Hệ thống mô phỏng tích hợp phần cứng cho hệ năng lượng lai trên xe ô tô điện Mitsubishi I-MiEV

Nghiên cứu đề xuất một hệ thống mô phỏng tích hợp phần cứng (Hardware-in-the-loop) dạng công suất (Wilamowski & Irwin, 2016) như một bước trung gian đáng tin cậy trước khi đưa thuật toán vào thử nghiệm trên thực tế.

CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION EIGHT HỆ THỐNG MƠ PHỎNG TÍCH HỢP PHẦN CỨNG CHO HỆ NĂNG LƯỢNG LAI TRÊN XE Ô TÔ ĐIỆN MITSUBISHI I-MiEV Nguyễn Trần Hồi Linh, Nguyễn Văn Sơn, Hồng Xn Trí TS Võ Duy Thành Phịng thí nghiệm Nghiên cứu Xe điện, Viện Điện, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Tác giả liên hệ: hoailinhkuro@gmail.com TĨM TẮT Ơ tơ điện ngày phát triển chiến lược điều khiển quản lý xu tất yếu thời đại Một lượng xe thật gặp khó khăn vấn đề lớn cần quan tâm nghiên định chi phí cao tính an tồn cứu nguồn lượng cho xe Xe cho người, tác giả đề xuất điện tương lai có hai loại hệ thống mơ tích hợp phần cứng nguồn điện phối hợp vớinhau để đạt hoạt (Hardware-in-the-loop) dạng công suất động hiệu hơn, tốn quản (Wilamowski & Irwin, 2016) bước lý lượng nguồn trung gian đáng tin cậy trước đưa thuật trở nên thực cần thiết Việc thử nghiệm toán vào thử nghiệm thực tế Từ khóa: Ơ tơ điện, hệ lượng lai, mơ HIL, phương pháp biểu diễn vĩ mô lượng (EMR) PHẦN MỞ ĐẦU đưa để khắc phục nhược điểm từ Hệ thống lượng thành phần hệ lượng dùng pin hệ quan trọng bậc loại xe chạy lượng lai kết hợp pin siêu tụ nguồn lượng điện Hiện nay, pin điện Có thể thấy siêu tụ điện pin loại nguồn sử dụng phổ biến bổ sung cho để tạo nên hệ có khả tích trữ lượng tốt thống tốt mà pin có mật độ lượng Tuy nhiên, với hệ thống sử dụng pin cao mật độ công suất lại thấp, lại tồn số vấn đề lớn mật độ siêu tụ ngược lại Hơn nữa, việc siêu cơng suất pin thấp, việc điều tiết nhiệt tụ có khả nạp xả nhanh giúp độ pin điều kiện chịu tải cao Bên cho hệ lượng xe hấp thu cạnh đó, tuổi thọ pin cần đặc biệt lượng tốt trình hãm tái lưu tâm hệ thống vận hành có tần sinh Phịng thí nghiệm Nghiên cứu Xe điện số nạp xả cao ô tô điện Một giải pháp sử dụng mẫu xe Mitsubishi i-MiEV, hệ 160 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION EIGHT lượng lai pin-siêu tụ xe trao đổi lượng với hệ truyền động điện xe di chuyển đường Để nghiên cứu chiến lược điều khiển phân phối lượng cần lắp pin siêu tụ lên xe tiến hành chạy xe thực tế Tuy nhiên điều tiềm ẩn nhiều nguy an tồn tốn chi phí vận hành lớn Vì vậy, trước thực hiện, cần có bước kiểm tra tính đắn thuật tốn tối ưu điều khiển sử dụng Với toán đặt mơ tích hợp phần cứng giải pháp phù hợp Từ đây, tác giả bước xây dựng mơ hình mơ HIL dạng công suất cho hệ lượng lai nhằm thử nghiệm chiến lược quản lý lượng ô tô điện Trên sở lý thuyết triển khai chế tạo hệ thống Hình Cấu hình mơ HIL dạng mạch thực nghiệm để phục vụ cho công suất cho hệ lượng lai nghiên cứu ô tô điện tương lai CẤU HÌNH HỆ THỐNG VÀ MƠ HÌNH HĨA ghép nối với hệ lượng lai (Hình 2.1 Cấu hình hệ thống 1) Từ q trình trao đổi lượng Xét riêng phần động thành phần phần hệ thống xe, thấy hệ thống nghiên cứu theo thời gian thực mang lại có vai trị tạo u cầu dịng điện (itrac) đặc tính xe điện Ý tưởng hệ thống lượng pin siêu tụ tạo nguồn dịng có điều khiển mơ q trình xe chạy đường Khi cho xe dùng siêu tụ điện khác ghép toàn phần truyền động điện nối tiếp với cuộn kháng phần động học thân xe mơ biến đổi DC/DC chiều (Nguyen, German, lại nguồn dịng có điều Trovao, & Bouscayrol, 2019) Khi có cấu khiển, nguồn dịng đưa đặc hình giả lập xe, việc tạo tính dịng điện giống hệt thực tế liệu xác DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO | 161 CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION EIGHT dòng điện thực tế mà xe yêu cầu trình chạy theo chu trình lái thử nghiệm chuẩn làm lượng đặt để điều khiển nguồn dòng Để có điều đó, tác giả xây dựng mơ hình truyền động động IPM xe i-MiEV (Chouhou, Grée, Jivan, Bouscayrol, & Hofman, 2013) từ thông số kỹ thuật có Việc kiểm tra tính đắn mơ hình Hình Cấu hình mô HIL dạng dựa kết sẵn có từ đề tài cơng suất cho hệ lượng lai cấp nhà nước KC-03.08/11-15 nghiệm thu Phòng thí nghiệm: “Nghiên cứu Từ cấu hình phần cứng hệ thống đề thiết kế chế tạo hệ thống truyền động cập mục 2.1 mơ hình tốn có điều khiển cho xe tơ điện” phần tử, hệ thống biểu diễn 2.2 Mơ hình hóa biểu diễn hệ thống Dưới mơ hình tốn phần tử hệ thống: thiết kế điều khiển phương pháp biểu diễn vĩ mô lượng (Bouscayrol, Hautier, & Lemaire-Semail, 2013) Hình Do hoạt động bên pin khơng phải nội dung nghiên cứu nên mơ hình tốn pin mô tả đơn giản (1) Bộ biến đổi DC/DC giả thiết phần tử biến đổi điện-điện có hiệu suất ηch để đơn giản hóa mơ hình, phần tổn thất khả chịu tải mạch điện tử cơng suất tính tốn chi tiết q trình thiết kế mạch 162 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION EIGHT KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ Hệ thống mô kiểm chứng phần mềm Matlab/Simulink 2017b qua bước gồm: mơ mơ hình trung bình hệ thống biểu diễn phương pháp EMR mô kết hợp phần tử điện tử công suất sử dụng thư viện SimPowerSystems với điều khiển Hình Đáp ứng dịng điện mơ hình thiết kế dựa EMR trước Kịch trung bình thử nghiệm sử dụng chu trình lái chuẩn nội ECE châu Âu Hình Đáp ứng dịng điện dạng Hình Đáp ứng tốc độ mơ hình xe i-MiEV theo chu trình ECE chuyển mạch Từ kết trên, tác giả có sở tiếp tục triển khai hệ thống thực nghiệm Kết đáp ứng tốc độ xe theo chu thực tế Phịng thí nghiệm có trình ECE Hình cho thấy tính xác siêu tụ điện hệ thống pin, nên tác mơ hình truyền động xe i-MiEV giả thiết kế phần tử cịn thiếu biến Hình cho thấy yêu cầu dòng điện đổi DC/DC chiều chế tạo cuộn kháng nguồn dòng giả lập xe itrac đáp ứng phù hợp với yêu cầu cơng suất hệ phía nguồn ibat ich mơ hình thống Do giới hạn báo cho diễn trung bình Hình kiểm chứng lại đàn nên tác giả không đưa vào phần thiết mơ hình dạng chuyển mạch, kế mạch Việc chế tạo hoàn thiện mạch thấy dạng dòng điện đáp ứng giống nhóm nghiên cứu tiếp với đồ thị mơ hình trung bình tục triển khai đề cập tới công bố khoa học sau DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO | 163 CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION EIGHT KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO Những nghiên cứu tơ điện nói chung [1] Wilamowski, B M., & Irwin, J D (2016) hệ thống lượng nói riêng ln chủ đề nóng Nhận thấy vấn đề Control and mechatronics https://doi org/10.1201/9781315218403 [2] Nguyen, B H., German, R., Trovao, J P F., chi phí an tồn mang đến & Bouscayrol, A (2019) Real-time energy trở ngại không nhỏ cho nghiên management of battery/supercapacitor electric cứu, nhóm tác giả tìm hiểu ưu điểm phương pháp biểu diễn vĩ mô lượng mô tích hợp phần cứng để đưa hệ thống mơ có tính an tồn tiết kiệm nhiều Ngồi ra, phương pháp mơ cịn đem lại tính thời gian thực sát với thực tế so với mô phần mềm Cuối cùng, kết đưa vehicles based on an adaptation of pontryagin’s minimum principle IEEE Transactions on Vehicular Technology, 68(1), 203–212 https://doi org/10.1109/TVT.2018.2881057 [3] Chouhou, M., Grée, F., Jivan, C., Bouscayrol, A., & Hofman, T (2013) Energetic Macroscopic Representation and Inversion- Based control of a CVT-based HEV World Electric Vehicle Journal https://doi.org/10.3390/wevj6020251 [4] Bouscayrol, A., Hautier, J.-P., & Lemaire-Semail, B (2013) Graphic Formalisms for the Control of Multi-Physical Energetic Systems: COG and chứng minh độ tin cậy mô EMR In Systemic Design Methodologies for hình đề xuất hồn tồn triển khai Electrical EnergySystems https://doi.org/ thành hệ thống thực nghiệm phịng doi:10.1002/9781118569863.ch3 thí nghiệm TÁC GIẢ Ý TƯỞNG GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Nguyễn Trần Hoài Linh nhận cử nhân Võ Duy Thành nhận kỹ sư (2004), Kỹ thuật điều khiển Tự động hóa (2020) Thạc sĩ (2007) Tiến sĩ (2019) ngành Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Hiện Kỹ thuật điều khiển Tự động hóa anh học viên cao học Trường Đại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Hiện học Bách khoa Hà Nội Hướng nghiên cứu anh giảng viên mơn Tự anh quản lý lượng động hóa cơng nghiệp, Viện Điện, Trường cho xe điện hệ thống lượng Đại học Bách khoa Hà Nội Hướng nghiên tái tạo cứu anh gồm: Phân tích, mơ hình hóa điều khiển động điện, Thiết kế điều khiển dây chuyền sản xuất tự động Điều khiển ô tô điện (EVs) 164 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO ... chế tạo hệ thống Hình Cấu hình mơ HIL dạng mạch thực nghiệm để phục vụ cho công suất cho hệ lượng lai nghiên cứu ô tô điện tương lai CẤU HÌNH HỆ THỐNG VÀ MƠ HÌNH HĨA ghép nối với hệ lượng lai (Hình... cấu hình phần cứng hệ thống đề thiết kế chế tạo hệ thống truyền động cập mục 2.1 mơ hình tốn có điều khiển cho xe ô tô điện? ?? phần tử, hệ thống biểu diễn 2.2 Mơ hình hóa biểu diễn hệ thống Dưới... Với toán đặt mơ tích hợp phần cứng giải pháp phù hợp Từ đây, tác giả bước xây dựng mơ hình mơ HIL dạng cơng suất cho hệ lượng lai nhằm thử nghiệm chiến lược quản lý lượng ô tô điện Trên sở lý thuyết