TỔNG QUAN
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Trong bối cảnh công nghiệp hoá và hiện đại hoá toàn cầu, nhu cầu năng lượng ngày càng tăng cao, đòi hỏi các quốc gia và ngành công nghiệp, đặc biệt là ngành ô tô, phải chú trọng đến việc tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường Giải pháp hiệu quả chính là sự kết hợp linh hoạt giữa động cơ xăng và động cơ điện, cùng với các cơ cấu bảo tồn và chuyển đổi năng lượng Xe lai điện Hybrid đã ra đời như một giải pháp tối ưu để giải quyết những thách thức này.
Xe Plug-in Hybrid đang trở thành xu hướng với khả năng tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường Tuy nhiên, tại Việt Nam, hạ tầng hiện tại chưa đáp ứng đủ nhu cầu cho dòng xe này.
Nhóm nghiên cứu của chúng em, dưới sự phân công của Bộ môn Động cơ ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô thuộc khoa Đào tạo chất lượng cao - Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TpHCM và sự hướng dẫn của ThS Huỳnh Quốc Việt, đã thực hiện đề tài nghiên cứu về ứng dụng MATLAB trong mô phỏng điều khiển xe lai điện kiểu hỗn hợp, một lĩnh vực có tính thực tiễn cao tại Việt Nam.
1.1.2 Mục tiêu của đề tài
Nắm vững cơ sở lý thuyết, nguyên lý hoạt động của dòng xe Hybrid.
Xây dựng mô hình mô phỏng xe lai kiểu hỗn hợp trên phần mềm Matlap/Simulink
Điều khiển và chạy được mô hình đó phú hợp với chu trình thử nghiệm.
Chỉ mô phỏng trên Matlab Simulink và Fuzzy logic, chưa tiến hành xây dựng mô hình thực nghiệm.
Sử dụng cơ sở lí thuyết của các nguồn tài liệu tham khảo để xây dựng mô hình mới.
Tính toán những thông số cần thiết đến mô hình hoặc tham khảo từ những thông số xe có sẵn trên thực tế để tiến hành mô phỏng.
Sử dụng Matlab Simulink để xây dựng mô hình theo các chu trình thực nghiệm.
TỔNG QUAN VỀ XE HYBRID
1.2.1 Giới thiệu chung và nguyên nhân ra đời xe Hybrid Được phát minh vào khoảng 300 năm trước bởi nhà phát minh người Pháp Nicolas - Joseph Cugnot (1725-1804), xe ô tô ngày nay đã trở thành một trong những phương tiện giao thông không thể thiếu trong xã hội loài người Cũng chính vì thế mà tình trạng ô nhiễm không khí trầm trọng do khí thải từ động cơ ô tô đang là một trong những vấn đề nhức nhối của nhiều quốc gia hiện nay.
Ôtô hybrid đang thu hút sự chú ý của nhiều nhà khoa học và hãng sản xuất ôtô trên toàn cầu nhờ vào những ưu điểm nổi bật Sự xuất hiện ngày càng nhiều của ôtô hybrid trên thị trường cho thấy sự gia tăng trong nhu cầu của người tiêu dùng Để giảm thiểu ô nhiễm môi trường từ ôtô, nhiều giải pháp kỹ thuật hứa hẹn như ôtô điện, ôtô sử dụng pin nhiên liệu và động cơ khí nén đã được nghiên cứu Tuy nhiên, những công nghệ này vẫn gặp nhiều hạn chế, như thời gian sạc pin lâu đối với ôtô điện và yêu cầu lưu trữ hydro lỏng ở nhiệt độ cực thấp đối với công nghệ fuel cell Cả hai công nghệ đều cần xây dựng lại hệ thống cung cấp nhiên liệu, tạo ra khoảng trống giữa nhu cầu bảo vệ môi trường và công nghệ ôtô truyền thống.
Gần đây, một kỹ thuật chế tạo ô tô mới đã ra đời, giúp tiết kiệm năng lượng không tái sinh và bảo vệ môi trường trong khi chờ hoàn thiện công nghệ fuel cell và pin điện Công nghệ Hybrid được coi là một giải pháp thành công, đã được áp dụng rộng rãi tại các nước phát triển như châu Âu, châu Mỹ và Nhật Bản.
Hình 1.1 Cấu tạo một chiếc xe Hybrid
Ngành công nghiệp ôtô toàn cầu đang đối mặt với thách thức lớn trong việc phát triển những mẫu xe không gây ô nhiễm môi trường và tiết kiệm năng lượng Câu hỏi đặt ra là làm thế nào để sản xuất ôtô thân thiện với môi trường mà vẫn đáp ứng nhu cầu sử dụng của người tiêu dùng.
Ôtô Hybrid, sử dụng nguồn năng lượng tổ hợp, đã giải quyết những thách thức trong việc phát triển ôtô hydro, ôtô điện và ôtô pin mặt trời Loại ôtô này không chỉ giảm đáng kể lượng khí thải độc hại mà còn giúp tiết kiệm tới một nửa lượng nhiên liệu tiêu thụ.
Ô tô Hybrid (Hybrid Electric Vehicle - HEV) là loại xe sử dụng động cơ tổ hợp, kết hợp hai hoặc nhiều nguồn năng lượng để vận hành Khái niệm "Hybrid" đã tồn tại từ lâu, và theo Bách Khoa Toàn Thư Wikipedia, Phương Tiện Giao Thông Ghép là phương tiện được cung cấp năng lượng từ hai nguồn trở lên, chẳng hạn như sự kết hợp giữa hệ thống chứa năng lượng nạp lại được.
System hay RESS, hoặc cụ thể hơn là Pin nạp lại được) và Nguồn Năng Lượng Nhiên Liệu
Xe đạp điện là loại xe đạp sử dụng sức người kết hợp với động cơ điện, mang lại hiệu suất cao hơn Tàu buồm cũng có thể kết hợp với mô-tơ điện để tăng cường khả năng di chuyển Động cơ Hybrid kết hợp động cơ đốt trong với động cơ điện sử dụng năng lượng từ ắc quy Bộ điều khiển điện tử sẽ quyết định thời điểm sử dụng động cơ điện hay động cơ đốt trong, cũng như quản lý quá trình sạc ắc quy để tối ưu hóa hiệu suất hoạt động.
Trong thực tế hiện nay, thuật ngữ "Phương Tiện Giao Thông Ghép" thường được sử dụng để chỉ các loại xe hybrid kết hợp năng lượng từ điện và xăng, mang lại hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải.
Vehicle) hay viết tắt trong tiếng anh là PEHV, và cũng có thể được viết tắt là HEV (Hybrid
Electric Vehicle) Theo ngôn ngữ phổ thông tiếng Việt thường dùng ta có thể gọi là “Xe điện xăng”, hay tiếng Anh là Hybrid Car.
1.2.3 Nguyên lý hoạt động Ôtô Hybrid Ôtô Hybrid hoạt động theo nguyên tắc: Động cơ điện được sử dụng để khởi động xe, trong đó trong quá trình chạy bình thường sẽ vận hành đồng bộ Động cơ điện còn có công dụng tăng cường cung cấp năng lượng để xe gia tốc hoặc leo dốc Khi phanh xe hoặc xuống dốc, động cơ điện được sử dụng như một máy phát để nạp điện cho ắc quy Không giống như các phương tiện sử dụng động cơ điện khác, động cơ Hybrid không cần nguồn điện bên ngoài, động cơ đốt trong sẽ cung cấp năng lượng cho ắc quy Với sự phối hợp giữa động cơ đốt trong và động cơ điện, động cơ Hybrid được mở rộng giới hạn làm việc, giảm tiêu thụ nhiên liệu cho động cơ đốt trong hiệu suất tổ hợp động cơ cao, mô-mem lớn ở số vòng quay nhỏ và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Tổ hợp động cơ Hybrid có những ưu điểm sau:
Khi phanh hoặc giảm tốc độ, động cơ điện hoạt động như một máy phát điện, giúp tận dụng năng lượng phanh để sản xuất điện, từ đó nạp lại cho ắc-quy.
Giảm lượng tiêu thụ nhiên liệu (động cơ Hybrid tiêu thụ lượng nhiên liệu ít hơn nhiều so với động cơ đốt trong thông thường, chỉ bằng một nửa).
Động cơ điện thường được sử dụng trong các chế độ gia tốc hoặc khi có tải lớn, trong khi đó động cơ đốt trong chỉ cần cung cấp công suất vừa đủ, dẫn đến việc động cơ đốt trong có kích thước nhỏ gọn.
Việc sử dụng vật liệu nhẹ trong sản xuất ô tô giúp giảm khối lượng tổng thể của xe, mang lại hiệu suất tốt hơn Những chiếc ô tô này vẫn có khả năng vận hành mạnh mẽ và di chuyển xa như các mẫu xe chạy xăng thông thường.
Ô tô Hybrid vẫn dùng xăng làm nhiên liệu nên người vận hành không phải lo việc nạp điện, thông thường tốn rất nhiều thời gian.
Ô tô Hybrid ít gây ô nhiễm môi trường hơn so với ô tô chạy xăng thông thường nhờ vào động cơ điện có hiệu suất cao hơn Động cơ Hybrid tiết kiệm nhiên liệu vượt trội, với khả năng tiết kiệm hơn 100% so với động cơ xăng truyền thống.
Động cơ Hybrid được phân loại thành hai loại chính dựa trên phương pháp truyền động: tổ hợp ghép nối tiếp và tổ hợp ghép song song Hệ thống Hybrid kết hợp này có thể hoạt động theo cả hai cách, mang lại hiệu suất tối ưu cho các phương tiện.
1.2.5.1 Tổ hợp ghép nối tiếp
Hệ thống
CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG HYBRID HỖN HỢP
CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG HYBRID HỖN HỢP
Hộp số Hybrid bao gồm MG1, MG2 và cụm bánh răng hành tinh.
Cụm bộ chuyển đổi bao gồm: một bộ chuyển đổi DC-DC, và một bộ chuyển đổi A/C.
ECU HV thu thập tín hiệu từ các cảm biến và truyền kết quả tính toán đến ECM, cụm biến đổi, ECU ắc quy và ECU để điều khiển hệ thống Hybrid.
Cảm biến vị trí số.
Cảm biến vị trí bàn đạp ga, biến đổi góc mở bướm ga thành tín hiệu điện.
ECU điều khiển trượt, điều khiển phanh tái sinh.
ECU ắc quy, kiểm tra tình trạng nạp của ắc quy HV và điều khiển sự hoạt động của quạt làm mát.
SMR (System Main Relay), nối và ngắt mạch công suất cao áp.
Ắc qui phụ, lưu trữ 12V DC cho hệ thống điều khiển xe.
Hình 2.9 Động cơ 1NZ-FXE
Động cơ 1NZ-FXE là một trong hai nguồn công suất chính của xe Prius, nổi bật với thiết kế động cơ thẳng hàng 4 xy lanh 1.5l Được trang bị hệ thống VVT-I (hệ thống điều khiển thời điểm nạp thông minh) và ETCS-I (hệ thống điều khiển bướm ga điện tử thông minh), 1NZ-FXE mang lại hiệu suất tối ưu Những điều chỉnh trong động cơ này giúp cải thiện tính cân đối, tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu khí thải, làm cho xe Hybrid trở nên thân thiện với môi trường hơn.
Động cơ 1NZ-FXE nổi bật với cơ chế phối khí chu trình Atkinson, giúp giảm khí thải thông qua việc điều chỉnh mối quan hệ giữa thì nén và thì giãn nở Bên cạnh đó, các xe hybrid từ thế hệ 2004 trở đi được trang bị hệ thống tích nhiệt cho nước làm mát, cho phép thu hồi nước nóng từ động cơ và lưu trữ trong thùng cách nhiệt, giữ nhiệt lên đến ba ngày Hệ thống này còn bao gồm bơm điện để tuần hoàn nước nóng qua động cơ, nhằm giảm khí thải HC khi động cơ khởi động còn lạnh.
Đặc điểm thông số kỹ thuật:
Loại động cơ 1NZ-FXE
Số lượng xi lanh và cách bố trí 4-xi lanh, thẳng hàng
Cơ cấu van 16 van DOHC, xích dẫn động ( với VVT-i)
Buồng đốt Kiểu vát nghiêng Đường ống nạp Dòng chéo
Hệ thống nhiên liệu SFI
Thể tích công tác cm3(cu.in) Đường kính x hành trình mm (in)
Công suất cực đại (SEA-NET) 57kW tại 5000 v/p
Mômen cực đại (SEA-NET) 111 N.m tại 4200 v/p
Thời điểm đóng mở van
Trị số ốc tan xác định theo phương pháp 91 hoặc cao hơn nghiên cứu RON
Trị số ốc tan 87 hoặc cao hơn
Cấp dầu API SJ, SL, EC hoặc
Tuần hoàn khí thải ống pô SULEV
Tuần hoàn khí thải bay hơi AT-PZEV, ORVR Bảng 2.1 Đặc điểm thông số kỹ thuật của động cơ1NZ-FXE
Một cụm bánh răng hành tinh, cung cấp tỉ số truyền vô cấp và điều khiển như một bộ phân chia công suất.
Một bộ giảm tốc bao gồm bộ truyền động xích, bộ bánh răng giảm tốc và bộ truyền lực cuối cùng.
Thông số kĩ thuật của hộp số Hybrid:
Loại hộp số P111 đời Prius 2010
Bộ bánh răng hành tinh
Số răng của bánh răng mặt trời 78
Số răng của bánh răng hành tinh 23
Số răng của bánh răng bao 30
Tỉ số truyền của bộ vi sai 3.905
Bộ bánh răng giảm tốc
Bộ truyền động cuối cùng Bánh răng chủ động 26
Dung tích dầu Lít(US qts, Imp qts) 4.6(4.9, 4.0)
Loại dầu ATF T-IV hoặc đẳng trị
Bảng 2.2 Thông số kĩ thuật của hộp số Hybrid
Cả MG1 và MG2 có kích thướt nhỏ, trọng lượng nhẹ, đạt hiệu quả cao của loại mô tơ điện đồng bộ nam châm vĩnh cữu xoay chiều 3 pha.
MG1 và MG2 đóng vai trò quan trọng trong việc kết hợp hiệu quả giữa máy phát đồng bộ xoay chiều và mô tơ điện Chúng hoạt động như nguồn cung cấp hỗ trợ lực kéo, giúp động cơ xăng hoạt động hiệu quả hơn khi cần thiết.
MG1 có chức năng nạp lại ắc quy HV và cung cấp điện năng cho MG2 Bằng cách điều chỉnh lượng điện năng phát ra, MG1 cũng kiểm soát hiệu quả quá trình truyền động vô cấp.
MG1 cũng làm việc như một máy khởi động.
MG2 kết hợp với động cơ xăng để dẫn động bánh xe, trong khi đặc tính mômen lớn của MG2 tối ưu hóa hiệu suất động lực học Trong quá trình phanh tái sinh, MG2 chuyển đổi động năng thành năng lượng điện, được lưu trữ trong ắc quy HV.
MG2 hoạt động như một máy phát.
Một hệ thống làm mát thông qua bơm nước làm mát MG1 và MG2.
Thông số kỹ thuật của MG1:
Loại động cơ Động cơ nam châm vĩnh cữu
Chức năng Máy phát; máy khởi động Điện áp cực đại (V) AC 273.6
Hệ thống làm mát Làm mát bằng nước
Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật của MG1
Thông số kỹ thuật của MG2:
Loại động cơ Động cơ nam châm vĩnh cữu
Chức năng Máy phát; dẫn động bánh xe Điện áp cực đại (v) AC 273.6
Công suất cực đại kW(PS)/(v/p) 33(45)/1040-5600
Hệ thống làm mát Làm mát bằng nước
Bảng 2.4 Thông số kỹ thuật của MG2
Hình 2.11 Sơ đồ hệ thống điều khiển MG1, MG2
2.1.4 Bộ phân chia công suất (Power-Split Device)
Trái tim của hệ thống Hybrid là bộ phân chia công suất PSD (Power Split Device), một thiết bị nhỏ gọn đóng vai trò quan trọng PSD sử dụng bộ bánh răng hành tinh, tương tự như trong hộp số tự động, nhưng hoạt động theo cách hoàn toàn khác biệt.
Bánh răng hành tinh trong bộ phân chia công suất được sắp xếp một cách tinh vi, với bánh răng mặt trời ở trung tâm và các bánh răng hành tinh xung quanh Các trục của bánh răng hành tinh được cố định với cần dẫn, cho phép chúng quay quanh tâm của bánh răng mặt trời Tất cả các bánh răng hành tinh đều có kích thước đồng nhất và khoảng cách đều nhau so với tâm quay Ngoài cùng, vòng răng gọi là bánh răng bao, tương tác ăn khớp với các bánh răng hành tinh.
Hình 2.12 Bộ bánh răng hành tinh
Trong hệ thống Hybrid, bộ bánh răng hành tinh đóng vai trò quan trọng trong việc phân chia công suất Động cơ đốt trong (ICE) kết nối với cần dẫn, trong khi mô tơ máy phát 1 (MG1) kết nối với bánh răng mặt trời và mô tơ máy phát 2 (MG2) kết nối với bánh răng bao.
Tất cả các bánh răng trong hệ thống truyền động đều quay với tốc độ khác nhau, cho phép điều chỉnh tốc độ của ICE và MG2 MG2 hoạt động như một mô tơ và máy phát, có khả năng thay đổi tốc độ lên đến 6,500 vòng/phút, và được kết nối với các bánh xe chủ động Khi tốc độ truyền lực từ MG2 đến vòng răng thay đổi, tốc độ xe cũng sẽ thay đổi Ngược lại, nếu tốc độ của ICE thay đổi mà MG2 ở trạng thái tĩnh (MG2=0), tốc độ xe sẽ không bị ảnh hưởng trực tiếp ICE có thể hoạt động ở nhiều tốc độ khác nhau tùy thuộc vào công suất cần thiết, và với sự hỗ trợ hoặc cản trở từ động cơ máy phát, xe có thể duy trì hoạt động liên tục trong suốt quá trình vận hành.
Tốc độ quay của MG1, MG2 và ICE có mối quan hệ phụ thuộc lẫn nhau, trong đó tốc độ của MG1 sẽ thay đổi khi có sự thay đổi ở MG2 hoặc ICE, hoặc cả hai MG1 có khả năng đạt tốc độ tối đa lên đến 10,000 vòng/phút.
ICE hoạt động hiệu quả trong dải tốc độ từ 800 đến 4,500 vòng/phút Khi tốc độ giảm xuống dưới 800 vòng/phút hoặc dừng hẳn, ICE sẽ không hoạt động hiệu quả và ECU sẽ nhận biết tình trạng này để dừng ICE Khi cần công suất cao hơn hoặc số vòng quay lớn hơn, MG1 sẽ khởi động lại ICE.
Động cơ đốt trong ICE được kết nối với cần dẫn, khi cần dẫn quay, các bánh răng hành tinh ăn khớp tác động đến bánh răng mặt trời và bánh răng bao, khiến chúng quay cùng chiều Thông qua việc lựa chọn cẩn thận số răng của bánh răng mặt trời và bánh răng bao, Toyota đã tìm được kích thước bộ phân chia công suất hợp lý, xác lập tỉ lệ phân phối là 72% mô men truyền đến bánh răng bao và 28% mô men truyền đến bánh răng mặt trời.
Mối quan hệ về vận tốc góc, moment xoắn trong bộ phân chia công suất:
Hình 2.13 Bộ phận chia công suất
Trong đó: ny, ns, nr lần lượt là vận tốc góc của cần dẫn, bánh răng mặt trời, bánh răng bao.
Trong hệ thống bánh răng hành tinh, Ty, Ts, Tr lần lượt đại diện cho moment xoắn của cần dẫn, bánh răng mặt trời và bánh răng bao Công thức tính toán moment xoắn được xác định là kys = 1 + ig và kyr Khi một trong các bộ phận của bánh răng hành tinh bị khóa, hệ thống sẽ chuyển đổi thành bánh răng thường với một đầu vào và một đầu ra, thể hiện sự thay đổi trong mối quan hệ hoạt động của nó.
Thành phần Tốc độ Moment
Bảng 2.5 trình bày mối quan hệ giữa các thành phần trong bộ phân chia công suất cho xe lai kiểu hỗn hợp Việc sử dụng bộ bánh răng hành tinh làm khớp nối tốc độ mang lại nhiều lựa chọn kết nối khác nhau cho các bộ phận của hệ thống truyền động.
Hình 2.14 Các cách bố trí sơ đồ truyền động
PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN
2.2.1 Các chế độ hoạt động
Hệ thống truyền động kiểu hỗn hợp bao gồm khớp nối moment và khớp nối tốc độ, trong đó đơn vị bánh răng hành tinh tạo thành khớp nối tốc độ kết nối động cơ với motor hoặc máy phát điện Động cơ và motor/máy phát điện được kết nối với cần dẫn và bánh răng mặt trời tương ứng Các bánh răng của bánh răng hành tinh được liên kết với bánh lái thông qua cần dẫn, kết nối với các bánh răng Z1, Z2, Z4, Z5 và bộ vi sai.
Motor kéo được liên kết với bánh lái thông qua hệ thống bánh răng Z3, Z2, Z4, Z5 và bộ vi sai, nhằm kết hợp momen xoắn đầu ra của bánh răng bao và motor kéo một cách hiệu quả.
Trong cấu hình này, hệ thống bao gồm một ly hợp và hai khóa, với ly hợp có nhiệm vụ kết nối hoặc ngắt kết nối động cơ với cần dẫn của bánh răng hành tinh Khóa 1 được sử dụng để khóa hoặc nhả bánh răng mặt trời và trục của motor/máy phát điện đến sườn xe, trong khi khóa 2 thực hiện chức năng tương tự với cần dẫn Qua việc điều khiển ly hợp và các khóa, động cơ, motor/máy phát điện và motor kéo có thể hoạt động ở nhiều chế độ khác nhau.
Hình 2.14 Sơ đồ của hệ thống truyền động
Chế độ khớp nối tốc độ: Trong chế độ này, motor kéo sẽ không hoạt động các chế độ hoạt động như sau:
Ly hợp chỉ hoạt động khi động cơ đang hoạt động, kết nối động cơ với cần dẫn và khóa bánh răng mặt trời vào sườn xe, do đó motor hoặc máy phát điện không hoạt động Dòng năng lượng được minh họa như trong hình dưới đây.
Hình 2.15 Dòng năng lượng ở chế độ chỉ có động cơ hoạt động
PLG: Bánh răng hành tinh
Trong trường hợp này, động cơ tự cung cấp mô men xoắn cho bánh xe chủ động Mối quan hệ tốc độ giữa động cơ và bánh xe:
Tốc độ của bánh xe chủ động và động cơ được ký hiệu lần lượt là ndw và ne, trong khi tỷ số truyền từ bánh răng bao đến bánh xe được biểu thị bằng irw.
Trong đó Z1, Z2, Z4, và Z5 là số răng của bánh răng Z1, Z2, Z4, và Z5.
Mối quan hệ mômen giữa bánh lái và động cơ :
Mô-men xoắn tại bánh xe được tạo ra bởi mô-men xoắn động cơ Te, trong khi hiệu suất từ cần dẫn đến bánh răng bao được ký hiệu là ηyr Bên cạnh đó, hiệu suất từ bánh răng bao đến bánh lái được biểu thị bằng ηrw.
Trong chế độ chỉ có motor hoặc máy phát điện kéo, động cơ sẽ tắt và bộ ly hợp có thể hoạt động hoặc không Khóa 1 sẽ nhả bánh răng mặt trời và trục của motor hoặc máy phát điện khỏi sườn xe, trong khi khóa 2 sẽ khóa cần dẫn vào sườn xe Khi đó, xe sẽ được vận hành hoàn toàn bởi motor hoặc máy phát điện.
Dòng năng lượng được thể hiện trong hình sau.
Hình 2.16 Dòng năng lượng ở chế độ chỉ có motor / máy phát điện kéo
Mối quan hệ tốc độ và momen xoắn giữa motor / máy phát và bánh lái :
Với Tdw là mômen kéo trên bánh lái được tạo ra bởi mô men xoắn motor / máy phát điện
Tm/g, và ηsr là hiệu suất từ bánh răng mặt trời đến bánh răng bao.
Cần lưu ý rằng motor / máy phát điện phải được vận hành ở góc phần tư thứ ba, nghĩa là vận tốc góc âm (ngược hướng với chiều quay động cơ).
Trong chế độ hoạt động đồng thời của động cơ và motor/máy phát điện, khóa 1 và 2 sẽ nhả từ sườn xe Mối quan hệ giữa vận tốc góc của bánh lái, động cơ và motor/máy phát điện là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
Và mômen xoắn có mối quan hệ
Trong hệ thống truyền động, hằng số b được xác định dựa trên mối quan hệ giữa công suất từ motor/máy phát điện đến bánh răng mặt trời, với điều kiện nm/g < 0 thì b = 1, ngược lại b = -1 Phương trình này cho thấy rằng, với một tốc độ xe nhất định, tốc độ động cơ có thể được điều chỉnh thông qua tốc độ của motor/máy phát điện.
Mô men động cơ, mô men motor/máy phát điện và mô men tải trên bánh xe dẫn động luôn duy trì mối quan hệ cố định Điều này có nghĩa là bất kỳ sự thay đổi nào trong một thành phần moment xoắn sẽ dẫn đến sự thay đổi ở hai thành phần còn lại, từ đó làm thay đổi các điểm hoạt động của động cơ và motor/máy phát điện.
Dòng năng lượng được trình bày trong hình sau.
Hình 2.17 Dòng năng lượng ở chế độ động cơ và motor / máy phát điện cùng hoạt động
Chế độ khớp nối mô-men cho phép motor kéo nạp năng lượng và thêm mô men xoắn vào moment xoắn đầu ra của bánh răng bao Khi motor kéo hoạt động ở chế độ motor hoặc phát điện, nó tạo ra sáu chế độ hoạt động cơ bản khác nhau.
Động cơ độc lập kết hợp với motor kéo : Chế độ này giống như chế độ kiểu song song Dòng năng lượng được thể hiện trong hình 2.26
Hình 2.18 Dòng năng lượng ở chế độ động cơ độc lập kết hợp với motor kéo
Động cơ độc lập kết hợp với motor phát điện hoạt động tương tự như chế độ PPS trong hệ thống truyền động Hybrid, cho phép sạc từ động cơ Dòng năng lượng của chế độ này được thể hiện rõ ràng trong hình minh họa sau.
Hình 2.19 Dòng năng lượng ở chế độ động cơ độc lập kết hợp với motor phát điện
Motor hoặc máy phát điện hoạt động kết hợp với motor kéo, trong đó động cơ được thay thế bằng motor hoặc máy phát điện Dòng năng lượng trong hệ thống này được minh họa trong hình dưới đây.
Hình 2.20 Dòng năng lượng ở chế độ Motor/ máy phát điện hoạt động kết hợp với motor kéo
Motor và máy phát điện hoạt động kết hợp với nhau, tuy nhiên chế độ này thường không được sử dụng do tạo ra vòng tròn năng lượng Motor/máy phát điện hoạt động nhờ vào PPS và cuối cùng trở về PPS thông qua motor/máy phát điện và moto kéo.
Hình 2.21 Dòng năng lượng ở chế độ Motor/ máy phát điện hoạt động kết hợp với motor phát điện
Khớp nối tốc độ kết hợp với motor kéo: Chế độ này sử dụng các chức năng đầy đủ của khớp nối tốc độ và khớp nối mô-men.
Motor và máy phát điện hoạt động trong hai trạng thái chính: chế độ motor và chế độ phát điện, như thể hiện trong hình 2.31 Các trạng thái này diễn ra khi motor hoặc máy phát điện hoạt động ở chế độ quay, cho phép chuyển đổi năng lượng một cách hiệu quả.
