Đồ án khoa cơ điện, điện tử, đại học lạc hồng (31)

ĐẠI HỌC LẠC HỒNG Cơ Điện-Điện Tử ( Ngành kĩ thuật Ơ tơ) GVHD: Hồng Ngọc Tân Sinh viên: Nguyễn Văn Hòa BÁO CÁO LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Đề tài: Ứng dụng matlab mô điều khiển động xe hybird MỤC TIÊU LUẬN VĂN  Nắm vững sở lý thuyết, nguyên lý hoạt động dòng xe Hybrid  Xây dựng mơ hình mơ xe Hybrid phần mềm Matlab/Simulink  Điều khiển chạy mô phù hợp với chu trình thử nghiệm Nội dung báo cáo  Chương Tổng quan  Chương Cơ sở lý thuyết  Chương Tính tốn mơ matlab simulink  Chương Kết mô kết luận Chương Tổng quan  Đặt vấn đề Trong thời đại mà trình cơng nghiệp hố, đại hóa diễn nơi tồn cầu ngày nay, theo mạng lưới giao thơng phát triển mạnh Vì mà nhu cầu nhiên liệu lượng dặt lên hàng đầu Chính vậy, việc tiết kiệm nhiên liệu, lượng, đảm bảo an tồn mơi trường yêu cầu hàng đầu đặt cho quốc gia đặc biệt lĩnh vực ô tô vốn yêu cầu phải thay đổi ngày Giải pháp đưa kết hợp cách linh hoạt động xăng, động điện cấu giúp bảo tồn chuyển đổi lượng cách hiệu Xe Hybrid đời đáp án để giải vấn đề  Tổng quan xe hybrid  Được phát minh vào khoảng kỉ XVII nhà phát minh người Pháp Nicolas - Joseph Cugnot (1725-1804)  Hybrid nghĩa lai, ôtô Hybrid (Hybrid Electric Vehicle-HEV) dịng ơtơ sử dụng động tổ hợp Ý tưởng“Hybrid”đã có từ lâu đời  Động Hybrid kết hợp động đốt thông thường với động điện dùng lượng ắc quy.  Hình 1.1 Cấu tạo xe hybrid  Nguyên lý hoạt động ô tô Hybird  Nguyên lý hoạt động động Hybrid đơn giản Xe Hybrid dùng động điện di chuyển quãng đường ngắn hay cần tốc độ chậm nội thành, từ nhà đến chỗ làm… Ngược lại động xăng dùng quãng đường lớn, tốc độ cao cao tốc, đường trường  Nhiệm vụ xe Hybrid phối hợp hai động phù hợp cho giảm lượng khí thải nhiên liệu  Phương pháp truyền động  Theo phương pháp truyền động, chia động Hybrid thành loại chính: tổ hợp ghép nối tiếp tổ hợp ghép song song,   Hệ thống Hybrid kết hợp (nối tiếp/song song)  Tổ hợp ghép nối tiếp  Đối với loại hệ thống này, nguồn động lực xoay bánh xe động điện Trong động làm nhiệm vụ phát điện để nạp pin cung cấp cho động điện.d  Tổ hợp động đốt không hoạt động chế độ không tải nên giảm nhiễm mơi trường; Động đốt chọn chế độ hoạt động tối ưu, phù hợp với loại ơtơ; Sơ đồ khơng cần hộp số Hình 1.2 Sơ đồ truyền động kiểu nối tiếp  Tổ hợp ghép song song  Đối với loại hệ thống này, hai nguồn động lực (điện xăng) kết nối trực tiếp vào bánh xe truyền động lực cách độc lập đồng thời Nói cách đơn giản bánh xe xoay cách riêng biệt động điện động xăng, hai  Tổ hợp có cơng suất ôtô mạnh sử dụng hai nguồn lượng, không cần dùng máy phát riêng động điện tổn thất cho Hình 1.3 Sơ đồ truyền động kiểu song cấu động trung gian truyền  Tổ hợp ghép hỗn hợp  Hệ thống kết hợp hệ thống nối tiếp với hệ thống song song nhằm để cực đại hoá giúp ích hai hệ thống Nó có hai mơtơ, tuỳ thuộc vào điều kiện dẩn động, dùng môtơ điện công suất dẩn động từ môtơ điện động cơ, nhằm để đạt mức hiệu suất cao Hình 1.4 Sơ đồ truyền động kiểu hỗn hợp  ECU ắc qui  Đánh giá tỉ lệ dịng nạp/phóng cơng suất nạp phóng u cầu đến ECU HV để trì tình trạng nạp mức trung tâm  Đánh giá lượng nhiệt phát thời gian nạp phóng, điều chỉnh quạt làm mát để trì nhiệt độ ắc qui HV  Kiểm tra nhiệt độ điện áp ắc qui có sai chức tìm thấy, ngăn chặn dừng việc nạp phóng để bảo vệ ắc qui  Trạng thái nạp: (SOC) Hình 2.6 ECU ắc qui  ECU ắc qui kiểm tra ổn định nhiệt độ, điện áp, dịng điện ắc qui HV Nó kiểm tra rò rỉ ắc qui HV  Trong xe chuyển động, ắc qui HV chịu đựng lặp lại chu trình nạp/phóng trở nên phóng MG2 thời gian tăng tốc, nạp phanh tái sinh thời gian giảm tốc  ECU ắc qui đánh giá dịng nạp/phóng cơng suất nạp/phóng u cầu đến ECU HV để trì trạng thái nạp mức trung tâm Chương Tính tốn mơ matlab simulink  THƠNG SỐ XE MƠ PHỎNG Cơng suất cực đại (72)97/5200(Kw)hp/ vịng/phút Động 2ZR-FXE Mơ men xoắn cực đại 142/3600 vịng/phút) Motor (MG) Công suất cực đại 53 kW Mô men xoắn cực đại 163N.m Ắc quy (Nickel-metal Công suất đầu hybride) 26kW (Nm  Mơ hình mơ Hình 3.1 Tổng quan mơ hình matlab/simulink  Những u cầu mô xe hybrid  Ta dựa vào yêu cầu mô-men vận tốc xe  Trạng thái mức sạc bình ắc quy cao áp mức đầy  Có gắng chạy động khoảng tối ưu  Mơ hình sử dụng chu trình lái xe tiêu chuẩn nước phát triển để đưa vào khối Driver, qua trình tính tốn dựa tốc độ xe (Vx) xác định mô men yêu cầu (mô men kéo-Tcommand, mô men phanh-Tbrake) Từ mô-men phanh vào khối Hybrid System qua điều khiển để điều khiển hoạt động motor, động cơ, máy phát nhằm cung cấp mơ men mong muốn, sau tính tốn cho lực kéo chủ động (Fx), lực kéo sở để tính tốn vận tốc xe (Vx) sau qua khối Vehicle để phản hồi khối Driver  Khối Driver Khối Driver thiết kế với đầu vào chu trình lái xe tiêu chuẩn (driver cycle) vận tốc xe Vx Khối so sánh tốc độ xe yêu cầu tốc độ xe thực sau thực thuật toán PID để xác định nhu cầu tăng tốc giảm tốc để đáp ứng tốc độ Với PID thiết lập theo matlab Simulink  Khối Hybrid Systems với chức điều khiển, phân phối moment yêu cầu thành moment đến động cơ, motor, máy phát Bộ controller dựa tín hiệu đầu vào trạng thái ắc quy (SOC), vận tốc xe (Vx), mô men yêu cầu (Tcom, Tbrake)  Khối vehicle Chức khối tính tốn vận tốc xe dựa lực kéo bánh xe chủ động theo công thức: Ft  net  Ft  ( Fw  Fj  Frd )  M a Fw  0,5  Af CD (V mVW ) Lực cản lăn lực cản dốc: Frd = Ff + Fi Frd  f r M g cos   M g sin  dV  i Lực cản quán tính: F j  m dt Chương Kết mô  Tốc độ động áp suất đường ống nạp Hình 4.1 Đồ thị mơ tốc độ động đường áp suất ống nạp  Mô men xoắn Hình 4.2 Đồ thị mơ moomen xoắn  Tốc độ dịng nhiên liệu Hình 4.3 Đồ thị mơ tốc độ dòng chảy nhiên liệu  Tốc độ trục tăng áp Hình 4.3 Đồ thị mơ tốc độ trục tăng áp Kết luận  Ưu điểm:  Hoàn thành sở lý thuyết xe lai kiểu hỗn hợp dựa theo nguồn tài liệu  Mơ mơ hình xe lai kiểu hỗn hợp phần mềm Matlap/Simulink  Chạy mô phần mềm Matlap/Simulink dựa chu trình thực nghiệm  Tính tốn sức tiêu hao nhiên liệu phù hợp với thực nghiệm  Nhược điểm  Các kết mơ mang tính tương đối  Mơ Matlap/Simulink mang tính khái qt, chưa sâu, cụ thể vào phận  Khả ứng dụng vào thực tiễn chưa cao  Tuy đã mô thành công số cịn thiếu xót phận khơng thể mơ tuyệt đối Thông số nhà sản xuất Thông số mô Tốc độ động Tốc độ động Mơ men 5200 vịng/phút xoắn 142 Nm động Mơ men Mo men 5000 vịng/phút xoắn 149 Nm động xoắn 163 Nm Mô men xoắn 165 Nm motor motor Tiêu thụ nhiên 4.2L/100km Tiêu thụ nhiên liệu 3.5L/100km liệu Theo số liệu so sánh từ bảng ta thấy kết mơ xác tới 95% Dựa vào số liệu biết xe hoạt động mức tiêu hoa nhiên liệu bao nhiêu… Không thể mơ xác số so với thực tế bên ngồi thực tế chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố khác Dẫn tới mô đạt kết tương đối xác ... bán kính bánh đai chủ động nhỏ bán kính bánh đai bị động lớn, tốc độ quay bánh đai bị động giảm Lúc hộp số CVT tạo “số” thấp với sức kéo lớn khiến tốc độ xe chậm lại.   Ngược lại, bán kính bánh... converter hay biến đổi điện áp chiều DC-DC mạch điện tử thiết bị điện dùng để chuyển đổi nguồn dòng điện chiều (DC) từ mức điện áp sang mức điện áp khác Nó loại chuyển đổi lượng điện Mức lượng từ... cách độc lập đồng thời Nói cách đơn giản bánh xe xoay cách riêng biệt động điện động xăng, hai  Tổ hợp có cơng suất ơtơ mạnh sử dụng hai nguồn lượng, không cần dùng máy phát riêng động điện tổn