòng
Tốc độ được tính bởi công thức:
Công thức bán kính đường cong liên hệ chiều dài cơ sở và góc lái:
Thêm (3) vào (1) và (2) ta được tốc độ góc tại mỗi bánh xe trái và phải:
Sự khác nhau giữa tốc độ góc của mỗi bánh xe được biểu hiện bởi mối liên hệ:
Tín hiệu số của góc lái cho biết hướng đường cong δ > 0 → quay vòng phải δ < 0 → quay vòng trái δ = 0 → đi thẳng
Khi xe quay vòng, bộ điều khiển nhận tín hiệu từ góc lái để điều chỉnh tốc độ các bánh xe Vi sai điện tử ngay lập tức giảm tốc độ bánh trong khi tăng tốc độ bánh bên ngoài vòng cua, đảm bảo tốc độ góc phù hợp cho từng bánh xe.
2.2.2 Thuật toán điều khiển PID
Bộ điều khiển PID là một hệ thống điều khiển hồi tiếp vòng kín, bao gồm ba thành phần chính: điều khiển vi phân, tích phân và tỷ lệ Nó có khả năng điều khiển hệ thống với tốc độ phản hồi nhanh, độ vọt lố thấp và sai số xác lập bằng không khi được cấu hình với thông số phù hợp.
Mục tiêu điều khiển của bô ̣ PID là giảm đô ̣ vo ̣t lố (POT), giảm thời gian xác lâ ̣p (t s ), triệt tiêu sai số xác lâ ̣p và giảm dao đô ̣ng
Hàm truyền của bô ̣ điều khiển P là K p
Kp càng lớn thì tốc độ đáp ứng càng nhanh
Kp càng lớn thì sai số xác lập càng nhỏ
Kp tăng quá lớn thì vọt lố càng cao, nếu tăng nữa thì hệ thống mất ổn định và dao động không tắt dần
Hình 2 14 Sơ đồ khối bô ̣ điều khiển PID
Hình 2 15 Sơ đồ khối bộ điều khiển chỉ có P
Hàm truyền của nó là K i /s
Ki càng lớn thì độ vọt lố càng cao
Ki càng lớn thì sai số xác lập càng nhỏ
Ki càng lớn thì đáp ứng quá độ càng lâu
Phải sử dụng kết hợp với khâu P hoặc khâu I
Kd càng lớn thì độ vọt lố càng nhỏ
Kd càng lớn thì đáp ứng quá độ càng nhanh
Khâu D rất nhạy với nhiễu tần số cao
Thiết kế bộ điều khiển PID có thể thực hiện qua nhiều phương pháp như QĐNS, biểu đồ Bode, hay phương pháp giải tích, tuy nhiên, việc xây dựng hàm truyền thường gặp khó khăn Phương pháp Zeigler – Nichols là một trong những phương pháp phổ biến để thiết kế bộ điều khiển PID Bên cạnh đó, phương pháp điều chỉnh thủ công cũng được sử dụng rộng rãi trong thực nghiệm thiết kế bộ điều khiển PID.
Hình 2 16 Sơ đồ khối bô ̣ điều khiển chỉ có I
Hình 2 17 Sơ đồ khối bô ̣ điều khiển chỉ có D
THIẾT KẾ XE ĐIỆN TRÊN CATIA VÀ THI CÔNG XE ĐIỆN
THIẾT KẾ XE ĐIỆN BẰNG PHẦN MỀM CATIA
Mô hình xe điện mới được thiết kế dựa trên mô hình thực tế của nhóm trước, nhưng đã được điều chỉnh để phù hợp hơn với điều kiện đường xá Việt Nam Với việc đường xá còn nhỏ hẹp và phức tạp, nhóm nhận thấy một số chi tiết trong thiết kế trước không phù hợp Do đó, nhóm quyết định cải tiến mô hình để tạo ra một sản phẩm nhỏ gọn, thoải mái và thực tiễn hơn cho người sử dụng.
Bảng 3 1 Bảng kích thước xe điện
Chiều cách 2 trục bánh xe 1420 mm
Khoảng sáng gầm xe 100 – 120 mm
Hình 3 1 Mô phỏng thiết kế xe điện của nhóm trước đã thi công trên CATIA
3.1.2 Thiết kế khung chịu lực chính Đối với mọi loại xe từ 2 bánh đến 4 bánh thì yếu tố an toàn cho người ngồi trên xe được đặt trên hàng đầu, vì vậy để có một chiếc xe điện đáp ứng yêu cầu trên thì cần phải tính toán - thiết kế bộ khung chịu lực chính một cách kĩ lưỡng nhất
Hình 3 2 Thiết kế mới của xe điện trên phần mềm CATIA
Hình 3 3 Khung chịu lực chính thiết kế trên phần mềm CATIA
Trong đồ án này, nhóm đã sử dụng phần khung sàn của xe MIN-10 cũ Do thời gian hạn hẹp, nhóm quyết định thay thế một số chi tiết để phục vụ cho nghiên cứu đề tài.
Khung chịu lực chính được chia làm 02 phần cơ bản :
Khung chịu lực chính và cầu trước
Hệ thống cầu sau có thể tách rời
Nhóm thiết kế đã lựa chọn cơ cấu cầu sau kiểu treo phụ thuộc với 2 phuộc treo xe máy 32 cm nhằm cải thiện khả năng vững chắc và êm dịu khi di chuyển Thiết kế này giúp giảm thiểu rung sóc và tăng cường sự ổn định cho xe, đặc biệt khi vào đường cua, thân xe ít bị nghiêng Nhờ đó, định vị của bánh xe không bị thay đổi nhiều do chuyển động lên xuống, giúp lốp xe ít bị mòn.
Hình 3 4 Thiết kế cầu sau trên phần mềm CATIA
Nhóm quyết định điều chỉnh cầu trước để giảm khoảng sáng gầm xe, nhằm nâng cao tính động học và khả năng bám đường Để tiết kiệm thời gian và chi phí, nhóm đã sử dụng cầu sau cũ của xe để lắp lên khung cầu trước, đồng thời thay thế hai thanh treo cứng bằng hai phuộc dài 20 cm, giúp xe di chuyển êm ái hơn khi vào những đoạn đường gồ ghề.
Hình 3 5 Thiết kế cầu sau trên phần mềm CATIA
THI CÔNG XE ĐIỆN
Sau khi hoàn tất bản vẽ, nhóm đã bắt tay vào việc chuẩn bị vật liệu, linh kiện và thiết bị cần thiết cho quá trình thi công Tuy nhiên, trong quá trình chuẩn bị, nhóm đã gặp phải một số khó khăn nhất định.
Tìm, mua và vận chuyển vật liệu
Trang thiết bị thực hành còn hạn chế
Tay nghề của nhóm còn yếu
Linh kiện điện tử dễ hư hỏng
Nhóm đã nỗ lực hoàn thành chiếc xe điện theo thiết kế đã định, đáp ứng yêu cầu về khả năng điều khiển và đảm bảo tiến độ đã đề ra.
Hình 3 6 Hình ảnh chiếc xe điện sau khi hoàn chỉnh
3.2.2 Gắp đỡ bánh xe cầu sau
Gắp đỡ bánh xe cầu sau cần đảm bảo độ vững chắc khi lắp bánh xe và có cơ cấu hỗ trợ hệ thống phanh, do đó cần gia công tỉ mỉ Nhóm đã quyết định tái sử dụng gắp đỡ bánh xe cầu sau từ thiết kế trước vì nó vẫn đáp ứng yêu cầu cho chiếc xe điện mới.
Dưới đây là bản vẽ của cơ cấu gắp đỡ cầu sau:
Hình 3 7 Bản vẽ gắp đỡ cầu sau
3.2.3 Cơ cấu điều chỉnh gắp xe cầu trước
Góc đặt bánh xe cầu trước (bánh dẫn hướng) đóng vai trò quan trọng trong thiết kế xe, yêu cầu các cơ cấu cơ khí phải đảm bảo độ cứng vững, đồng thời linh hoạt và dễ dàng điều chỉnh các góc lái trong quá trình thử nghiệm.
Mỗi thanh giá đỡ bánh xe cầu trước được trang bị trục vít ECU, cho phép điều chỉnh các góc đặt bánh xe Nhóm thiết kế xe trước đã hoàn thiện gần như toàn bộ, chỉ cần điều chỉnh một số chi tiết nhỏ để phù hợp với mục tiêu đề ra.
3.2.4 Thi công hệ thống lái
Cơ cấu lái trên xe được thiết kế với hệ thống lái sử dụng trợ lực điện, giúp quá trình lái trở nên dễ dàng và thoải mái Hệ thống này cũng cho phép lắp đặt các chi tiết cảm biến một cách thuận tiện.
Sau khi nghiên cứu các cơ cấu lái trên ô tô, nhóm đã thiết kế một trục lái kết hợp với motor trợ lực phù hợp với xe Để khắc phục độ dài trục còn ngắn, nhóm đã nối trục và thay đổi vô lăng, nhằm mang lại cảm giác thoải mái khi sử dụng, đồng thời đảm bảo khả năng dẫn hướng cho xe trong quá trình hoạt động.
Hình 3 8 Cơ cấu điều chỉnh gắp xe cầu trước
3.2.5 Thi công sàn xe Đề giảm khối lượng mà vẩn đảm bảo độ cứng cáp cho xe nên nhóm quyết đính sự dụng composite để thi công sàn
Hình 3 10 Sàn xe được đổ bằng sợi composite Hình 3 9 Cơ cấu lái sau khi hoàn thành
3.2.6 Thi công hệ thống treo
Hệ thống treo của xe cần được thi công đúng theo thiết kế ban đầu, đảm bảo khả năng chịu tải của toàn bộ xe và mang lại độ êm ái cần thiết khi di chuyển, đồng thời không làm ảnh hưởng đáng kể đến hệ thống lái.
Hình 3 11 Hệ thống treo cầu trước
Hình 3 12 Hệ thống treo cầu sau
Hình 3 13 Tang trống ban đầu
Hệ thống phanh đã được nhóm trước thiết kế và sử dụng trên xe:
Tiện bỏ phần tang trống bánh sau (gang)
Trang bị phanh xe thủy lực, với đĩa phanh dày 4 mm
Chọn đĩa phanh có mặt bích vừa với đường kính mặt bích trên moayo HUB BLDC, cụ thể là đĩa phanh 4mm của Future 125
Chọn 04 heo dầu xe máy, cụ thể là Honda Wave Alpha, và nghiên cứu lắp đặt giá đỡ vào khung xe
Chọn ống thủy lực ụ tụ loại ẳ inch và tớnh toỏn lắp đặt vào xe cựng với cỏc ống chia, ống nối, kết hợp với xilanh chính
Xi lanh chính sử dụng loại xe du lịch cỡ nhỏ 4 chỗ
Hình 3 14 Moayo sau đi được gia công và gắn đĩa phanh
Nhóm đã điều chỉnh một số chi tiết thiết kế để đảm bảo tính vững chắc và hiệu quả phanh tốt trong mọi tình huống, nhằm nâng cao an toàn khi lái xe Trong quá trình sử dụng, bề mặt tang trống và đĩa bị cong vênh do va đập, vì vậy nhóm đã tiến hành tiện và gia công lại, đồng thời thực hiện cân chỉnh động, xả gió và nghiệm thu.
Hình 3 15 Cơ cấu phanh hoàn chỉnh
Nhằm nâng cao tính tiện lợi trong việc đỗ xe và mang lại cảm giác thực tế hơn, nhóm đã trang bị cho chiếc xe điện một hệ thống phanh tay.
Hình 3 16 Hệ thống phanh tay được trang bị trên xe
3.2.8 Thiết kế bàn đạp ga Để tăng tính thẩm mĩ và thuận tiện cho việc điều khiển chuyển động nên nhóm đã quyết định sử dụng mẫu bàn đạp ga dành cho xe điện có sẵn trên thị trường Với giắc cắm có 3 chân:
Chân màu vàng là chân nối âm
Chân màu đỏ là chân cấp dương 5V
Chân màu xanh dương là chân tín hiệu
3.2.9 Thiết kế cần số lùi Đối với xe ô tô 4 bánh, số lùi là số không thể thiếu trong quá trình thiết kế chuyển động, giúp xe có thể di chuyển theo hướng lùi phục vụ đỗ, đậu xe hay di chuyển trên đường, đảm bảo xe chuyển động được thuận tiện
Nhằm đáp ứng nhu cầu thị trường, nhóm đã thiết kế bộ điều chỉnh số lùi từ cần số cho xe điện, không chỉ đảm bảo chức năng lùi mà còn nâng cao tính thẩm mỹ cho phương tiện.
Cần số được thiết kế với 3 tay số tương ứng với 3 vị trí:
Hình 3 17 Bàn đạp ga gắn trên xe
Hình 3 18 Cần số lùi được lắp trên xe
3.2.10 Thiết kế cảm biến góc lái
Tín hiệu cảm biến góc lái đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng thuật toán điều khiển, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến sự thành công hay thất bại của bộ điều khiển.
Vì tầm quan trọng của việc đo tín hiệu chính xác, nhóm đã cân nhắc kỹ lưỡng trong việc lựa chọn cảm biến Dù có nhiều loại cảm biến như hall, encoder và biến trở, cuối cùng nhóm quyết định chọn biến trở công nghiệp nhờ vào những ưu điểm vượt trội mà nó mang lại.
Thiết bị dễ kiếm, và thay thế sau này
Cảm biến đạt độ chính xác cao