(Luận văn thạc sĩ hcmute) nghiên cứu mô hình hóa và mô phỏng hệ thống truyền lực xe lai

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HUỲNH THỊNH NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH HĨA VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC XE LAI NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ÐỘNG LỰC – 60520116 S K C0 9 Tp Hồ Chí Minh, tháng 09/2016 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HUỲNH THỊNH NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH HĨA VÀ MƠ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC XE LAI NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 60520116 Hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN VĂN TRẠNG TS PHẠM TUẤN ANH Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2016 i Luan van QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI ii Luan van XÁC NHẬN HOÀN THÀNH LVTN iii Luan van LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: HUỲNH THỊNH Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 12/11/1992 Nơi sinh: Khánh Hòa Quê quán: Tuy Hòa, Phú Yên Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: 56/23 Đình Phong Phú, phường Tăng Nhơn Phú, quận 9, Tp Hồ Chí Minh Điện thoại quan: Điện thoại nhà riêng: Fax: E-mail: hthinh1211@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ …… Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 10/2010 đến 10/2014 Nơi học (trường, thành phố): Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh Ngành học: Cơ khí động lực Tên đồ án, luận án mơn thi tốt nghiệp: Nghiên cứu, đánh giá số phương pháp đo tốc độ động Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: 8/2014, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh Người hướng dẫn: ThS Đinh Tấn Ngọc III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian 10/2014 – Nơi công tác Trường Cao đẳng Kỹ thuật Cao Thắng iv Luan van Công việc đảm nhiệm Giảng viên LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 21 tháng năm 2016 (Ký tên ghi rõ họ tên) Huỳnh Thịnh v Luan van CẢM TẠ Trước tiên, tác giả xin chân thành cảm ơn tất q thầy tận tình giảng dạy truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báu suốt thời gian tác giả học tập nghiên cứu để hoàn thành đề tài Sau, tác giả xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh, Phịng thí nghiệm Trọng điểm Động Đốt trong, Trường Đại học Bách khoa, Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh hỗ trợ nghiên cứu Đặc biệt tác giả xin cảm ơn TS Nguyễn Văn Trạng TS Phạm Tuấn Anh tận tình giúp đỡ, hướng dẫn suốt trình tác giả thực đồ án Cuối lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, người thân bạn bè ln quan tâm, động viên khích lệ Xin chân thành cảm ơn Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2016 vi Luan van TÓM TẮT Nghiên cứu thực đối tượng xe máy lai xăng – điện cải tạo từ xe Honda Lead 110cc với động điện không chổi than đặt trực tiếp bánh trước Bánh sau dẫn động hệ dẫn động nguyên xe Cả hai bánh có khả cung cấp công suất độc lập đồng thời cho xe di chuyển đường Nghiên cứu tập trung vào xây dựng mơ hình tốn mơ hoạt động hệ thống truyền lực, hệ thống lưu trữ lượng xe phần mềm Matlab – Simulink với thuật tốn điều khiển phân phối cơng suất Rule – based control Kết mơ sử dụng dự đốn tính động lực học tính hiệu kinh tế nhiên liệu xe cải tiến Đồng thời sở để giải tốn tối ưu hóa phân phối công suất hai nguồn động lực Kết mơ theo chu trình chạy thử với phương pháp điều khiển phân phối công suất đề xuất cho thấy tính động lực học xe lai khơng thua xe nền, mức tiêu thụ nhiên liệu tăng thêm 0,15 l/100 km Khi xe chạy mà khơng có chế độ sạc xe, từ nạp ắc quy đầy chạy đến ắc quy nửa xe tiêu thụ trung bình 2,38 l/100 km quãng đường 84,8 km, thấp 0.31 l so với xe Điều cho thấy phương pháp cải tạo xe theo cấu trúc plug – in hybrid, cấu trúc lai có sạc từ nguồn điện ngồi, có tính kinh tế Kết tối ưu hóa điều khiển phân phối công suất làm mức nhiên liệu tiêu thụ xe plug – in hybrid 2,11 l/100 km, giảm 0,58 l/100 km so với xe Quãng đường ngắn hơn, 48,49 km thỏa mãn điều kiện di chuyển đặt vii Luan van ABSTRACT This study presents a research related to Hybrid Electric Motorcycle (HEM) with a direct-driven front wheel motor renovated from Honda Lead 110cc While the rear wheel is driven by powertrain integrated with a continuously variable transmission (CVT) as its origin Both of them are able to provide propulsion torque separately or simultaneously Developing mathematical model and simulation of hybrid powertrain system and energy storage systems of HEM are purpose of this study A rule-based structure is used to design the power split controller of the proposed HEM Fuel economy and performance characteristics of the proposed design will be evaluated by a dynamic simulation model in Matlab /Simulink In addition, optimal control problems of HEM will be solved The results of simulation in Matlab/Simulink using typical urban driving cycles show that HEM’s performance characteristics are as well as original one However, it consumes 0,15 l of fuel per 100 km more than the others Unless using charging mode, the improvement of fuel consumption will be 0,31 l/100 km over a distance of 84,8 km Therefore, renovating a traditional motorcycle as a plug – in HEM is a better choice The results of power split optimization show that fuel consumption of plug – in HEM is just 2,11 l per 100 km now and 0,58 l less than original motorcycle Beside that, the total using distance of plug – in HEM is 48,49 km It satisfies regular using conditions in Vietnamese cities viii Luan van MỤC LỤC TRANG Trang tựa i Quyết định giao đề tài ii Xác nhận hoàn thành luận văn tốt nghiệp iii Lý lịch cá nhân iv Lời cam đoan v Cảm tạ vi Tóm tắt vii Mục lục ix Danh sách chữ viết tắt/ký hiệu khoa học xii Danh sách hình xvi Danh sách bảng xx Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục tiêu nhiệm vụ đề tài 1.2.1 Mục tiêu đề tài 1.2.2 Nhiệm vụ đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu 1.4.1 Phương pháp phân tích tổng hợp lý thuyết 1.4.2 Phương pháp toán học 1.4.3 Phương pháp mơ hình hóa 1.4.4 Phương pháp thực nghiệm Tình hình nghiên cứu đề tài ngồi nước 1.5.1 Tình hình nghiên cứu nước 1.3 1.4 1.5 ix Luan van PHỤ LỤC 1: MƠ HÌNH VÀ CODE TRONG CHƯƠNG TRÌNH MATLAB/SIMULINK Mơ hình người lái Matlab/Simulink Mơ hình động hệ thống truyền lực Matlab/Simulink Mơ hình động điện Matlab/Simulink 79 Luan van Mơ hình điều khiển phân phối công suất Matlab/Simulink Mô hình hệ thống lưu trữ lượng Matlab/Simulink 80 Luan van Mơ hình động lực học thân xe Matlab/Simulink Code chương trình điều khiển phân phối công suất theo Rule – based control function [Pe_demand,Pm_demand, MODE_NUM=0; P_brake, MODE_NUM, ModeSet] = else if SOC>SOC_max fcn(P_demand, SOC, SOC_min, MODE_NUM=1; SOC_max, Peff_max, Peff_min, MODE_NUM1, Pm_max, P_charge) else if SOC>=SOC_min && SOC=Peff_max) && Pm_max); (P_demand