Xây dựng và khảo sát cấu hình xe điện nội đô thành phố hà nội

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Xây dựng khảo sát cấu hình xe điện nội đô Thành phố Hà Nội TRẦN QUANG MINH Minh.TQ202761M@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật Ơ tơ Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Trọng Hoan Khoa: Cơ khí Động lực Chữ ký GVHD HÀ NỘI, 10/2022 Lời cảm ơn Trong trình học tập hồn thành luận văn cao học Trường với nỗ lực thân đồng hành giúp đỡ tận tình nhiểu thầy cô giáo, nghiên cứu sinh, học viên cao học, hệ kỹ sư, sinh viên Trường Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Nguyễn Trọng Hoan thầy giáo NCM Ơ tơ Xe chuyên dụng – Trường Cơ khí, Đại học Bách Khoa Hà Nội giảng dạy, hướng dẫn bảo cho em kiến thức chuyên sâu lĩnh vực nghiên cứu, tạo điều kiện cho em học viên theo học hoàn thành luận văn i Tóm tắt nội dung luận văn Luận văn thạc sĩ trình bày nội dung “Xây dựng khảo sát cấu hình xe điện nội Thành phố Hà Nội” Để thực nội dung này, tác giả nghiên cứu nhu cầu di chuyển nội đô thành phố Hà nội sở đề xuất thông số động lực học cho xe điện Để khả sát khả vận hành xe điện, tác giả nghiên cứu sở lý thuyết chuyển động xe xây dựng hệ phương trình vi phân mô tả động lực học doc xe điện Sau sử dụng phần mềm mơ tiến hành xây dựng khối mô khả hoạt động xe điều kiện nội đô Thành phố Hà Nội dựa vào tiến hành đánh giá thông số động lực học xe Các kết khảo sát đánh giá phù hợp với lý thuyết cổ điển điều kiện vận hành thực tế Các kết sử dụng làm tiền đề để tiếp tục phát triển nghiên cứu nâng cao xe điện hay kiểm thử trước đưa vào sản xuất mẫu xe điện Hướng phát triển đề tài (nếu có) xây dựng khảo sát mơ hình xe điện có sử dụng phanh tái tạo đề xuất giải pháp làm mát cho xe điện trình vận hành HỌC VIÊN Trần Quang Minh ii MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ XE ĐIỆN 1.1 1.2 Giới thiệu ô tô điện 1.1.1 Sơ lược lịch sử ô tô điện 1.1.2 Tình hình sản xuất sử dụng ô tô điện 1.1.3 Ưu, nhược điểm sử dụng ô tô điện 11 Giới thiệu số phận tơ điện: 12 1.2.1 Truyền động điện 12 1.2.2 Động điện 16 1.2.3 Nguồn lượng xe điện 17 1.3 Thực trạng sử dụng phương tiện giao thông chở khách Việt Nam 19 1.4 Kết luận 23 CHƯƠNG XÂY DỰNG MƠ HÌNH KHẢO SÁT XE ĐIỆN 25 2.1 Mơ hình người lái 26 2.2 Mơ hình điều khiển động điện 27 2.3 Mơ hình động điện 27 2.4 Mơ hình mơ ắc quy chì – axit 30 2.4.1 Điện áp nhánh Em 31 2.4.2 Điện trở đầu cực R0 32 2.4.3 Điện trở nhánh R1 33 2.4.4 Dòng điện ký sinh IP 33 2.4.5 Điện lượng dung lượng 34 2.4.6 Mơ hình nhiệt 37 2.4.7 Khối tính tốn mạch 37 2.5 Mơ hình động lực học dọc xe 39 2.6 Mơ hình hệ thống động lực xe điện 48 2.7 Kết luận 49 CHƯƠNG KHẢO SÁT CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG LỰC HỌC XE ĐIỆN 50 3.1 Khảo sát vận tốc cực đại khả tăng tốc xe đường 51 3.2 Khảo sát vận tốc cực đại xe đường có độ dốc 10% 52 3.3 Khảo sát mức tiêu hao lượng thay đổi nhiệt độ pin 10km đường với vận tốc khác xe đầy tải 53 iii 3.4 Khảo sát mức tiêu hao lượng thay đổi nhiệt độ pin 10km đường với vận tốc khác xe không đầy tải 55 3.5 Khảo sát mức tiêu hao lượng thay đổi nhiệt độ pin 10km đường dốc 5% với vận tốc khác xe đầy tải 55 3.6 Khảo sát mức tiêu hao lượng thay đổi nhiệt độ pin 10km đường dốc 5% với vận tốc khác xe không đầy tải 56 3.7 Khảo sát thay đổi nhiệt độ pin vận hành dốc vào mùa hè57 3.8 So sánh khảo sát vận hành đoạn đường lên xuống dốc đoạn đường thẳng điều kiện nhiệt độ môi trường tải trọng số dải vận tốc 58 3.9 Kết luận 63 KẾT LUẬN ĐỀ TÀI 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 iv DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Ơ tơ điện thời kỳ đầu Hình 1.2 Mức độ phát thải khí CO2 tương đương loại động đốt điện Hình 1.3 Hiệu suất lượng tương đương loaị động đốt điện Hình 1.4 Mức độ phát thải tương đương loại động đốt điện Hình 1.5 Phân bổ khoản đầu tư cho nghiên cứu ô tô điện Hoa Kỳ từ năm 2009 Hình 1.6 Cấu hình hệ truyền động cho xe điện Hình 1.7 Minh họa hệ thống lượng phân phối xe điện Hình 1.8 Cấu hình xe plug-in hybrid Hình 1.9 Lộ trình 40 năm nghiên cứu tơ điện Mitsubishi Motors Hình 1.10 Xe tơ điện i-MiEV đưa thị trường Hình 1.11 Xe điện OLEV nạp điện không dây online KAIST Hình 1.12 Xe bus điện sử dụng siêu tụ Thượng Hải Hình 1.13 Chỉ số sử dụng lượng xe ô tơ động xăng điện Hình 1.14 Xe điện mui hở 10 Hình 1.15 Xe điện chạy thành phố Nga 10 Hình 1.16 Xe-M.GO mắt triển lãm ô tô Paris 2008 11 Hình 1.17 Xe Zap 11 Hình 1.18 Cấu hình hệ thống truyền lực cho tơ điện 13 Hình 1.19 Đặc tính làm việc lý tưởng xe 13 Hình 1.20 Đặc tính động điện (a) đặc tính kéo xe sử dụng động điện (b) 14 Hình 1.21 Hình ảnh thực tế hệ thống truyền lực 15 Hình 1.22 Hình vẽ cầu sau xe 15 Hình 1.23 Các loại động điện 16 Hình 1.24 Đường đặc tính loại động điện 16 Hình 1.25 Ngun lý hóa học tế bào nhiên liệu Fuel Cell (nguồn: Wikipedia) 18 Hình 1.26 Minh họa hệ thống tế bào nhiên liệu Fuel Cell xe ô tô điện 19 Hình 1.27 Đồ thị tốc độ di chuyển 20 Hình 1.28 Đồ thị khối lượng hành lý 21 Hình 1.29 Đồ thị số lượng khách lượt xe Taxi 21 Hình 1.30 Đồ thị sửa chữa bảo dưỡng xe máy 22 Hình 2.1 Sơ đồ truyền động xe điện 25 Hình 2.2 Mơ hình người lái 26 v Hình 2.3 Các thông số khối điều khiển PID 26 Hình 2.4 Mơ hình điều khiển động điện 27 Hình 2.5 Đồ thị đặc tính động điện 28 Hình 2.6 Sơ đồ thuật tốn xây dựng đường đặc tính động điện 29 Hình 2.7 Sơ đồ thuật tốn lựa chọn mơ men đầu 30 Hình 2.8 Mơ hình động điện chiều khơng chổi than 30 Hình 2.9 Mạch tương đương ắc quy 31 Hình 2.10 Mơ hình điện áp nhánh 32 Hình 2.11 Mơ hình điện trở đầu cực 32 Hình 2.12 Mơ hình điện trở nhánh phóng 33 Hình 2.13 Mơ hình dịng điện ký sinh 34 Hình 2.14 Mơ hình dung lượng ắc quy 36 Hình 2.15 Mơ hình nhiệt ắc quy 37 Hình 2.16 Mơ hình khối tính toán mạch 38 Hình 2.17 Mơ hình mơ ắc quy chì – axit 38 Hình 2.18 Mơ hình động lực học dọc xe 39 Hình 2.19 Mơ hình lực theo phương dọc 40 Hình 2.20 Mơ hình khối lượng quán tính quay tương đương 41 Hình 2.21 Mơ hình tải trọng cầu trước 42 Hình 2.22 Mơ hình tải trọng cầu sau 42 Hình 2.23 Mơ hình lực cản mặt đường 43 Hình 2.24 Mơ hình lực cản khơng khí 44 Hình 2.25 Đồ thị độ trượt – hệ số bám 44 Hình 2.26 Mơ hình lực dọc bánh trước 45 Hình 2.27 Mơ hình lực dọc bánh sau 45 Hình 2.28 Mơ hình gia tốc góc bánh trước 46 Hình 2.29 Mơ hình gia tốc góc bánh sau 47 Hình 2.30 Mơ hình mơ men sau truyền lực 47 Hình 2.31 Mơ hình động lực học dọc xe 48 Hình 2.32 Khối “Input signal” 48 Hình 2.33 Mơ hình mơ hệ thống truyền động xe điện 49 Hình 3.1 Đồ thị vận tốc tăng tốc đường 51 Hình 3.2 Đồ thị gia tốc xe đường 100% ga 51 Hình 3.3 Đồ thị vận tốc xe chạy đường dốc 10% 52 Hình 3.4 Đồ thị thời gian pin đạt 1000C số dải vận tốc lên dốc 5% vào mùa hè 58 Hình 3.5 Hình dạng đoạn đường khảo sát 59 vi Hình 3.6 Thông số khối Step1 59 Hình 3.7 Mơ hình lực cản mặt đường khảo sát lên xuống dốc 60 Hình 3.8 Đồ thị so sánh mức tiêu hao lượng đoạn đường khác nhau61 Hình 3.9 Đồ thị so sánh mức tăng nhiệt độ pin đoạn đường khác 62 vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Thống kê phiếu khảo sát 19 Bảng 1.2 Quãng đường xe ngày 20 Bảng 1.3 Cấu hình đề xuất cho xe điện nội đô 23 Bảng 2.1 Bảng số liệu xây dựng đặc tính động điện 28 Bảng 2.2 Bảng tra cứu (LUT) biến số Kt 35 Bảng 3.1 Tham số mô chuyển động xe 50 Bảng 3.2 Bảng sai số kết mô công thức cổ điển 53 Bảng 3.3 Mức tiêu hao lượng thay đổi nhiệt độ pin số dải vận tốc đường trạng thái đầy tải 54 Bảng 3.4 Mức tiêu hao lượng thay đổi nhiệt độ pin số dải vận tốc đường trạng thái không tải 55 Bảng 3.5 Mức tiêu hao lượng thay đổi nhiệt độ pin số dải vận tốc đường dốc 5% trạng thái đầy tải 56 Bảng 3.6 Mức tiêu hao lượng thay đổi nhiệt độ pin số dải vận tốc đường dốc 5% trạng thái không đầy tải 57 Bảng 3.7 Bảng thời gian pin đạt đến 1000C vận hành dốc 5% vào mùa hè 58 Bảng 3.8 Bảng kết khảo sát 60 Bảng 3.9 Bảng kết khảo sát 61 Bảng 3.10 Bảng chênh lệch thông số SOC nhiệt độ pin đường so với đường lên xuống dốc 62 viii 3.1 Khảo sát vận tốc cực đại khả tăng tốc xe đường Trong điều kiện xe điện chạy nội đô Hà Nội đường với nhiệt độ môi trường 250C, thời gian khảo sát 100 giây thu đồ thị vận tốc Hình 3.1 đồ thị gia tốc Hình 3.2 Từ thấy xe khoảng 17 giây để đạt vận tốc 100km/h, đạt tối đa khoảng 130km/h có gia tốc cực đại khoảng 2,5m/s2 Trong KIA Morning khoảng 15 giây để đạt 100km/h Có thể thấy dù mức cơng suất định mức nhỏ động đốt nhiều xe điện đáp ứng thông số động lực học xe truyền thống Không khả gia tốc xe tơ điện cịn đánh giá tốt mẫu xe động đốt phân khúc Kết khảo sát gia tốc cực đại tăng tốc xe thể hình 3.2 Hình 3.1 Đồ thị vận tốc tăng tốc đường Hình 3.2 Đồ thị gia tốc xe đường 100% ga Gia tốc cực đại xe đạt đến mức xấp xỉ 2,5m/s2, gần tương đương với mẫu xe Toyota Cross phiên động đốt dung tích 1,8l – mẫu xe phổ biến phân khúc tầm trung Điều cho thấy khả gia tốc ấn tượng xe điện với cấu hình đề xuất trên, hồn tồn đáp ứng 51 nhu cầu gia tốc điều kiện giao thông nội đô thành phố Hà Nội Từ kết Hình 3.2 cho thấy gia tốc cực đại trì khoảng 10 giây hành trình khoảng thời gian trì gia tốc cực đại vận tốc xe đạt đến khoảng 60km/h điều cho thấy dải vận tốc phù hợp với điều kiện nội đô thành phố Hà nội xe hồn tồn đáp ứng gia tốc cực đại Điều khẳng định phù hợp đặc tính động lực học xe điện vận hành nội đô, với khả gia tốc lớn dải vận tốc thấp đô thị 3.2 Khảo sát vận tốc cực đại xe đường có độ dốc 10% Một điểu yếu xe điện mô men xoắn động điện khác với dụng động đốt nên theo thời gian mô men xoắn giảm dần vận tốc tăng Trong điều kiện vận hành nội đô thành phố Hà Nội có nhiều cầu vượt tầng, chí hai tầng mà lên dốc xe cần mô men lớn nên khả động lực học xe điện leo dốc phải khảo sát kỹ để đánh giá tổng thể khả sử dụng xe điện điều kiện nội đô Cùng điều kiện nhiệt độ thời gian khảo sát trên, cho xe chạy đường dốc 10% thu đồ thị vận tốc Hình 3.3 Lúc này, vận tốc cực đại xe khoảng 76km/h Điều phản ánh yếu điểm xe điện với công suất nhỏ, cho thấy đáp ứng nhu cầu vận hành nội đô với vận tốc cực đại cho phép thường xuyên 60km/h Hình 3.3 Đồ thị vận tốc xe chạy đường dốc 10% Từ [8], ta có phương trình cân công suất PT 3.1 𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 𝜂𝜂𝑔𝑔𝑔𝑔 𝜂𝜂𝑓𝑓𝑓𝑓 = 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑣𝑣𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 + 0,5𝐴𝐴𝐶𝐶𝑑𝑑 𝜌𝜌𝑣𝑣𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 + 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑣𝑣𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 Khi đường tính vmax = 37,61 (m/s) = 135,4 (km/h) Khi đường dốc tính vmax = 20,32 (m/s) = 80,35 (km/h) Cơng thức tính sai số: 52 PT 3.1 ∆= 𝐿𝐿𝐿𝐿 − 𝑀𝑀𝑀𝑀 100% 𝐿𝐿𝐿𝐿 PT 3.2 Trong đó: Δ Sai số kết mơ so với kết lý thuyết ô tô [%] LT MP Kết vận tốc theo lý thuyết ô tô [km/h] Kết vận tốc theo mô [km/h] Bảng 3.2 Bảng sai số kết mô công thức cổ điển LT (km/h) MP (km/h) Δ (%) Đường 135,4 133,5 1,4 Đường dốc 10% 80,35 76,35 4,98 Có thể thấy sai số kết q trình khảo sát mơ hình mơ công thức cổ điển lý thuyết ô tô chấp nhận Điều chứng tỏ độ tin cậy việc sử dụng mơ hình mơ để khảo sát xe điện, dung cho nghiên cứu mở rộng sau 3.3 Khảo sát mức tiêu hao lượng thay đổi nhiệt độ pin 10km đường với vận tốc khác xe đầy tải Tiếp theo khảo sát mức tiêu hao lượng thay đổi nhiệt độ pin 10km đường dải vận tốc phổ biến đô thị nhiệt độ không đổi 250C trạng thái đầy tải m = 726kg Kết mức tiêu thụ lượng, chi phí thay đổi nhiệt độ so với môi trường pin thể Bảng 3.3 Năng lượng tiêu hao tính theo PT 3.3 𝐴𝐴 = ∫ 𝑈𝑈𝐼𝐼𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 3600 PT 3.3 Trong đó: A Năng lượng tiêu hao [Wh] U Điện áp ắc quy [V] Iavg Cường độ dịng điện trung bình [A] Khối mơ PT 3.6 biểu diễn Hình 2.14 Hiện nay, với giá tiền 2927 đồng/kWh – mức phí cao cho điện sinh hoạt theo [9], sau 10km di chuyển thị, khoản chi phí phải trả cho lượng điện tiêu hao tính theo PT 3.6 53 𝐶𝐶𝐶𝐶 = 2927𝐴𝐴 1000 PT 3.4 Trong đó: Cp Chi phí chi trả lượng tiêu hao [VNĐ] A Năng lượng tiêu hao [Wh] Với vận tốc di chuyển, tạm coi chuyển động thẳng nên để 10km vận tốc 10km/h, 20km/h, 30km/h, 40km/h, 50km/h ứng với mốc thời gian mô 3600s, 1800s, 1200s, 900s, 720s Các dải vận tốc dải vận tốc phổ biến đô thị Bảng 3.3 Mức tiêu hao lượng thay đổi nhiệt độ pin số dải vận tốc đường trạng thái đầy tải Nhiệt độ pin (0C) Sự thay đổi nhiệt độ so với môi trường (0C) 1118.1 25.2 0.2 321 939.6 25.8 0.8 3.5 330 965.9 26.9 1.9 96.1 3.9 371 1085.9 29.5 4.5 95.8 4.2 435 1273.2 34.9 9.9 Dải vận tốc (km/h) SOC (%) SOC tiêu hao (%) 10 96.0 4.0 382 20 96.6 3.4 30 96.5 40 50 Năng Chi phí lượng tiêu (VNĐ) hao (Wh) Từ Bảng 3.3, thấy chủ xe tốn khoản chi phí nhỏ so với xe sử dụng động đốt trong, phù hợp với mức thu nhập không Việt Nam mà nước phát triển, tạo điều kiện thuận lợi cho việc phổ biến xe điện Kết mô Bảng 3.3 cho thấy dải vận tốc tối ưu lượng di chuyển thành phố nằm khoảng từ 20-30km/h Qua thông số khảo sát mục 1.3, CHƯƠNG dải vận tốc dải phổ biến cho giao thông nội đô thành phố Hà Nội Điều làm tăng tính kinh tế lượng cho xe điện với cấu hình lựa chọn để khảo sát Kết thay đổi nhiệt độ ắc quy vận hành 10km điều kiện vận tốc khác cho thấy khối ắc quy khơng cần thiết phải có hệ thống làm mát điều kiện thời tiết Việt Nam Mức tăng nhiệt độ cao chạy 10km vận tốc 50km/h khoảng 100C, mức tăng không lớn khơng ảnh hưởng đến hoạt động ắc quy động lực 54 3.4 Khảo sát mức tiêu hao lượng thay đổi nhiệt độ pin 10km đường với vận tốc khác xe không đầy tải Xe tham khảo loại xe điện cỡ nhỏ chỗ nên xét trường hợp khơng đầy tải, xe có người điều khiển khơng có hàng hóa Khối lượng đầy tải xe 726kg, với thể trạng người Việt Nam bớt người hàng hóa khối lượng xe lúc 626kg Vẫn khảo sát mức tiêu hao lượng thay đổi nhiệt độ pin 10km đường với vận tốc khác Kết thể Bảng 3.4 Bảng 3.4 Mức tiêu hao lượng thay đổi nhiệt độ pin số dải vận tốc đường trạng thái không tải Nhiệt độ pin (0C) Sự thay đổi nhiệt độ so với môi trường (0C) 1033.2 25.2 0.2 292 854.7 25.6 0.6 3.3 300 878.1 26.5 1.5 96.4 3.6 340 995.2 28.6 3.6 95.9 4.1 400 1170.8 33.0 8.0 Dải vận tốc (km/h) SOC (%) SOC tiêu hao (%) 10 96.3 3.7 353 20 96.9 3.1 30 96.8 40 50 Năng Chi phí lượng tiêu (VNĐ) hao (Wh) Các kết khảo sát lượng tiêu thụ xe điện trạng thái đầy tải không tải cho thấy mức chênh lệch không lớn nằm khoảng 8-10% Điều giải thích qua lượng tiêu hao cản lăn ô tô, khẳng định ổn định lượng hệ thống động lực xe điện tải trọng ô tô thay đổi Đối với xe sử dụng động đốt trong, hoạt động chế độ tải trọng khác mức tiêu hao nhiên liệu khác Ở khảo sát này, thông số mức tiêu hao lượng nhiệt độ pin tối ưu, dẫn đến chi phí rẻ, khoảng 1000 đồng cho 10km Với mức chi phí kể xe có sử dụng làm xe dịch vụ hay sử dụng xe cá nhân phù hợp với mức thu nhập người dân Việt Nam Ngồi chi phí bảo dưỡng sửa chữa xe ô tô điện thấp ô tô sử dụng động đốt nhiều hệ thống động lực điện khơng có nhiều vật tư tiêu hao cần thay theo định kỳ Những yếu tố khẳng định ưu mặt kinh tế xe điện so với xe động đốt 3.5 Khảo sát mức tiêu hao lượng thay đổi nhiệt độ pin 10km đường dốc 5% với vận tốc khác xe đầy tải Trong q trình di chuyển khơng phải lúc đường phẳng nên việc khảo sát thông số vận hành xe điện cần tiến hành 55 đường dốc Vẫn khảo sát mức tiêu hao lượng thay đổi nhiệt độ pin dải vận tốc trạng thái đầy tải, nhiên đường có độ dốc 5%, đường dốc phổ biến khu vực nội đô (các cầu vượt đường bộ), chế độ vận tốc chế độ phổ biến vận hành xe ô tô điện nội đô thành phố Hà Nội Kết mô thể Bảng 3.5 Bảng 3.5 Mức tiêu hao lượng thay đổi nhiệt độ pin số dải vận tốc đường dốc 5% trạng thái đầy tải Nhiệt độ pin (0C) Sự thay đổi nhiệt độ so với môi trường (0C) 4355.4 33.5 8.5 1420 4156.3 47.8 22.8 12.0 1425 4171.0 67.0 42.0 84.2 15.8 1484 4343.7 95.3 70.3 74.5 25.5 1600 4683.2 142.0 117.0 Dải vận tốc (km/h) SOC (%) SOC tiêu hao (%) 10 86.8 13.2 1488 20 88.6 11.4 30 88.0 40 50 Năng Chi phí lượng tiêu (VNĐ) hao (Wh) Có thể thấy đầy tải chạy dốc nhiệt độ pin tăng lên đáng kể phần trăm SOC tụt nhanh, đặc biệt vận tốc cao Từ kết khảo sát đưa khuyến cáo cho người sử dụng không nên chở đầy tải dốc với vận tốc 40km/h Dải vận tốc tối ưu mặt lượng vận hành xe dốc 5% nằm khoảng từ 20km/h đến 30km/h Điều hoàn toàn phù hợp với điều kiện vận hành xe ô tô môi trường nội đô thành phố Hà Nội, khẳng định tính kinh tế lượng cao xe tơ điện với cấu hình đề xuất Nhiệt độ ắc quy tăng nhanh xe ô tô điện chạy đường dốc Theo kết khảo sát Bảng 3.5 mức thay đổi nhiệt độ lên đến 1000C, xe chạy với vận tốc 50km/h dốc 5% Việc tăng nhiệt độ ắc quy hồn tồn khơng mong muốn, nên để nâng cao hiệu hoạt động xe điện tuổi thọ ắc quy vận hành xe điện dốc không nên với vận tốc cao Dải vận tốc tối ưu 20km/h đến 30km/h từ góc nhìn việc tăng nhiệt độ ắc quy đảm bảo khả động lực học xe 3.6 Khảo sát mức tiêu hao lượng thay đổi nhiệt độ pin 10km đường dốc 5% với vận tốc khác xe không đầy tải Trong điều kiện xe không tải với khối lượng 626kg, khảo sát tiến hành đường dốc 5% dải vận tốc khác nhau, phổ biến điều kiện gaio thông nội đô Kết mô thu mức độ tiêu hao lượng thay đổi nhiệt độ pin thể Bảng 3.6 56 Bảng 3.6 Mức tiêu hao lượng thay đổi nhiệt độ pin số dải vận tốc đường dốc 5% trạng thái không đầy tải Dải vận tốc (km/h) SOC SOC tiêu (%) hao (%) Năng lượng tiêu hao (Wh) Chi phí (VNĐ) Sự thay đổi Nhiệt nhiệt độ so với độ pin môi trường (độ (độ C) C) 10 87.9 12.1 1302 3811.0 31.3 6.3 20 90.0 10.0 1230 3600.2 41.8 16.8 30 90.0 10.0 1228 3594.4 55.9 30.9 40 88.3 11.8 1265 3702.7 76.2 51.2 50 83.4 16.7 1354 3962.6 108.6 83.6 Mặc dù vận hành điều kiện nhiệt độ, đường xá, vận tốc xe không đầy tải nên thông số nhiệt độ pin độ giảm SOC không cao khảo sát mục 3.5, nhiên khuyến cáo người dùng không nên chạy với vận tốc 30km/h lên dốc Các thông số lượng tiêu hao chế độ tải trọng xe leo dốc 5% cho thấy chênh lệch đáng kể Mức chênh lệch trung bình cho dải vận tốc khác có giá trị khoảng 14%, mức cao nhiều so với mức chênh lệch lượng tiêu hao chế độ tải trọng vận hành đường phẳng Điều cho thấy khả vận hành hạn chế tải trọng xe ô tô điện, sử dụng xe điện người tiêu dùng nên cố gắng hạn chế tối đa tải trọng không cần thiết để tăng mức kinh tế lượng cho xe điện 3.7 Khảo sát thay đổi nhiệt độ pin vận hành dốc vào mùa hè Nhiệt độ yếu tố đáng phải cân nhắc sử dụng xe điện Việc sử dụng ô tô điện vào mùa hè tiềm ẩn nguy cháy nổ pin nhiệt Để nghiên cứu khẳ hoạt động ô tô điện điều kiện nhiệt độ mơi trường bên ngồi cao, mùa hè Việt Nam, thực các khảo sát nhiệt độ pin xe điều kiện vận hành khắc nhiệt với ô tô điện Như kết số vận hành khảo sát phía trên, điều kiện vận hành khắc nhiệt cho xe tơ điện chọn leo dốc 5% vào mùa hè với nhiệt độ trời khoảng 400C khoảng thời gian dài 5000 giây Khảo sát thực dải vận tốc khác đánh giá khoảng thời gian xe vận hành pin đạt 1000C Kết mô thể bảng 3.7 57 Bảng 3.7 Bảng thời gian pin đạt đến 1000C vận hành dốc 5% vào mùa hè Vận tốc (km/h) Thời gian (s) Đầy tải Không đầy tải 10 >5000 >5000 20 >5000 >5000 30 2145 3129 40 921 1290 50 447 623 Từ Bảng 3.7, thấy vào mùa hè phải leo dốc, người lái nên sử dụng với vận tốc không 20km/h Nếu sử dụng vận tốc cao làm tải nhiệt độ pin, dễ gây tình trạng cháy nổ Từ khảo sát thấy tính cấp thiết việc tối ưu hệ thống làm mát pin xe điện Vì khoảng 20km/h đổ xuống khoảng vận tốc an tồn nên Hình 3.4 thể thời gian pin đạt 1000C dải vận tốc 30km/h, 40km/h, 50km/h Đồ thị thời gian pin đạt 1000C số dải vận tốc lên dốc 5% vào mùa hè 3500 Thời gian (s) 3000 2500 2000 1500 1000 500 30 40 50 Vận tốc (km/h) Đầy tải Không đầy tải Hình 3.4 Đồ thị thời gian pin đạt 1000C số dải vận tốc lên dốc 5% vào mùa hè 3.8 So sánh khảo sát vận hành đoạn đường lên xuống dốc đoạn đường thẳng điều kiện nhiệt độ môi trường tải trọng số dải vận tốc Khảo sát tiến hành điều kiện nhiệt độ 250C trạng thái đầy tải số dải vận tốc Mục tiêu khảo sát đánh giá mức tiêu hao lượng thay đổi nhiệt độ pin di chuyển từ điểm A đến điểm B mốc Hai đoạn đường lựa chọn để khảo sát là: 58 Hình 3.5 Hình dạng đoạn đường khảo sát Khảo sát 1: Xe chuyển động thẳng lên dốc xuống dốc để di chuyển từ A đến B với góc dốc lên góc dốc xuống khơng đổi 5%, độ dài đoạn AC = CB = 1000m, tổng quãng đường di chuyển 2000m (Hình 3.5a) Ở khảo sát này, tiến hành mô PT 2.17 cách thêm khối “Step1” biểu diễn cho trình lên xuống dốc Các thơng số khối “Step1” Hình 3.6 Hình 3.6 Thông số khối Step1 - Step time: Thời gian bước, nửa thời gian khảo sát - Initial value: Lúc tanα = 5%, tương ứng với trình lên dốc - Final value: Lúc tanα = -5%, tương ứng với trình xuống dốc 59 Hình 3.7 Mơ hình lực cản mặt đường khảo sát lên xuống dốc Do chuyển động thẳng nên với dải vận tốc ứng với thời gian di chuyển Các dải vận tốc khảo sát 20km/h, 30km/h, 40km/h, 50km/h Sau thực khảo sát, bảng kết quả: Bảng 3.8 Bảng kết khảo sát Vận tốc (km/h) Step time (s) Thời gian khảo sát (s) SOC (%) Nhiệt độ pin (độ C) 20 180 360 98.47 27.58 30 120 240 98.47 29.73 40 90 180 98.45 33.53 50 72 144 98.43 39.90 Khảo sát 2: Xe chuyển động thẳng từ A đến B với quãng đường AB khơng đổi khảo sát (Hình 3.5b) Qng đường AB tính sau: 60 𝐴𝐴𝐴𝐴 = 2�𝐴𝐴𝐴𝐴 − (𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 )2 PT 3.5 Do góc dốc α nhỏ nên sinα = tanα = 0,05 Tính quãng đường AB = 1997,5m Do chuyển động thẳng nên dải vận tốc tính thời gian khảo sát Thực khảo sát kết đây: Bảng 3.9 Bảng kết khảo sát Vận tốc (km/h) Thời gian khảo sát (s) SOC (%) Nhiệt độ pin (độ C) 20 360 99.29 25.24 30 240 99.22 25.76 40 180 99.07 27.25 50 144 98.89 30.70 So sánh đánh giá khảo sát: Có thể thấy từ khảo sát, di chuyển quãng đường ngắn mức độ tiêu hao lượng dải vận tốc gần không thay đổi xe di chuyển đường tốn lượng so với xe di chuyển lên xuống dốc Đồ thị so sánh mức tiêu hao lượng đoạn đường khác 99.4 SOC (%) 99.2 99 98.8 98.6 98.4 98.2 98 20 30 40 50 Vận tốc (km/h) SOC chuyển động thẳng (%) SOC lên dốc xuống dốc (%) Hình 3.8 Đồ thị so sánh mức tiêu hao lượng đoạn đường khác Tuy nhiên, nhiệt độ pin có thay đổi rõ rệt, xe di chuyển đoạn đường lên xuống dốc có mức tăng nhiệt độ pin cao 61 Đồ thị so sánh mức tăng nhiệt độ pin đoạn đường khác Nhiệt độ pin (độ C) 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 20 30 40 50 Vận tốc (km/h) Nhiệt độ pin chuyển động thẳng (độ C) Nhiệt độ pin lên dốc xuống dốc (độ C) Hình 3.9 Đồ thị so sánh mức tăng nhiệt độ pin đoạn đường khác Sự chênh lệch (CL) thông số đường (AB) so với đường lên xuống dốc (ACB) tính sau: |𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 − 𝐴𝐴𝐴𝐴| PT 3.6 𝐶𝐶𝐶𝐶 = × 100 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 Bảng 3.10 Bảng chênh lệch thông số SOC nhiệt độ pin đường so với đường lên xuống dốc Vận tốc (km/h) CL SOC (%) CL nhiệt độ pin (%) 20 0.83 8.48 30 0.76 13.35 40 0.63 18.73 50 0.47 23.06 Các kết khảo sát cho thấy mức chênh lệch không cao mặt lượng xe ô tô vận hành cung đường đầu cuối Điều khẳng định ưu xe điện việc vận hành cung đường nhiều đoạn lên dốc xuống dốc Ngoài khẳ tiết kiện lượng nhờ việc điều khiển tối ưu hệ thống động lực điện hệ thống phanh tái tạc yếu tố quan trọng giúp xe thu hồi lượng q trình xuống dốc Tuy nhiên khn khổ nghiên cứu chưa đề cập đến hệ thống phanh tải tạo xe ô tô điện Nhưng mơ hình tơ điện xây dựng sử dụng làm sở để nghiên cứu chiến lược điều khiển hệ thống phanh tái tạo, nghiên cứu khả động lực học xe điện tham gia hệ thống phanh lúc 62 3.9 Kết luận Sau thực khảo sát, thấy xe tham khảo mẫu xe có tính động lực học phù hợp với điều kiện vận hành nội đô Thành phố Hà Nội Nó đáp ứng đầy đủ tiêu chí ban đầu khả chuyên chở, thông số động lực học mức tiêu hao lượng hợp lý chi phí vận hành thấp 63 KẾT LUẬN ĐỀ TÀI Với mục tiêu nghiên cứu đặt ra, đề tài luận văn hoàn thành nội dung sau: - Tìm hiểu tổng quan, kết cấu, ưu nhược điểm xe điện thông qua tài liệu tham khảo báo khoa học, từ xác định mục tiêu, nội dung, đối tượng phương pháp nghiên cứu luận văn Dựa kết khảo sát tình hình giao thơng thị thành phố Hà nồi, đề xuất thông số động lực học xe điện lựa chọn phương pháp mơ để kiểm tra tính động lực học xe điện với cấu hình đề xuất - Nghiên cứu, tìm hiểu sở lý thuyết trình làm việc phận hệ thống động lực xe điện, từ xây dựng hệ phương trình vi phân sơ đồ khối mô khả hoạt động xe pin phần mềm chuyên dụng - Khảo sát thông số động lực học lượng tiêu hao hay nhiệt độ thay đổi pin, đánh giá mức độ phù hợp xe tham khảo với điều kiện nội đô Thành phố Hà Nội Sai số kết khảo sát so với công thức cổ điển nằm khoảng cho phép Điều chứng tỏ phương pháp nghiên cứu chọn có độ tin cậy cao Các thông số tiêu hao lượng thay đổi nhiệt độ pin đánh giá phù hợp với điều kiện nội đô mức thu nhập người dân Việt Nam Trong nội dung luận văn có sử dụng số giả thiết: - Các tính tốn chưa tính đến mơ men phanh, mơ hình khảo sát túy trình trì tăng tốc độ - Coi hiệu suất mô tơ không đổi vận hành - Mô hình mơ chưa bao gồm hệ thống làm mát - Chu trình lái đầu vào coi chuyển động thẳng không đổi thời gian khảo sát - Khi khảo sát trình vận hành dải vận tốc, coi chuyển động thẳng để đơn giản hóa thơng số thời gian chạy mơ - Do chưa tính đến q trình phanh nên tiêu hao lượng chưa xét đến phanh tái tạo - Nhiệt độ pin thay đổi khảo sát chưa tính đến hệ thống làm mát cho pin Vì làm ảnh hưởng đến kết tính toán Từ hạn chế này, hướng phát triển đề tài (nếu có) đề cập đến: - Tiêu hao lượng phần trăm pin nạp nhờ trình phanh tái tạo - Xây dựng hệ thống làm mát cho pin xe điện 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] “http://www.xedien.info/cong-nghe/bai-viet-xe-dien/71-lich-su-oto-dien-thegioi.html#:~:text=%C3%94%20t%C3%B4%20%C4%91i%E1%BB%87n%2 0kh%C3%B4ng%20ph%E1%BA%A3i,%C4%91i%E1%BB%87n%20chuy %C3%AAn%20ch%E1%BB%9F%20%C4%91%E1%BA%A7u%20ti%C3 %AAn.,” [Trực tuyến] [Đã truy cập 28 2022] [2] Nguyễn Bảo Huy, Tạ Cao Minh, “Tổng quan tình hình nghiên cứu ô tô điện giới Việt Nam,” Tạp chí tự động hóa ngày nay, 2011 [3] N V Linh, Khảo sát đánh giá khả áp dụng xe điện bánh chuyên chở khách nội đô Hà Nội, Hà Nội, 2014 [4] Phạm Văn Sang, Đàm Hồng Phúc, Trần Minh Cơng, Lê Văn Tài, Đỗ Đình Quang Anh, “Ảnh hưởng nhiệt độ đến thời gian phóng điện ắc quy tơ điện,” Khoa học Công nghệ Hàng hải, 2021 [5] M Ceraolo, "New Dynamical Models of Lead-Axit Batteries," in IEEE Transactions on power systems, November 2000 [6] M Ceraolo, "Dynamical Models of Lead-Axit Batteries," in IEEE Transactions on energy conversion, March 2002 [7] "Chapter 4: Hybrid Electric Truck Model Description" [8] L V Tuấn, Lý thuyết ô tô, Hà Nội: Nhà xuất giáo dục Việt Nam, 2020 [9] “https://www.evn.com.vn/c3/evn-va-khach-hang/Bieu-gia-ban-le-dien-979.aspx,” [Trực tuyến] [Đã truy cập 28 2022] 65 ... học viên theo học hồn thành luận văn i Tóm tắt nội dung luận văn Luận văn thạc sĩ trình bày nội dung ? ?Xây dựng khảo sát cấu hình xe điện nội đô Thành phố Hà Nội? ?? Để thực nội dung này, tác giả... học doc xe điện Sau sử dụng phần mềm mô tiến hành xây dựng khối mô khả hoạt động xe điều kiện nội đô Thành phố Hà Nội dựa vào tiến hành đánh giá thơng số động lực học xe Các kết khảo sát đánh... cứu nhu cầu di chuyển nội đô thành phố Hà nội sở đề xuất thơng số động lực học cho xe điện Để khả sát khả vận hành xe điện, tác giả nghiên cứu sở lý thuyết chuyển động xe xây dựng hệ phương trình