Hcmute nghiên cứu đề xuất phương án tích trữ năng lượng khi phanh trên ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ÐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ÐIỂM NGHIÊN CỨU ÐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN TÍCH TRỮ NĂNG LƯỢNG KHI PHANH TRÊN Ô TÔ Mã số: T2014-60 Chủ nhiệm đề tài: ThS Dương Tuấn Tùng S K C0 5 Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/2014 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƢỜNG NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT PHƢƠNG ÁN TÍCH TRỮ NĂNG LƢỢNG KHI PHANH TRÊN Ô TÔ Mã số: T2014-60 Chủ nhiệm đề tài: ThS Dƣơng Tuấn Tùng TP HCM, 11/2014 Luan van TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƢỜNG NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT PHƢƠNG ÁN TÍCH TRỮ NĂNG LƢỢNG KHI PHANH TRÊN Ơ TƠ Mã số: T2014-60 Chủ nhiệm đề tài: DƢƠNG TUẤN TÙNG Thành viên đề tài: TP HCM, 11/2014 Luan van Nghiên cứu đề xuất phƣơng án tích trữ lƣợng phanh tơ PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nƣớc 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 Chính cần phải có giải pháp đ ắn thay nguồn nhiên liệu hóa thạch phụ thuộc vào chúng điều nghiên cứu áp dụng thành công, sử dụng phương pháp hệ thống phanh tái sinh Phương pháp lựa chọn thích đáng thu hồi tồn lượng trình phanh gi ảm tốc, động khơng có hệ thống phanh tái sinh lãng phí tồn nguồn lượng nhiệt 1.2 Tính cấp thiết đề tài Hiện tơ cịn có nguồn lượng chưa tận dụng Trong số phải kể tới nguồn nhiệt từ khí xả, hệ thống phanh Việc nghiên cứu phương pháp tận dụng nguồn lượng phanh hướng nghiên cứu phức tạp Để có nhìn tổng quát làm tiền đề cho nghiên cứu chuyên sâu hệ thống phanh tái sinh (Regenerative Brake System) đề tài “Nghiên cứu đề xuất phương án tích trữ lượng phanh tơ” chọn để thực 1.3 Mục tiêu 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 1.4 Giới hạn đề tài - Nghiên cứu sở lý thuyết hệ thống phanh tái sinh - Mô lựa chọn phương án tích trữ lượng phanh 1.5 Cách tiếp cận - Nghiên cứu tìm hiểu chung hệ thống phanh tái sinh - Xây dựng mơ hình tốn - Thí nghiệm phân tích kết 1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu - Tham khảo tài liệu - Thu thập số liệu - Thực nghiệm 1.7 Nội dung đề tài Chƣơng Tổng quan hệ thống phanh tái sinh Mã số: T2014-60 Trang Luan van Nghiên cứu đề xuất phƣơng án tích trữ lƣợng phanh tô Chƣơng 2.Những nghiên cứu giới hệ thống phanh tái sinh sử dụng bánh đà Chƣơng 3.Đề xuất hướng nghiên cứu xây dựng mơ hình thử nghiệm ảo Chƣơng 4.Kết luận hướng phát triển Mã số: T2014-60 Trang Luan van Nghiên cứu đề xuất phƣơng án tích trữ lƣợng phanh tô PHẦN 2: NỘI DUNG CHƢƠNG I: TỔNG QUAN CÁC HỆ THỐNG PHANH TÁI SINH 1.1 Lịch sử hình thành hệ thống phanh RBS Như biết vấn đề nhiên liệu ô nhiễm môi trường thách thức hãng sản xuất ô tơ Năng lượng truyền thống (năng lựợng hóa thạch) ngày cạn kiệt, ô nhiễm môi trường ngày gia tăng vấn đề mang tính tồn cầu Một giải pháp để giảm thiểu vấn đề nêu hãng xe đưa chế tạo dòng xe hybrid (lai) Một xe sử dụng hai nguồn động lượng (một động đốt (Internal Combustion Engine: ICE) thiết bị tích trữ lượng) gọi hệ thống Hybrid [25] Hiện nay, hệ thống xe hybrid kết hợp động đốt động điện sử dụng phổ biến Hệ thống thường chia làm kiểu truyền lực: kiểu nối tiếp, kiểu song song kiểu hỗn hợp[25] Dù kiểu hệ thống truyền lực hệ thống Hybrid phải có phận động đốt ICE, mô tơ điện máy phát điện (Motor and Generator: MG) ắc quy cao áp (Hybrid Vehicle Battery: HVB) Một yếu tố giúp dịng xe tiết kiệm nhiên liệu tận dụng lượng tái tạo xe giảm tốc thông qua hệ thống phanh tái sinh lượng (Regenerative Braking System : RBS) Để hiểu rõ điều ta lấy ví dụ sau: Một xe tơ có khối lượng thân 300kg di chuyển với vận tốc 72km/h Ta sử dụng hệ thống phanh thông thường để giảm tốc xe xuống cịn 32km/h giá trị lượng tiêu tốn tính theo cơng thức E = 𝑚𝑣2 47, KJ Trong Ek động xe, m khối lượng xe v tốc độ xe Do lượng thu gom tích trữ để sử dụng lại cho việc tăng tốc xe thay làm tiêu tán thành nhiệt tiếng ồn cấu phanh Giả sử ta thu hồi lại cần 25% lượng (tức 25 % 47,8 KJ = 11,95KJ) Năng lượng đủ để gia tốc xe lên tốc độ từ đến 32 km/h [26] Thật ý tưởng hệ thống phanh tái sinh lượng có từ lâu sử dụng rộng rãi tàu điện việc sử dụng mô tơ điện hoạt động với chức máy phát điện tác động phanh [27,28] Với việc cải tiến công nghệ chế tạo chi tiết kỹ thuật điều khiển làm tăng hiệu suất hệ thống phanh tái sinh tàu điện Một nghiên cứu cho thấy giảm 37% [25] lượng điện tiêu hao tàu điện sử dụng phanh tái sinh Đối với tơ sử dụng động đốt khó đạt đến mức việc sử dụng phanh tái sinh khơng giống mơ tơ điện q trình chuyển đổi lượng động đốt phục hồi Mặt khác khối lượng ô tô nhỏ tàu điện lượng tích trữ phanh Thêm vào cần phải có thiết bị biến đổi tích trữ lượng Theo nghiên cứu gần Mã số: T2014-60 Trang Luan van Nghiên cứu đề xuất phƣơng án tích trữ lƣợng phanh ô tô lượng tái tạo, biến đổi tích trữ dạng như: Ắc quy điện, tích thủy lực/khí nén, bánh đà lò xo đàn hồi.[25]  Các phƣơng án tích trữ lƣợng phanh :  Tích trữ lượng kiểu pin điện  Tích trữ lượng kiểu bánh đà  Tích trữ lượng kiểu lị xo cuộn  Tích trữ lượng kiểu thủy lực  Tích trữ lượng kiểu tụ điện  Tích trữ lượng kiểu pin điện tụ điện  Tích trữ lượng kiểu khí nén Sau phân tích phương pháp tích trữ lượng 1.2 Phƣơng pháp tích trữ lƣợng phanh 1.2.1 Hệ thống tái tạo lƣợng động học lị xo cuộn Hệ thống phục hồi lượng động năng, nguyên tắc làm việc giống hệ thống KERS bánh đà F1 Nó lắp đặt bên trung tâm bánh xe (đùm), có kết cấu nhỏ gọn dễ dàng để hoạt động, tiết kiệm không gian Hệ thống lưu trữ lượng trình phanh cung c ấp lượng trình tăng tốc, điều giúp giảm thiểu tiêu hao nhiên liệu tăng công suất động Hệ thống bao gồm lò xo cuộn lưu trữ lượng, có đầu vào để nạp lượng lưu trữ đầu để giải phóng lượng lưu trữ, hệ thống lị xo tạo tín hiệu theo dõi dựa thơng số trạng thái ho ạt động hệ thống lị xo hệ thống giải phóng lượng lưu trữ phù hợp với tín hiệu điều khiển đầu (cảm biến tăng tốc) Một lò xo cuộn nạp lượng lưu trữ phản ứng tới tín hiệu điều khiển nạp Một mơ-đun điều khiển tạo tín hiệu điều khiển nạp tín hiệu điều khiển đầu ra, dựa tín hiệu theo dõi Mã số: T2014-60 Trang Luan van Nghiên cứu đề xuất phƣơng án tích trữ lƣợng phanh tơ Hình 1-1 : Cơ cấu lị xo cuộn [1] Khi xe giảm tốc, thay lãng phí lượng tiềm năng, bánh xe kết nối với lò xo xoắn Điều biến đổi lượng động học thành lượng tiềm lò xo Tuy nhiên, lị xo khơng cung c ấp mơ-men xoắn liên tục Để thực giảm tốc độ ổn định, cảm biến kiểm soát hộp số thay đổi tỉ số truyền thông qua CVT Tỷ lệ giảm tốc mong muốn định người lái Các cảm biến gia tốc cảm nhận tỷ lệ giảm tốc độ thực tế cung cấp cho thơng tin phản hồi xác Thông qua giá trị điều khiển phản hồi, tỷ số truyền điều chỉnh liên tục tỷ lệ giảm tốc trì mức độ mong muốn Trong trường hợp lò xo chịu tải tối đa nó, phanh bình thường kích hoạt Khi xe dừng lại, lò xo giữ lại Khi xe bắt đầu tăng tốc lại, thay sử dụng động motor hệ thống khác, trục dẫn động kết nối với lò xo đến bánh xe, mô-men xoắn tăng tốc cung cấp lị xo Một lần nữa, thơng qua cảm biến kiểm sốt thơng tin phản hồi, tỷ số truyền hộp số điều chỉnh liên tục để trì tốc độ tăng tốc Khi lị xo phóng thích tồn lượng, hệ thống sẵn sàng kích hoạt lại phanh Sau chu kỳ tích trữ lượng, lượng đạt đến công suất tối đa người lái bấm vào nút nhấn có 6,5s tăng tốc tăng thêm 82 mã lực cho công suất danh định động  Cấu tạo Cấu tạo đơn giản, nhỏ gọn, hiệu quả, chi phí thấp Gồm phận sau : bánh hành tinh, lò xo cuộn, ly hợp chiều, ly-off, ly-on,… Mã số: T2014-60 Trang Luan van Nghiên cứu đề xuất phƣơng án tích trữ lƣợng phanh tơ Hình 1-2 : Cấu tạo hệ thống lò xo cuộn [1] Bộ bánh hành tinh kết nối với trục đầu vào (bán trục) Một lò xo cuộn đặt trung tâm bánh xe Một đầu lò xo cuộn kết nối với ratchet ratchet gắn vào chốt kết nối với trung tâm Một phanh ma sát đặt trung tâm Trống phanh kết nối với đầu lò xo cuộn má phanh kết nối với trục bánh xe Khi phanh kích hoạt, lị xo bị biến dạng tác dụng lực phanh bánh xe Khi phanh khơng kích ho ạt, bánh xe dẫn động phía trước lị xo bung  Nguyên lý làm việc Bằng cách sử dụng cảm biến gia tốc điều khiển hộp số, tăng tốc giảm tốc độ thực việc chuyển giao lượng học xe lưu trữ lượng lị xo cuộn Thiết kế gồm ba phần bản: điều khiển, truyền biến thiên liên tục hệ thống lưu trữ lượng Hình 1-3 : Mặt cắt hệ thống lò xo cuộn [1] Khi xe chạy đường cao tốc, bánh hành tinh quay chậm, đèn đỏ người lái nhấn bàn đạp phanh, lúc hệ thống tích trữ lượng động bắt đầu làm việc Piston thủy lực làm việc khóa cần dẫn lại làm đứng yên, bánh Mã số: T2014-60 Trang Luan van Nghiên cứu đề xuất phƣơng án tích trữ lƣợng phanh ô tô bao lúc quay bị động kết nối với lị xo cuộn bao bên ngồi thông qua ratchet (trống), ban đầu phanh đĩa xe làm việc thời điểm với việc phanh cần dẫn Bên cạnh ly-on (cảo) xiết ly hợp chiều lại ngăn khơng cho lị xo cuộn quay ngược lại (giữ lại) Khi đèn xanh, người lái đạp chân ga, áp lực dầu làm cho lyoff đóng lại gắn chặt với ly hợp chiều ly-on (cảo) mở Sau lị xo cuộn phóng thích, truyền mô-men qua trục bánh xe Xe dẫn động việc tích trữ nẳng lượng động giúp tiết kiệm nhiên liệu Sau lị xo cuộn phóng thích, ly hợp ly-on hồi ngăn chặn lò xo cuộn gặp cố phóng thích lượng Tích trữ lượng động không gây ảnh hưởng xe lùi 1.2.2 Hệ thống tích trữ lƣợng thủy lực HHV 1.2.2.1 Động hybrid thủy lực HHV[2] Xe hybrid sử dụng hai nguồn lượng để dẫn động bánh xe Trong xe hybrid động thủy lực (HHV) thường có động đốt động thủy lực sử dụng để cấp lượng cho bánh xe Hệ thống hybrid thủy lực bao gồm hai thành phần chính: bình chứa chất lỏng thủy lực bơm / motor dẫn động thủy lực Điểm mấu chốt công nghệ hybrid thủy lực đơn giản, sạch, hiệu chi phí thấp  Đơn giản - cơng nghệ khơng địi hỏi đột phá để có chi phí thấp sản xuất, sản xuất với kỹ thuật sở sản xuất có sẵn Mỹ  Sạch - Nó chứng minh để giảm lượng khí thải lên đến 40%  Hiệu - HHV tăng đáng kể hiệu nhiên liệu từ 60 % đến 100 %  Hiệu - Chi phí sản xuất thấp kết hợp với giảm bảo trì phanh làm tăng lên đáng kể hiệu tiết kiệm nhiên liệu hàng ngàn đô, tuổi thọ xe tăng thêm Điều làm cho HHVs công nghệ xanh tốt để đầu tư Công nghệ phát triển quan bảo vệ môi trường Mỹ EPA đối tác 1.2.2.2 Cấu tạo hệ thống hybrid thủy lực Tương tự xe điện hybrid, động hybrid thủy lực bao gồm động diesel hệ thống lượng thủy lực, nghiên cứu đạt tiết kiệm nhiên liệu đáng kể so với lượng truyền thống UPS (uninterruptible power supply) tiết kiệm nhiên liệu 70%, lượng phát thải giảm 40% Công nghệ hybrid thủy lực bao gồm hai nguồn lực để đẩy xe - động đốt diesel tiết kiệm nhiên liệu phận thủy lực Công nghệ thay cho hệ thống truyền lực khí thơng thường hệ thống truyền lực thủy lực Những xe lưu trữ lượng từ hệ thống thủy lực, sau xe bị tắt máy Lưu trữ cho phép xe khởi động từ lượng này, thay dựa vào động điện để khởi động Công nghệ sáng tạo đằng sau xe nguyên mẫu đơn giản Các thành phần hệ thống bao gồm :  Một bình chứa cao áp để dự trữ lượng, giống cấu pin xe điện hybrid, cách sử dụng chất lỏng thủy lực để nén khí nitơ lưu trữ bên bình chứa Mã số: T2014-60 Trang Luan van Nghiên cứu đề xuất phƣơng án tích trữ lƣợng phanh tơ Hình 3-6: Hình ảnh mô hoạt động CVT  Ưu điểm hộp số CVT - Nâng cao hiệu tích trữ lượng - Hoạt động êm dịu - Kết cấu nhỏ gọn 3.2.4 Ổ bi từ[23]  Đặc điểm Ổ bi từ loại ổ bi nghiên cứu phát triển để ứng dụng thiết bị máy móc có trục quay với tốc độ cao (từ 5.000 v/ph đến 50.000 v/ph), địi hỏi độ xác lớn, làm việc môi trường không dùng chất bôi trơn (nhiệt độ, áp suất cao thấp) Nó sử dụng lực từ trường để nâng trục quay khơng gian trì vị trí trục quay cách chủ động kiểm soát nam châm điện để không làm ổ bi trục quay tiếp xúc nhau, đệm từ cho phép khơng có tiếp xúc dẫn tới hoạt động không ma sát Hình 3-7: Ổ đỡ từ Mã số: T2014-60 Trang 38 Luan van Nghiên cứu đề xuất phƣơng án tích trữ lƣợng phanh ô tô  Cấu tạo Như mơ tả hình 3.8 thành phần hệ thống ổ bi từ bao gồm stato, rotor, cảm biến vị trí, điều khiển số thành phần khác : Hình 3-8: Sơ đồ cấu tạo ổ đỡ từ - Nam châm điện Một nam châm đ ược tạo cuộn dây (thường đồng ) xung quanh lõi sắt (thường thép ) Một từ trường tạo dịng điện chạy qua cuộn dây dây, sản sinh từ trường nam châm điện vật liệu kim loại màu gần - Cảm biến vị trí Cảm biến hướng tâm gửi tín hiệu vị trí trục tới điều khiển ổ bi từ Bộ điều khiển sử dụng tín hiệu để thay đổi từ trường ổ bi - Bộ điều khiển Một thiết bị bao gồm vi xử lý tín hiệu khuếch đại cơng suất Được sử dụng để điều chỉnh từ trường ổ bi để trì vị trí trục - Vịng bi phụ Đó miếng bạc lót thành phần lăn ổ bi sử dụng để ngăn chặn rotor tiếp xúc trực tiếp với stato trường hợp điện hoàn toàn ho ặc tải lớn đột ngột Trục khơng tiếp xúc với vịng bi phụ q trình hoạt động bình thường - Bộ giám sát hoạt động Khả giám sát, xác định phân tích tình tr ạng điều kiện quan trọng nhiệt độ bất thường độ rung máy quay Thông tin sử dụng để thiết lập hệ thống báo động bảo trì tiến độ Nhiều thơng tin thu thơng qua giao diện người dùng - Nguồn dự phòng Một thiết bị có chứa pin (hoặc nguồn điện dự trữ khác ) giữ điều khiển để cung cấp điện khẩn cấp cho vòng bi từ trường hợp điện Mã số: T2014-60 Trang 39 Luan van Nghiên cứu đề xuất phƣơng án tích trữ lƣợng phanh ô tô  Nguyên lý làm việc Những yếu tố ổ bi từ mô tả hình bên dưới, khuếch đại cơng suất cung cấp dòng điện tới cặp nam châm điện đối diện nhau, trì cân thực điều khiển,các cảm biến vị trí trục quay cung cấp thơng tin cho điểu khiển vị trí xác c trục quay so với tâm ổ bi, từ điều khiển phân tích điều khiển dịng cung cấp tới khuếch đại.[24]  Ưu điểm ổ đỡ từ - Khơng có hao mịn vận hành phần quay động không tiếp xúc với phận - Tăng hiệu suất động nhờ chuyển động khơng có ma sát - Thân thiện với mơi trường: Khơng có phận bơi trơn - Khả làm việc với tốc độ cao - Khả loại bỏ rung động chuyển động - Khả làm việc môi trường khắc nghiệt  Phân loại ổ đỡ Hình 3-9: Sơ ổ đỡ từ đồ phân loại Mã số: T2014-60 Trang 40 Hình 3-10 Luan : Bộ điều van khiển ổ bi từ Nghiên cứu đề xuất phƣơng án tích trữ lƣợng phanh ô tô 3.2.5 Bộ bánh hành tinh kép  Cơ chế Bộ bánh hành tinh kép phận kết nối RBS với cấu dẫn động xe, vừa có chức tăng tỉ số truyền từ trục đầu vào tới bánh đà đồng nghĩa với việc tăng momen hệ thống RBS tác động lên cấu dẫn động, việc đóng/nhả phanh bánh bao tương đương với việc đóng ngắt ly hợp, kết nối hệ thống RBS với cấu dẫn động  Cấu tạo Như mơ tả hình 3.1.Bộ bánh hành tinh kép bao gồm bánh hành tinh (BRHT) nối tiếp sử dụng chung bánh bao, trục sơ cấp nối với cần dẫn BRHT thứ nhất, bánh mặt trời BRHT thứ kết nối với cần dẫn BRHT thứ hai bánh mặt trời BRHT thứ nối với trục thứ cấp Một phanh lắp bên để điều khiển hoạt động bánh bao Hình 3-11: Hình cắt bánh hình tinh kép  Nguyên lý hoạt động Bộ bánh hành tinh kép cấu có bậc tự do,khi khơng có tín hiệu phanh tới phanh bánh bao, trục sơ cấp quay trơn dẫn động trục cầu xe, lượng không truyền sang trục thứ cấp để hạn chế tổn hao lượng dẫn động xe cho hệ thống RBS, có tín hiệu phanh, phanh bánh bao cấp dòng dầu cao áp phanh bánh bao, cấu lúc trở thành hai bậc tự do, dòng lượng truyền từ trục sơ cấp sang thứ cấp với tỉ số truyền thiết kế sẵn 3.2.6 Ly hợp điện từ Mã số: T2014-60 Trang 41 Luan van Nghiên cứu đề xuất phƣơng án tích trữ lƣợng phanh ô tô  Cơ chế Ly hợp điện cụm chi tiết có chứa thành phần kích hoạt điện để kết nối hai trục sơ cấp thứ cấp để cài khớp với quay tốc độ tách quay tốc độ khác nhau, có khả làm việc hai điều kiện khô ướt Ly hợp điện từ hoạt động điện tuyền mơ-men xoắn khí Đây lí họ sử dụng tên gọi ly hợp điện Kể từ ly hợp bắt đầu trở nên phổ biến sáu mươi năm trước đây, đa dạng ứng dụng thiết kế ly hợp tăng lên đáng kể, hoạt động không thay đổi.Ly hợp điện từ hoạt động cách cung cấp dòng điện tới cuộn dây để tạo dịng từ thơng xun qua lớp bột từ nằm khoang trống đĩa rotor chủ động bị động, lực từ thông tạo liên kết hạt từ kết nối đĩa rotor rotor ngồi hình 3-13  Cấu tạo Hình 3-12: Cấu tạo li hợp điện từ Vỏ ly hợp Thường đúc thép, có chức bao kín đĩa rotor bên tạo khoang bột từ, định vị trục sơ cấp, thứ cấp gắn cuộn dây Cuộn dây Được bao quanh ly hợp nằm phía bên ngồi đĩa rotor, thường làm đồng, có chức chuyển hố điện thành từ trường tạo liên kết cho trục sơ cấp thứ cấp trạng thái đóng ly hợp Đĩa rotor bên tr ục sơ cấp Trục sơ cấp nối trực tiếp với đĩa rotor ngồi đặt lịng ly hợp,là phận tác động lực dẫn động trục thứ cấp nhờ vào liên kết tạo có dịng điện Đĩa rotor bên tr ục thứ cấp Mã số: T2014-60 Trang 42 Luan van Nghiên cứu đề xuất phƣơng án tích trữ lƣợng phanh tô Là phận nối với trục thứ cấp, có kích thước nhỏ đặt đĩa rotor ngồi, có chức kết hợp với đĩa rotor tạo khoang bột từ Khoang bột từ Khoang khe hở nằm đĩa rotor phủ đầy lớp bột từ (hoặc mạt sắt…) có tác dụng làm phận truyền lực trung gian từ trục sơ cấp tới trục thứ cấp có từ thơng qua  Ngun lý hoạt động Hình 3-13: Hình ảnh mơ li hợp điện từ [1] - Ly hợp đóng Hiện tượng cảm ứng điện từ ứng dụng cho hoat động ăn khớp ly hợp điện từ Khi dòng điện cấp vào, từ trường tạo cuộn dây Lúc thông lượng xuyên qua khoang bột từ cánh rotor rotor ngồi Từ tính tạo liên kết hạt từ kéo phần rotor chủ động tiếp xúc với bề mặt rotor bị động Sự tiếp xúc ma sát, kiểm soát độ lớn từ trường Mơ-men xoắn hình thành từ tính hấp dẫn (sức hút) cuộn dây ma sát hai đĩa rotor Các loại vật liệu bột từ khác dùng để thay đổi hệ số ma sát Ví dụ, ly hợp bắt buộc có thời gian dài để tăng tốc độ, vật liệu có hệ số ma sát thấp sử dụng ly hợp u cầu có mơ-men xoắn cao ( chủ yếu cho ứng dụng rpm thấp ) hệ số vật liệu ma sát cao sử dụng - Ly hợp ngắt Khi ngừng cung cấp dòng điện cho ly hợp, từ trường cuộn dây đồng nghĩa với việc hạt từ khoang hở rotor bị động chủ độ ng,mất liên kết chuyển động tự khe hở mơ tả hình 3.13, đĩa rotor bị động không tiếp tục kéo đĩa rotor chủ động nữa,trục sơ cấp thứ cấp tách rời quay với vận tốc riêng Việc ngắt ly hợp hồn tất - Ưu điểm  Dễ dàng lắp đặt bảo dưỡng  Điều khiển dễ dàng  Kết cấu nhỏ gọn Mã số: T2014-60 Trang 43 Luan van Nghiên cứu đề xuất phƣơng án tích trữ lƣợng phanh tơ - Nhược điểm  Nếu giảm dịng, mơ-men xoắn hệ thống truyền động giảm theo  Chi phí ban đầu cao 3.3 Nguyên lý hoạt động hệ thống Bộ điều khiển lấy tín hiệu từ cảm biến bàn đạp phanh, cảm biến bướm ga, cảm biến tốc độ xe cảm biến hệ thống RBS để xác định q trình phanh khơng tải xe hoạt động thời RBS từ tính tốn gửi tin hiệu điều khiển tới cấu chấp hành phanh bánh hành tinh,ly hợp điện từ, CVT Bộ RBS hoạt động hai chế độ: xe phanh/chạy không tải xe chạy bình thường  Các chế độ hoạt động : - Khi có tín hiệu phanh chạy khơng tải, điều khiển lấy tín hiệu từ cảm biến RBS để xác định chệnh lệch tốc độ trục sơ cấp bánh đà, từ điều khiển CVT thiết lập tỷ số truyền phù hợp với tỷ lệ chênh lệch trên, sau cấp dòng dầu cao áp tới phanh bánh bao bánh hành tinh kép tín hiệu điện đóng ly hợp kết nối bánh đà CVT Sau bánh đà kết nối với hệ thống truyền lực, tỷ số truyền CVT thay đổi liên tục để thu lượng lượng cần thiết từ bánh xe để trì tốc độ bánh đà xung quanh mốc xác định Nếu nhu cầu phanh xe cao đáp ứng RBS lúc hệ thống phanh xe hoạt động để hãm xe - Khi kết thúc tín hiệu phanh xe dừng điều khiển ngắt ly hợp điện để bánh đà tách khỏi hệ thống lúc bánh đà quay với tốc độ riêng sử dụng lượng tích dẫn động máy phát cung cấp điện tới hệ thống điện xạc ắc quy, điều khiển ngừng cấp dòng dầu cao áp tới phanh bánh bao, trục sơ cấp RBS quay trơn, kết nối từ bánh đà tới hệ thống truyền lực, hạn chế tổn hao công suất động cho việc dẫn động chi tiết RBS - Ngay bánh đà tích lượng động xe lượng trực tiếp sử dụng để dẫn động máy phát tạo lượng điện cung cấp cho hệ thống điện thân xe xạc ắc quy Như vậy, lượng động xe phanh hệ thống thu hồi chuyển đổi chúng thành điện năng, RBS thay cho chi tiết máy phát nguyên thuỷ dẫn động động giúp hạn chế tổn hao công suất động tiết kiệm nhiên liệu 3.4 Xây dựng mơ hình ảo Bất kỳ lý thuyết khoa học đề nghị phát triển phê duyệt với giúp đỡ mơ hình toán học thử nghiệm thực nghiệm Thử nghiệm ảo phương pháp tính tốn phát triển thời gian qua cầu nối hai phương pháp Đó q trình thử nghiệm nguyên lý/sản phẩm sử dụng hỗ Mã số: T2014-60 Trang 44 Luan van Nghiên cứu đề xuất phƣơng án tích trữ lƣợng phanh ô tô trợ máy tính cách phát triển mơ hình ngun mẫu ảo thử nghiệm điều kiện bắt chước chặt chẽ điều kiện thực tế với gần giả định thực tế Nó có lợi ích mơ hình tốn học cơng cụ tính tốn khơng tốn kém, thuận tiện linh hoạt việc thực với tương đối tiết kiệm thời gian nguồn lực cần thiết Đối với hầu hết vấn đề kỹ thuật, vật lý thực tế sống mơ sử dụng thử nghiệm ảo, hầu hết kết kiểm tra thử nghiệm tạo với giúp đỡ thử nghiệm ảo Trên sở này, chúng em lựa chọn thiết lập mơ hình ảo ngun tắc hoạt động mơi trường phần mềm Autodesk® 3ds Max® 3.4.1 Phần mềm Autodesk® 3ds Max® Autodesk® 3ds Max® biết đến với tên 3D Studio MAX phần mềm đồ họa vi tính ba chiều giúp tạo diễn hoạt vật thể chiều Nó có khả dựng mơ hình mạnh mẽ, kèm theo tập hợp mơ đun phần mềm ghép thêm vào có cấu trúc mềm dẻo tảng tương thích với Microsoft Windows Cho phép thiết đặt khung cảnh mà ánh sáng, bóng đổ, phản chiếu, hiệu ứng mưa, sương mù, lửa, khói,… thiết đặt cần thiết cuối cho phép xuất định dạng phim, ảnh, mơ hình thực tế ảo…cho nhà phát triển Game, hiệu ứng hình ảnh, thiết kế đồ họa, kiến trúc sư, kỹ sư, chuyên gia đồ họa khác Dưới chúng em xin giới thiệu sơ lược giao diện chương trình hình vẽ mơ chi tiết hệ thống trình bày phần trên, hình vẽ lắp ghép hoàn chỉnh toàn hệ thống video mô hoạt động hệ thống trường hợp hoạt động cụ thể Mã số: T2014-60 Trang 45 Luan van Nghiên cứu đề xuất phƣơng án tích trữ lƣợng phanh tơ - Giao diện chương trình: Menu bar Window/Crossing selection toggle Main toolbar (Thanh cơng cụ chính) Snap tools (Các cơng cụ bắt dính) Command panels (bảng lệnh) Object categories Rollout ( bảng cuộn ) Active viewport ( khung hình hành ) Viewport navigation controls ( Các điều khiển khung hình ) 10 Animation playback controls ( Điều khiển hoạt hoạ ) 11 Animation keying controls 12 Absolute/Relative coordinate toggle and coordinate display 13 Prompt line and status bar 14 MAXScript mini-listener 15 Track bar 16 Time slider (thanh trượt thời gian) 3.4.2 Mơ hình thử nghiệm ảo RBS Mã số: T2014-60 Trang 46 Luan van Nghiên cứu đề xuất phƣơng án tích trữ lƣợng phanh tơ Mơ hình thử nghiệm ảo RBS lắp ghép từ thành phần chính: cầu xe, bánh hành tinh kép, CVT, ly hợp điện từ, hộp chân không,bánh đà, máy phát, ổ bi từ Dưới hình vẽ lắp ghép phận mơi trường 3ds MAX Hình 3-14: Các chi tiết lắp ghép mơ cầu xe Hình 3-15: Các thành phần bánh hành tinh kép Mã số: T2014-60 Trang 47 Luan van Nghiên cứu đề xuất phƣơng án tích trữ lƣợng phanh tơ Hình 3-16: Mơ CVT Hình 3-17: Các thành phần mô ly hợp điện từ Mã số: T2014-60 Trang 48 Luan van Nghiên cứu đề xuất phƣơng án tích trữ lƣợng phanh tơ Hình 3-18: Các phận nằm hộp chân khơng Hình 3-19: Mơ hình lắp ghép hoàn chỉnh Mã số: T2014-60 Trang 49 Luan van Nghiên cứu đề xuất phƣơng án tích trữ lƣợng phanh tơ Hình 3-20: Mơ hình hồn chỉnh sau render Sau hồn thành q trình vẽ lắp ghép phận, phần mô trạng thái hoạt động chi tiết trường hợp hoạt động cụ thể RBS thể file video đính kèm đĩa CD xem online đường link đây: https://www.youtube.com/watch?v=vGEhG_7OrZI&feature=youtu.be Mã số: T2014-60 Trang 50 Luan van Nghiên cứu đề xuất phƣơng án tích trữ lƣợng phanh ô tô CHƢƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 Kết luận-Đề nghị Các hệ thống lưu trữ lượng phanh nghiên cứu ứng dụng xe trình bày luận án Ngồi ra, mơ hình thử nghiệm ảo ngun lý cấu tạo phận RBS đề xuất trình bày Nhờ thơng qua đề tài dễ dàng nắm rõ nhìn tổng thể cơng nghệ phanh tái tạo phát triển hình dung mức độ áp dụng hệ thống xe tương lai Việt Nam Tuy nhiên cịn số khó khăn chưa giải chúng em nghiên cứu mang tính chất tổng quan mặt lý thuyết dừng lại việc mô hệ thống ảo môi trường 3ds MAX cơng nghệ mang tính chất quyền, chưa thương mại Đồng thời chúng em chưa thử nghiệm độ tin cậy hệ thống phần mềm thử nghiệm ảo Nhất máy phát điện hệ thống, tính ổn định xe có bánh đà 4.2 Hƣớng phát triển Thơng qua nội dung đề tài dễ dàng dựa vào để nghiên cứu chuyên sâu thiết kế mơ hình sử dụng cho việc học tập giảng dạy Đồng thời xa thiết kế hệ thống hoàn chỉnh áp dụng phương tiện giao thông Tuy nhiên vấn đề sau cần giải để hoàn thành việc thiết kế xây dựng mơ hình thực tế: Kết hợp với phần mêm mô thử nghiệm ảo để xác định độ tin cậy hệ thống Xác định mức lượng thực tế máy phát cung c ấp cho hệ thống điện thân xe sạc ắc quy mức lượng hệ thống RBS cung cấp thử nghiệm ảo Chế tạo bánh đà tốc độ cao từ sợi carbon vật liệu composite thay sử dụng kim loại để cải thiện tính ổn định tốc độ cao bánh đà nâng tốc độ quay cao cho phép tích trữ lượng lượng cao Xác định chênh lệch hiệu suất mức tiêu hao nhiên liệu động hoạt động không máy phát có máy phát Hệ thống cần nghiên cứu để hoàn thiện hơn, máy phát điện hệ thống, cân nhắc đến tính ổn định xe có bánh đà Mã số: T2014-60 Trang 51 Luan van S K L 0 Luan van ... Nghiên cứu đề xuất phƣơng án tích trữ lƣợng phanh ô tô lượng tái tạo, biến đổi tích trữ dạng như: Ắc quy điện, tích thủy lực/khí nén, bánh đà lị xo đàn hồi.[25]  Các phƣơng án tích trữ lƣợng phanh. .. lƣợng phanh :  Tích trữ lượng kiểu pin điện  Tích trữ lượng kiểu bánh đà  Tích trữ lượng kiểu lị xo cuộn  Tích trữ lượng kiểu thủy lực  Tích trữ lượng kiểu tụ điện  Tích trữ lượng kiểu pin... tiền đề cho nghiên cứu chuyên sâu hệ thống phanh tái sinh (Regenerative Brake System) đề tài ? ?Nghiên cứu đề xuất phương án tích trữ lượng phanh tơ” chọn để thực 1.3 Mục tiêu đề tài Nghiên cứu