(Luận văn thạc sĩ hcmute) nghiên cứu mô phỏng và thực nghiệm hệ thống truyền động xe lai có tính đến trường hợp phanh tái sinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN CAO CƯỜNG NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG XE LAI CĨ TÍNH ĐẾN TRƯỜNG HỢP PHANH TÁI SINH NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116 SKC006315 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2019 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN CAO CƯỜNG NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG XE LAI CĨ TÍNH ĐẾN TRƯỜNG HỢP PHANH TÁI SINH NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 60520116 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2019 Luan van Luan van LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ tên: TRẦN CAO CƯỜNG Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 18/11/1988 Nơi sinh: Đồng Nai Quê quán: Ninh Bình Dân tộc: Kinh Chỗ nay: 2117/27A Phạm Thế Hiển, Phường 6, Quận 8, Thành phố Hồ Chí Minh ĐTDĐ: 0907012425 Email: cuongtran.kn@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Cao đẳng Hệ đào tạo: Cao đẳng qui Thời gian đào tạo từ 09/2006 đến 07/2009 Nơi học: Trường Đại học Cơng nghiệp TP Hồ Chí Minh, Số 12 Nguyễn Văn Bảo, Phường 4, Quận Gò Vấp, Thành phố Hồ Chí Minh Ngành học: Cơng nghệ động lực Đại học Hệ đào tạo: Liên thông đại học Thời gian đào tạo từ 09/2010 đến 08/2012 Nơi học: Trường Đại học Cơng nghiệp TP Hồ Chí Minh, Số 12 Nguyễn Văn Bảo, Phường 4, Quận Gò Vấp, Thành phố Hồ Chí Minh Ngành học: Cơng nghệ động lực Thạc sĩ Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 10/2016 đến 10/2019 Nơi học: Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TPHCM, 01 Võ Văn Ngân, Quận Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ thuật khí động lực i Luan van Tên luận văn: Nghiên cứu mô thực nghiệm hệ thống truyền động xe lai có tính đến trường hợp phanh tái sinh Ngày nơi bảo vệ luận văn: 27/10/2019, Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TPHCM Người hướng dẫn: TS Phạm Tuấn Anh; TS Nguyễn Văn Trạng III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thời gian 08/2012 - Nơi công tác Cơng ty TNHH Hình Tượng Ơ Tơ Sài Cơng việc đảm nhiệm Kỹ thuật viên, Tư vấn dịch vụ Gịn ii Luan van LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 10 năm 2019 Trần Cao Cường iii Luan van LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tác giả xin chân thành cảm ơn tất quý thầy cô tận tình giảng dạy truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báu, hữu ích suốt thời gian học tập nghiên cứu Tác giả xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM, tạo điều kiện hỗ trợ việc nghiên cứu, thí nghiệm hồn thành luận văn Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS Phạm Tuấn Anh TS Nguyễn Văn Trạng tận tình giúp đỡ, hướng dẫn suốt q trình tác giả hồn thành luận văn Cảm ơn Thạc sĩ Huỳnh Thịnh đồng hành với tác giả mơ hình, mơ Cảm ơn học viên cao học, kỹ sư Nguyễn Duy Tấn cho phép tác giả sử dụng số liệu Pin để sử dụng mơ hình hóa mơ để tác giả hồn thành luận văn Cuối cùng, xin cảm ơn người thân gia đình, bạn bè, đồng nghiệp ln quan tâm, động viên, khích lệ tạo điều kiện tốt để tơi học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn! iv Luan van TÓM TẮT Nghiên cứu thực xe Honda Lead 110cc cải tạo thành xe hybrid xăng điện với hai nguồn công suất Nguồn công suất thứ động xăng 110cc nguyên với truyền vô cấp dẫn động bánh sau, nguồn công suất thứ hai động điện chiều không chổi than BLDC 48V-1000W dẫn động trực tiếp bánh trước cung cấp điện nguồn Lithium-ion 48V-33Ah Nội dung nghiên cứu tính tốn, thiết kế hệ thống phanh tái sinh, mơ hình hóa mơ chế độ hoạt động xe có xét đến thu hồi lượng phanh tái sinh Kết nghiên cứu dùng làm sở đánh giá tính kinh tế nhiên liệu xe cải tạo so với xe Nghiên cứu tập trung vào nghiên cứu lý thuyết trình phanh lý thuyết phanh tái sinh Mơ hình hóa mơ chế độ hoạt động xe xét đến phanh tái sinh Sau lựa chọn phương án, tính tốn thiết kế, chế tạo hệ thống phanh tái sinh cho xe hybrid theo nguyên lý sử dụng động điện chế độ máy phát để chuyển lượng phanh thu hồi thành điện nạp cho nguồn Lithium-ion Theo kết mơ xe hybrid chu trình ECE-R15, lượng phanh thu hồi chiếm 16,43% 13,95% tổng lượng tiêu thụ xe hai trường hợp nửa tải đầy tải Vì vậy, việc lắp đặt phanh tái sinh để thu hồi lượng phanh cho xe cần thiết để tăng hiệu tính kinh tế nhiên liệu Ở chế độ nửa tải, quãng đường di chuyển tối đa xe lai có phanh tái sinh 78,5 km, tiêu hao nhiên liệu 2,204 lit/100km; so với xe khơng có hệ thống phanh tái sinh 53,8 km 2,66 lit/100km Ở chế độ đầy tải, quãng đường di chuyển tối đa xe lai có phanh tái sinh 62,8 km, tiêu hao nhiên liệu 2,35 lit/100km; so với xe hệ thống phanh tái sinh 47,8 km 2,94 lit/100km v Luan van ABSTRACT This study presents a research on a Honda Lead 110cc which has been renovated into a Plug-in Hybrid Electric Motorcycle (P-HEM) with two power sources The first power source is 110cc original gasoline internal combusion engine and a continously variable transmission (CVT) drives rear wheel, The second one is a 48V-33Ah Lithium-ion battery pack and 48V-1000W Hub-BLDC motor drives front wheel directly The main contents of research are calculating, designing an energy regenerative braking system (ERBS), modeling and simulating operation modes with ERBS Research results are used as a basis to evaluate the HEM dynamical characteristics and calculate the fuel economy efficiency The study focuses on brake and ERB theory Modeling and simulating the operating mode of the HEM when considering regenerative braking Then choose the plan to calculating, designing, manufacturing a completed ERB system based on principle “Used Hub-BLDC to work in generator mode” to convert mechanical energy into electricity to recharge Li-ion battery pack According to the results of HEM simulation in ECE-R15 cycle, regenerative braking energy accounted for 16,43% total energy consumption in half-load mode and 13,95% in full-load mode Therefore, the installation of regenerative brakes to recover brake energy for vehicles is needed to increase fuel economy efficiency In half-load mode, maximum travel distance of HEM mouted ERBS is 78.5km, fuel consumption is 2.204 liters/100km while the HEM without ERBS is 53.8km and 2.66 liters/100km In full-load mode, maximum travel distance of HEM mouted ERBS is 62.8km, fuel consumption is 2.35 liters/100km while the HEM without ERBS is 47,8km and 2.94 liters/100km vi Luan van MỤC LỤC Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tình hình nghiên cứu có liên quan 1.2.1 Tình hình nghiên cứu giới 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước 1.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.4 Mục tiêu nhiệm vụ đề tài 1.4.1 Mục tiêu đề tài 1.4.2 Nhiệm vụ đề tài 1.5 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.5.1 Đối tượng nghiên cứu .9 1.5.2 Phạm vi nghiên cứu 1.6 Phương pháp nghiên cứu 1.6.1 Phương pháp phân tích tổng hợp lý thuyết 1.6.2 Phương pháp tham vấn chuyên gia 1.6.3 Phương pháp mơ hình hóa mô .10 1.6.4 Phương pháp so sánh 10 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 11 2.1 Khái niệm xe hybrid .11 2.2 Cấu trúc, thành phần hệ thống truyền lực lưu trữ lượng 12 2.2.1 Cấu trúc hệ thống truyền lực Hybrid xăng điện 12 2.2.2 Các thành phần hệ thống truyền lực lưu trữ lượng 14 2.3 Phương pháp cải tạo xe Honda Lead thành xe Honda Lead 110cc hybrid .16 2.3.1 Thông số xe Honda Lead nguyên 16 2.3.2 Yêu cầu thiết kế phương án cải tạo xe 17 2.3.3 Thông số xe sau cải tạo .22 vii Luan van PHỤ LỤC MƠ HÌNH VÀ MÃ NGUỒN MATLAB/SIMULINK Mơ hình người lái Mơ hình động hệ thống truyền lực 103 Luan van Mơ hình động điện có phanh tái sinh Mơ hình điều khiển Mơ hình nguồn pin Li-ion 104 Luan van Mơ hình động lực học thân xe Code chương trình điều khiển cơng suất Rule – based control function [Pe_demand,Pm_demand, P_brake, MODE_NUM, ModeSet] = fcn(P_demand, SOC, SOC_min, SOC_max, Peff_max, Peff_min, MODE_NUM1, Pm_max, P_charge) Pm_demand=0; P_brake=0; Pe_demand=0; MODE_NUM=1; 105 Luan van ModeSet=0; if SOCSOC_max MODE_NUM=1; else if SOC>=SOC_min && SOC=0; P_brake=0; if MODE_NUM1~=0 if P_demand=Peff_min) && (P_demand=Peff_max) && (P_demand(Peff_max+Pm_max) Pm_demand=Pm_max; Pe_demand=P_demand-Pm_demand; ModeSet=14; end end end end else if P_demandPm_max Pe_demand=Pe_demand+(Pm_demandPm_max); Pm_demand=Pm_max; ModeSet=24; end 106 Luan van if Pm_demand