(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển mô hình thử nghiệm hệ thống phanh tái tạo năng lượng trên ô tô

(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển mô hình thử nghiệm hệ thống phanh tái tạo năng lượng trên ô tô(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển mô hình thử nghiệm hệ thống phanh tái tạo năng lượng trên ô tô(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển mô hình thử nghiệm hệ thống phanh tái tạo năng lượng trên ô tô(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển mô hình thử nghiệm hệ thống phanh tái tạo năng lượng trên ô tô(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển mô hình thử nghiệm hệ thống phanh tái tạo năng lượng trên ô tô(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển mô hình thử nghiệm hệ thống phanh tái tạo năng lượng trên ô tô(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển mô hình thử nghiệm hệ thống phanh tái tạo năng lượng trên ô tô(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển mô hình thử nghiệm hệ thống phanh tái tạo năng lượng trên ô tô(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển mô hình thử nghiệm hệ thống phanh tái tạo năng lượng trên ô tô(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển mô hình thử nghiệm hệ thống phanh tái tạo năng lượng trên ô tô(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển mô hình thử nghiệm hệ thống phanh tái tạo năng lượng trên ô tô(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển mô hình thử nghiệm hệ thống phanh tái tạo năng lượng trên ô tô(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển mô hình thử nghiệm hệ thống phanh tái tạo năng lượng trên ô tô(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển mô hình thử nghiệm hệ thống phanh tái tạo năng lượng trên ô tô(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển mô hình thử nghiệm hệ thống phanh tái tạo năng lượng trên ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HUỲNH HỮU PHÚC NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ ÐIỀU KHIỂN MƠ HÌNH THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG PHANH TÁI TẠO NĂNG LUỢNG TRÊN Ô TÔ NGÀNH : KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Tp Hồ Chí Minh, năm 2016 MỤC LỤC Trang MỤC LỤC .i DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iv DANH MỤC BẢNG BIỂU v DANH MỤC HÌNH ẢNH .vi TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC HỆ THỐNG PHANH TÁI TẠO NĂNG LƯỢNG 1.1 Lịch sử hình thành hệ thống phanh RBS 1.2 Phương pháp tích trữ lượng phanh 1.2.1 Hệ thống tái tạo lượng động học lò xo cuộn 1.2.2 Hệ thống tích trữ lượng thủy lực HHV 1.2.2.1 Động hybrid thủy lực HHV[2] 1.2.2.2 Cấu tạo hệ thống hybrid thủy lực 1.2.2.3 Hiệu HHV: 10 1.2.2.4 Các kiểu bố trí hệ thống xe hybrid thủy lực 11 1.2.2.5 Nguyên lý làm việc hệ thống hybrid thủy lực 14 1.2.2.6 Hiệu sử dụng 16 1.2.3 Tích trữ lượng phanh dạng điện nạp vào ắc quy 17 1.2.4 Tích trữ lượng phanh siêu tụ [4] 17 1.2.5 Hệ thống tích trữ lượng kiểu bánh đà siêu tốc 19 1.2.5.1 Cơ chế KERS bánh đà 19 1.2.5.2 Ưu điểm nhược điểm hệ thống hybrid bánh đà.[6] 21 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỂ TÍNH TỐN LỰC VÀ CƠNG SUẤT PHANH CẦN THIẾT ……………………………………………………………………24 2.1 Lựa chọn xe để tính toán 24 2.2 Xác định thông số thu hồi lượng quán tính xe phanh giảm tốc 28 Trang i CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG BẰNG MATLAB SIMULINK 42 3.1 Các thông số đầu vào xe 42 3.2 Mô lực cản 43 3.2.1 Lực cản gió 43 3.2.2 Lực cản lăn 43 3.2.3 Lực cản dốc 44 3.2.4 Lực quán tính 42 3.3 Các thông số động lực học xe 43 3.4 Sơ đồ mô cụm thu hồi lượng 43 3.5 Sơ đồ mô tổng quát 44 3.6 Bản đồ điều khiển chế độ mô 44 3.7 Các kết mô 45 3.7.1 Tốc độ xe 45 3.7.2 Mô men tác dụng lên trục máy phát 46 3.7.3 Tốc độ trục Các đăng 47 3.7.4 Tốc độ máy phát 48 3.7.5 Công suất máy phát điện 49 CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 50 4.1 Mô tả điều kiện thực nghiệm 50 4.2 Các kết thực nghiệm: 50 4.2.1 Xe bắt đầu phanh vận tốc xe 40 km/h 52 4.2.2 Xe bắt đầu phanh vận tốc xe 50 km/h 54 4.2.3 Xe bắt đầu phanh vận tốc xe 60 km/h 57 4.3 Tính tốn lượng thu 60 4.4 Tính hiệu suất hồi lượng 62 4.5 Ảnh hưởng lực phanh tái sinh đến hệ thống phanh ô tô 64 4.5.1 Vấn đề phát sinh trình phanh tái sinh hoạt động 64 4.5.2 Phương pháp đo kiểm thí nghiệm 64 4.5.3 Lựa chọn cảm biến đo mô men 64 Trang ii 4.5.4 Thông số kỷ thuật cảm biến mô men 65 4.5.5 Đồ thị hiển thị mô men 66 4.5.6 Tính tốn mơ men bánh đà ảnh hưởng đến mô men phanh bánh xe trình hệ thống phanh tái sinh hoạt động 69 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 71 5.1 Kết luận 71 5.2 Đề nghị 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 Trang iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Từ viết tắt ABS Anti-lock Braking System CVT Continuously Variable Transmission EV Electric Vehicles HCCI Homogenous Charge Compression Ignition HEV Hybrid Electric Vehicles HHV Hydraulic Hybrid Vehicles HTTL Hệ thống truyền lực HVB Hybrid Vehicle Battery ICE Internal Combustion Engine KERS Kinetic Energy Recovery System MG Motor and Generator RBS Regenerative Braking System RPM Revolutions per minute UPS Uninterruptible Power Supply Trang iv DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Mơ tả tính chất kiểu tích trữ lượng phanh tái sinh [12] 22 Bảng 2.1: Thông số xe Toyota Hiace 24 Bảng 2.2: Hệ số cản lăn loại mặt đường 28 Bảng 2.3: Tính i theo cơng thức thực nghiệm 31 Bảng 2.4: Thông số bệ thử: 32 Bảng 2.5: Tính i 34 Bảng 2.6: Bảng so sánh i lý thuyết thực nghiệm 36 Bảng 2.7: Công suất tổn hao từ phận 38 Bảng 2.8: Tốc độ máy phát điện công thức tổn hao 39 Bảng 2.9: Hằng số hao tổn 39 Bảng 4.1: Bảng số liệu thu xe bắt đầu phanh hệ thống RBS tốc độ xe 40 km/h 52 Bảng 4.2: Bảng số liệu thu xe bắt đầu phanh hệ thống RBS tốc độ xe 50 km/h 54 Bảng 4.3: Bảng số liệu thu xe bắt đầu phanh hệ thống RBS tốc độ xe 60 km/h 57 Bảng 4.4: Năng lượng thu tốc độ bắt đầu phanh 61 Bảng 4.5: Hiệu suất thu hồi lượng chế độ giảm tốc 63 Bảng 4.6: Bảng số liệu mô men thu xe bắt đầu phanh hệ thống RBS tốc độ xe 50 km/h 67 Trang v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Cơ cấu lò xo cuộn [1] Hình 1.2: Cấu tạo hệ thống lò xo cuộn [1] Hình 1.3: Mặt cắt hệ thống lị xo cuộn [1] Hình 1.4: Kiểu bố trí thứ 11 Hình 1.5: Kiểu bố trí thứ 12 Hình 1.6: Kiểu bố trí thứ 12 Hình 1.7: Kiểu bố trí thứ 13 Hình 1.8: Kiểu bố trí song song 13 Hình 1.9: Chế độ tăng tốc nhẹ 14 Hình 1.10: Chế độ tăng tốc nặng 15 Hình 1.11: Chế độ phanh tái tạo 15 Hình 1.12: Chế độ Cruising 16 Hình 1.13: Công nghệ siêu tụ Maxwell 18 Hình 1.14: Sơ đồ hệ thống tích trữ lượng phanh bánh đà [9] 19 Hình 1.15: Porches 918 RSR concept bố trí bánh đà cạnh người lái 20 Hình 1.16: Hệ thống bánh đà tích trữ lượng xe Volvo 20 Hình 1.17: Mơ hình RBS flywheel đề xuất 23 Hình 2.1: Các lực tác dụng lên xe 25 Hình 2.2 : Thử nghiệm bệ thử xe 33 Hình 2.3: Màn hình thị đo 33 Hình 2.4: Cơng suất kéo cơng suất cản tay số 35 Hình 3.1: Các thơng số đầu vào xe 43 Hình 3.2: Lực cản gió 43 Hình 3.3: Lực cản lăn 44 Hình 3.4: Lực cản dốc 44 Hình 3.5: Lực qn tính 42 Hình 3.6: Các thơng số động lực học xe 43 Hình 3.7: Sơ đồ mơ cụm thu hồi lượng 43 Hình 3.8: Sơ đồ mơ tổng qt 44 Hình 3.9: Bản đồ điều khiển chế độ mơ 44 Hình 3.10: Tốc độ xe 45 Hình 3.11: Sự thay đổi mô men tác dụng lên trục máy phát 46 Hình 3.12: Tốc độ trục Các đăng 47 Hình 3.13: Tốc độ máy phát 48 Hình 3.14: Động máy phát 48 Hình 3.15: Cơng suất máy phát điện 49 Trang vi Hình 4.1: Đồ thị lý thuyết biểu diễn tốc độ bánh đà (máy phát) hệ thống phanh tái tạo lượng hoạt động 50 Hình 4.2: Đồ thị thực tế biểu diễn tốc độ bánh đà (máy phát) hệ thống phanh tái tạo lượng hoạt động vẽ LabVIEW 51 Hình 4.3: Đồ thị thực tế thể thay đổi điện áp dòng điện hệ thống phanh tái tạo lượng hoạt động vẽ LabVIEW 52 Hình 4.4: Đồ thị thể thay đổi dòng điện điện áp hệ thống RBS hoạt động vẽ bảng số liệu xe bắt đầu phanh vận tốc 40 km/h 54 Hình 4.5: Đồ thị thể thay đổi dòng điện điện áp hệ thống RBS hoạt động vẽ bảng số liệu xe bắt đầu phanh vận tốc 50 km/h 56 Hình 4.6: Đồ thị thể thay đổi dòng điện điện áp hệ thống RBS hoạt động vẽ bảng số liệu xe bắt đầu phanh vận tốc 60 km/h 59 Hình 4.7: Đồ thị cơng suất tính lượng 60 Hình 4.8: Năng lượng thu 62 Hình 4.9: Cảm biến đo mô men 65 Hình 4.10: Thơng số cảm biến đo mô men 65 Hình 4.11: Đồ thị hiển thị điện áp dòng điện tái sinh 66 Hình 4.12: Đồ thị hiển thị mô men bánh đà (torque sensor) 66 Hình 4.13: Đồ thị hiển thị mối liên hệ điện áp, dòng điện mô men tái sinh 69 Trang vii TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Đặt vấn đề Ở Việt Nam, việc tiết kiệm lượng trở thành chủ đề nóng bỏng Các mỏ dầu khí đốt dần cạn kiệt, tình trạng lãng phí lượng sản xuất cơng nghiệp, xây dựng dân dụng, giao thông vận tải… nước ta lớn, hiệu suất sử dụng nguồn lượng thấp so với nước phát triển (hiệu suất sử dụng nguồn lượng nhà máy nhiệt điện đốt than, dầu nước ta đạt từ 28-32%, thấp so với nước phát triển khoảng 10%; hiệu suất lò công nghiệp đạt khoảng 60%, thấp mức trung bình giới khoảng 20% Năng lượng tiêu hao cho đơn vị sản phẩm ngành công nghiệp nước ta cao nhiều so với nước phát triển, làm tăng giá thành sản phẩm, giảm sức cạnh tranh kinh tế Vấn đề tiết kiệm lượng trở nên đặc biệt quan trọng Việt Nam trở thành nước phải nhập lượng Trong nguồn lượng tái tạo (gió, mặt trời ) chưa khai thác, sử dụng nguồn lượng khơng tái tạo (dầu thô, than đá ) cạn kiệt dần Nếu khơng có biện pháp, chiến lược hợp lý vấn đề tiết kiệm sử dụng lượng hiệu quả, thời gian khơng xa việc thiếu hụt lượng trở nên trầm trọng Hiện động đốt sử dụng nguồn lượng để động làm việc nhờ phần lớn nguồn nhiên liệu hóa thạch Tuy nhiên nguồn nhiên liệu hóa thạch dần cạn kiệt lượng khí thải từ nhiên liệu gây ảnh hưởng lớn đến môi trường sống Các quốc gia tiêng tiến, phát triển ngày riết tìm kiếm nguồn lượng thay giải pháp tối ưu hóa sử dụng tái tạo lượng nhằm đãm bảo ổn định nguồn lượng, giảm thiểu ô nhiễm tương lai Ta thấy lượng ô tô lớn, hàng ngày giới có hàng triệu xe chạy đường Năng lượng ô tô sinh lãng phí thông qua nhiệt lượng (động cơ, trình phanh, ma sát,…) Các hãng sản xuất ô tô nghiên cứu đưa nhiều phương pháp tái sử dụng lượng dịng xe Hybird, xe điện… Trang Thực trạng Việt Nam chưa có cơng trình nghiên cứu thu hồi lượng lảng phí tơ (nhiệt q trình phanh) để tái tạo lại nguồn lượng cách triệt để Chính cần phải có giải pháp đắn thay nguồn nhiên liệu hóa thạch phụ thuộc vào chúng điều nghiên cứu áp dụng thành cơng, sử dụng phương pháp hệ thống phanh tái sinh Phương pháp lựa chọn thích đáng thu hồi toàn lượng trình phanh giảm tốc, động khơng có hệ thống phanh tái sinh lãng phí tồn nguồn lượng nhiệt Mục tiêu đề tài Đề tài nghiên cứu kiểu hệ thống phanh tái sinh phổ biến hiệu cấu tạo, nguyên lý làm việc, ưu nhược điểm ứng dụng hệ thống Mơ tính động lực học ô tô phần mềm Matlab Simulink Đánh giá sơ sở ban đầu Thiết kế mơ hình khí thu hồi lượng Các chi tiết dẫn động kết nối phần mềm mô khí Catia Thiết kế mạch điện điều khiển, giao tiếp với máy tính thơng qua phần mềm LabView để thu thập liệu hệ thống phanh hoạt động Dùng sở lý thuyết thực nghiệm để tính toán kết thu được, đánh giá kết so với mục tiêu cần đạt Giới hạn đề tài Mơ hình gia cơng khí tương đối xác, cịn giớ hạn mặt cơng nghệ thiết bị, vật liệu chi tiết Hệ thống thực nghiệm dải tốc độ thấp (từ 80km/h trở xuống) giới hạn gia cơng khí, hiệu suất làm việc thiết bị chưa cao Năng lượng điện thu hồi lượng tích trữ bánh đà chưa cao Một phần thất thoát lượng ma sát chi tiết khí Ma sát tăng tốc độ hoạt động thiết bị tăng Trang 4.3 Tính tốn lượng thu Tại thời điểm bất kì, cơng suất thu được tính theo cơng thức: P=U.I (W) (4.1) Năng lượng tạo từ hệ thống tính xác theo công thức: 𝑡 𝐸 = ∫𝑡 𝑛 𝑃 (𝑡 )𝑑𝑡 ( 𝐽) (4.2) Nếu công suất thu số, có đồ thị đường thẳng song song với trục thời gian lượng thu được tính sau: 𝐸 = 𝑃.△ 𝑡 = 𝑃 (𝑡𝑛 – 𝑡0 ) ( 𝐽) (4.3) Tuy nhiên, dựa theo bảng số liệu thu được, với giá trị thay đổi ta phải tính gần giá trị lượng thu P (W) 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 P3 P2 P4 P Ptb1 P5 P0 t0 t1 t2 t3 t4 t t5 Hình 4.7 Đồ thị cơng suất tính lượng Trang 60 Theo đồ thị trên, ta tính gần lượng thu theo điểm giá trị hình: 𝐸 = 𝐸1 + 𝐸2 + ⋯ + 𝐸5 = 𝑃𝑡𝑏1 (𝑡1 − 𝑡0 ) + ⋯ + 𝑃𝑡𝑏5 (𝑡5 − 𝑡4 ) = 𝑃1 + 𝑃0 𝑃5 + 𝑃4 (𝑡1 − 𝑡0 ) + ⋯ + (𝑡5 − 𝑡4 ) 2 Các điểm giá trị lấy nhiều khoảng thời gian lấy mẫu giá trị nhỏ lượng tính xác Ta có công thức tổng quát sau: 𝑛−1 𝐸 = ∑( 𝑖=1 𝑃𝑖 + 𝑃𝑖+1 ) (𝑡𝑖+1 − 𝑡𝑖 ) ( 𝐽) (4.4) Do khoảng thời gian giãn cách để lấy mẫu △t = 1s nên ta có: 𝑛−1 𝐸 = ∑( 𝑖=1 𝑃𝑖 + 𝑃𝑖+1 ) = ( 𝐽) (4.5) Dựa vào công thức bảng số liệu có ta tính gần lượng thu ứng với tốc độ bắt đầu phanh khác nhau: Bảng 4.4: Năng lượng thu tốc độ bắt đầu phanh Tốc độ bắt đầu phanh (km/h) Năng lượng thu (J) 40 4846.91 50 6179.5 60 7612.61 Trang 61 Năng lượng thu (kJ) 10 Năng lượng (kJ) 30 35 40 45 50 55 60 65 Vận tốc (km/h) Hình 4.8: Năng lượng thu 4.4 Tính hiệu suất hồi lượng Theo lý thuyết, giả sử xe có khối lượng m chuyển động với vận tốc v1, tác dụng hệ thống phanh thủy lực vận tốc xe v2 lượng tiêu tốn xác định theo công thức: E p   m(v2  v1 )2 Trong đó: (4.5) Ep lượng động phanh m khối lượng xe v1 vận tốc bắt đầu phanh v2 vận tốc kết thúc phanh Tương ứng với lượng ta tính cơng suất cần thiết tiêu tốn cho hệ thống phanh tính theo cơng thức: Trang 62 Pp  Ep (4.6) t Với t thời gian giảm tốc (trong thực nghiệm lấy t = 17 s) Nếu xe sử dụng hoàn toàn hệ thống phanh thường cơng suất bị tiêu tán hồn tồn thành nhiệt làm nóng cấu phanh Với thu hồi lượng thiết kế đề tài cơng suất thu hồi tính theo cơng thức: Pt  E t (4.7) Trong đó: E lượng thu theo thực nghiệm xe giảm tốc từ vận tốc v1 đến v2 khoảng thời gian tích trữ lượng hoạt động t Ta có bảng tính tốn cơng suất thu ứng với chế độ giảm tốc Dựa số liệu ta tính hiệu suất thu hồi lượng chế độ hoạt động Bảng 4.5: Hiệu suất thu hồi lượng chế độ giảm tốc v1 (km/h) 40 50 60 v2 (km/h) 15 23 30 Pp (W) 2702 3151 3890 Pt (W) 285 363 447  (%) 10.5 11.5 11.5 Nhận xét: So với hệ thống thu hồi lượng cũ hệ thống đạt hiệu cao khắc phục số vấn đề thu hổi lượng cũ là:  Hệ thống thu hồi nhiều lượng  Hệ thống giảm thiểu mức ồn xuống  Hệ thống hoạt động bị ma sát Trang 63 4.5 Ảnh hưởng lực phanh tái sinh đến hệ thống phanh ô tô 4.5.1 Vấn đề phát sinh trình phanh tái sinh hoạt động Trong trình phanh tốc độ, địa hình, bề mặt mặt đường với hệ số bám khác Hệ thống phanh tái sinh lượng khơng nhiều ảnh hưởng trực tiếp đến hệ thống phanh Nó góp phần làm tăng hiệu phanh hay ảnh hưởng xấu tới hệ thống phanh Vậy ảnh hưởng nào, mức độ ảnh hưởng nằm giới hạng cho phép hay không Từ mức độ ảnh hưởng đó, cần phải chứng minh giải thích rõ tượng, người nghiên cứu phải tìm mơ men cần cung cấp cho hệ thống phanh tái sinh lượng Từ ta tính tốn thơng số thực nghiệm mô men phanh cung cấp cho bánh xe mà hệ thống phanh tái sinh mang lại Tất thông số thu phải dựa vào kết q trình đo kiểm, thí nghiệm nhiều lần 4.5.2 Phương pháp đo kiểm thí nghiệm Sử dụng thiết bị (cảm biến mô men) đo giá trị mô men cần cung cấp cho thiết bị thí nghiệm Tiến hành làm thí nghiệm nhiều lần để chọn thơng số phù hợp với yêu cầu Xử lý số liệu thực nghiệm thu được, đưa cơng thức tính tốn liên quan Đánh giá kết tính tốn 4.5.3 Lựa chọn cảm biến đo mô men Cảm biến mô men lắp trục nối từ trục truyền công suất (propeller shaft “trục đăng”) đến bánh bánh đà tích trữ lượng máy phát Vì hệ thống đặt phía gầm xe Địi hỏi cảm biến phải chịu va đập rung động trình tơ vận hành Ngồi thơng số, tín hiệu cảm biến cung cấp phải ổn định xác Dựa vào thông số kỹ thuật hảng sản xuất cảm biến mô men Người nghiên cứu tiến hành đánh giá, lựa chọn tính cảm biến đo mơ men phù hợp với điều kiện thí nghiệm Trong cảm biến cảm biến đo mơ men PERHMÔ MEN-SENSOR 86455500 tương đối đáp ứng đầy đủ yêu cầu Trang 64 Cảm biến đo mô men PERHMƠ MEN-SENSOR 8645-5500 Hình 4.9: cảm biến đo mơ men 4.5.4 Thông số kỷ thuật cảm biến mô men Giá trị điện áp: - Nguồn: ~ 12V - Dịng kích từ (40 mA 10s đầu khởi động): 10mA - Tính hiệu đầu analog: 0.5 ~ 4.5 V - Tính hiệu đầu Nm: 2.5 VDC (có thể điều chỉnh) - Hệ số qui đổi: 2.34 mV/Nm - Điện trở: 50 Ω Điều kiện môi trường: - Gới hạng nhiệt độ hoạt động: 0…700 C Giắc nối cảm biến Nguồn + Trắng Tín hiệu + Nâu GND Đen Free Điện áp tham chiếu Vref(2,5 V) xám Code dây Màu dây Hình 4.10: thơng số cảm biến đo mơ men Trang 65 4.5.5 Đồ thị hiển thị mô men Dựa vào thông số nhà sản xuất Người nghiên cứu tiến hành lắp đặt thiết bị đo mô men xoắn lên mơ hình thí nghiệm tiến hành đo kiểm Đồ thị mơ tả điện áp, dịng điện, mơ men: Hình 4.11: đồ thị hiển thị điện áp dịng điện tái sinh Hình 4.12: đồ thị hiển thị mô men bánh đà (torque sensor) Trang 66 Bảng 4.6: Bảng số liệu mô men thu xe bắt đầu phanh hệ thống RBS tốc độ xe 50 km/h Thời gian 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Vận tốc xe bắt đầu phanh 50km/h Thời gian phanh 17s Thời gian bánh đà quay tự 40s Thời gian lấy mẫu: 1s Hệ số qui đổi: 2.34 mV/Nm Tốc độ máy phát Điện áp phát Dòng điện qua tải (RPM) U(V) I(A) 0 0 0 91 1.816 0.162 168 3.421 0.571 217 4.925 0.927 276 6.3047 1.304 328 7.062 1.831 374 8.319 2.239 445 9.827 2.744 507 10.384 3.129 579 11.628 3.715 648 12.998 4.267 725 14.347 4.803 794 15.167 5.218 865 15.979 5.781 946 16.764 6.276 1020 17.642 6.807 1096 18.543 7.325 1164 19.328 7.913 1239 20.294 8.404 1302 21.037 8.817 1379 21.916 9.367 1608 22.703 9.864 1683 23.306 10.183 1759 24.031 10.534 1830 24.627 10.967 1898 25.232 11.352 1972 25.769 11.631 2048 26.026 11.934 2103 26.425 12.236 2247 26.843 12.382 2317 27.006 12.489 Monent bánh đà 0.563 0.9364 1.282 2.137 3.017 4.701 7.35 9.05 10.684 11.88 15.083 18.1 18.376 19.658 21.116 22.65 24.133 27.149 27.35 29.915 30.47 31.197 32.479 33.291 35.043 36.199 39.216 44.658 45.249 50.256 53.547 Trang 67 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 57 2261 2226 2138 2047 1967 1871 1789 1701 1622 1538 1429 1330 1241 1163 1077 985 892 763 675 587 492 381 279 186 98 26.843 26.493 25.835 25.103 24.236 23.231 22.417 21.687 21.009 20.146 19.433 18.217 17.528 16.413 14.628 13.285 11.673 9.981 8.601 7.132 5.816 4.437 2.831 1.439 0.717 12.135 11.827 11.539 10.845 10.428 10.026 9.513 9.273 8.722 8.034 7.429 6.895 6.137 5.783 5.019 4.529 4.085 3.612 3.187 2.714 2.236 1.765 1.422 1.026 0.634 11.538 5.128 -1.282 -2.991 -15.812 2.991 9.402 27.35 36.752 44.872 47.009 44.017 41.88 27.35 21.795 20.513 17.094 12.821 11.538 9.829 9.829 8.547 5.128 2.137 0 Trang 68 Hình 4.13: đồ thị hiển thị mối liên hệ điện áp, dòng điện mô men tái sinh Nhận xét: Thông qua số liệu thu thập q trình thí nghiệm Công suất máy phát tạo cao tốc độ 2317 (vịng/phút) Mơ men lớn (53.547 Nm) cung cấp cho bánh đà trình phanh tái sinh hoạt động Mô men mô men cần thiết để thay đổi động bánh đà (từ tỉnh sang động) đồng thời mơ men mô men cảng đến bánh xe chủ động Mmpmax = 53.547 Nm 4.5.6 Tính tốn mơ men bánh đà ảnh hưởng đến mô men phanh bánh xe trình hệ thống phanh tái sinh hoạt động Thơng qua cảm biến đo mô men xác định giá trị mô men cần thiết cần cung cấp cho hệ thống phanh tái sinh Dựa vào thông số mô men tìm lực phanh truyền từ hệ thống phanh tái sinh đến bánh xe chủ động Lực phanh góp phần hỗ trợ hệ thống phanh thuỷ lực Trang 69 + Tỷ số truyền BRHT: 0.049 + Tỷ số truyền truyền xích: 1.305 + Tỷ số truyền truyền lực chính: i0 = 4.3 Mô men cảng máy phát truyền đến bánh xe củ động tính sau: Mpmp = 𝑴𝒎𝒑𝒎𝒂𝒙 𝟎.𝟎𝟒𝟗 ×𝟏.𝟎𝟑𝟓 × 4.3 = Mmpmax × 6.72 (4.8) Mpmp : mô men cảng máy phát bánh đà truyền đến bánh xe chủ động Mmpmax : mô men máy phát Phương trình cân mơ men phanh bánh xe chủ động Mp = Mj + Mθ – Mf – Ma – Mpmp (4.9) Trong đó: M f  f mg cos  rb với rb bán kính bánh xe M a  0.5ρACD  V  Vwind  rb M  mg sin  rb Mj : mơ men qn tính xe quy bánh xe chủ động Mpmp : mô men cảng máy phát bánh đà truyền đến bánh xe chủ động Kết luận: Ta thấy mô men cần thiết để thay đổi trạng thái bánh đà máy phát từ đứng yên đến đạt tốc độ cao điện phát cao Nó nhỏ nhiều so với mô men phanh cần cung cấp cho bánh xe chủ động để hảm tốc độ xe phanh Do mơ men máy phát góp phần hỗ trợ cho hệ hống phanh thuỷ lực mà khơng ảnh hưởng xấu đến q trình phanh Trang 70 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận Qua thời gian thực đề tài, tính tốn thông số thu hồi lượng phanh dựa mơ hình thực nghiệm xe Toyota Hiace Đã ứng dụng Matlab Simulink việc mô động lực học ô tô thu hồi lượng Ứng dụng phần mềm LabView việc thu thập tín hiệu hiển thị thông số đo dạng đồ thị Đã thử nghiệm mơ hình băng thử tơ Đo công suất chế độ hoạt động thiết bị Đã thực nghiệm đường để xác định lượng thu hồi trình phanh giảm tốc xe 5.2 Đề nghị Năng lượng quán tính xe q trình phanh giảm tốc lớn, nhiên nghiên cứu thu hồi 10-11.5% ( tùy theo tốc độ thời điểm phanh giảm tốc) kết cấu khí phương pháp điều khiển chưa tối ưu Hướng phát triển đề tài tối ưu hóa kết cấu phương pháp điều khiển để đưa hiệu suất thu hồi lượng lên mức cao Ngoài phương pháp để tối ưu hố q trình điều khiển Chúng ta cịn quan tâm đến ảnh hưởng hệ thống phanh tái sinh đến hệ thống phanh thuỷ lực Người nghiên cứu phải xác định mô-men phanh tái sinh để điều khiển tối ưu với hệ thống phanh thủy lực Trong việc lưu trữ sử dụng lượng tái sinh mang ý nghĩa quan trọng Vì cần có phương pháp tích trữ chuyển hố nguồn lượng hợp lý đạt hiệu suất cao Có nhiều phương pháp tích trữ lượng (điện năng), cơng nghệ tích trữ điện siêu tụ điện phương pháp khả quan Đây tiền đề cho hướng nghiên cứu thời gian tới Trang 71 Tất phương pháp nhằm mang lại tối ưu hoá thiết bị đáp ứng nhu cầu thiết yếu hệ thống phanh tái sinh Nâng cao hiệu suất làm việc ô tô, tiết kiệm nhiên liệu, giảm giá thành khả ứng dụng rộng rãi hầu hết dịng tơ Trang 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] www.youtube.com [2] http://www.epa.gov/otaq/technology/research/research-hhvs.htm [3] http://www.resilience.org/stories/2011-10-05/energy-storage-flywheel [4] http://berc.berkeley.edu/storage-wars-batteries-vs-supercapacitors/ [5] http://auto.howstuffworks.com/hydraulic-hybrid2.htm [6] A.Pourmovahed, International Journal of Vehicular Design, 1991, 12(4), 1136-1144 [7] Anirudh Pochiraju, Design principles of a flywheel regenerative braking system (F - RBS) for formula SAE type racecar and system testing on a virtual test rig modeled on MSC ADAMS, Mechanical Engineering and the Graduate Faculty of the University Of Kansas [8] Design principles of a flywheel regenerative braking systemby Anirudh Pochiraju [9] F J Thoolen, "Development of an advanced high speed flywheel energy storage system," Ph.D Thesis, Technische Universiteit Eindhoven, Eindhoven, The Netherlands, 1993 [10] L.E.Unnewehr, S.A>Nasar, 1982, Wiley , Electric Vehicle Technology [11] R.G.Fletcher, International Railway Journal and rapid Transit Review, 1993 [12] S.J.Clegg (1996) A Review of Regenenrative Brake System Institute of Transport Studies, University of Leeds [13] On a flywheel-base regenerative braking system for regenerative energy recovery, Tai-Ran Hsu, San Jose State University, San Jose, CA 95192 [14] Giáo trình lý thuyết tô (ThS Đặng Quý – 2012) [15] Lý thuyết ô tô, máy kéo (GS – TSKH Nguyễn Hữu Cẩn – 2005) Trang 73 ... đánh giá hiệu thiết bị thử nghiệm Trang CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC HỆ THỐNG PHANH TÁI TẠO NĂNG LƯỢNG 1.1 Lịch sử hình thành hệ thống phanh RBS Như biết, vấn đề nhiên liệu ô nhiễm môi trường thách... tái tạo lượng nhằm đãm bảo ổn định nguồn lượng, giảm thiểu ô nhiễm tương lai Ta thấy lượng ô tô lớn, hàng ngày giới có hàng triệu xe chạy đường Năng lượng ô tô sinh lãng phí thông qua nhiệt lượng. .. cịn cần thiết Hình 1.10: Chế độ tăng tốc nặng Hình 1.11: Chế độ phanh tái tạo c Phanh tái tạo Khi vận hành thành phố việc sử dụng hệ thống phanh thường xuyên Lúc xe bắt đầu phanh, bơm /mô tơ sử