MÔ PHỎNG ĐỘNG LỰC HỌC XE ĐIỆN

1.Giới thiệu chung về Matlab Simulink

MATLAB là phần mềm cung cấp môi trường tính toán số và lập trình, do công ty MathWorks thiết kế. MATLAB cho phép tính toán số với ma trận, vẽ đồ thị hàm số hay biểu đồ thông tin, thực hiện thuật toán, tạo các giao diện người dùng và liên kết với những chương trình máy tính viết trên nhiều ngôn ngữ lập trình khác. Với thư viện Toolbox, MATLAB cho phép mô phỏng tính toán, thực nghiệm nhiều mô hình trong thực tế và kỹ thuật.
 

Hình 1. Giao diện của phần mềm Matlab

Simulink là một môi trường lập trình đồ họa dựa trên MATLAB để mô hình hóa, mô phỏng và phân tích các hệ thống động lực học đa miền . Giao diện chính của nó là một công cụ sơ đồ khối đồ họa và một bộ thư viện khối có thể tùy chỉnh . Nó cung cấp tích hợp chặt chẽ với phần còn lại của môi trường MATLAB và có thể điều khiển MATLAB hoặc được tập lệnh từ nó.  

Hình 2. Mô hình Simulink

2. Mô hình động lực học xe hybrid

2.1 Mô hình động lực xe hybrid cấu hình nối tiếp
 

Hình 3. Mô hình xe hybrid cấu hình nối tiếp

Mô hình simulink của xe hybrid cấu hình nối tiếp gồm các khối chính như sau:

Khối tín hiệu đầu vào (Input): khối tác động từ người lái (ACC + Brake) và môi trường (gió)

Khối điều khiển xe (Vehicle Controller): chuyển đổi các tín hiệu đầu vào dạng rời rạc thành các tín hiệu dạng ma trận như hình 4
 

Hình 4. Sơ đồ của khối Vehicle Controller

Khối mô tơ điện (Electric Drive): đây là khối tính toán các thông số đặc trưng của mô tơ điện như hình 5
 

Hình 5. Khối mô tơ điện

Khối điều khiển lái (Drive Controller): đây là khối tính toán quan trọng của mô hình xe hybrid cấu hình nối tiếp. Cơ sở của các khối tính toán là các phương trình vi phân mô tả chuyển động của xe hybrid trong trường hợp tổng quát. Khối điều khiển lái rất phức tạp như minh họa trên hình 5
 

Hình 6. Sơ đồ khối của Drive Controller

Khối biến đổi điện (DC- converter): có nhiệm vụ chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) thành dòng xoay chiều (AC) và ngược lại.

  Khối động cơ đốt trong (ICE): mô tả đặc tính của động cơ đốt trong

Khối động lực học của xe (Vehicle Dynamic): tính toán các giá trị động lực học cơ bản của xe trong quá trình chuyển động như hình 6
 

Hình 7. Khối Vehicle Dynamic

Khối tỷ số truyền động (Gear Box): mô tả tỷ số truyền động của hệ thống truyền lực

Khối hiển thị (Scope): hiển thị các kết quả mô phỏng dưới dạng đồ thị.

Một số kết quả sau khi mô phỏng

Hình 8. Một số kết quả mô phỏng

2.2 Mô hình động lực xe hybrid cấu hình song song

Xe hybrid cấu hình song song có các khối gần giống như xe hybrid cấu hình nối tiếp

Hình 9. Mô hình xe hybrid cấu hình song song

3. Kết luận

Phần mềm Matlab simulink sử dụng thuận tiện, nhanh chóng trong các nghiên cứu về động lực học ô tô điện (xe hybrid).

Các mô hình simulink không biểu diễn tường minh các phương trình động lực học trong quá trình xe chuyển động. Do đó để đánh giá độ chính xác của quá trình mô phỏng so với dữ liệu thực tế rất khó khăn, yêu cầu những nghiên cứu chuyên sâu.

Tài liệu tham khảo

https://www.mathworks.com/products/matlab.html