Thiết kế bộ ước lượng tốc độ cho điều khiển chuyển động ô tô điện

- Ôtô dùng động cơ đốt trong và ôtô dùng động cơ điện .
- Ôtô sử dụng động cơ đốt trong .
- Ôtô sử dụng động cơ điện .
- Các loại động cơ dùng cho ôtô điện .
- Đánh giá chung về động cơ điện một chiều .
- Đánh giá chung về động cơ điện xoay chiều không đồng bộ .
- Bộ biến đổi công suất cho truyền động động cơ điện một chiều .
- Bộ biến đổi công suất cho truyền động động cơ điện xoay chiều CHƯƠNG 2.
- Động cơ đốt trong và người sáng lập ra chiếc ôtô đầu tiên.
- Ôtô dùng động cơ đốt trong và ôtô dùng động cơ điện 1.1.1.
- Ôtô sử dụng động cơ đốt trong Ôtô là một loại phương tiện giao thông đã có từ lâu và ngày càng trở nên không thể thiếu được trong đời sống của con người.
- a) Ôtô sử dụng động cơ đốt trong đầu thế kỷ 20 b) Ôtô sử dụng động cơ xăng của Toyota đầu thế kỷ 21 Hình 1.1.
- Tổng quan về ôtô điện 2Đa số ôtô có từ 4 bánh trở lên, sử dụng động cơ đốt trong để tiêu thụ nhiên liệu (như xăng, dầu Diesel, hay các nhiên liệu hóa thạch hay nhiên liệu sinh học khác) nhằm sinh ra momen quay ở bánh xe giúp cho nó có thể di chuyển trên đường bộ.
- Các ôtô sử dụng động cơ đốt trong thường có thêm hệ thống nhiên liệu, hệ thống khởi động, phát điện.
- Chiếc xe ôtô chạy bằng động cơ xăng (động cơ Otto) được Karl Benz phát minh ra ở Đức năm 1885.
- Năm 1806 Fransois Isaac de Rivaz, một người Thuỵ Sỹ, đã thiết kế ra chiếc động cơ đốt trong (hiện nay thỉnh thoảng được viết tắt là "ICE") đầu tiên.
- Etienne Lenoir đã chế tạo thành công một động cơ đốt trong đứng yên năm 1860, và trong vòng vài năm, khoảng bốn trăm chiếc như vậy đã hoạt động ở Paris.
- Khoảng tới năm 1863, Lenoir đã lắp cái động cơ của ông lên một chiếc xe.
- Có lẽ động cơ của nó dùng nhiên liệu từ các bình gas thắp đèn thành phố, và Lenoir đã Chương 1.
- Lenoir được cho rằng đã thử nghiệm nhiên liệu lỏng, như cồn, vào các động cơ đứng yên của mình.
- nhưng không có vẻ rằng ông đã dùng các động cơ đó để lắp lên xe của mình.
- a) Động cơ đốt trong bốn thì b) Karl Benz – người sáng lập ra ôtô đầu tiên năm 1885 Hình 1.2.
- Động cơ đốt trong và người sáng lập ra chiếc ôtô đầu tiên Cải tiến tiếp sau xảy ra cuối thập kỷ 1860, với Siegfried Marcus, một người Đức làm việc ở Viên, Áo.
- Ông đã phát triển ý tưởng sử dụng xăng làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong hai kỳ.
- Tổng quan về ôtô điện 4ngồi, phanh và thiết bị lái và được lắp một động cơ đốt trong bốn kỳ do chính ông thiết kế.
- Reithmann đã thực nghiệm các động cơ đốt trong ngay từ đầu năm 1852.
- Chiếc xe này gồm một động cơ bốn thì dùng nhiên liệu lỏng lắp trên một cái xe ngựa bốn bánh cũ.
- Năm 1884, Enrico Bernardi, một người Italia khác đã lắp một động cơ đốt trong lên chiếc xe ba bánh của con ông.
- Karl Benz bắt đầu xin những bằng phát minh mới về động cơ năm 1878.
- Karl Benz hoàn thành chiếc động cơ của mình vào đêm giao thừa và được cấp bằng phát minh cho nó năm 1879.
- Chúng được lắp các động cơ bốn thì theo thiết kế của riêng ông.
- Gottlieb Daimler, năm 1886, lắp động cơ bốn thì của mình lên một chiếc xe ngựa ở Stuttgart.
- động cơ điện có hiệu năng cao hơn động cơ đốt trong và có tỷ lệ công suất trên trọng lượng Chương 1.
- Những nghiên cứu về ôtô và các động cơ sử dụng cho ôtô cho thấy: ưu điểm nổi bật nhất của động cơ điện so với động cơ đốt trong chính là khả năng sinh ra momen một cách chính xác và nhanh chóng.
- Việc điều khiển momen trong động cơ điện cũng được thực hiện một cách đơn giản và hiệu quả.
- Tuy nhiên, khi những ứng dụng về ôtô điện ngày một phát triển thì người ta vẫn chưa tận dụng hết ưu điểm nổi trội này của động cơ điện.
- Đã có những chiếc xe đã được thiết kế theo mô hình ôtô điện với nhiều tính năng cần thiết và cũng đã được sử dụng trong thực tế, tuy nhiên chúng cũng chưa tận dụng hết những ưu điểm của động cơ điện.
- Ngoài đặc tính sinh momen nhanh chóng và điều khiển một cách dễ dàng, sử dụng động cơ điện cho ôtô còn mở ra nhiều khả năng điều khiển khác.
- Tính chất bám dính giữa các lốp xe với bề mặt đường bị ảnh hưởng rất lớn bởi việc điều khiển động cơ kéo.
- Như vậy có nghĩa là sự an toàn và tính chất ổn định của xe sẽ được cải thiện đáng kể thông qua việc điều khiển động cơ kéo.
- Tổng quan về ôtô điện 9 Cấu trúc của ôtô điện có những phần giống và khác so với ôtô chạy bằng động cơ đốt trong thông thường.
- Tổng quan về ôtô điện 10 Phần cơ của ôtô (hệ thống truyền lực): Có nhiệm vụ truyền mômen xoắn từ động cơ đến bánh xe chủ động của ô tô.
- Hệ thống này cho phép thay đổi tỷ số truyền giữa động cơ và bánh xe chủ động tùy theo điều kiện chuyển động trong khi vẫn giữ nguyên chế độ làm việc của động cơ.
- Ngoài ra, hệ thống này còn dùng để khởi động động cơ một cách êm dịu, ngẳt truyền động giữa động cơ và bánh xe.
- Để thích ứng với những điều kiện đó, cần phải thay đổi lực kéo cùng tốc độ của ôtô trong một khoảng khá rộng để đảm bảo được chế độ làm việc kinh tế của động cơ.
- Nguyên lý hoạt động của ôtô điện Khi động cơ quay, công suất của động cơ được truyền đến bánh xe chủ động của ô tô thông qua hệ thống truyền lực.
- Khi truyền như vậy, công suất bị tổn hao do ma sát trong hệ thống truyền lực và công suất ở bánh xe chủ động sẽ nhỏ hơn công suất do động cơ phát ra.
- Nếu độ bám thấp thì bánh xe có thể bị trượt hoặc quay khi có mômen xoắn lớn truyền động từ động cơ đến bánh xe chủ động và lúc đó ô tô không thể tiến lên phía trước được.
- Ưu điểm và lợi ích của ôtô điện Các loại ôtô chạy bằng động cơ đốt trong sử dụng các nhiên liệu chất đốt như xăng, dầu...đã xuất hiện từ rất lâu và đã trở thành loại phương tiện giao thông không thể thiếu.
- Cùng với những nhược điểm trong vấn đề truyền động, động cơ đốt trong đang dần được thay thế bởi động cơ điện.
- Chi phí – Để ứng dụng các kỹ thuật điều khiển lực kéo ở trên thì các ôtô chạy bằng động cơ đốt trong đều cần thêm phần cứng rất đắt tiền, ví dụ, các bộ dẫn động phanh và bộ điều chỉnh.
- Vì vậy, chi phí cho những chiếc ôtô điện là thấp hơn nhiều so với các ôtô chạy bằng động cơ đốt trong.
- Ngược lại, thời gian đáp ứng của momen động cơ điện thì nhỏ hơn rất nhiều lần, cỡ khoảng 10 ms.
- Các loại động cơ dùng cho ôtô điện Động cơ chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ và ngược lại, chính là sức kéo trong các hệ truyền động.
- Các loại máy điện xoay chiều với nguồn cấp hình sin tần số không đổi thường được dùng trong các hệ truyền động có tốc độ hằng, ngược lại, các động cơ một chiều hay được sử dụng hơn trong các hệ truyền động có tốc độ biến đổi.
- Trong giới hạn luận văn này, tác giả đề cập đến hai loại động cơ quen thuộc được ứng dụng rộng rãi trong ôtô điện là động cơ điện một chiều và động cơ điện xoay chiều.
- Đánh giá chung về động cơ điện một chiều Động cơ điện một chiều là động cơ điện hoạt động với dòng điện một chiều.
- Động cơ điện một chiều ứng dụng rộng rãi trong các ứng dụng dân dụng cũng như công nghiệp.
- Động cơ điện một chiều trong dân dụng thường là các dạng động cơ hoạt động với điện áp thấp, dùng với những tải nhỏ.
- Trong công nghiệp, động cơ điện một chiều được sử dụng ở những nơi yêu cầu moment mở máy lớn hoặc yêu cầu thay đổi tốc độ trong phạm vi rộng.
- Tuy nhiên, cho đến nay, động cơ điện một chiều vẫn được dùng khá phổ biến trong các hệ thống truyền động điện chất lượng cao, dải công suất động cơ điện một chiều từ vài W đến hàng MW.
- Các loại động cơ điện một chiều đã được biết đến bao Chương 1.
- Tổng quan về ôtô điện 14gồm: động cơ một chiều kích từ độc lập, động cơ điện một chiều kích từ song song và động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp.
- Động cơ điện một chiều kích từ độc lập hoặc song song có các đặc điểm sau.
- Động cơ loại này thường sử dụng rất nhiều kim loại màu để chế tạo, vì vậy nên giá thành của động cơ tương đối cao.
- Cho phép điều chỉnh sâu tốc độ, momen động cơ lớn, thay đổi và điều chỉnh tốc độ dễ dàng.
- Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp có đặc điểm.
- Giả thiết động cơ chạy ở chế độ không tải thì tốc độ động cơ sẽ rất lớn.
- Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp mềm và độ cứng thay đổi theo phụ tải, không ổn định cao được tốc độ.
- Động cơ một chiều kích từ nối tiếp có khả năng quá tải lớn về mômen, có khả năng khởi động tốt hơn động cơ điện một chiều kích từ độc lập.
- Loại động cơ này có khả năng thích hợp với truyền động làm việc thường có quá tải lớn và yêu cầu về mômen khởi động cao.
- Tổng quan về ôtô điện 15biến đổi truyền động của động cơ một chiều thường đơn giản và momen sinh ra là rất nhanh.
- Các động cơ xoay chiều (ví dụ: động cơ không đồng bộ roto lồng sóc) không gặp phải các bất lợi của động cơ một chiều như đã đề cập đến ở trên.
- Mặc dù những ứng dụng chính cho truyền động tốc độ thay đổi sử dụng động cơ một chiều nhưng gần đây chúng đã dần được thay thế bởi động cơ xoay chiều.
- Các động cơ xoay chiều đang ngày được sử dụng rộng rãi, phổ thông hơn.
- Đánh giá chung về động cơ điện xoay chiều không đồng bộ Động cơ không đồng bộ có cấu tạo rất đơn giản, đặc biệt là động cơ roto lồng sóc.
- Chúng ta có thể phân loại động cơ không đồng bộ thành.
- Động cơ không đồng bộ roto dây quấn: động cơ này có dây quấn roto tương tự như stato.
- Động cơ không đồng bộ roto lồng sóc: roto có cấu trúc giống một cái lồng với các vòng ngắn mạch ở hai đầu.
- Một trong những nguyên lý cơ bản nhất của động cơ điện không đồng bộ là sự sinh ra từ trường quay hình sin trong khe hở không khí.
- Nhận xét động cơ không đồng bộ.
- Động cơ không đồng bộ được sử dụng rất rộng rãi trong thực tế.
- Ưu điểm nổi bật của loại động cơ này là cấu tạo đơn giản, đặc biệt là động cơ roto lồng sóc.
- So với động cơ một chiều, động cơ không đồng bộ có giá thành hạ, vận hành tin cậy, chắc chắn.
- Tổng quan về ôtô điện 16- Nhược điểm của động cơ không đồng bộ là điều chỉnh tốc độ và khống chế các quá trình quá độ khó khăn, riêng với động cơ roto lồng sóc, thì các chỉ tiêu khởi động xấu hơn.
- Do không tách biệt được các thành phần dòng điện, tốc độ, và điện áp nên việc điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ là khó khăn hơn nhiều so với động cơ một chiều.
- Các mô hình của bộ biến đổi công suất lại hoàn toàn phụ thuộc vào loại động cơ được sử dụng trong hệ truyền động.
- Tiêu chuẩn lựa chọn các hệ truyền động cho động cơ (bao gồm cả các động cơ cùng các bộ biến đổi công suất của chúng) của ôtô điện có thể được chia thành những yêu cầu mang tính chất bắt buộc và những yêu cầu mà người sử dụng vẫn luôn mong muốn có được hơn.
- Bộ biến đổi công suất cho truyền động động cơ điện một chiều Với ô tô điện, nguồn năng lượng thường dùng là các bộ ăcquy nên để tiến hành điều khiển các động cơ điện một chiều làm động cơ kéo cho xe điện thì phải sử dụng các bộ biến đổi công suất là các bộ biến đổi xung áp một chiều.
- Yêu cầu của các bộ biến đổi xung áp một chiều (còn gọi là điều áp một chiều) là từ một nguồn áp một chiều cố định cần phải điều chỉnh được điện áp ra tải đạt được các chỉ tiêu kĩ thuật cho truyền động động cơ một chiều.
- Bộ biến đổi công suất cho truyền động động cơ điện xoay chiều Khi ô tô điện sử dụng các loại động cơ điện xoay chiều thì lúc đó, ta cần sử dụng các bộ biến đổi công suất tương ứng cho nó.
- Chúng ta đã tìm hiểu khái niệm, những ưu điểm nổi bật của ôtô điện, phân tích, đánh giá các loại động cơ và bộ biến đổi dùng cho ôtô điện.
- Mô hình tổng quát truyền động cho xe điện Động cơ điện Hệ thống truyền lực Momen cản tổng Mc Bánh xe - bán kính r Vận tốc bánh xe Vw.
- Đây là một trong những phương pháp điều khiển chuyển động cơ bản cho xe điện.
- Các phương pháp điều khiển tỷ số trượt để nâng cao độ bám đường cơ bản dựa trên khả năng sinh momen một cách nhanh chóng và chính xác của động cơ điện lắp đặt trên ôtô.
- Tuy nhiên, khi này thì cả dòng điện và momen của động cơ đều giảm Chương 3.
- Trên hình 3.9: Icom là dòng điện đặt tương ứng với momen truyền động yêu cầu I là dòng tương ứng với momen thực Islip là dòng ứng với momen sinh ra sau bộ điều chỉnh tỷ số trượt Motor & vehicle là mô hình động cơ và ôtô điện +Vehiclespeed VSlip ratio controlleroptλRoad condition estimationwWheelspeed VMotor & vehicleIcomIslipI− Hình 3.9.
- Dòng lấy ra từ bộ điều chỉnh tỷ số trượt này sẽ được bơm trở lại để có thể hạn chế hoặc tăng dòng điện đặt một cách phù hợp sao cho động cơ có thế sinh ra momen và tốc độ tương ứng với tỷ số trượt mong muốn.
- Mô hình động lực học ôtô trong đó: Fm : momen động cơ (đã qui đổi về lực) Fd : lực ma sát Mw: quán tính bánh xe (khối lượng qui đổi) M : khối lượng ôtô Lực ma sát giữa mặt đường và bánh xe được tính theo công thức: Fd = N.
- (3.10) Kết hợp các phương trình (3.9) và (3.10) với các dạng vi phân của các phương trình (3.6) và (3.7), hàm biến đổi từ momen động cơ sang tỷ số trượt được viết ở dạng cuối cùng như sau: Chương 3

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt