Đồ án Thiết kế hệ thống điều khiển cụm truyền động ô tô điện

Chương I MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Trước tình trạng ô nhiễm môi trường, tài nguyên dầu mỏ đang ngày ngày cạn kiệt, giá xăng dầu ngày càng tăng, việc đưa ra chiến lược phát triển những chiếc ô tô sử dụng năng lượng điện không gây ô nhiễm ý nghĩa đặc biệt quan trọng. Cụm truyền động là một trong những cụm chi tiết quan trọng của ô tô điện. Việc thiết kế hệ thống điều khiển cụm truyền động góp phần nâng cao tính ưu việt của ô tô cũng là mối quan tâm hàng đầu của nhà sản xuất. Hệ thống truyền động có nhiệm vụ truyền mômen xoắn từ động cơ đến bánh xe chủ động, thay đổi tốc độ xe... Để góp phần ứng dụng những kiến thức đã học vào việc giải quyết các vấn đề thực tế. Được sự chấp thuận của ban chủ nhiệm Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường Đại Học Nông Lâm TP. HCM, cùng sợ hỗ trợ giúp đỡ của Trung Tâm Nghiên Cứu Triển Khai Khu Công Nghệ Cao TP. HCM. Em tiến hành thực hiện đề tài : “Thiết kế hệ thống điều khiển cụm truyền động ô tô điện.” 1.2. Mục đích và giới hạn đề tài 1.2.1. Mục đích Mục đích chung: Thiết kế hệ thống điều khiển động cơ điện một chiều của cụm truyền động ô tô điện. Từ mục đích chung của luận văn cần thực hiện những nội dung sau: Thực hiện phần cứng: -Tính toán và chọn các chi tiết của cụm truyền động ô tô điện. -Tính toán thiết kế và chế tạo mạch nguồn cung cấp. -Thiết kế mạch điều khiển, lập trình cho hệ thống điều khiển. -Tính toán, thiết kế và chế tạo mạch công suất. Thực hiện phần mềm: -Thiết kế và viết phần mềm xử lí tín hiệu, hiển thị tốc độ lên LCD, điều khiển tốc độ động cơ. 1.2.2. Giới hạn đề tài Trong đề tài, đối tượng điều khiển là cụm truyền động của ô tô điện có sức chứa 10 người, lưu thông trong công viên. Vì thời gian có hạn nên đề tài giới hạn: thiết kế mạch điều khiển cho động cơ điện một chiều của cụm truyền động ô tô điện. Hướng chính của đề tài là: thiết kế hệ thống điều khiển cho cụm truyền động ô tô điện phục vụ cho việc nghiên cứu không đi sâu vào phần chế tạo máy. Chương 2 TỔNG QUAN 2.1. Giới thiệu tổng quát về hệ thống truyền động ô tô điện Hệ thống truyền động là hệ thống tập hợp tất cả các cơ cấu nối từ động cơ đến bánh xe chủ động. Bao gồm: các cơ cấu truyền, cắt đổi chiều quay, biến đổi giá trị mômen truyền. 2.1.1. Nhiệm vụ -Nối và nhả lực. -Chọn các tỉ số truyền. -Làm đổi chiều quay. -Cân bằng lực cho các bánh truyền động để quay. 2.1.2.Sơ đồ khối cụm truyền động ô tô điện 2.1.3.Phân loại: Theo phương pháp biến đổi các tỷ số truyền: truyền lực có cấp: là truyền lực có tỉ số truyền cố định, việc thay đổi tỉ số truyền theo dạng bậc thang. Truyền lực vô cấp: là truyền lực có tỉ số truyền biến đổi liên tục, tùy thuộc vào chế độ làm việc của động cơ và mặt cản đường. 2.1.4.Sơ đồ bố trí cụm truyền động trên ô tô điện Thông thường cụm truyền động được bố trí như sau: * Động cơ, ly hợp, hộp số chính, cầu chủ động, trục các đăng, bánh xe. * Động cơ, ly hợp, hộp số chính, hộp phân phối, cầu chủ động, trục các đăng, khớp nối bánh xe. Trong phạm vi đề tài chủ yếu nghiên cứu hệ thống truyền động trên ô tô điện dạng xe du lịch và có sơ đồ bố trí như hình 2.1.
Hình 2.1: Sơ đồ khối cụm truyền động ô tô điện Từ sơ đồ khối mô hình cụm truyền động ô tô điện cơ bản gồm có: -Mạch điều khiển -Động cơ điện -Ly hợp -Hộp số -Bộ truyền lực chính -Cơ cấu vi sai và hai bánh chủ động. 2.2.Động cơ điện một chiều 2.2.1.Công dụng Trong ô tô điện động cơ điện được dùng để thay thế động cơ xăng, ly hợp và hộp số. Động cơ điện gồm có động cơ điện một chiều và động cơ điện xoay chiều. Ô tô điện thường sử dụng động cơ điện một chiều vì : - Mạch điều khiển tốc độ và đảo chiều động cơ điện một chiều chế tạo dễ dàng hơn. - Ô tô điện sử dụng nguồn điện một chiều, nên khi sử dụng động cơ điện một chiều không cần phải có bộ chuyển đổi từ một chiều sang xoay chiều, 2.2.2.Cấu tạo: Cấu tạo của một máy điện gồm 3 phần chính: 1-Stator với cực từ (phần cảm) 2-Rotor và dây quấn (phần ứng) 3-Cổ góp – chổi than
Hình 2.2: Các thành phần cơ bản của động cơ điện một chiều - Stator Stator còn gọi là phần cảm có nhiệm vụ tạo ra từ thông chính trong máy, thường được chế tạo bằng gang hay thép đúc.
Hình 2.3: Stato của động cơ điện một chiều - Rotor Rotor còn được gọi là phần ứng, gồm lõi thép và dây quấn phần ứng.
Hình 2.4: Lá thép rôto - Cổ góp – chổi than Cổ góp – chổi than có nhiệm vụ truyền điện giữa phần ứng của máy điện với thiết bị bên ngoài. Khi hoạt động ở chế độ máy phát điện cổ góp còn có nhiệm vụ chỉnh lưu điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều trước khi đưa ra mạch điện ngoài.
Hình 2.5 Cổ góp và chổi than 2.2.3 Nguyên lý hoạt động Động cơ điện một chiều hoạt động dựa trên tác dụng của từ trường lên khung dây dẫn có dòng điện chạy qua đặt trong từ trường.
Hình 2.6 Lực từ F tác dụng lên khung dây dẫn abcd đặt trong từ trường. 2.2.4. Phân loại Phân loại gồm hai loại chính là kích từ độc lập và nối tiếp 2.2.4.1. Động cơ điện một chiều kích từ độc lập Khi nguồn điện một chiều có công suất lớn và điện áp không đổi thì mạch kích từ thường mắc song song với mạch phần ứng, lúc này động cơ được gọi là động cơ kích từ song song
Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý nối dây động cơ điện một chiều kích từ song song Khi nguồn điện một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch điện phần ứng và mạch kích từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập với nhau, lúc này động cơ được gọi là động cơ kích từ độc lập
Hình 2.8: Sơ đồ nguyên lý đấu dây động cơ điện một chiều kích từ độc lập. 2.2.4.2. Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp. Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp có cuộn kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng.
Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lý đấu dây động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp. Trong đề tài chọn mô hình sử động cơ điện một chiều kích từ độc lập vì độ ổn định cao, công suất của nguồn môt chiều và mômen mở máy không lớn lắm. 2.2.5. Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều Từ phương trình đặc tính cơ, và cơ điện của động cơ điện một chiều

Ta nhận thấy tốc độ phụ thuộc vào 3 thông số là : R,
, U. Do đó có 3 phương pháp cơ bản để điều khiển là: -Điều khiển tốc độ động cơ bằng cách thay đổi giá trị điện trở mạch phần ứng của động cơ. -Điều khiển tốc độ động cơ bằng cách thay đổi từ thông
-Điều khiển tốc độ động cơ bằng cách thay đổi giá trị điện áp phần ứng. 2.2.5.1 Thay đổi giá trị điện trở mạch phần ứng của động cơ. Uu= const , Ru=const,
= const, Rf= var Thay đổi điện trở mạch phần ứng bằng cách mắc thêm một điện trở phụ Rf vào mạch phần ứng và thay đổi điện trở Rf thì tốc độ động cơ sẽ thay đổi theo.
=const
=var 0<Rp1<Rp2<Rp3...
Hình 2.10:Đặc tính cơ khi tăng điện trở phụ mạch phần cứng. Nhận xét: Với cùng một mômen Mc khi điện trở phụ thay đổi làm cho
<
tức tốc độ thấp hơn tốc độ định mức. Phương pháp này cho hiệu suất thấp 2.2.5.2 Thay đổi từ thông
Uu= const , Ru, Rf= const,
= var Đề thay đổi từ thông
thay đổi dòng điện kích từ nhờ biến trở Rkt mắc ở mạch kích từ động cơ. Vì chỉ có thể tăng điện trở kích từ nhờ Rkt nên từ thông kích từ chỉ có thể thay đổi về phía giảm so với từ thông định mức tăng làm cho từ thông giảm xuống

Hình 2.11: Đồ thị đặc tính cơ Hình 2.12: Đồ thị đặc tính cơ điện Nhận xét: Nếu từ thông giảm sẽ làm cho tốc độ tăng vọt và mômen giảm nhanh, làm cho hệ số quá tải giảm. Vì vậy phương pháp này làm cho động cơ làm việc kém ổn định. 2.2.5.3 Thay đổi giá trị điện áp phần ứng của động cơ.
Hình 2.13: Điều khiển động cơ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng. Điều khiển động cơ điện một chiều đặc tính cơ điện của hệ thống ở trạng thái xác lập
Trong đó: Eb: U điều khiển K: hệ số cấu tạo động cơ
: Từ thông định mức Rud: Điện trở của mạch phần ứng Rb: Điện trở trong của bộ điều khiển
Hình 2.14: Phạm vi điều chỉnh điện áp phần ứng Đồ thị cho thấy các đường đặc tính song song với nhau. Điều này cho thấy khi điện áp phần ứng tăng hoặc giảm thì tốc độ động cơ sẽ tăng hoặc giảm xuống tương ứng với một phủ tải nhất định. Nhận xét: Đường đặc tính có hệ số góc không đổi nên tốc độ được điều chỉnh tương đối ổn định. Trong 3 phương pháp trên chọn phương pháp điều khiển tốc độ dộng cơ điện một chiều kích từ độc lập bằng phương pháp thay đổi giá trị điện áp phần ứng vì -Tốc độ được điều chỉnh tương đối ổn định. -Phương pháp này điều chỉnh được vô cấp tốc độ -Dải điều chỉnh tốc độ phương pháp này rất lớn. 2.2.5.4 Điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều bằng phương pháp điều rộng xung.
Hình 2.15:Phương pháp điều rộng xung Nội dung của phương pháp này là thay đổi t1, giữ nguyên chu kì T. Giá trị trung bình của điện áp khi thay đổi độ rộng là: Ud=
Trong đó đặt:
là hệ số lấp đầy, còn gọi là tỉ số chu kỳ. Theo phương pháp này tần số băm xung sẽ là hằng số. Phương pháp này điều chỉnh bằng cách đóng ngắt động cơ vào nguồn cung cấp có chu kì. Khi đóng động cơ vào nguồn cung cấp, năng lượng được đưa từ nguồn vào động cơ. Năng lượng chủ yếu được truyền qua trục của động cơ, phần còn lại được tích tụ ở dạng động năng và năng lượng điện từ. Khi ngắt động cơ ra khỏi nguồn thì hệ truyền động vẫn tiếp tục làm việc nhờ năng lượng tích lũy trong đó. Ưu điểm của phương pháp này là: điều chỉnh tốc độ và đảo chiều dễ dàng, tiết kiệm năng lượng, kinh tế và hiệu quả cao. Độ rộng xung sẽ được điều khiển nhờ vi xử lí. 2.2.6.Điều khiển đảo chiều quay động cơ điện một chiều Trong sơ đồ hình 2.19 là mạch cầu H. Khi đóng khóa K1 thì đột cơ chạy theo chiều thuận. Khi đóng khóa K2 thì động cơ quay theo chiều nghịch.
Hình 2.16: Đảo chiều động cơ DC bằng mạch cầu H 2.3.Ly hợp Ly hợp là một cụm của cụm truyền động nằm giữa động cơ và hộp số chính. 2.3.1.Nhiệm vụ: -Tạo khả năng đóng ngắt mạch truyền lực từ động cơ đến bánh xe chủ động. Ly hợp đảm bảo đóng ngắt êm dịu nhằm giảm tải trọng động và thực hiện trong thời gian ngắn. -Khi chịu tải quá lớn, ly hợp đóng vai trò như một cơ cấu an toàn nhằm tránh quá tải cho hệ thống truyền động và động cơ. -Khi có hiện tượng cộng hưởng (rung động lớn) ly hợp có nhiệm vụ dập tắt nhằm nâng cao chất lượng truyền lực. 2.3.2.Yêu cầu: -Truyền được mômen quay từ động cơ đến hệ thống truyền lực mà không bi trược trong điều kiện cho phép. +Các điều kiện: Mms>Mq hay Mma =
.Ma =>
=
>1 Trong đó Mms: momen ma sát của ly hợp. Mq: momen quay của động cơ.
: hệ số dự trữ của ly hợp. Thông thường: * Đối với xe du lịch
=1,3 - 1,75. * Đối với ô tô vận tải
= 1,6 - 2,25. * Đối với máy kéo
= 2 - 4. -Khi nối ly hợp được thực hiện một cách êm dịu, không gây ra va đập. -Khi tách dứt khoát, nhanh chóng. Nghĩa là cắt hoàn toàn truyền động từ động cơ đến hệ thống truyền động trong thời gian ngắn nhất. -Cấu tạo đơn giản, sử dụng, chăm sóc và điều khiển dễ dàng. -Moment quán tính của các chi tiết thụ động phải nhỏ để giảm lực va đập lên bánh răng. -Các bề mặt ma sát thoát nhiệt tốt, đảm bảo sự làm việc bình thường. -Khi cắt ly hợp lực tác dụng lên bàn đạp nhẹ. 2.3.3. Phân loại: Có nhiều cách để phân loại ly hợp : *Phân loại theo truyền động từ trục động cơ đến trục ly hợp: -Ly hợp ma sát: truyền động nhờ ma sát. -Ly hợp thủy lực: truyền động nhờ vào chất lỏng. -Ly hợp điện từ: truyền động nhờ lực điện từ. *Theo đĩa ma sát: -Ly hợp một đĩa. -Ly hợp hai đĩa. -Ly hợp nhiều đĩa. *Theo phương pháp sinh lực ép trên đĩa ma sát: -Loại lò xo: lực ép sinh ra lò xo. -Loại ly tâm: lực ép sinh ra do lực ly tâm của trọng khối quay. -Loại bán ly tâm: kết hợp hai loại trên. *Theo phương pháp điều khiển ly hợp: -Cơ khí. -Thủy lực. -Có cường hóa. Các loại ô tô du lịch có hộp số cơ khí hầu như sử dụng ly hợp ma sát một đĩa dùng lò xo ép. Ly hợp lò xo có thể là ly hợp lò xo xoắn hoặc ly hợp lò xo màng. Hiện nay ly hợp lò xo màng được sử dụng nhiều hơn vì: -Giảm được kích thước của các cơ cấu ly hợp. -Do không có chi tiết lắp ở vòng ngoài , bộ ly hợp nên việc cân bằng tương đối dễ dàng. -Vì không có chi tiết vòng ngoài nên loại trừ được các lực ly tâm-> giảm sức đè lên đĩa ma sát ở vận tốc cao. 2.4. Hộp số 2.4.1. Công dụng -Nhằm thay đổi tỉ số truyền và mômen xoắn tự động phù hợp với mômen cản thay đổi nhằm tận dụng công suất tối đa động cơ. -Giúp cho xe thay đổi được chiều chuyển động. -Đảm bảo cho xe dừng tại chỗ mà không cần ngắt nguồn động cơ điện hoặc tách ly hợp. 2.4.2. Yêu cầu -Có dãy tỉ số truyền phù hợp nhằm nâng cao tính năng động lực học. -Phải có hiệu suất truyền lực cao cao, không có tiếng ồn khi làm việc. 2.4.3. Phân loại Theo phương pháp thay đổi tỉ số truyền, hộp số được chia thành hộp số có cấp và hộp số vô cấp. -Hộp số có cấp +Sơ đồ động học gồm có: -Loại trục cố định (hộp số hai trục, hộp số ba trục...) -Loại có trục không cố định (hộp số hành tinh một, cấp, hai cấp...) +Dãy số truyền gồm có: -Một dãy tỷ số truyền (3 số, 4 số, 5 số..) -Hai dãy tỷ số truyền. +Phương pháp sang số gồm có: -Hộp số điều khiển bằng tay. -Hộp số tự động. -Hộp số vô cấp được chia theo: +Hệ số thủy lực (hệ số thủy lực, hệ số thủy động) +Hộp số điện. +Hộp số ma sát. 2.4.4 Số cấp và tỉ số truyền của của hộp số 2.4.4.1. Số cấp của hộp số
Hình 2.17: Đường cong của đặc tính truyền động. - Đồ thị hình trình bày các đường cong tính năng truyền động chỉ rõ mối quan hệ giữa lực dẫn động và tốc độ xe từ số 1 tới số 6. A là đường cong lý tưởng khi chuyển số. Phần gạch chéo là phần mômen xoắn sử dụng không có hiệu quả khi chuyển số. -Khi xe có ít tay số thì phần này sẽ mở rộng và hộp số không được sử dụng trong thực tế. Ngược lại nếu hộp số có quá nhiều tay số thì các đường cong tay số sẽ gần đường A (đường cong lý tưởng), làm giảm phần mômen xoắn không hiệu quả, nhưng hộp số sẽ rất phức tạp khi thiết kế và lái xe gặp nhiều khó khăn khi vận hành. 2.4.4.2. Tỷ số truyền của hộp số
Hình 2.18:: Tỷ số truyền của hộp số Tỷ số truyền: i12= n1/n2 = Z2/Z1 Z2: Số răng của bánh răng bị động. Z1: Số răng của bánh răng chủ động. n1: Số vòng quay của bánh răng chủ động. n2: Số vòng quay của bánh răng bị động. Tỷ số truyền giảm: i>1 (Z2>Z1). Trong hộp số tương ứng với các số 1,2 Tỷ số truyền không đổi ( tỷ số truyền thẳng): i=1 (Z2=Z1). Trong hộp số tương ứng với số 3. 2.4.5.Hộp số ba cấp: -Hộp số 3 cấp thường dùng cho ô tô du lịch vì điều kiện sử dụng của ô tô này khác với ô tô tải. Yêu cầu của ô tô du lịch là đơn giản, vận tốc lấy đà nhanh. Nếu tăng số cấp thì công suất được sử dụng tốt hơn kho lấy đà nhưng số lần gài dẫn đến tăng sự phức tạp khi điều khiển và tăng thời gian lấy đà. - Có khả năng tạo số truyền thẳng bằng cách nối trực tiếp trục sơ cấp với trục thứ cấp. Khi đó, các bánh răng, ổ trục và trục trung gian hầu như được giảm tải hoàn toàn nên giảm được mài mòn, tiếng ồn và giảm mất mát công suất. - Ở các số truyền khác, mômen truyền qua hai cặp bánh răng do đó có thể tạo được tỷ số truyền lớn với kích thước bánh răng khá nhỏ gọn, nhờ đó giảm kích thước, trọng lượng hộp số nên dễ dàng bố trí trên khung xe. -Hộp số ba trục có số truyền thẳng. Khi dùng số truyền này, công suất động cơ được sử dụng tốt hơn, giảm mài mòn, tiếng ồn và trục trung gian hầu như được giảm tải hoàn toàn. -Có thể thay đổi tốc độ chuyển động của ôtô bằng cách thay đổi tỷ số truyền của hộp số thông qua các cặp bánh răng ăn khớp. Khi tốc độ đầu ra của hộp số chậm thì mômen của nó sinh ra sẽ cao để ôtô vượt chướng ngại vật và leo dốc dễ dàng. Ngược lại khi tốc độ đầu ra của hộp số càng nhanh thì mômen ở đầu ra của hộp số bé, được sử dụng cho ô tô hoạt động ở tốc độ cao. -Trục thứ cấp B được đặt đồng tâm so với trục sơ cấp A. Đầu trước trục thứ cấp đặt trong ổ bi kim phía sau trục sơ cấp. Trên trục trung gian có bốn bánh răng, các bánh răng này thường được chế tạo liền khối. Ở hộp số này có hai bánh răng luôn ăn khớp với nhau. (1) và (9), (2) và (8). Đều là những bánh răng trụ nghiêng. Trong hộp số có bộ đồng tốc để gài số truyền (II) và (III), khối bánh di động (3) để gài số 1 và sô lùi. -Các số truyền động: Số 1: A -1-9-8-2-bộ đồng tốc-B Số 2: A-1-9-7-4-B Số 3: A- bộ đồng tốc - B (Số truyền thẳng) Số lùi: A-1-9-6-5-4-B
Hình 2.19 : Sơ đồ động hộp số 3 cấp. 2.6.Bộ truyền lực chính 2.6.1.Công dụng: Bộ truyền lực chính hay truyền lưc trung gian có tác dụng làm tăng tỉ số truyền hoặc mômen quay của hệ thống truyền lực của ô tô. 2.6.2.Yêu cầu: -Đảm bảo tỉ số truyền cần thiết, kích thước và trọng lượng nhỏ. -Có hiệu suất cao khi vận tốc góc và nhiệt độ thay đổi. 2.6.3.Phân loại: - Theo số lượng cặp bánh răng ăn khớp, truyền lực chính gồm có: loại đơn và loại kép. + Loại kép: Có hai cặp bánh răng ăn khớp. Bộ truyền lực chính dạng kép, có hai dạng bánh răng ăn khớp : cặp bánh răng (1,2) dang côn xoắn và cặp bánh răng (3,4) dạng răng thẳng hoặc nghiêng.

Hình 2.20: Bộ truyền lực chính loại kép có hai cặp bánh răng 1,2. Cặp bánh răng côn xoắn hoặc hypôít 3,4. Cặp bánh răng trục thẳng hoặc nghiêng 5.Cơ cấu vi sai + Loại đơn: Chỉ có một cặp bánh răng ăn khớp thường được sử dụng trên các xe ô tô có tải trọng nhỏ.
Hình 2.21: Bộ truyền lực chính loại đơn, dạng bánh răng côn xoắn 1.Bánh răng chủ động 2.Bánh răng bị động. Hình 2.22 :: Bộ truyền lực chính loại đơn, dạng bánh răng hypôít 2.6.4. Bộ truyền lực chính loại đơn, dạng bánh răng côn xoắn Ưu điểm: Cầu có cấu trúc nhỏ gọn hơn, giảm kích thước cầu sau.vì số răng đồng thời ăn khớp lớn hơn loại răng thẳng nên làm việc êm dịu Nhược điểm: Lực dọc trục lớn và thay đổi theo phương chiều quay bánh răng làm cho ô đỡ nhanh hỏng và gây hiện tượng mỏi. Nếu chiều xoắn cùng chiều quay bánh răng( khi đi lùi) dễ gây hiện tượng kẹt răng. 2.6.5. Bộ truyền lực chính loại đơn, dạng bánh răng hypôit Bộ truyền hypôít có trục bánh răng chủ động dặt lệch tâm 1 khoảng e so với tâm trục bị động. Ưu điểm: -Giảm ồn hơn loại bánh răng thường và có hiệu suất cao. -Nâng cao độ bền cho bộ truyền do diện tích tiếp xúc lớn. -Tăng độ em dịu của bộ truyền. Nhược điểm: Xảy ra sự trượt giữa các răng tăng theo cả chiều dài và mặt cạnh. vì vậy, cần phải dùng dầu bôi trơn đặc biệc dau nay tạo nên mặt răng mọt lớp màng vững chắc. -Đòi hỏi phải lắp chính xác và bánh răng chủ động phải có điểm tựa vững chắc do có sự trượt theo chiều cao và chiều dọc răng Bộ truyền lực chính loại đơn, dạng bánh răng hypôít được sử dụng rộng rãi hơn dạng bánh răng côn xoắn. 2.7.Cơ cấu vi sai 2.7.1.Công dụng -Truyền mômen của động cơ tới các bánh xe. -Là cơ cấu giảm tốc cuối cùng trước khi mômen xoắn truyền tới các bánh xe. -Truyền mômen xoắn tới bánh xe trong khi cho phép chúng quay với tốc độ khác nhau. Trên ô tô điện thường sử dụng cơ cấu vi sai bánh răng côn. 2.7.2.Cấu tạo Cơ cấu vi sai bánh răng côn là một cơ cấu hành tinh gồm có: Bánh răng 1,2 lắp cố định bán hay nữa trục 3,4 bằng rãnh then hoa, hai bánh răng 5,6 còn gọi là bánh răng hành tinh luôn luôn ăn khớp với bán trục 7 và 8, có thể tự quay xung quanh đường tâm của nó nhờ trục 9 và 10, hộp vi sai gắn bánh răng 11 ăn khớp với bánh răng 12 của bộ truyền lực chính.

Hình 2.23: Cơ cấu vi sai 2.7.3.Nguyên lý hoạt động Nếu ô tô chuyển động thẳng trên đường bằng phẳng, quãng đường lăn loặc lực cản ở hai bánh chủ động là như nhau , thì tốc độ quay của bán trục trái 3 (n3) và bán trục phải 4 (n4) và vỏ vi sai nvs bằng nhau: n3=n4=nvs hay n3+n4=2.nvs Trong trường hợp này trục 3 và 4 quay cùng với vỏ vi sai và hai bánh răng hành tinh 5,6 , không có chuyển động tương đối so với hai bánh răng bán trục 3 và 5. Nếu ô tô chuyển động trên đường vòng, ví dụ sang trái, quãng đường lăn hoặc lực cản lăn ở hai bánh xe chủ động sẽ khác nhau. Lúc này bánh răng hành tinh 5,6 vừa quay quanh trục 8 và 9, vừa lăn trên hai bánh răng bán trục 1 và 2. Do lực cản của bánh xe chủ động phía trong đường vòng tăng truyền đến, qua bán trục 4, làm cho bánh răng 2 giảm tốc độ quay với trị số là: n5
Trong đó: n5 -tốc độ quay của bánh răng hành tinh 10; Z5 -số răng của bánh răng bán trục 4. Đồng thời bánh răng bán trục 3 cũng được tăng thêm tốc độ quay với trị số n5.
làm cho tốc độ quay của hai bán trục trái 3 và phải 4 là: n1=nvs - n5.
n3=nvs + n5.
hay n1 + n3 = 2nvs Như vậy tốc độ quay của hai bán trục trái (n1) và phải (n3) khi ô tô chuyển động thẳng cũng như chạy vào đường đều bằng hai lần tốc độ quay của vỏ vi sai (2.nvs). Trong trường hợp nếu một bán trục bị hãm hoàn toàn (ví dụ bán trục trái bị hãm) thì tốc độ quay n1 bằng không (n1=0) và n1 bằng hai lần tốc độ quay của vỏ vi sai (n3=2nvs). 2.8. Tra cứu linh kiện điện tử 2.8.1. LM7805 Hình 2.24: Sơ đồ chân và hình dạng của LM7805. IC 7805 là IC ổn định điện áp đầu ra ở mức +5V. IC này được lắp trên mạch nguồn, để tạo ra nguồn điện áp +5V. Nguồn điện áp này sẽ cung cấp cho vi điều khiển. Sơ đồ chân LM7805: Chân số 1 là chân điện áp vào, chân số 2 nối mass, chân số 3 điện áp ra. 2.8.2. MOSFET IRF 540: Transistor là một linh kiện thường được sử dụng như một thiết bị khuyếch đại hoặc một khóa điện tử. Transistor là khối đơn vị cơ bản xây dựng nên cấu trúc mạch ở máy tính điện tử và tất cả các thiết bị điện tử hiện đại khác. Vì đáp ứng nhanh và chính xác nên các transistor được sử dụng trong nhiều ứng dụng tương tự và số, như khuyếch đại, đóng cắt, điều chỉnh điện áp, điều khiển tín hiệu, tạo dao động…

Hình 2.25 : Sơ đồ chân và hình dạng IRF540 Bảng 2.1 :Các số thông số của IRF540 Ký hiệu  Thông số  Max  Đơn vị   ID (TC =250 C)  Dòng cực máng liên tục,VGS =10 V  28  A   ID (TC =1000 C)  Dòng cực máng liên tục. VGS = 10V   A   IDM  Dòng cực máng kiểu xung (ngắt dẫn)   A   PD  Công suất tiêu tán hệ số giảm tải tuyến tính  Hệ số giảm tải tuyến tính  W      W/độ C   VGS  Điện áp Gs   V   2.8.2. MOSFET IRF 9540: Là loại mosfet kênh P cũng có khả năng chuyển mạch nhanh hàng triệu giây, có thể hoạt động ở chế độ đóng ngắt liên tục.

Hình 2.26 : Sơ đồ chân và hình dạng IRF9540 Bảng 2.2 :Các số thông số của IRF9540 Ký hiệu  Thông số  Max  Đơn vị   ID (TC =250 C)  Dòng cực máng liên tục,VGS =10 V  -13  A   ID (TC =1000 C)  Dòng cực máng liên tục. VGS = 10V  -16  A   IDM  Dòng cực máng kiểu xung (ngắt dẫn)  -76  A   PD (TC = 250 C)  Công suất tiêu tán hệ số giảm tải tuyến tính  140  W    Hệ số giảm tải tuyến tính  1.0  W/độ C   VGS  Điện áp Gs  +-20  V   2.8.3. OPTO PC817

Hình 2.27 : Sơ đồ chân và hình dạng OPTO PC817 OPTO PC817 được dùng để cách ly quang giữa mạch công suất với mạch điều khiển. Để tránh quá dòng làm hỏng vi điều khiển. Sơ đồ chân PC 817: Chân số 1 là chân anod, chân số 2 chân catod, chân số 3 dòng điện vào chân số 4 dòng điện đi ra. Khi chân 1 nhận tín hiệu 5V từ điều khiển thì chân 3,4 sẽ dẫn dòng điện. 2.9. IC ADC 0804 2.9.1.Giới thiệu chung ADC 0804 Bộ chuyển đổi ADC là một trong những thiết bị được sử dụng rộng rãi nhất để thu dữ liệu. Các đại lượng vật lý được chuyển về dòng điện và điện áp ở dạng liên tục thông qua các cảm biến. Do đó cần phải có bộ chuyển đổi tương tự sang số sao cho vi điều khiển có thể đọc được chúng. IC ADC được sử dụng phổ biến hiện là ADC0804. Dưới đây là hình vẽ sơ đồ chân của ADC 0804

 Hình 2.28 : Sơ đồ chân và hình dáng của ADC0804. 2.9.2. Đặc điểm của ADC 0804 IC ADC0804 làm việc với điện áp +5V và có độ phân giải là 8 bít. Thời gian chuyển đổi thay đổi phụ thuộc vào tần số xung đồng hồ được cấp tới chân CLK và CLK IN nhưng không nhanh hơn 110
S. 2.9.3. Chức năng các chân của ADC 0804 -Chân
: là chân chọn Chip, đầu vào tích cực mức thấp được sử dụng để kích hoạt Chip ADC0804. Để truy cập ADC0804 thì chân này phải ở mức thấp. - RD (Read):(Chân số 2, là một tín hiệu vào, tích cực ở mức thấp. Các bộ chuyển đổi đầu vào tương tự thành số nhị phân và giữ nó ở một thanh ghi trong. RD được sử dụng để có dữ liệu đã được chyển đổi tới đầu ra của ADC0804. Khi CS = 0 nếu có một xung cao xuống thấp áp đến chân RD thì dữ liệu ra dạng số 8 bit được đưa tới các chân dữ liệu (DB0 – DB7). - WR (Write): Chân số 3, đây là chân vào tích cực mức thấp được dùng để báo cho ADC biết bắt đầu quá trình chuyển đổi. Nếu CS = 0 khi WR tạo ra xung cao xuống thấp thì bộ ADC0804 bắt đầu quá trình chuyển đổi giá trị đầu vào tương tự Vin về số nhị phân 8 bit. Khi việc chuyển đổi hoàn tất thì chân INTR được ADC hạ xuống thấp. - CLK IN và CLK R:(CLK IN (chân số 4), là chân vào nối tới đồng hồ ngoài được sử dụng để tạo thời gian.Tuy nhiên ADC0804 cũng có một bộ tạo xung đồng hồ riêng. Để dùng đồng hồ riêng thì các chân CLK IN và CLK R (chân số 19) được nối với một tụ điện và một điện trở (như hình 2.33). Khi ấy tần số được xác định bằng biểu thức: