Nghiên cứu tính toán thiết kế hệ động lực xe hybird

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI  TRẦN VĂN ĐĂNG NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ ĐỘNG LỰC XE HYBRID LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC HÀ NỘI - 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI  TRẦN VĂN ĐĂNG NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ ĐỘNG LỰC XE HYBRID Ngành : Kỹ thuật Cơ khí động lực Mã số : 9520116 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS KHỔNG VŨ QUẢNG TS TRẦN ĐĂNG QUỐC HÀ NỘI - 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi, Trần Văn Đăng, xin cam đoan đề tài nghiên cứu thực hướng dẫn PGS.TS Khổng Vũ Quảng TS Trần Đăng Quốc Các số liệu kết nêu luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác! Hà Nội, tháng năm 2022 TẬP THỂ HƯỚNG DẪN Người hướng dẫn Người hướng dẫn Nghiên cứu sinh PGS.TS Khổng Vũ Quảng TS Trần Đăng Quốc Trần Văn Đăng LỜI CẢM ƠN Tôi xin trân trọng cảm ơn Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Phòng Đào tạo, Viện Cơ khí Động lực Bộ mơn Động đốt cho phép thực đề tài nghiên cứu Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Xin cảm ơn Phịng Đào tạo Viện Cơ khí Động lực hỗ trợ giúp đỡ suốt q trình tơi thực luận án Tơi xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Khổng Vũ Quảng TS Trần Đăng Quốc hướng dẫn tận tình chu tơi thực hồn thành luận án Tơi xin trân trọng biết ơn Thầy, Cô Bộ môn Trung tâm nghiên cứu Động cơ, nhiên liệu khí thải, Viện Cơ khí động lực, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội giúp đỡ dành cho điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận án Tôi xin cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên, Ban chủ nhiệm Khoa Cơ khí động lực Thầy, Cơ Khoa hậu thuẫn động viên suốt q trình nghiên cứu học tập Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Thầy, Cơ phản biện, Thầy, Cô hội đồng đồng ý đọc duyệt góp ý kiến quý báu để tơi hồn chỉnh luận án Cuối xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp người động viên khuyến khích tơi suốt thời gian tơi tham gia nghiên cứu thực nghiên cứu Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Nghiên cứu sinh Trần Văn Đăng MỤC LỤC Lời cam đoan Mục lục Danh mục ký hiệu Danh mục biểu bảng Danh mục hình vẽ đồ thị MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan phương tiện giao thông ô nhiễm môi trường 1.2 Nguồn động lực thay ĐCĐT… 1.2.1 Động điện 1.2.2 Động sử dụng khí nén áp suất cao 1.2.3 Nguồn động lực hybrid 1.3 Các phương án phối hợp nguồn động lực xe hybrid 1.3.1 Xe hybrid kiểu nối tiếp 1.3.2 Xe hybrid song song 1.3.3 Xe hybrid hỗn hợp 1.4 Ưu nhược điểm xe hybrid 1.5 Các thành phần xe hybrid 1.5.1 Động đốt 1.5.2 Động điện 1.5.3 Ắc-quy 1.5.4 Hệ thống truyền lực 1.6 Một số vấn đề quản lý lượng xe hybrid 1.7 Nghiên cứu nước 1.8 Nghiên cứu nước 1.9 Các dòng xe hybrid thị trường 1.10 Phương pháp tiếp cận đề tài .24 1.11 Kết luận 25 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ ĐỘNG LỰC XE HYBRID 26 2.1 Quan điểm quy trình tính tốn thiết kế hệ động lực xe hybrid 26 2.1.1 Quan điểm thiết kế hệ động lực xe hybrid 26 2.1.2 Xây dựng quy trình tính tốn thiết kế hệ động lực xe hybrid 27 2.2 Cơ sở tính toán thiết kế hệ động lực xe hybrid 29 2.2.1 Các chế độ phối hợp nguồn động lực xe hybrid 29 2.2.2 Cơ sở xác định kết cấu phối hợp nguồn động lực xe hybrid 31 2.2.3 Cơ sở tính tốn nguồn động lực xe hybrid 38 2.2.4 Chiến lược phối hợp nguồn động lực 46 2.3 Cơ sở lý thuyết phần mềm AVL-Cruise 50 2.3.1 Phạm vi AVL – Cruise 50 2.3.2 Phương pháp tính tốn AVL – Cruise… 51 2.3.3 Tạo chu trình thử phần mềm AVL-Cruise… 62 2.3.4 Các bước thực mô phần mềm AVL-Cruise… .63 2.4 Cơ sở liên kết phần mềm Matlab/Simulink phần mềm AVLCruise… 64 2.5 Kết luận 64 Chương 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ MƠ PHỎNG HỆ ĐỘNG LỰC 65 XE HYBRID 3.1 Tính tốn thiết kế hệ động lực xe hybrid 65 3.1.1 Thiết kế hệ phối hợp nguồn động lực xe hybrid 65 3.1.2 Tính tốn xác định nguồn động lực cho xe hybrid 66 3.2 Chiến lược điều khiển nguồn động lực xe hybrid 72 3.2.1 Chiến lược phối hợp nguồn động lực xe hybrid 72 3.2.2 Chiến lược sạc ắc quy xe hybrid 75 3.2.3 Chiến lược điều khiển chế độ chuyển tiếp xe hybrid 3.2.4 Chiến lược điều khiển dựa theo mô men 3.2.5 Chu trình tắt khởi động ĐCĐT 3.3 Tính tốn thiết kế cấu phối hợp hệ động lực 3.3.1 Tính tốn truyền CVT 3.3.2 Tính tốn, thiết kế truyền đai truyền động trục CVT trục 3.3.3 Tính tốn, thiết kế truyền đai truyền động ĐCĐ trục 3.3.4 Tính tốn, thiết kế trục 3.3.5 Thiết kế hệ thống điều khiển nguồn động lực xe hybrid 3.3.6 Hiệu suất xe hybrid 3.4 Tính tốn mơ hệ động lực xe hybrid phần mềm AVL – Cruise 3.4.1 Mơ hình tổng chung xe truyền thống xe hybrid 3.4.2 Thông số đầu vào xe hybrid xe truyền thống 3.4.3 Chu trình chạy sử dụng chu trình mơ xe hybrid xe truyền thống AVLCruise 3.4.4 Kết chạy mơ theo chu trình UDC 3.4.5 Kết chạy mơ với chu trình có tốc độ ổn định 3.5 Kết luận Chương 4: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM 4.1 Mục tiêu phạm vi thử nghiệm 4.1.1 Mục tiêu thử nghiệm 4.1 Đối tượn g phạ m vi thử nghi ệm 4.2 Nội dung thử nghiệm 4.3 Trang thiết bị thử nghiệm 4.3.1 Lắp đặt mơ hình lên băng thử 4.3.2 Băng thử phanh kiểu dịng điện xốy 78 81 83 85 85 88 90 91 92 97 99 99 10 10 10 117 118 119 119 119 119 119 12 120 12 4.3.3 Thiết bị phân tích khí thải 122 4.3.4 Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu 124 4.3.5 Thiết bị đo dòng điện tiêu thụ 125 4.3.6 Nhiên liệu thử nghiệm 125 4.3.7 Sơ đồ bố trí hệ thống thử nghiệm 126 4.3.8 Chế độ thử nghiệm 127 4.4 Kết thử nghiệm thảo luận 127 4.4.1 Đánh giá tính kinh tế lượng 127 4.4.2 Đánh giá thành phần khí thải động 129 4.5 So sánh kết mô thử nghiệm 135 4.5.1 Các cơng thức tính tốn thử nghiệm 135 4.5.2 So sánh kết thử nghiệm mô 136 4.6 Kết luận 141 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ……………………………… Danh mục công trình cơng bố Tài liệu tham khảo Phụ lục 142 Phụ lục 3.13 Mơ hình điều khiển Matlab/Simulink Hình 12 Hình 13 Bảng 3.14 Kết mơ xe truyền thống Thời gian 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 Bảng 3.15 Kết mô xe hybrid Thời gian 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 22 Phụ lục 4.1 Kết thử nghiệm Tại 4000 v/ph, có ĐCĐT hoạt động: TT nđcđt 4000 4000 4000 4000 4000 TT nđcđt 4000 4000 4000 4000 4000 TT nđcđt 4000 4000 4000 4000 4000 (V/ph) Tại 4000 v/ph + 30%ĐCĐ: (V/ph) Tại 4000 v/ph + 50% ĐCĐ: (V/ph) Tại 4000 v/ph + 70% ĐCĐ: TT nđcđt 4000 4000 4000 4000 4000 (V/ph) 23 Tại 6000 v/ph, có ĐCĐT hoạt động: TT Tại 6000 v/ph + 30% ĐCĐ: TT Tại 6000 v/ph +50% ĐCĐ: TT Tại 6000 v/ph +70% ĐCĐ: TT 24 Tại 7000 v/ph, có ĐCĐT hoạt động: TT Tại 7000 v/ph+ 30%ĐCĐ TT Tại 7000 v/ph + 50% ĐCĐ: TT Tại 7000 v/ph + 70% ĐCĐ: TT 25 Phụ lục 5.1: Một số hình ảnh thử nghiệm Hình ảnh cố định mơ hình vào băng thử Hình ảnh chạy thử mơ hình 26 ... trình tính tốn thiết kế hệ động lực xe hybrid 26 2.1.1 Quan điểm thiết kế hệ động lực xe hybrid 26 2.1.2 Xây dựng quy trình tính tốn thiết kế hệ động lực xe hybrid 27 2.2 Cơ sở tính. .. quan vấn đề nghiên cứu - Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính tốn thiết kế hệ động lực xe hybrid - Chương 3: Tính tốn thiết kế mơ hệ động lực xe hybrid - Chương 4: Nghiên cứu thử nghiệm - Kết luận chung... quy trình tính tốn thiết kế hệ động lực cho xe hybrid mô hoạt động xe hybrid để đánh giá mức độ tin cậy việc thiết kế chế tạo hệ động lực làm sở cho nghiên cứu phát triển công nghệ xe hybrid