Thuyet minh DATN hybrid hoan chinh

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn: Động đốt Lời nói đầu Trong nhiều năm trở lại đây, giới phải đối mặt với vấn đề lớn ô nhiễm môi trường, cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch, mà vấn đề liên quan nhiều tới việc sản xuất sử dụng ngày rộng rãi phương tiện giới, đặc biệt xe Một loạt ảnh hưởng tác động xấu bắt nguồn từ vấn đề trên, là, ấm lên Trái Đất gây tượng thiên nhiên bất thường, khí thải độc hại ảnh hưởng tới sức khỏe người, tăng giá xăng dầu ảnh hưởng tới ổn định phát triển quốc gia Để khắc phục vần đề khó khăn nói trên, với ngành khoa học cơng nghệ khác ngành cơng nghiệp ôtô kết hợp với trung tâm, sở nghiên cứu cơng nghệ khắp nơi giới tìm cách cải tiến thay công nghệ xe Mục đích nghiên cứu, thử nghiệm nhằm giảm phát thải nhiễm giảm tiêu hao phụ thuộc vào nhiên liệu xăng dầu xe hoạt động Đã có vài công nghệ đại tối ưu áp dụng cho xe hơi, số cơng nghệ hybrid electric áp dụng rộng rãi ngành chế tạo ôtô Với ưu điểm hiệu nó, cơng nghệ hybrid lựa chọn phù hợp cho nhà sản xuất xe tương lai Có nhiều mẫu xe hãng tiếng thu thành công tung thị trường như: Toyota Prius, Honda Insight, Chevrolet Silverado Hybrid,… Trong đó, Việt Nam đề tài nghiên cứu công nghệ hybrid ôtô trường đại học, trung tâm nghiên cứu khoa học hạn chế Với thành công cần thiết công nghệ hybrid nêu trên, nhóm nghiên cứu mạnh dạn chọn đề tài “Nghiên cứu thiết kế tính tốn phối hợp nguồn động lực xe hybrid” làm đề tài tốt nghiệp Với nỗ lực cố gắng nhóm nghiên cứu, với hướng dẫn thầy giáo Khổng Vũ Quảng, nhóm nghiên cứu thực hoàn thành khối lượng theo yêu cầu Tuy nhiên, đề tài mới, hạn chế nhiều tài liệu kiến thức thực tế, nên tránh khỏi thiếu sót, nhóm nghiên cứu mong nhận đóng góp ý kiến thầy giáo bạn sinh viên SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc Lớp: Động cơ-K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn: Động đốt CHƯƠNG I: TÌM HIỂU CƠNG NGHỆ HYBRID 1.1 Khái qt cơng nghệ hybrid xe 1.1.1 Khái niệm chung Xe hybrid dòng xe sử dụng tổ hợp hai nguồn động lực, thường kết hợp động đốt (xăng, diesel, khí hóa lỏng…) với mơ-tơ điện lấy lượng điện từ ắc quy cao áp Mục đích dùng mơ-tơ điện hỗ trợ thay động đốt (ĐCĐT) để kéo xe thời điểm mà ĐCĐT làm việc không hiệu (suất tiêu hao nhiên liệu cao, phát thải lớn, gia tốc kém) trình khởi động, gia tốc tăng tốc Hay nói cách khác giúp cho ĐCĐT làm việc vùng làm việc tối ưu Như hình 1.2 ta thấy ĐCĐT làm việc tối ưu vùng tương đối hẹp: tốc độ khoảng 2600v/ph tới 3400v/ph với suất tiêu hao nhiên liệu khoảng 255 (g/kWh) Còn thể hình 1.1 thấy đặc tính ĐCĐT khác biệt xa so với đặc tính lý tưởng cần phải dùng hộp số đa cấp hay hộp số tự động để có đặc tính tốt thể hình 1.3 Điều làm tăng kích thước, khối lượng giá thành hộp số Hình 1.1: Đặc tính lực kéo-tốc độ với cơng suất yêu cầu động xăng [6] SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc Lớp: Động cơ-K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn: Động đốt Hình 1.2: Đặc tính tiêu hao nhiên liệu động xăng [6] Hình 1.3: Đặc tính lực kéo-tốc độ với hộp số tự động xe [6] Cịn với mơ-tơ điện, đặc tính thể hình 1.4 Có thể thấy mơ-tơ điện có đặc tính gần sát với đặc tính lý tưởng Thông thường mô-tơ điện khởi động từ tốc độ Khi tăng tới tốc độ sở nó, điện áp tăng theo dịng khơng đổi Khi tốc độ cao tốc độ điện áp khơng đổi cịn dịng yếu Kết cho công suất đầu không đổi mô- men giảm theo đường hyperbol theo tốc độ Do hệ dẫn động đơn cấp hay hai cấp sử dụng để thỏa mãn lực kéo yêu cầu xe SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc Lớp: Động cơ-K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ mơn: Động đốt Hình 1.4: Đặc tính mơ-tơ điện [6] Hình 1.5: Lực kéo xe có động xăng với hộp số cấp mô-tơ điện với hệ dẫn động cấp [6] SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc Lớp: Động cơ-K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn: Động đốt Hình 1.5 cho thấy so sánh cụ thể mô-tơ điện ĐCĐT Để có đặc tính sát với lý tưởng ĐCĐT cần hộp số cấp cịn mơ-tơ điện cần hộp số cấp Ngồi vai trị giúp cho ĐCĐT hoạt động vùng tối ưu mơtơ điện xe hybrid có vai trị quan trọng thứ hai thu hồi lại lượng (động năng) cho xe để nạp lại vào ắc quy trình xe giảm tốc hay phanh, chức “phanh tái sinh” Khi kết hợp hai nguồn động lực kết đầu cho đặc tính thể hình 1.6: Hình 1.6: Đặc tính lực kéo, cản – tốc độ xe đường dốc [6] 1.1.2 Xu hướng phát triển xe hybrid Sự phát triển phương tiện giao thông khu vực giới nói chung khơng giống nhau, nước có quy định riêng nồng độ phát thải khí thải xe , có xu hướng bước cải tiến chế tạo loại ôtô mà mức phát thải ô nhiễm thấp giảm tối thiểu tiêu hao nhiên liệu Điều trở nên cấp thiết mà nguồn tài nguyên dầu mỏ ngày cạn kiệt dẫn đến giá dầu tăng cao mà nguồn thu nhập người dân lại tăng không đáng kể Các xe chạy nhiên liệu hóa thạch tràn ngập thị trường số tác nhân lớn gây ô nhiễm môi trường , làm cho bầu khí ngày xấu đi, hệ sinh thái thay đổi Vì việc tìm phương án để giảm tối thiểu lượng khí thải gây nhiễm môi trường vấn đề cần quan tâm ngành ơtơ nói riêng người nói chung SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc Lớp: Động cơ-K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ mơn: Động đốt Ơtơ không gây ô nhiễm mục tiêu hướng tới nhà nghiên cứu chế tạo ôtô ngày Có nhiều giải pháp cơng bố năm gần đây, hồn thiện q trình cháy động cơ, sử dụng loại nhiên liệu không truyền thống cho ơtơ LPG, khí thiên nhiên, methanol, biodiesel, điện, pin nhiên liệu, lượng mặt trời, ôtô dùng động lai (hybrid) Trong số giải pháp cơng nghệ xe sử dụng cơng nghệ hybrid ứng dụng ngày phổ biến cho hiệu cao 1.1.3 Ơtơ hybrid Xuất từ đầu năm 1990 nay, ôtô hybrid nghiên cứu phát triển giải pháp hiệu tính kinh tế mơi trường Có thể nói, cơng nghệ hybrid chìa khố mở cánh cửa tiến vào kỷ nguyên ơtơ, ơtơ hạn chế tối đa việc gây ô nhiễm môi trường, giảm tiêu hao nhiên liệu tối thiểu hay cịn gọi ơtơ “sinh thái” mà sử dụng ĐCĐT, loại động chưa thể thay nhiều năm tới Hình 1.7: Mơ hình xe hybrid Với ưu điểm bật nêu, ôtô hybrid quan tâm nghiên cứu chế tạo nhiều nhà khoa học hãng sản xuất ơtơ giới Ngày có nhiều mẫu ôtô hybrid xuất thị trường có nhiều người tiêu dùng sử dụng loại ơtơ Ơtơ sử dụng Hydrogen, ơtơ điện, ơtơ chạy lượng mặt trời mặt trời tồn số nhược điểm định, chưa dễ thực với thực trạng đất nước ta Trong bối cảnh ơtơ hybrid (nhiệt - điện) kết hợp ĐCĐT mô-tơ điện coi phù hợp giai đoạn đón đầu xu phát triển ôtô “sạch”, nhằm đáp ứng yêu cầu khắt khe môi trường đô thị nguy cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc Lớp: Động cơ-K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn: Động đốt Tuy nhiên sử dụng loại xe hybrid hoạt động phạm vi thành phố, khu du lịch vận hành loại đường dài hàng trăm kilômet tương đối phẳng Chứ sử dụng ôtô hybrid thay hẳn loại ơtơ khác khả hoạt động điều kiện khác tính cơng nghệ cịn nhiều hạn chế, khó vấn đề nguồn dự trữ lượng điện để cấp cho mơ-tơ điện, dùng loại ắc quy thơng thường số lượng bình nhiều, kích thước khối lượng lớn Trong phạm vi đồ án tốt nghiệp chúng em tìm hiểu nghiên cứu dịng ơtơ hybrid (nhiệt-điện) kết hợp ĐCĐT mô-tơ điện loại ôtô hybrid thông dụng 1.2 Tìm hiều số dạng dẫn động hybrid 1.2.1 Hệ thống hybrid nối tiếp 1.2.1.1 Khái niệm Hệ thống dẫn động hybrid nối tiếp (Series hybrid electric drive train) hệ thống dẫn động cho xe hybrid xe kéo mơ-tơ điện Mô-tơ điện cung cấp lượng từ hai nguồn là: Ắc quy máy phát điện dẫn động ĐCĐT Hệ thống dẫn động nối tiếp đơn giản hình 1.8 Hình 1.8: Sơ đồ hệ dẫn động hybrid nối tiếp SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc Lớp: Động cơ-K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn: Động đốt Bánh xe kéo mô tơ điện Mô-tơ điện lấy lượng từ nguồn ắcqui máy phát dẫn động ĐCĐT Cụm ĐCĐT/máy phát (ĐCĐT/MP) có nhiệm vụ giúp ắc quy bổ sung lượng cho mô-tơ kéo công suất tải yêu cầu lớn nạp cho ắc quy công suất tải yêu cầu nhỏ dung lượng ắc quy thấp Bộ điều khiển mô-tơ để điều khiển mô-tơ kéo sinh lượng phù hợp với yêu cầu xe Sự hoạt động xe (gia tốc, khả leo dốc, tốc độ lớn nhất) định hồn tồn kích thước đặc tính mơ-tơ kéo dẫn động Với sơ đồ kết nối đặc tính xe hybrid có dạng ví dụ mơ-tơ điện thể hình 1.3 Hình 1.9: Đặc tính tốc độ - mômen công suất – mômen mô-tơ điện [6] 1.2.1.2 Nguyên lý hoạt động Trong hệ thống dẫn động hybrid nối tiếp, cụm ĐCĐT/MP phần khí tách rời với trục bánh xe Tốc độ mô-men ĐCĐT không phụ thuộc vào tốc độ mơmen kéo u cầu xe, điều khiển điểm làm việc vùng tốc độ - mơmen Thơng thường động đốt điều khiển vùng làm việc tối ưu nó, vùng mà nhiên liệu tiêu thụ khí thải phát động nhỏ nhất, thể hình 1.4 Lí tách rời phần khí ĐCĐT với trục bánh xe nhằm để ĐCĐT làm việc SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc Lớp: Động cơ-K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn: Động đốt vùng tối ưu đặc tính ĐCĐT thay đặc tính mơ-tơ điện Tuy nhiên, phụ thuộc nhiều vào chế độ làm việc động điều khiển chiến lược hệ dẫn động Hình 1.10: Đặc tính ĐCĐT vùng hoạt động [6] a/ Chế độ kéo hỗn hợp Khi cần yêu cầu công suất lớn (khi lái xe đạp sâu chân ga) lúc lượng cụm ĐCĐT/MP nguồn lượng từ ắc quy cấp lượng cho mô-tơ điện hoạt động Trong trường hợp này, động đốt điều khiển để làm việc vùng tối ưu Nguồn lượng từ ắc quy cung cấp công suất thêm để đáp ứng công suất kéo yêu cầu Dạng hoạt động biểu diễn sau: Pyc = Pđcđt/mp + Paq(PPS) (1.1) Ở đó, Pyc công suất yêu cầu người lái (đạp chân ga) Pđcđt/mp công suất cụm ĐCĐT/MP Paq công suất nguồn ắc quy b/ Chế độ có nguồn lượng ắc quy cung cấp cho mô-tơ điện SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc Lớp: Động cơ-K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn: Động đốt Trong trường hợp này, có nguồn ắc quy cung cấp cơng suất để đáp ứng với cơng suất u cầu, thường giai đoạn khởi động gia tốc từ khởi động tới xe đạt tới tốc độ Pyc = Paq (1.2) c/ Chế độ có nguồn lượng cụm ĐCĐT/MPcung cấp cho mô-tơ điện Trong trường hợp này, có cụm ĐCĐT/MP cung cấp cơng suất để đáp ứng cơng suất u cầu, giai đoạn xe chạy tốc độ ổn định, chế độ lái bình thường Năng lượng điện kết nối trực tiếp từ cụm ĐCĐT/MP tới mô-tơ kéo Pyc = Pđcđt/mp (1.3) d/ Chế độ ắc quy nạp lượng cho ắc quy từ cụm ĐCĐT/MP Khi lượng ắc quy giảm xuống mức qui định ắc quy phải nạp Ắc quy nạp từ máy phát hay q trình phanh tái sinh (regenerative braking) Thường máy phát nạp phanh tái sinh nạp không đủ Trong trường hợp này, công suất động đốt chia làm hai phần: để kéo xe, phần lại để dẫn động máy phát nạp điện cho ắc quy Pyc = Pđc/mp – Paq (1.4) Dạng hoạt động có hiệu lượng cụm ĐCĐT/MP sinh lớn công suất tải yêu cầu e/ Chế độ phanh tái sinh Khi xe phanh, mô-tơ kéo có chức máy phát điện, biến đổi phần động xe thành lượng điện để nạp cho ắc quy Như trình bày hình1.8, điều khiển xe điều khiển hoạt động phận thùy theo công suất kéo yêu cầu từ người lái, tín hiệu phản hồi từ phận, điều khiển chiến lược cài đặt trước hệ thống dẫn động Những phận điều khiển để phù hợp với công suất yêu cầu người lái xe, hoạt động phận với hiệu suất tối ưu, thu lại lượng phanh nhiều tốt, trì trạng thái nạp cho ắc quy 1.2.1.3 Các chiến lược điều khiển Đây quy tắc điều khiển cài đặt trước điều khiển xe, lệnh hoạt động cho phận Bộ điều khiển xe nhận lệnh hoạt động từ lái xe tín hiệu phản hồi từ hệ thống dẫn động (HTDĐ) tất phận sau đưa định để sử dụng dạng hoạt động phù hợp Tất nhiên, đặc SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc 10 Lớp: Động cơ-K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn: Động đốt Bảng 3.2: Chu trình thử ECE R40 Thời gian vận hành (s) TT vận hành Pha Bước vận hành Gia tốc (m/s2) Vận tốc (km/h) Bước Pha Thời gian tích lũy (s) Chạy không tải - - 11 11 11 Tăng vận tốc 1,04 0-15 4 15 Vận tốc không đổi - 15 8 23 Giảm vận tốc -0,69 15-10 25 Giảm vận tốc, cắt li hợp -0,92 10-0 28 Chạy không tải - - 21 21 49 Tăng vận tốc 0,74 0-32 12 12 61 Vận tốc không đổi - 32 24 24 85 Giảm vận tốc -0,75 32-10 11 93 10 Giảm vận tốc, cắt li hợp -0,92 10-0 11 96 11 Chạy không tải - - 21 21 117 12 Tăng vận tốc 10 0,52 0-50 26 26 143 13 Vận tốc không đổi 11 - 50 12 12 155 14 Giảm vận tốc 12 -0,52 50-35 8 163 15 Vận tốc không đổi 13 - 35 13 13 176 16 Giảm vận tốc 14 -0,68 35-10 12 185 17 Giảm vận tốc, cắt li hợp 14 -0,92 10-0 12 188 18 Chạy không tải 15 - - 7 195 SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc 102 Lớp: Động cơ-K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn: Động đốt 3.2.1 Chạy mô xe máy với hệ dẫn động hybrid hỗn hợp Với thông số thành phần hệ dẫn động tính tốn cho xe máy hybrid trên, ta thiết lập mô phần mềm ADVIOR 3.2.1.1 Mơ hình mơ xe máy với hệ dẫn động hybrid Hình 3.9: Sơ đồ khối xe máy hybrid mơ Mơ hình gồm khối liên kết với theo sơ đồ hệ dẫn động hybrid hỗn hợp song song-nối tiếp, kết nối công suất bánh hành tinh, đồng thời đóng vai trị hộp số vơ cấp (CVT) 3.2.1.2 Các thông số thiết lập mô Bên cạnh sở liệu thành phần hệ mô nhập vào file Matlab (m-file) dạng ma trận để làm sở liệu cho việc mơ người dùng nhập vào thay đổi số thông số trực tiếp cửa số thiết lập mô ADVISOR Các thơng số đầu vào thay đổi gồm: - Khối lượng khung xe: 50kg - Công suất động đốt 6kW, khối lượng 20kg - Bộ lưu trữ lượng (ắc quy) loại Nikel Metal Hydride (NiMH), điện áp 77V (gồm 10 mô-đun), khối lượng ắc quy 10kg - Mô-tơ điện xoay chiều có cơng suất 3kW, hiệu suất 0,9, khối lượng 8kg - Máy phát/mơ-tơ điện xoay chiều có cơng suất 1kW, hiệu suất 0,84, khối lượng 2kg - Hệ truyền động CVT dùng bánh hành tinh - Bánh xe máy thơng thường có bán kính 0,3m SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc 103 Lớp: Động cơ-K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn: Động đốt - Giả thiết khối lượng mang tải xe 70kg - Tổng khối lượng toàn xe mơ mang tải 162kg Hình 3.10: Cửa sổ thiết lập mô phần mềm 3.2.1.3 Kết mơ - Lượng nhiên liệu tiêu hao tính theo đơn vị (lit/100km) - Lượng phát thải thành phần HC, CO, NOx tính theo đơn vị (g/km) - Các đồ thị vận tốc, công suất, hiệu suất, điểm làm việc động cơ, mơ-tơ; tình trạng nạp, hiệu suất phóng-nạp ắc quy SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc 104 Lớp: Động cơ-K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn: Động đốt  Kết chạy mô hiển thị cửa sổ sau: Hình 3.11: Cửa sổ hiển thị kết chạy mô  Một số đồ thị minh họa hoạt động thành phần hệ dẫn động hybrid cho xe máy mô phỏng, xuất từ phần mềm cho thấy rõ đặc tính làm việc thành phần hệ dẫn động SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc 105 Lớp: Động cơ-K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ mơn: Động đốt Hình 3.12: Đồ thị điểm làm việc động (kí hiệu: X- mơ-men đầu trục khuỷu; ∆- điểm hoạt động thực tế) Hình 3.13: Đồ thị điểm làm việc mơ-tơ kéo SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc 106 Lớp: Động cơ-K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ mơn: Động đốt a) b) Hình 3.14: a) Hiệu suất phóng ắc quy; b) Hiệu suất nạp ắc quy 3.2.2 Chạy mô xe máy với hệ dẫn động thông thường Tiến hành mô xe máy với động đốt phần mô xe hybrid trên, dùng hộp số vô cấp sử dụng hệ dẫn động thông thường Ta thu kết để so sánh với xe sử dụng hệ dẫn động hybrid 3.2.2.1 Mơ hình mơ xe máy với hệ dẫn động thơng thường Hình 3.15: Sơ đồ khối xe máy với hệ dẫn động thông thường SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc Lớp: Động cơ-K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn: Động đốt 3.2.2.2 Các thông số thiết lập mô Bên cạnh liệu sở thiết lập m-file thơng số đầu vào nhập giao diện mô gồm: - Khối lượng khung xe: 50kg Động đốt phần mô xe máy hybrid nêu Hệ truyền động hộp số vô cấp (CVT) Giả thiết khối lượng mang tải 70kg 3.2.2.3 Kết mô Kết chạy mô cho xe máy với hệ dẫn động thơng thường trình bày hình 3.15 Bao gồm: - Lượng nhiên liệu tiêu hao tính theo đơn vị (lit/100km) - Lượng phát thải thành phần: HC, CO, NOx tính theo đơn vị (g/km) - Đồ thị vận tốc, công suất, hiệu suất, vùng làm việc động Hình 3.16: Cửa sổ kết mô cho xe thông thường SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc 108 Lớp: Động cơ-K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn: Động đốt Hình 3.17: Đồ thị điểm làm việc động xe máy thông thường 3.3 So sánh đánh giá kết mô Bảng 3.3: Kết so sánh xe thông thường xe hybrid Tiêu hao nhiên liệu (lit/100km) HC (g/km) CO (g/km) NOx (g/km) Xe thông thường 3,4 0,863 8,184 0,486 Xe hybrid 2,3 0,483 4,447 0,355 Từ kết cho thấy với xe hybrid, lượng nhiên liệu tiêu thụ thành phần phát thải giảm rõ rệt so với xe thông thường, cụ thể: - Lượng tiêu thụ nhiên liệu giảm 32,35% - Thành phần: HC giảm 44% CO giảm 45,66% NOx giảm 27% SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc 109 Lớp: Động cơ-K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn: Động đốt Đồng thời so sánh đồ thị làm việc động hệ hybrid với hệ thông thường, ta thấy động hệ hybrid phần lớn làm việc vùng tối ưu hơn, khả leo dốc gia tốc xe tốt  Kết luận: Với xe máy dử dụng hệ dẫn động hybrid hỗn hợp song song-nối tiếp với bánh hành tinh cho kết hoạt động động tốt hơn, từ giảm đáng kể lượng tiêu thụ nhiên liệu thành phần khí thải độc hại Tuy nhiên, với việc phối hợp thành phần hệ dẫn động chiến lược điều khiển nêu mơ hình này, hiệu chủ yếu xe chạy điều kiện đường đô thị (vận tốc thấp, thường xuyên phanh, dừng xe…) SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc 110 Lớp: Động cơ-K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn: Động đốt KẾT LUẬN Qua thời gian làm đồ án, với hướng dẫn nhiệt tình thầy Khổng Vũ Quảng nỗ lực thành viên nhóm, chúng em hồn thành đề tài “Nghiên cứu thiết kế tính tốn phối hợp nguồn động lực xe hybrid” Đề tài đưa tìm hiểu cơng nghệ hybrid xe hơi, công nghệ giải pháp thay cho xe truyền thống Với khả tiết kiệm nhiên liệu giảm thành phần phát thải độc hại cách đáng kể, cơng nghệ đáp ứng vấn đề cấp thiết toàn cầu ô nhiễm môi trường, cạn kiệt nguồn nhiên liệu dầu mỏ Đồng thời, có mơ-tơ điện hỗ trợ q trình hoạt động mà xe hybrid cho khả vận hành linh hoạt, tăng tốc tốt xe thông thường Với ưu điểm trên, ngày có nhiều hãng sản xuất xe tập trung nghiên cứu, phát triển loại xe hybrid, phủ nước có nhiều sách nhằm khuyến khích người dân sử dụng loại xe Bởi tương lai gần, xe hybrid giải pháp thay mang tính hiệu ngành công nghiệp ôtô, xe máy Bên cạnh việc tìm hiểu, phân tích dạng cơng nghệ hybrid, đề tài chúng em đưa phương pháp phối hợp hệ động lực hybrid cho xe máy, tiến hành chạy mô phần mềm ADVISOR Kết mô cho thấy hiệu rõ rệt việc giảm nhiên liệu tiêu thụ thành phần phát thải, từ đưa hướng phát triển cho việc sản xuất xe máy, loại phương tiện giao thông phổ biến chiếm số lượng nhiều Việt Nam Tuy nhiên, đề tài số hạn chưa đưa mơ hình thực tế để kiểm nghiệm vấn đề thời gian, điều kiện thí nghiệm chưa cho phép để có số liệu xác cho việc mô Đồng thời, thời điểm công nghệ hybrid cho phương tiện giao thông chưa áp dụng phổ biến chi phí sản xuất cịn cao cơng nghệ thơng thường Chúng em hi vọng qua đề tài tạo tiền đề sở ban đầu cho việc nghiên cứu sâu công nghệ hybrid nghành Động đốt Viện Cơ Khí Động Lực, ĐH Bách Khoa Hà Nội Và mong bạn sinh viên khóa sau dựa để tiếp tục nghiên cứu phát triển đề tài SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc 111 Lớp: Động cơ-K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn: Động đốt nhằm đưa mơ hình thực tế hướng dẫn tận tình thầy giáo Trong q trình tìm hiểu, trình bày đề tài chúng em khơng tránh khỏi thiếu sót, mong nhận ý kiến đóng góp thầy cô bạn bè để đề tài chúng em hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc 112 Lớp: Động cơ-K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn: Động đốt TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Minh Tuấn Động Cơ Đốt Trong Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật, 2006 [2] Phạm Minh Tuấn Lý Thuyết Động Cơ Đốt Trong Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật, 2008 [3] Nguyễn Tất Tiến, Vũ Thị Lạt Hệ Thống Nhiên Liệu Và Tự Động Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Đốt Trong Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, 1998 [4] Nguyễn Hữu Nam Trang Bị Điện Trên Ơtơ Hiện Đại Nhà xuất Khoa học kĩ thuật, 2003 [5] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển Tính Tốn Thiết Kế Dẫn Động Cơ Khí (Tập 1, 2) Nhà Xuất Bản Giáo Dục [6] Mehrdad Ehsani, Yimin Gao, Sebastien E.Gay, Ali Emadi Modern electric, Hybrid electric,and Fuel cell vehicles [7] Toyota hybrid system Tài liệu tham khảo hãng Toyota [8] Yuliang Leon Zhou Modeling and Simulation of Hybrid Electric Vehicles B Eng., University of Science & Tech Beijing, 2005 [9] W K Yap, and V Karri Modeling and Simulation of a Hybrid Scooter World Academy of Science, Engineering and Technology 47, 2008 [10] Keith B Wipke, Matthew R Cuddy Using an Advanced Vehicle Simulator (ADVISOR) to Guide Hybrid Vehicle Propulsion System Development, National Renewable Energy Laboratory SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc 113 Lớp: Động cơ-K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn: Động đốt Mục Lục LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I: TÌM HIỂU CƠNG NGHỆ HYBRID 1.1 Khái quát công nghệ hybrid xe 1.1.1 Khái niệm chung 1.1.2 Xu hướng phát triển xe hybrid 1.1.3 Ơtơ hybrid 1.2 Tìm hiều số dạng dẫn động hybrid 1.2.1 Hệ thống hybrid nối tiếp 1.2.1.1 Khái niệm 1.2.1.2 Nguyên lý hoạt động .8 1.2.1.3 Các chiến lược điều khiển 10 1.2.1.4.Tính tốn thơng số thành phần 14 1.2.1.5 Ưu nhược điểm hệ thống dẫn động hybrid nối tiếp 19 1.2.1.6 Ví dụ tính tốn 19 1.2.2 Hệ dẫn động hybrid song song 25 1.2.2.1 Khái quát dạng hybrid song song 25 1.2.2.2 Các chiến lược điều khiển hệ dẫn động hybrid song song 27 1.2.2.3 Tính tốn thơng số truyền động 33 1.2.3 Hệ dẫn động hybrid song song trục 43 1.2.3.1 Năng lượng tiêu thụ hệ dẫn động phanh 43 1.2.3.2 Cấu tạo 45 1.2.3.3 Hoạt động chiến lược điều khiển 46 1.2.3.4 Tính tốn hệ dẫn động 47 1.2.3.5 Hoạt động 51 1.2.4 Hệ dẫn động hybrid hỗn hợp song song – nối tiếp 55 1.2.4.1 Hình dáng hệ truyền động với bánh hành tinh 55 1.2.4.2 Những dạng hoạt động 57 1.2.4.3 Chiến lược điều khiển 61 1.2.5 Hệ dẫn động hybrid với mơ-tơ có stato động 62 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ, TÍNH TỐN PHỐI HỢP NGUỒN ĐỘNG LỰC CHO XE MÁY HYBRID 64 2.1 Các dạng kết nối công suất công nghệ hybrid 64 2.1.1 Hệ thống truyền lực hybrid dùng kết nối mômen 64 2.1.2 Hệ thống truyền lực hybrid dùng kết nối tốc độ 66 2.1.3 Hệ thống truyền lực hybrid dùng kết nối hỗn hợp mô-men tốc độ 70 2.2 Thiết kế tính toán hệ dẫn động xe máy hybrid 71 2.2.1 Lựa chọn phương án phối hợp nguồn động lực hybrid cho xe máy 71 SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc 114 Lớp: Động cơ-K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn: Động đốt 2.2.2 Tính chọn thành phần hệ dẫn động hybrid cho xe máy 75 2.2.2.1 Động đốt 76 2.2.2.2 Mô-tơ kéo 76 2.2.2.3 Máy phát 77 2.2.2.4 Tính chọn ắc quy 77 2.3 Thiết kế bánh hành tinh cho hệ dẫn động xe máy hybrid 78 2.3.1 Tính tốn tỉ số số cặp bánh truyền sở 79 2.3.2.1 Chọn vật liệu 79 2.3.2.2 Xác định thông số truyền 81 2.3.2.3 Các thơng số hình học bánh 83 2.3.2.4 Xác định mômen truyền qua kết nối 85 2.3.2.5 Phân tích lực tác dụng bánh 85 2.3.2.6 Kiểm tra bền bánh 87 2.3.3.Tính tốn thiết kế trục 90 2.3.3.1.Chọn vật liệu 90 2.3.3.2 Xác định sơ đường kính trục 90 CHƯƠNG III: MÔ PHỎNG PHỐI HỢP NGUỒN ĐỘNG LỰC HYBRID CHO XE MÁY BẰNG PHẦN MỀM ADVISOR 94 3.1 Phần mềm mô ADVISOR 94 3.1.1 Giới thiệu ADVISOR 94 3.1.2 Phạm vi nghiên cứu ứng dụng 94 3.1.3 Cơ sở phương pháp mô ADVISOR 95 3.1.3.1 Cơ sở mô ADVISOR 95 3.1.3.2 Phương pháp mô ADVISOR 97 3.1.4 Giao diện sử dụng ADVISOR 98 3.2 Mơ mơ hình xe máy hybrid xe máy với hệ dẫn động thông thường ADVISOR 101 3.2.1 Chạy mô xe máy với hệ dẫn động hybrid hỗn hợp 103 3.2.1.1 Mơ hình mơ xe máy với hệ dẫn động hybrid 103 3.2.1.2 Các thông số thiết lập mô 103 3.2.1.3 Kết mô 104 3.2.2 Chạy mô xe máy với hệ dẫn động thông thường 107 3.2.2.1 Mơ hình mơ xe máy với hệ dẫn động thông thường 107 3.2.2.2 Các thông số thiết lập mô 108 3.2.2.3 Kết mô 108 3.3 So sánh đánh giá kết mô 109 KẾT LUẬN 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO 113 SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc 115 Lớp: Động cơ-K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn: Động đốt SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc 116 Lớp: Động cơ-K51 ... dịng ơtơ hybrid (nhiệt-điện) kết hợp ĐCĐT mô-tơ điện loại ôtô hybrid thơng dụng 1.2 Tìm hiều số dạng dẫn động hybrid 1.2.1 Hệ thống hybrid nối tiếp 1.2.1.1 Khái niệm Hệ thống dẫn động hybrid nối... tái sinh 1.2.2 Hệ dẫn động hybrid song song 1.2.2.1 Khái quát dạng hybrid song song Không giống hệ dẫn động hybrid nối tiếp, hệ dẫn động hybrid song song (Parallel hybrid electric drive train)... trời, ôtô dùng động lai (hybrid) Trong số giải pháp cơng nghệ xe sử dụng cơng nghệ hybrid ứng dụng ngày phổ biến cho hiệu cao 1.1.3 Ơtơ hybrid Xuất từ đầu năm 1990 nay, ôtô hybrid nghiên cứu phát