Mô hình hóa và mô phỏng hệ thống truyền lực trên xe lai

MỤC LỤC Trang phụ bìa TRANG Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp i Phiếu nhận xét giảng viên hướng dẫn ii Phiếu nhận xét giảng viên phản biện iii Lời cảm ơn iv Danh mục từ viết tắt vii Danh mục bảng biểu viii Danh mục hình ảnh ix Chương I: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Sự phát triển xe máy bánh Hybrid tình hình nghiên cứu 1.3 Mục tiêu đề tài 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Các nội dung đề tài Chương II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan nhiễm khơng khí thực trạng giao thông vận tải Việt Nam 2.1.1 Thực trạng 2.1.2 Một số biện pháp giải vấn đề môi trường 11 2.2 Tổng quan xe lai 12 2.2.1 Khái niệm xe lai 12 2.2.2 Đặc điểm xe lai 12 2.3 Hệ thống truyền lực xe lai 13 2.3.1 Các phận hệ thống truyền lực xe lai .13 2.3.1.1 Hệ thống lưu trữ lượng điện (ESS) 14 2.3.1.2 Bộ truyền lực 14 2.3.1.3 Động điện 14 2.3.1.4 Các mô-đun điện tử công suất 15 2.3.2 Cấu hình truyền lực xe lai 15 2.3.2.1 Cấu hình truyền lực kiểu nối tiếp xe lai 15 2.3.2.2 Cấu hình truyền lực kiểu song song xe lai 19 2.3.2.3 Cấu hình truyền lực kiểu hỗn hợp nối tiếp-song song 21 2.4 Hệ thống truyền lực xe tay ga 22 2.4.1 Cấu tạo chung, nguyên lý hoạt động chế độ hoạt động hệ thống truyền lực xe tay ga 23 2.4.2 Xác định tỷ số truyền hộp số CVT 26 v 2.5 Động điện chiều dùng xe cải tiến 27 2.5.1 Giới thiệu động điện chiều khơng chổi than 27 2.5.2.Động điện tích hợp bánh xe( Wheel –hub Motor) 36 2.6 Thiết bị lưu trữ lượng điện 32 2.6.1 Sơ lược thiết bị lưu trữ lượng điện 32 2.6.2 Tổng quan số SOC, DoD 34 Chương III: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN XE LAI SỬ DỤNG MATLAB/ SIMULINK 36 3.1 Chu trình chạy thử vai trị mơ 36 3.2 Xây dựng mơ hình tốn 37 3.3 Mô hệ thống truyền lực xe lai công cụ Matlab/Simulink 40 3.3.1 Mô vận tốc đầu vào xe 40 3.3.2 Mô học chuyển động thẳng xe 41 3.3.3 Mô truyền công suất qua truyền lực cuối, ly hợp, hộp số CVT 46 3.3.4 Mô tính tốn tiêu hao nhiên liệu 51 3.3.5 Mơ thuật tốn điều khiển phân phối công suất 55 3.3.6 Mô công suất động điện 59 3.4 Kết mô nhận xét 62 3.4.1 Kết mô học chuyển động thẳng xe 62 3.4.2 Kết mô khối truyền lực từ động đến bánh xe 68 3.4.3 Kết mô phân phối công suất 69 3.4.4 Kết mô chế độ nạp- xả ắc quy 73 Chương IV: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 75 4.1 Kết luận 75 4.1.1 Những mục tiêu đạt đề tài 75 4.1.2 Những mặt hạn chế đề tài 76 4.2 Hướng phát triển 76 PHỤ LỤC 77 NGUỒN TRÍCH DẪN TÀI LIỆU 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 vi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT HEV: (Hybrid Electric Vehicle) xe lai xăng điện HEM: (Hybrid Electric Motorcycle) xe gắn máy lai PHEV: (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) xe lai xăng điện cắm sạc BEV: (Battery Electric Vehicle) xe điện sử dụng pin CVT: (Continuously Variable Transmission) hộp số tự động biến thiên vô cấp tỉ số truyền ECT: (Electronic Control Transmission) hộp số tự động điều khiển điện tử ADVISOR: (ADvanced VehIcle SimulatOR) công cụ mô xe ô tô chạy MATLAB/ Simulink MATLAB: (MATrix LABoratory) l phần mềm cung cấp mơi trường tính tốn kỹ thuật ICCT: (International Council on Clean Transportation) Hội đồng quốc tế giao thông vận tải 2WD: ( Wheel Drive) dẫn động bánh ICE: (Internal Combustion Engine) động đốt SOC: (State of Charge) số % dung lượng ắc quy tức thời DoC: ( Depth of Discharge) số % dung lượng điện phóng ắc quy AWD: (All-Wheel-Drive) dẫn động bốn bánh toàn thời gian AC: (Alternating Current) dòng điện xoay chiều DC: (Direct Current) dòng điện chiều ESS: (Electric Storage System) hệ thống dự trữ lượng điện BLDC: ( Brushless Direct Current electric motor) động điện chiều không chổi than BSFC: (Brake Specific Fuel Consumption) phương pháp đo suất tiêu hao nhiên liệu sử dụng lực phanh thiết bị đo vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng Tên bảng Trang Các thơng số tính tốn tỷ số truyền xe tay ga Thông số kỹ thuật động điện BLW-16B 26 3.1 Các thơng số tính tốn xe Honda Lead 110cc 40 3.2 Hiệu suất truyền CVT ứng với tốc độ góc buly chủ động momen xoắn bu-ly bị động 47 3.3 Tỉ số truyền truyền CVT ứng với vận tốc 48 3.4 Thơng số suất tiêu hao nhiên liệu ge(g/kW.h) trích từ đồ BSFC 52 3.5 Bảng giá trị Pe_eff 58 3.6 Bảng giá trị Pe_eff max 58 3.7 Giá trị dòng điện qua động điện theo momen 60 2.1 2.2 31 viii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ Hình Tên hình Trang 1.1 Cấu hình song song xe lai ba bánh Piaggio Mp3 1.2 Mẫu xe lai Piaggio Mp3 Hybrid 300ie 1.3 Mẫu xe bánh Hybrid BMW R1200GS LC với motor điện bánh trước 2.1 Tỷ lệ phát thải chất gây nhiễm nguồn thải Tp Hồ Chí Minh năm 2004 2.2 Tỷ lệ phát thải loại phương tiện giao thông Việt Nam 10 2.3 Các phận hệ thống truyền lực xe lai 13 2.4 Cấu trúc cấu hình truyền lực theo kiểu nối tiếp 16 2.5 Cấu trúc cấu hình truyền lực kiểu nối tiếp với mô-tơ điện 17 2.6 Sơ đồ truyền lực kiểu nối tiếp thực tế 18 2.7 Cấu trúc cấu hình truyền lực kiểu song song 19 2.8 Sơ đồ truyền lực song song kiểu “Through the road 20 2.9 Cấu trúc cấu hình truyền động kiểu hỗn hợp nối tiếp- song song 22 2.10 Hộp số vô cấp CVT xe tay ga 22 2.11 Dây đai truyền động cao su hộp số CVT xe tay 24 2.12 Hai khốiPuli hệ thống truyền lực xe tay 24 2.13 Gọi tên phận CVT sử dụng xe tay ga 25 2.14 Các phận BLDC 28 2.15 Rotor với nam châm gắn bề mặt lõi 29 2.16 Rotor với nam châm gắn ẩn bên lõi 29 2.17 Stator động BLDC 30 2.18 Kết cấu động BLW-16B 31 3.1 Chu trình chạy thử dùng mơ 36 3.2 Sơ đồ truyền lực đơn giản dịng cơng suất xe chưa cải tiến Sơ đồ lực tác dụng lên xe 37 3.3 38 ix 39 3.6 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hệ số cản lăn tĩnh động vào độ cứng lốp Khối mô 1-D Lookup Table thư viện Lookup Tables/ Simulink Khối mô học chuyển động thẳng xe 3.7 Sơ đồ khối mô học chuyển động thẳng xe 42 3.8 Sơ đồ khối mơ lực cản gió 42 3.9 Sơ đồ khối mơ lực qn tính 43 3.10 Sơ đồ khối mô lực cản lăn 43 3.11 44 3.12 Sơ đồ khối mô hệ số cản lăn phụ thuộc vào tốc độ độ cứng lốp hệ số cản lăn theo vận tốc chuyển động Sự phụ thuộc 3.13 Sơ đồ khối mô lực cản dốc 45 3.14 Tín hiệu mơ góc dốc theo thời gian 45 Sơ đồ khối tính tốn giá trị cơng suất kéo, momen kéo tốc độ góc bánh xe Khối mô truyền lực gồm truyền lực cuối, ly hợp CVT Sơ đồ khối mô truyền lực 46 48 3.19 Đồ thị biểu diễn hiệu suất truyền CVT theo số vòng quay bu-ly chủ động momen xoắn bu-ly bị động Sơ đồ khối mô hiệu suất truyền CVT 3.20 Sơ đồ khối mô ly hợp cho tốc độ góc bu-ly bị động 49 50 3.22 Sơ đồ khối mô ly hợp cho momen xoắn bu-ly chủ động Bản đồ BSFC thực nghiệm 3.23 Khối mô tiêu hao nhiên liệu 53 3.24 Sơ đồ khối mô tiêu hao nhiên liệu xe 53 3.25 Sơ đồ khối mô tiêu hao nhiên liệu xe lai 54 3.26 Sơ đồ khối tính tốn nhiên liệu theo quãng đường 54 3.27 Thuật toán điều khiển phân phối công suất 55 3.28 Sơ đồ dịng cơng suất mơ hình xe lai 55 3.4 3.5 3.15 3.16 3.17 3.18 3.21 40 41 44 46 47 49 52 x 3.29 Khối mô phân phối công suất 56 3.30 Sơ đồ khối mô phân phối công suất 57 3.31 Sơ đồi khối mô xác định Peff min, max 57 3.32 Sơ đồ khối mô bật- tắt chế độ sạc 59 3.33 Khối mô công suất động điện 59 3.34 Sơ đồ khối mơ nội suy dịng điện qua động điện 60 3.35 Sơ đồ khối mô thuật tốn trì số SOC 61 3.36 Sơ đồ khối xác định số SOC chế độ sạc 62 3.37 Sơ đồ khối xác định số SOC phóng điện 62 3.38 Lực cản khơng khí 63 3.39 Giá trị lực cản dốc 64 3.40 Giá trị gia tốc q trình mơ 64 3.41 Giá trị lực quán tính 65 3.42 Hệ số cản lăn thay đổi q trình mơ 65 3.43 Giá trị lực cản lăn thay đổi trình mơ 66 3.44 Lực kéo tiếp tuyến FK 67 3.45 Công suất kéo bánh xe xe xe lai 67 3.46 Giá trị momen kéo bánh xe xe xe lai chưa thiết lập 68 3.47 Biến thiên tỉ số truyền hiệu suất truyền CVT 68 3.48 Giá trị công suất kéo bánh xe xe xe lai 69 3.49 Giá trị công suất động xe xe lai 70 3.50 Giá trị momen xoắn động phiên xe 71 3.51 Suất tiêu hao nhiên liệu q trình mơ 73 3.52 Momen cản chế độ sạc 73 3.53 Chỉ số SOC mô 74 xi Chương I: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề Trong giai đoạn thập niên đầu kỷ 21, nhân loại bước vào thời kỳ phát triển vượt bậc khoa học- kỹ thuật- công nghệ ứng dụng nhằm trợ giúp đắc lực cho sống đại Tuy nhiên, đà phát triển đó, người phải đối mặt với vấn đề nghiêm trọng mang tính tồn cầu, tình trạng nhiễm môi trường cạn kiệt tài nguyên lượng hai mối lo ngại hàng đầu Để giải hai vấn đề toàn cầu này, nhiều năm trở lại đây, khoa học- công nghệ giới có bước phát triển to lớn, tạo xu hướng chung tích cực cho việc tìm tịi, nghiên cứu ứng dụng công nghệ hầu hết tất ngành nghề, lĩnh vực, đặc biệt công nghệ kỹ thuật ô tô- mô tô ngành phản ánh rõ rệt Trong số điểm nhấn quan trọng trình nghiên cứu, ứng dụng công nghệ ô tô- mô tô, việc cho đời xe lai (HV – Hybrid Vehicle, xe kết hợp từ hai nguồn lượng) xem cách mạng, mở định hướng cho việc chế tạo mẫu xe cho hệ tương lai mà đảm bảo ba tiêu chí quan trọng, là: hiệu suất cao, tiêu hao nhiên liệu giảm lượng khí xả độc hại thải mơi trường Các quốc gia có công nghiệp ô tô phát triển Đức, Mỹ, Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc, Ấn Độ… có sách hỗ trợ phát triển mạnh mẽ để cạnh tranh khẳng định vị lĩnh vực xe lai so với giới; bật nhắc đến dịng xe lai Prius Toyota (Nhật Bản) mẫu Hybrid thành công với doanh số đạt 1.3 triệu năm 2013 [1] Có thể nói cơng việc nghiên cứu, chế tạo, cải tiến mẫu xe lai (xe lai) xu hướng chung không nước phát triển mà nước phát triển, có Việt Nam Khi so sánh với mẫu xe truyền thống, hệ xe lai tân tiến cấu thành từ nhiều phận sử dụng điện động điện, linh kiện điện tử công suất, hộp số tự động vô cấp điều khiển điện tử (CVT)…Càng sau, thiết bị dự trữ lượng chuyển đổi lượng nghiên cứu, cải tiến công nghệ pin điện áp cao Li-ion, siêu tụ điện, công nghệ pin nhiên liệu… Ngoài thành phần sử dụng điện hệ thống phụ trợ khác, động đốt truyền thống hệ thống thủy khí xe cần thay đổi cho phù hợp với thiết bị Những tương tác động học phần tử đặc tính đa dạng chúng tạo khơng khó khăn q trình nghiên cứu mẫu thiết kế xe lai Mỗi thông số thiết kế phải chọn lựa kỹ lưỡng để đáp ứng tính kinh tế nhiên liệu, nâng cao an toàn chắn, khả lái đặc biệt, hiệu suất giới cao Kiểm tra đánh giá phiên mẫu xe lai thiết kế bao gồm công việc kết hợp phận cấu thành, chiếm nhiều không gian phải sử dụng nhiều trang thiết bị đặc biệt, chi phí lắp ráp đắt tốn nhiều thời gian Từ nói rằng, mơ hình hóa mẫu thiết kế mơ chúng công việc thiếu đánh giá hay nghiên cứu mẫu xe lai Điều đặc biệt quan trọng tính tốn thiết kế hệ thống truyền lực cho xe lai Môi trường mô hình hóa mơ khơng thực theo hệ thống có xe thực tế mà cịn cịn thay thê phần mềm nhúng, chẳng hạn phần mềm mô cánh bướm ga điện tử ETC ví dụ Rõ ràng cơng việc chẩn đốn cách hiệu thách thức khơng nhỏ Từ mơ hình mơ đóng vai trị quan trọng việc chẩn đoán điều khiển phận cấu thành, hay nói cách khác, mơ hệ thống truyền lực đóng vai trị then chốt việc cải tạo hay thiết kế mẫu xe lai [2] Trong năm gần đây, việc mô hệ thống xe lai đạt nhiều kết Một công cụ mô tiếng dành cho xe lai ADVISOR, công cụ chạy MATLAB/ Simulink, phát triển Phịng Thí Nghiệm Năng Lượng Tái Tạo Quốc Tế vào năm 2007 ADVISOR sử dụng đồ hiệu thành phần cấu thành để dự đoán hiệu tất mẫu xe lai Tuy nhiên đến thời điểm ADVISOR trở nên lạc hậu Sau hệ đó, mơi trường MATLAB / Simulink cải tiến nữa, lý tưởng cho việc mô số hóa hoạt động phương tiện lai Ngày nay, công việc mô ban đầu mở rộng cách giới thiệu thuật tốn dựa cơng cụ MATLAB/ Simulink/ Stateflow để kiểm soát quản lý lượng mô hệ thống truyền lực ba cấu hình: song song, nối tiếp kết hợp Những cấu hình điều khiển thơng qua chu kỳ lái xe khác Kết sau so sánh từ tiêu chí tiêu thụ nhiên liệu tối ưu hóa lượng [3] Để nắm bắt khuynh hướng phát triển công nghệ xe lai thời gian tới cần phải kết hợp thực tế khách quan Việt Nam, đất nước có số lượng xe máy tăng nguyên nhân dẫn đến nhiễm mơi trường khơng khí xung quanh Xoay quanh vấn đề có nhiều vấn đề đặt ra, nhiên, góc nhìn sinh viên ngành công nghệ kỹ thuật ô tô, chúng em tự đặt câu hỏi:“ Tại không bắt đầu nghiên cứu xe lai theo khuynh hướng ứng dụng từ lúc ?!” Từ đó, đề tài “Mơ hình hố mơ hệ thống truyền lực xe lai” chúng em chọn làm đồ án tốt nghiệp nhằm góp phần nhỏ tạo sở cho việc phát triển ý tưởng phương tiện lai Việt Nam sau này, đặc biệt xe gắn máy Bên cạnh đó, việc nghiên cứu đề tài bổ sung thêm nguồn tài liệu tham khảo, giúp sinh viên tiếp cận công nghệ tiên tiến hệ thống truyền lực xe lai mà cịn có hội ứng dụng thực tế, nâng cao khả vận dụng tự kiểm tra kiến thức chuyên môn Hơn nữa, việc sử dụng mơi trường mơ MATLAB/ Simulink cịn rèn luyện cho sinh viên kỹ tìm tịi, ứng dụng phần mềm chuyên biệt vào học tập- nghiên cứu, giúp sinh viên bắt kịp với trình độ khoa học- kỹ thuật ứng dụng tiên tiến nước phát triển Do phần lớn người tiêu dùng chọn xe tay ga thay xe số trước đây, chúng em chọn mơ hình xe gắn máy Honda Lead thiết kế thành xe lai để thực mơ hình hố mơ đặc tính hệ thống truyền lực, từ có so sánh, đối chiếu kết thực với tiêu theo chí u cầu tính tốn, thiết kế cải tiến xe lai 1.2 Sự phát triển xe máy bánh Hybrid tình hình nghiên cứu Theo báo cáo tóm tắt kỹ thuật viết vào tháng 7/ 2015 chuỗi xu hướng công nghệ phương tiện chuyên chở hành khách Mỹ tác giả John German thuộc Hội đồng Quốc tế Các phương tiện Vận chuyển không gây hại môi trường, định hướng phát triển công nghệ xe lai chủ yếu tập trung vào nghiên cứu pin điện áp cao Li-Ion hiệu suất cao, song song với phát triển thiết kế P2 Hybrid (Parallel Hybrid with Clutches)- mơ hình Hybrid với kiểu truyền lực song song sử dụng ly hợp Thực tế cơng trình nghiên cứu dành cho xe tơ chủ yếu, cịn xe máy cịn Tuy nhiên ý tưởng xe gắn máy lai khơng có, đặc biệt Việt Nam Từ năm đầu thập niên 40-50, người Pháp xuất sang Việt Nam mẫu xe lai bánh Những xe kết hợp xe đạp túy động đốt thì, tiếng Sài Gịn thời kể đến xe Mobylette hãng Motobecane, xe Velo Solex hãng Solex, xe Peugeot,… tất đến từ Pháp hay xe Goebel hãng Sachs đến từ Đức Tuy thời điểm cơng nghệ sản xuất cịn thơ sơ, xe bánh với nguồn động lực tiền đề cho ý tưởng xe mô-tô bánh lai sau Bước vào thập niên 2000, Honda hãng tiên phong việc áp dụng công nghệ Hybrid lên xe hai bánh việc giới thiệu mẫu xe máy Hybrid vào tháng năm 2004 Sản phẩm Honda xe kết hợp hoạt động động phun xăng điện tử 50cc động điện xoay chiều sử dụng ắc quy Niken-Hydro[4] Vào khoảng năm 2010, tập đoàn sản xuất xe mô-tô Piaggio Ý giới thiệu thị trường mẫu xe gắn máy bánh lai có tên Mp3 Hybrid 300ie[5] Hình 3.50 Giá trị momen xoắn động phiên xe Xét khía cạnh sản phẩm q trình cháy thải môi trường xe nền, ta quan tâm đến chênh lệch lớn công suất phát động dãy tốc độ chạy chậm dãy tốc độ trung bình trở sau Quá trình mà động xe hoạt động dãy tốc độ chậm phát công suất thấp mang ý nghĩa gia nhiệt cho buồng đốt bên xy-lanh để đạt nhiệt độ làm việc tối ưu Giả sử hệ thống phun xăng giai đoạn hoạt động tối ưu tỉ lệ A/F phù hợp để q trình cháy diễn khơng nghèo O2 nhằm giảm thiểu tối đa lượng CO sinh ra, nhiên có hàm lượng HC cịn dư diện khí thải động chưa đạt nhiệt độ làm việc mong muốn, hồ khí khơng bay hết mà cịn bám lại thành xy-lanh điểm chết bên không gian buồng đốt, lượng hồ khí (hay HC) cịn dư theo đường thải môi trường Mặc dù vậy, q trình hâm nóng động diễn tương đối nhanh động đạt nhiệt độ tối ưu lượng HC sinh giảm xuống Tuy nhiên, từ dãy tốc độ trung bình trở sau tương ứng với giá trị công suất tăng theo, có gia tăng lớn hàm lượng NOx khí thải, mơi trường, chất thải độc hại Ta biết chê hình thành NOx buồng đốt động điều kiện cháy tối ưu với nhiệt độ 1800oC Sau hâm nóng đạt giá trị nhiệt độ làm việc thích hợp, lượng hỗn hợp hồ khí (nhiên liệu) cung cấp dãy tốc độ trung bình cao bay hồn tồn, q trình cháy diễn tối ưu hơn, khơng cịn tình trạng cháy dư nhiên liệu (dư HC) Ở giả sử hệ thống phun xăng hoạt động lý tưởng để tỉ lệ A/F đạt tối ưu giúp cho trình cháy khơng 71 sinh CO giả sử hệ thống đánh lửa đốt cháy hoàn toàn lượng hoà khí vào buồng đốt Khi đó, nhiệt độ buồng đốt tăng cao trình cháy tối ưu, tạo điều kiện cho NOx sinh khí xả thải mơi trường NOx sinh từ N2 khơng khí, gặp nhiệt độ cao N2 kết hợp với O2 theo phản ứng N  O2  NO sau khí NO kết hợp với O2 khơng khí điều kiện thường: NO  O2  NO2 Khí NO2 kết hợp với nước O2 mơi trường sinh axít Nitric HNO3 độc hại theo phản ứng: H 2O  NO2  O2  HNO3 Thực chất, nhận xét khách quan đồ thị công suất động chất lượng khí thải xe lai gần tương tự với xe xe lai chí cịn khơng có thời gian làm ấm động mà trực tiếp hoạt động dãy công suất trung bình cao nên có HC diện khí xả Đối với chất thải NOx xe lai thực tế cịn động đốt xe lai hoạt động dãy cơng suất trung bình cao, tạo lượng nhiệt lớn buồng đốt động hình thành NOx tương tự xe Bên cạnh đó, động đốt xe lai chưa đạt nhiệt độ làm việc thích hợp nên hồ khí khơng bay hết khơng gian buồng đốt mà hình thành giọt li ti bám lên thành xy-lanh động làm trôi lớp dầu nhớt bôi trơn Lớp dầu bơi trơn có tác dụng làm kín khe hở giữ piston xy-lanh, bôi trơn bảo vệ bề mặt thành xy-lanh khơng bị xước mài mịn Nếu lớp dầu bôi trơn bị rửa trôi xuống cạc-te nhớt điều kiện thời điểm bắt buộc động phải hoạt động tốc độ cao có khoảng thời gian động hoạt động mà khơng có dầu bơi trơn Hiện tượng xảy thường xuyên mức độ hao mòn thành xylanh lớn ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động động đốt Khi nói đến mức tiêu hao nhiên liệu động cơ, trình mơ cho thấy giảm thiểu đáng kể mức tiêu hao nhiên liệu tính bình qn 100 km Thực tế dựa vào đồ thị công suất động đốt phiên xe xe lai, thấy mức độ sử dụng cơng suất phiên xe lai so với xe nền, thể rõ thời điểm động chạy cầm chừng sinh công âm Rõ ràng rằng, mức độ sử dụng công suất động phiên xe lai cải tiến để sử dụng song song hai nguồn động lực Sự cải tiến mang lại kết tích cực cho tốn tiêu hao nhiên liệu tình hình nay, đặc biệt quốc gia Việt Nam, nơi mà xe máy chiếm đa số loại phương tiện giao thông phương tiện tiêu tốn nhiên liệu Suất tiêu hao nhiên liệu động xe thông số không công bố hãng sản xuất, việc sử dụng số liệu đề tài nghiên cứu trước mang tính tham khảo, làm thước đo tạm thời để đánh giá mức độ tiêu hao nhiên liệu xe sau cải tiến 72 Hình 3.51 Suất tiêu hao nhiên liệu q trình mơ Kết mơ tính toán mức tiêu hao nhiên liệu xe chưa cải tiến 3.428 l/100km, xe lai 2.944 l/100km Chiếu theo kết này, lượng tiêu hao nhiên liệu xe lai so với xe giảm xấp xỉ 14.12 % 3.4.4 Kết mô chế độ nạp- xả ắc quy Hình 3.52: Momen cản chế độ sạc Ắc quy sau phóng điện cung cấp lượng cho động điện cần sạc để trì số SOC vùng làm việc tối ưu Giả giả sử số SOC lúc ban đầu lý tưởng gần (tương ứng với 100%) phóng điện theo công suất yêu cầu động điện Chỉ số SOC xuống mức 0.55 chế độ sạc bật lúc động đốt nguồn động lực để chạy xe Động đốt 73 tải thêm cơng suất sạc xấp xỉ 5.5% công suất kéo để thắng momen cản động điện bánh trước đóng vai trị máy phát điện Momen cản lúc sạc điện cho ắc quy giả định thay đổi theo tốc độ bánh xe cho công suất sạc khơng đổi, từ giá trị cường độ dịng điện để sạc cho ắc quy không đổi mức 5A Momen cản sạc có giá trị lớn xấp xỉ 16.5 N.m, chiếm khoảng 15% giá trị momen kéo Với giá trị momen cản sạc cơng suất sạc khơng ảnh hưởng nhiều đến tiêu hao nhiên liệu Hình 3.53: Chỉ số SOC mô Ở đây, số SOC trì ắc quy khơng cung cấp điện cho động điện Nhìn vào đồ thị biểu diễn sổ SOC theo thời gian ta thấy ắc quy chì axít có tốc độ phóng điện nhanh nhanh số SOC xuống 0.8 Đây nhược điểm ắc quy chì- axít mà tương lai, mơ hình cần phải cải tiến Tuy nhiên, đồ thị SOC thể với u cầu mơ hình xe lai 74 Chương IV: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 Kết luận 4.1.1 Những mục tiêu đạt đề tài Thơng qua việc thực đề tài “Mơ hình hố mơ hệ thống truyền lực xe lai” nhóm sinh viên thực tiếp cận với nguồn tài liệu chuyên ngành xe lai dạng sách, báo khoa học nước ngoài, từ mơ tả cấu tạo, ngun lý hoạt động hệ thống truyền lực, bao gồm cấu hình truyền lực nối tiếp, song song hỗn hợp, hay phân tích ưu nhược điểm phân loại cấu hình truyền động xe lai Có thể nói, lượng kiến thức sinh viên lĩnh hội qua đề tài góp phần làm tiền đề then chốt cho định hướng phát triển nghề nghiệp hoạt động nghiên cứu sinh viên sau Khơng dừng lại đó, sinh viên cịn nắm kiến thức động điện chiều khơng chổi than BLDC ứng dụng công nghiệp Sinh viên lưu trữ số lượng lớn tài liệu liên quan nhằm phục vụ công việc học tập- nghiên cứu sau Song song đó, sinh viên có hội tìm hiểu sâu cấu tạo, ưu- nhược điểm loại thiết bị lưu trữ lượng điện xe, số đánh giá công suất xu hướng phát triển chúng tương lai Đây thành mang tính thực dụng cao thời điểm xu hướng phát triển cơng nghệ xe lai tập trung vào nghiên cứu thiết bị lưu trữ lượng điện Ngoài số lượng lớn kiến thức thu thập được, ý nghĩa quan trọng đề tài việc sinh viên có khả ứng dụng cơng cụ Matlab/ Simulink việc mơ phỏng, tính tốn dự đốn đặc tính đối tượng Như đề cập phần Đặt vấn đề, việc xây dựng hay mơ hình hố hay nhiều đối tượng mơ chúng đóng vai trò quan trọng việc thiết kế cải tiến mơ hình Đối với xu hướng phát triển công nghệ xe lai nay, việc tiếp cận kỹ mô hệ thống truyền lực xe lai có ý nghĩa bước đệm giúp sinh viên tự tin việc ứng dụng cơng cụ mơ phỏng, tính tốn chun biệt Matlab/Simulink Đề tài cịn thực giải thích, ghi cặn kẽ q trình mơ ý nghĩa sơ đồ khối, nguồn tài liệu quan trọng giúp cho hệ sinh viên sau dễ dàng tiếp cận với cơng cụ Matlab/Simulink tối ưu hố thuật tốn mơ Bên cạnh đó, đề tài thực mơ thuật tốn cho phân phối cơng suất với tiêu chí tận dụng đối đa vùng vận hành hiệu động đốt trong, việc làm góp phần khơng nhỏ giúp đề tài mang tính khoa học ứng dụng thời buổi nguồn nhiên liệu hoá thạch dần cạn kiệt 75 Từ kết mô phỏng, sinh viên thực đánh giá vùng công suất làm việc hiệu động cơ, dự đốn chiều hướng thay đổi cơng suất đặc tính tải mơ hình xe lai thay đổi đặc tính phận cấu truyền lực ly hợp, truyền CVT truyền lực cuối 4.1.2 Những mặt hạn chế đề tài Trong trình thực đề tài, cịn vướng mắc số khó khăn định nên sinh viên sử dụng số liệu cơng trình nghiên cứu tham khảo Tuy số liệu tham khảo không với thực tế mơ hình xe lai mà sinh viên thực mô phỏng, so sánh, đối chiếu với tiêu chí cần có để thiết kế hay cải tạo mơ hình xe lai kết mơ sử dụng để ước lượng dự đoán thay đổi đối tượng nghiên cứu Sơ đồ khối mô cơng cụ sẵn có việc cập nhật lại số liệu xác mơ hình xe thực tế để chạy lại mô phỏng, người nghiên cứu hồn tồn tin cậy vào kết mơ đặt Những thuật tốn nội suy tuyến tính nội suy gần thực cách xác q trình mơ phỏng, từ góp phần giảm bớt thời gian, cơng sức chi phí cần thử nghiệm mơ hình xe thực tế cần lấy mốc số liệu quan trọng Do hạn chế thời gian kinh phí nên đề tài dừng lại mơ hình hóa mơ Cùng với đó, tốc độ tiếp cận với cơng cụ Matlab/ Simulink cịn chậm phải trải qua nhiều lần mô không thành công nên tạo cho sinh viên khơng khó khăn Một hạn chế chưa khắc phục đề tài sinh viên mô dựa số liệu đơn vị quản lý mơ hình xe máy lai cung cấp khơng có điều kiện trực tiếp khảo sát mơ hình, dẫn đến cơng việc mơ chưa tương đồng với mơ hình xe lai thực tế chu trình chạy thử thuật tốn điều khiển phân phối cơng suất Cũng lí mà sinh viên sử dụng số liệu dùng để tính tốn tiêu hao nhiên liệu thừa kế từ cơng trình nghiên cứu nước ngồi, với mơ hình động có dung tích 100 cc, từ số liệu đầu mơ đóng vai trị làm thước đo tăng giảm mức tiêu hao nhiên liệu không với thông số thực tế xe 4.2 Hướng phát triển Đối với đề tài mang tính ứng dụng cao đề tài này, tương lai sinh viên cần làm thực nghiệm để so sánh đánh giá độ tin cậy kết Bên cạnh đó, hệ sinh viên tiếp nối đề tài cần nhiều thời gian để nghiên cứu thuật tốn vịng lặp để tối ưu hố tăng độ tin cậy kết mô đầu 76 PHỤ LỤC Tồn sơ đồ khối mơ hệ thống truyền lực xe lai Dữ liệu chu trình chạy thử Thời gian(s) 10 11 12 13 14 15 Vận tốc(km/h) 0 0 0 0 0 0 4.5003416 8.37699 12.2773316 15.2120694 Vận tốc(m/s) 0 0 0 0 0 0 1.250094889 2.326941667 3.410369889 4.225574833 77 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 15.2120694 15.2120694 15.2120694 15.2120694 15.2120694 15.2120694 15.2120694 15.2120694 15.2120694 13.0127699 9.4003416 4.5003416 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4.5003416 8.37699 12.2773316 15.2120694 18.7511956 22.5790912 26.1306284 4.225574833 4.225574833 4.225574833 4.225574833 4.225574833 4.225574833 4.225574833 4.225574833 4.225574833 3.614658306 2.611206 1.250094889 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1.250094889 2.326941667 3.410369889 4.225574833 5.208665444 6.271969778 7.258507889 78 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 29.9306284 35.0106284 35.0106284 35.0106284 35.0106284 35.0106284 35.0106284 35.0106284 35.0106284 35.0106284 35.0106284 35.0106284 35.0106284 35.0106284 35.0106284 35.0106284 35.0106284 35.0106284 35.0106284 35.0106284 35.0106284 29.9306284 26.1306284 22.5790912 18.7511956 15.2120694 12.2773316 8.37699 4.5003416 0 0 0 0 0 0 8.314063444 9.725174556 9.725174556 9.725174556 9.725174556 9.725174556 9.725174556 9.725174556 9.725174556 9.725174556 9.725174556 9.725174556 9.725174556 9.725174556 9.725174556 9.725174556 9.725174556 9.725174556 9.725174556 9.725174556 9.725174556 8.314063444 7.258507889 6.271969778 5.208665444 4.225574833 3.410369889 2.326941667 1.250094889 0 0 0 0 0 0 79 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 0 0 0 0 0 4.2501708 8.5003416 12.9742056 17.2243764 21.4745472 25.724718 30.198582 34.4487528 38.6989236 42.9490944 47.4229584 50.1442088 50.1442088 50.1442088 50.1442088 50.1442088 50.1442088 50.1442088 50.1442088 50.1442088 50.1442088 50.1442088 50.1442088 50.1442088 50.1442088 48.1734708 46.1734708 44.1003416 42.1003416 40.1003416 38.1003416 36.1003416 0 0 0 0 0 1.180603 2.361206 3.603946 4.784549 5.965152 7.145755 8.388495 9.569098 10.749701 11.930304 13.173044 13.92894689 13.92894689 13.92894689 13.92894689 13.92894689 13.92894689 13.92894689 13.92894689 13.92894689 13.92894689 13.92894689 13.92894689 13.92894689 13.92894689 13.38151967 12.82596411 12.25009489 11.69453933 11.13898378 10.58342822 10.02787267 80 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 35.5003416 35.5003416 35.5003416 35.5003416 35.5003416 35.5003416 35.5003416 35.5003416 35.5003416 35.5003416 35.5003416 35.5003416 35.5003416 35.5003416 29.9306284 26.1306284 22.5790912 18.7511956 15.2120694 12.2773316 8.37699 4.5003416 0 0 0 0 9.861206 9.861206 9.861206 9.861206 9.861206 9.861206 9.861206 9.861206 9.861206 9.861206 9.861206 9.861206 9.861206 9.861206 8.314063444 7.258507889 6.271969778 5.208665444 4.225574833 3.410369889 2.326941667 1.250094889 0 0 0 0 81 NGUỒN TRÍCH DẪN TÀI LIỆU [1]: http://insideevs.com/toyota-hybrid-sales-stalled-plug-prius-drops/ [2]: I Introduction, Modeling and Simulation of Electric and Hybrid Vehicles, David Wenzhong Gao- Chris Mi- Ali Emadi, Vol 95, No 4, April 2007 | Proceedings of the IEEE [3]: I Introduction, A Comparative Investigation of A Rule Based Energy Management Algorithm for Hybrid Electric Vehicles, A M Ali- H M Kamel- A M Sharaf- S A Hegazy, 15th International Workshop on Research and Education in Mechatronics (REM), Elgouna, Egypt, September 9-11, 2014 [4], [9], [10], [11], [12], [13]: Đề tài: Thiết kế mẫu xe máy bánh Hybrid dựa xe Honda Wave S 110- Đại học Bách Khoa Tp HCM [5]:http://autopro.com.vn/xe-may/piaggio-gioi-thieu-mp3-hybrid-ban-cao-cap20100705091731568.chn [6]: Piaggio MP3 Hybrid 300ie, www.piaggiogroup.com [7]: 4th ACEM Annual Conference, The Powered Two-Wheeler contribution to better quality of life in cities, Urban Innovations, http://ec.europa.eu/ [8]:http://www.asphaltandrubber.com/bikes/wunderlich-hybrid-bmw-r1200gs-lcelectric-2wd/ [14], [15], [16], [17], [18] : 1.2 Hybrid Vehicle System Components, Introduction, Introduction to Hybrid Vehicle System Modeling and Control, Wei Liu, Copyright © 2013 by John Wiley & Sons, Inc, pp 5-6 [19]: 1.4.1 Series HEVs, 1.4 Architectures of HEVs, Introduction, Hybrid Electric Vehicles: Principles and Applications with Practical Perspectives, Chris Mi- M Abul Masrur- David Wenzhong Gao, © 2011, John Wiley & Sons, Ltd, pp 12-13 [20]: 3.5 Series Hybrid Vehicle, HEV Fundamentals, Hybrid Electric Vehicles: Principles and Applications with Practical Perspectives, Chris Mi- M Abul MasrurDavid Wenzhong Gao, © 2011, John Wiley & Sons, Ltd, pp 51-52 [21]: 1.4.2 Parallel HEVs, 1.4 Architectures of HEVs, Introduction, Hybrid Electric Vehicles: Principles and Applications with Practical Perspectives, Chris Mi- M Abul Masrur- David Wenzhong Gao, © 2011, John Wiley & Sons, Ltd, pp 13-14 [22]: 3.6 Parallel Hybrid Vehicle, HEV Fundamentals, Hybrid Electric Vehicles: Principles and Applications with Practical Perspectives, Chris Mi- M Abul MasrurDavid Wenzhong Gao, © 2011, John Wiley & Sons, Ltd, pp 56-57 82 [23]: 1.4.3 Parallel HEVs, 1.4 Architectures of HEVs, Introduction, Hybrid Electric Vehicles: Principles and Applications with Practical Perspectives, Chris Mi- M Abul Masrur- David Wenzhong Gao, © 2011, John Wiley & Sons, Ltd, pp 14-15 [24]:http://xe360.vn/kinh-nghiem/39-nguyen-ly-hoat-dong-cua-hop-so-vo-capcvt.html [25]: Luận Văn Thạc Sĩ, Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Xe Gắn Máy Hybrid, Nguyễn Ngọc Triều, Tp HCM tháng năm 2015 [26]:3.3 Gear Ratio Calculations, Tuning Program The Continuously Variable Transmission: A Simulated Tuning Approach, Timothy R DeGreenia, November 26/ 2013, pp 21-23 [27]: Đồ án tốt nghiệp: Tìm Hiểu Động Cơ Điện Một Chiều Không Chổi Than, 1.2 Cấu tạo động BLDC, Chương I: Tổng Quan Về Động Cơ Điện Một Chiều Không Chổi Than, Đại học Dân Lập Hải Phòng, 2015, pp 5-7 [28]: http://www.leafmotor.com/ [29], [30], [31], [32], [33]: Đề tài: Thiết kế mẫu xe máy bánh Hybrid dựa xe Honda Wave S 110- Đại học Bách Khoa Tp HCM [34], [35], [36]: 2.1.3 Coulomb Counting, 2.1 SOC Estimation, State of Science, Report for Workpackage 6, David Lindner- Florian Niedermayr, 29.09.2014, pp 67 [37], [38], [39]: Giáo trình Ơ tơ 1, GVC MSc Đặng Quý, Tp.HCM 9/2010 [40], [41]: Energy Harvesting From Pneumatic Tires Using Piezoelectric Transducers, Farbod Khameneifar, University of British Colombia- Vancouver, October 2008 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Anh: Adam Same, Alex Stipe, David Grossman, Jae Wan Park (2010)- A Study on Optimization of Hybrid Drive Train using Advanced Vehicle Simulator (ADVISOR) Abhijeet Khandagale Albedo Informatics (2011) Hybrid Two Wheeler for Indian Roads Chan Chiao Lin nhóm tác giả(2001) Integrated, Feed-Forward Hybrid Electric Vehicle Simulation in SIMULINK and its Use for Power Management Studies Christopher Lum (2010) Simulink Tutorial Chris Mi (University of Michigan–Dearborn, USA)David Wenzhong Gao (University of Denver, USA) (2011) Hybrid Electric Vehicle Principles and Applications with Practicals Perspective Chris Mi nhóm tác giả (2007) Modeling and Simulation of Electric and Hybrid Vehicles Devendra_K._Chaturvedi (2009) Modeling and Simulation of Systems Using MATLAB/ SIMULINK David Lindner, Florian Niedermayr (2014) Report for Workpackage Elgouna, Egypt (2014)A Comparative Investigation of A Rule Based Energy Management Algorithm for Hybrid Electric Vehicles 10 International Workshop on Research and Education in Mechatronics (REM) 11 Khabob Khameneifar (2008)Energy Harvesting from Pneumatic Tires Using Piezoelectric Transducers 12 John German(2015) Hybrid Vehicles Technology Development and Cost Reduction 13 Karen.L.Butler (1999) A Matlab-based Modeling and Simulation Package for Electric and Hybrid Electric Vehicle Design 14 M.Abul Masrur (University of Detroit Mercy, USA), Professor John M Sullivan , Timothy, Timothy R.DeGreennia(2013) The Continuously Variable Transmission: A Simulated Tuning Approach 15 Robyn A Jackey(2007) Hybrid Electric Motorcycle 16 W K Yap, and V Karri (2007) modeling and simulation of hybrid scooter 17 Wei_Liu (2007) Introduction to Hybrid Electric Systems Modeling and Control Tiếng Việt Nguyễn Phùng Quang(2004) Matlab Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động 84 Đề tài tốt nghiệp: Thiết Kế Mẫu Xe Máy Bánh Hybrid Dựa Trên Nền Honda Wave S 110, GVHD: TS Phạm Tuấn Anh, Đại học Bách Khoa Tp.HCM Đề tài tốt nghiệp: Tìm Hiểu Mơ-tơ Khơng Chổi Than BLDC, Sinh viên thực hiện: Lê Quang Tuyến, Đại học Dân lập Hải Phòng, 2015 Luận Văn Thạc Sĩ, Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Xe Gắn Máy Hybrid, Nguyễn Ngọc Triều, Tp HCM tháng năm 2015 85 ... lực xe lai 2.3.1 Các phận hệ thống truyền lực xe lai Hình 2.3: Các phận hệ thống truyền lực xe lai Khác với hệ xe truyền thống, hệ thống truyền lực xe lai ngày gồm có phận cấu thành sau: hệ thống. .. Tổng quan xe lai 2.3 Hệ thống truyền lực xe lai 2.4 Hệ thống truyền lực xe tay ga 2.5 Động điện chiều dùng xe cải tiến 2.6 Thiết bị lưu trữ lượng điện Chương III: Mô hệ thống truyền lực xe lai, sử... liệu hóa thạch [12] Những xe lai phân loại dựa cấu hình truyền lực cấu hình truyền lực lai nối tiếp, cấu hình truyền lực lai song song, cấu hình truyền lực lai kết hợp nối tiếpsong song, cấu hình