Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của hệ thống phanh tái sinh đến tiêu hao nhiên liệu của xe hybrid

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ THỐNG PHANH TÁI SINH ĐẾN TIÊU HAO NHIÊN LIỆU CỦA XE HYBRID S K C 0 9 MÃ SỐ: SV2022-155 CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: HỒ DƯƠNG DUY ANH SKC008092 Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ THỐNG PHANH TÁI SINH ĐẾN TIÊU HAO NHIÊN LIỆU CỦA XE HYBRID SV2022-155 Thuộc nhóm ngành khoa học : kỹ thuật SV thực : Hồ Dương Duy Anh Nam, Nữ : Dân tộc : Kinh Lớp, khoa : 19145CLA3, Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao Năm thứ : /Số năm đào tạo : Ngành học : Công nghệ kỹ thuật ô tô Người hướng dẫn : TS Dương Tuấn Tùng TP Hồ Chí Minh, 11/2022 Nam MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI TỔNG QUAN ĐỀ TÀI CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Giới thiệu xe Toyota Corolla Cross: 1.2 Giới thiệu hệ thống phanh: CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu chung phanh tái sinh: 2.1.1 Định nghĩa: 2.1.2 Tổng quan phương pháp tích trữ lượng hệ thống phanh tái sinh 2.2 Mối quan hệ lực phanh tái sinh phanh thủy lực 14 2.3 Hệ thống phanh tái sinh xe Toyota Corolla Cross 15 2.3.1 Động 2ZR-FXE 17 2.3.2 Hộp số P610 17 2.3.3 Mô tơ, Máy phát (MG) 18 2.3.4 Ắc quy Hybrid 18 2.3.5 Ắc quy 12V 19 2.3.6 Bộ Inverter 19 2.4 Hệ thống điều khiển xe Hybrid 20 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN, MƠ PHỎNG HỆ THỐNG PHANH TÁI SINH CỦA XE TOYOTA COROLLA CROSS HYBRID 22 3.1 Thiết lập chu trình lái xe với điều kiện đường TPHCM 22 3.2 Matlab simulation 23 3.2.1 Xây dụng mô hình mơ Matlab/Simulink (giới thiệu block) 23 3.3.2 Nạp chu trình lái xe thực tế vào mô để thu thập kết 51 3.4 Dữ liệu thu thập từ thực nghiệm 56 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 : Toyota Corolla Cross Hình 1.2: Hệ thống truyền động Toyota Corolla Cross Hình 1.3: Toyota Corolla Cross Hybrid thân thiện với môi trường Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống phanh tái sinh Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống tích trữ lượng phanh tái sinh dạng điện Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống converter inverter 10 Hình 2.4: Sơ đồ hệ thống phanh tái sinh với siêu tụ 11 Hình 2.5: Hệ thống tích trữ lượng phanh thủy lực 11 Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống tích trữ lượng phanh bánh đà 12 Hình 2.7: Bánh đà tích điện xe Porches 918 RSR concept 13 Hình 2.8: Hệ thống tích trữ lượng phanh lị xo cuộn 14 Hình 2.9: Đặc tính phân phối lực phanh 15 Hình 2.10: Đường truyền cơng suất 16 Hình 2.11: Vị trí phận xe 16 Hình 2.12: Động 2ZR-FXE 17 Hình 2.13: Hộp số P610 18 Hình 2.14: Mơ hình cắt ngang ắc quy 19 Hình 2.15: Ắc quy 12V 19 Hình 16: Sơ đồ Inverter 20 Hình 2.17: Bộ Inverter 20 Hình 2.18: Sơ đồ hoạt động hệ thống Hybrid 21 Hình 3.1: Đồ thị thời gian vận tốc xe 23 Hình 3.2: Mơ hình mơ tổng qt hệ thống phanh xe Hybrid 24 Hình 3.3: Biểu tượng chu trình FTP75 24 Hình 3.4: Hiệu chỉnh chu trình lái 26 Hình 3.5: Cài đặt thơng số mơi trường 27 Hình 3.6: Longitudinal Driver Model 27 Hình 3.7: Speed Tracking Controller 28 Hình 3.8: Powertrain Control module 31 Hình 3.9: Sơ đồ khối thể thuật tốn mơ áp suất phanh 32 Hình 3.10: Các khối tính tốn tổng mơ-men phanh u cầu 32 Hình 3.11: Khối đánh giá mơ-men xoắn động cực đại 32 Hình 3.12: Bảng thể kết mômen mô tơ ứng với tốc độ mô tơ 33 Hình 3.13: Sơ đồ thuật tốn để tính tốn mơ men phanh cần thiết công suất cực đại phanh 33 Hình 3.14: Bảng tra thể giá trị ngắt thu hồi lượng dựa theo tốc độ xe 34 Hình 3.15: Bảng tra giá trị giới hạn nạp dựa trạng thái sạc acquy (SOC) 34 Hình 3.16: khối lệnh tính tốn regenerative factor 34 Hình 3.17: khối lệnh thuật toán để đưa lệnh phanh 35 Hình 3.18: khối lệnh lệnh thu hồi mơ men mô tơ 35 Hình 3.19: Tồn thuật toán hệ thống phanh tái sinh 36 Hình 3.20: Engine 36 Hình 3.21: Mapped SI Engine 37 Hình 3.22: Electric Plant 41 Hình 3.23: Mơ hình động điện (MG2) 41 Hình 3.24: Mơ hình ắc quy chuyển đổi điện 42 Hình 3.25: Datasheet Battery 42 Hình 3.26: Hệ thống truyền lực 44 Hình 3.27: Mơ hình hệ thống truyền lực 45 Hình 3.28: Mơ hình hộp số liên kết với động cơ, MG1, MG2 45 Hình 3.29: Mơ hình phanh thủy lực 46 Hình 3.30: Longitudinal Wheel - Front 47 Hình 3.31: Longitudinal Wheel - Front 48 Hình 3.32: Vehicle Body 49 Hình 3.33: Mơ hình tính tốn lượng nhiên liệu tiêu hao 50 Hình 3.34: Đồ thị thể hện mô men kéo mô tơ thời gian 52 Hình 3.35: Đồ thị thể lực phanh theo thời gian 53 Hình 3.36: Đồ thị thể SOC theo thời gian 54 Hình 3.37: Đồ thị thể công suất mô tơ theo thời gian 55 Hình 3.38: Đ thị thể thiện mức tiêu hao nhiên liệu theo thời gian 56 Hình 3.39: Đồ thị thể công suất mô tơ theo thời gian theo thực nghiệm 57 Hình 3.40: Đồ thị thể thiện lực phanh thu hồi theo thời gian thực nghiệm 58 Hình 3.41: Đồ thị thể trạng thái nạp theo thời gian thực nghiệm 59 Hình 3.42: Đồ thị thể công suất mô tơ theo thời gian theo thực nghiệm 60 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Thông số kỹ thuật Toyota Corolla Cross Bảng 3.1: mô tả trình nhập chu trình lái mẫu Bảng 2: Sử dụng tham số External Actions Bảng 3.3: Cách sử dụng Control type, cntrlType parameters Bảng 3.4: Sử dụng tham số Shift type, shftType Bảng 5: Bảng giá trị số nguyên bánh xe chủ động Bảng 3.6: Bảng thông cài đặt thông số nhiệt độ động đầu vào khối Mapped SI Engine Bảng 7: Bảng thông số khối cơng thức tính khối lượng khơng khí xy lanh khối Mapped SI Engine Bảng 3.8: Bảng công thức tính mơ hình hóa độ trễ tăng áp khối Mapped SI Engine Bảng 3.9: Bảng thông số công thức tính mơ hình hóa độ trễ tăng áp khối Mapped SI Engine Bảng 3.10: Bảng thông số công thức tính lưu lượng nhiên liệu khối Mapped SI Engine Bảng 3.11: Bảng miêu tả tính tốn điện khối Datasheet Battery Bảng 3.12: Bảng thơng sơ tính tốn điện khối Datasheet Battery Bảng 3.13: So sánh mô Matlab thực nghiệm mô men mô tơ Bảng 3.14: So sánh mô Matlab thực nghiệm Lực phanh tái sinh Bảng 3.15: So sánh mô Matlab thực nghiệm Trạng thái nạp (SOC) Bảng 3.16: So sánh mô Matlab thực nghiệm Công suất mô tơ Bảng 3.17: So sánh mô Matlab thực nghiệm 26 28 29 30 31 37 39 39 40 40 43 44 61 61 62 62 63 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT AC – Alternating Current CVT – Continuously Variable Transmission DC – Direct Current ECU – Electronic Control Unit EV – Electric Vehicle ICE – INTERNAL COMBUSTION ENGINE HEV – Hybrid Electric Vehicle HVB – Hybrid Vehicle Battery MG – Motor Generator RBS – Regenerative Braking System SUV – Sport Utility Vehicle BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng hệ thống phanh tái sinh đến tiêu hao nhiên liệu xe Hybrid - Chủ nhiệm đề tài: Hồ Dương Duy Anh Mã số SV: 19145164 - Lớp: 19145CLA3 Khoa: Đào Tạo Chất Lượng Cao - Thành viên đề tài: Stt Họ tên Nguyễn Lâm Trường Sơn 19145175 19145CLA4 Đào Tạo Chất Lượng Cao Vũ Trần Quang Duy 19145169 19145CLA4 Đào Tạo Chất Lượng Cao MSSV Lớp Khoa - Người hướng dẫn: TS Dương Tuấn Tùng Mục tiêu đề tài: Nghiên cứu, đánh giá mức độ tiêu hao nhiên liệu hệ thống phanh tái sinh xe Hybrid Tính sáng tạo: Hiện nay, cho dù số xe hybrid đời từ lâu, giới cịn nghiên cứu nói ngun nhân xe sử dụng động xăng lai điện tiết kiệm nhiên liệu tiết kiệm xác Và đặc biệt Việt Nam, số xe sử dụng động đốt dần bị thay động xăng lai điện động điện túy, thông qua nghiên cứu này, nhóm muốn rõ lý xe Hybrid lại có nhiều ưu xe động đốt truyền thống, thông qua so sánh đoạn đường trường xe Toyota Corolla Cross Hybrid Kết nghiên cứu: Có khác thực nghiệm mô về: tốc độ mô tơ, mô men phanh, mô men mô tơ, cơng suất mơ tơ Mặt khác, có khác biệt lớn Lực phanh tái sinh, SOC Nguyên nhân khác thuật tốn mơ Matlab thuật tốn lập trình xe Toyota Corolla Cross Hybrid Đóng góp mặt giáo dục đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: Góp phần vào việc phát triển, cải tiến hệ thống phanh tái sinh xe Hybrid, giảm thiểu ô nhiễm môi trường giảm lượng tiêu hao nhiên liệu hóa thạch Cơng bố khoa học SV từ kết nghiên cứu đề tài (ghi rõ tên tạp chí có) hoặc nhận xét, đánh giá sở áp dụng kết nghiên cứu (nếu có): “Nghiên Cứu Mơ Phỏng Hệ Thống Phanh Tái Sinh Dựa Trên Chu Trình Lái Xe Thực Tế”, Duong Tuan Tung*, Huynh Phuoc Son, Ho Duong Duy Anh, Ngo Quang Thanh, số 74/2022 Tạp chí Khoa học Giáo dục Kỹ thuật Ngày 14 tháng 11 năm 2022 SV chịu trách nhiệm thực đề tài (kí, họ tên) Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học SV thực đề tài (phần người hướng dẫn ghi): Ngày 14 tháng 11 Người hướng dẫn (kí, họ tên) năm 2022 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI Tên đề tài: Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng hệ thống phanh tái sinh đến tiêu hao nhiên liệu xe Hybrid 2.Tổng quan tình hình nghiên cứu ngồi nước: 2.1 Trong nước: Trong nước có cơng trình nghiên cứu “Thiết kế hệ thống tái sinh lượng tận dụng qn tính cho tơ Hybrid bốn chỗ” ThS Lê Văn Tụy KS Phạm Quốc Thái Khoa Cơ khí Giao thơng, Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng thực Tuy nhiên nghiên cứu áp dụng cho dòng xe Hybrid dừng lại việc thiết kế chưa có phân tích thực nghiệm ứng dụng cụ thể Luận văn thạc sĩ Trần Cao Cường: sau nghiên cứu mô hình xe tay ga (scooter) cho thấy: Các mơ hình thành phần chi tiết cho mơ-tơ điện lai thiết lập sử dụng phần mềm Matlab Simulink hiệu suất hệ thống hybrid đề xuất nghiên cứu sử dụng mơ hình theo bốn chu kỳ lái xe cho kết mô xác minh khả hoạt động hệ thống xe lai đề xuất đồng thời hiển thị động đốt động điện trạng thái tối ưu điều kiện hoạt động khác 2.2 Ngoài nước: Nghiên cứu 1R Vignesh, 2Mr S.R Benin: phương pháp phanh truyền thống gây lãng phí lượng tạo nhiệt khơng mong muốn trình phanh Quá trình tái tạo hệ thống phanh phương pháp hữu ích vượt lên nhược điểm Mục đích tập trung vào nhiệt giải phóng từ phanh tái tạo thành lượng sử dụng được thảo luận Nghiên cứu Pratik Bhandari cộng sự: nghiên cứu loại hệ thống phanh thu hồi phần lớn động ô tô chuyển thành lượng điện hoặc lượng học Chúng tạo mô hình hoạt động phanh tái sinh để minh họa trình chuyển đổi lượng từ dạng sang dạng khác Phanh tái sinh chuyển đổi phần nhỏ tổng động thành lượng học hoặc điện với nghiên cứu nghiên cứu sâu tương lai gần, đóng vai trò quan trọng việc tiết kiệm nguồn lượng khơng thể tái tạohái Khoa Cơ khí Giao thông, Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng thực Tuy nhiên nghiên cứu áp dụng cho dòng xe Hybrid dừng lại việc thiết kế chưa có phân tích thực nghiệm ứng dụng cụ thể Lý chọn đề tài: Hình 3.37: Đồ thị thể cơng suất mơ tơ theo thời gian Đồ thị thể công suất động điện (phần có giá trị dương đồ thị) đạt cực đại 47.38kW at 6302s Ở đầu đồ thị, giá trị công suất động điện thấp trung bình 12kW khoảng thời gian từ 850s – 1150s Từ 1300s phân bố công suất giá trị công suất động rơi vào khoảng 26kW – 28kW Và, công suất kéo động điện trung bình tồn chu trình 1.418kW Cuối tổng thời gian kéo động điện 4134.1s Về phần cơng suất tái sinh (phần có giá trị âm đồ thị) công suất tái sinh cực đại ghi nhận 36.69kW 6569.4s Giá trị tái sinh mức từ -30kW đến -32W phân bố đồng đều, nhiên giá trị công suất tái sinh khoảng ghi nhận xuất từ khoảng 2300s – 2700s từ khoảng 4600s – 4900s Cơng suất tái sinh trung bình tồn chu trình 0.67kW tổng thời gian tái sinh 1046s Cuối không phần quan trọng, lượng lượng tái sinh tồn chu trình 4747 kJ, (Eth = 4747 kJ) Fuel Consumption Rate 55 Hình 3.38: Đ thị thể thiện mức tiêu hao nhiên liệu theo thời gian Nhìn chung mức tiêu hao nhiên liệu điều kiện nội ô thành phố cao, đa phần 8L/100km Trong tồn chu trình mơ ghi nhận điểm cao khoảng 8.55L/100km Trong khoảng thời gian từ 850s – 1350s mức tiêu hao nhiên liệu giảm mạnh xuống 3.5L/100km Ở khoảng thời gian từ 1350s đến hết đồ thị mức tiêu hao nhiên liệu liên tục tăng giảm cách đặn, tăng mạnh giai đoạn đầu từ 1350s – 2800s từ 3.5L/100km lên 8L/100km, sau giảm nhẹ khoảng 3600s – 4350s giảm từ 8.2L/100km xuống 7.3L/100km Và cuối mức tiêu hao nhiên liệu kết thúc khoảng 7.9L/100km cuối chu trình mơ 3.4 Dữ liệu thu thập từ thực nghiệm  An Sương đến Cao tốc Motor Torque 56 Đ Hình 3.39: Đồ thị thể cơng suất mơ tơ theo thời gian theo thực nghiệm The maximum pulling motor torque is 106 Nm at 6299.6s, the average pulling motor torque is 7.523 Nm The maximum stopping motor torque is 83.13 Nm at 5201.6s, the average stopping motor torque is 4.4998 Nm Note that the pulling motor torque is > and the stopping motor torque is < Trong đoạn đường nội ô thành phố lực moment mà xe vận hành (phần dương đồ thị) phân bố theo thời gian Trong đáng kể đến lần có lực moment gần cao toàn biểu đồ mốc thời gian khoảng 4200s – 4500s khoảng 6200s có giá trị 100Nm Thêm vào đó, lực moment thu hồi trình giảm tốc (phần âm đồ thị) có phần thưa thớt Khơng giống lần có lực moment cao phần dương, phần âm có đến lần lực moment gần có giá trị cao toàn biểu đồ, cụ thể mốc thời gian khoảng 1850s, 2900s, 3700s, 4600s, 5100s, 6100s 6500s có giá trị khoảng -80Nm Lực phanh thu hồi được: 57 Hình 3.40: Đồ thị thể thiện lực phanh thu hồi theo thời gian thực nghiệm Lực phanh thu hồi cực đại 832.725 N 2897s Do xe di chuyển nội ô thành phố nên phải thường xuyên sử dụng phanh, ta thấy độ chênh lệch lực phanh mạnh yếu rõ rệt tần suất appfly phanh phân bố tương đối đồng Biều đồ lực phanh chia làm giai đoạn chính, giai đoạn từ khoảng 800s – 2600s, giai đoạn từ khoảng 2900s – 4500s giai đoạn từ khoảng 4900s – 7100s Trong ta dễ dàng thấy lực phanh lớn ghi nhận 895.8327 N 2897s giai đoạn Thêm vào lần có lực phanh lớn ghi nhận giai đoạn 3700s, giai đoạn 5200s với giá trị khoảng 800N 58 SOC Hình 3.41: Đồ thị thể trạng thái nạp theo thời gian thực nghiệm SOC ban đầu 44%, SOC cực đại 51.76% 6893.4 s SOC cuối chu trình là49%, SOC cực tiểu 39.6 % 2788.6 s Rõ ràng SOC tối đa SOC tối thiểu xe thật hoàn toàn khác so với SOC từ mẫu Matlab (lần lượt 51,76% so với 60% 39,6% so với 27,25%) Điều đáng SOC pin chúng tơi lấy Toyota Corolla Cross thử nghiệm hoàn toàn ngẫu nhiên nên so sánh với SOC từ mẫu Matlab Có thể dễ dàng nhận thấy SOC tăng-giảm liên tục chu trình thử nghiệm xe Do q trình thực nghiệm, chúng tơi thực điều kiện phanh gấp, tăng-giảm tốc độ việc nạp sử dụng pin nhiều suốt quãng đường thực nghiệm Điều chứng tỏ hệ thống tái tạo hoạt động hiệu tích cực để sạc đầy ắc quy xe phần lớn chu kỳ Motor Power 59 Hình 3.42: Đồ thị thể công suất mô tơ theo thời gian theo thực nghiệm The maximum pulling motor power is 54.62kW at 6302.8s, the average pulling motor power is 1.512 kW and the total time that motor generates pulling power is 2969.7s The maximum stopping motor power is 37.96 kW at 6518.7 s, the average stopping motor power is 1.223 kW and the total time that motor generates stopping power is 2492.1s Note that the pulling motor power is > and the stopping motor power is < Finally, the amount of energy which was recovered during the entire cycle is 8662.2 kJ, (Eth = 8662.2 kJ) Both pulling motor power and stopping motor power from the real car have pretty similar forms to those figures of torque from the real car too The pulling motor power still has a huge variation during the whole cycle as well as it is still heavily distributed in the second half of the cycle because the car runs very fast and has a lot of quick accelerations in this period of time In contrast, the stopping motor power is more evenly distributed than the pulling one It also has major parts reaching peak values, which is from 1350 s to 1400 s, 1650 s to 1700 s, from 2730s to 2800s, from 4450s to 4500s, from 5250s to 5300s and from 6300s to 6500s corresponding to major times of hard braking Biều đồ phân bổ tương tự biểu đồ motor torque 60 3.5 Phân tích Trong phần này, kết từ thực nghiệm mô biểu diễn bảng để thể sai số xem xét đặc tính hệ thống phanh tái sinh  An Sương đến Cao tốc Công suất kéo cực đại (Nm) Công suất kéo trung bình (Nm) 10.502 Mơ men tái sinh cực đại (Nm) 163 at 3118.4s Mô men tái sinh trung bình (Nm) 3.10378 Mơ Matlab Thực nghiệm 163 at 3068.1s 106 at at 6299.6s 7.523 83.13 at 5201.6s 4.4998 Sai số (%) -34.97 -28.37 -49 +45 Thời gian (s) +3231.5 +2083.2 Bảng 3.13: So sánh mô Matlab thực nghiệm mô men mô tơ Chúng ta quan sát thấy mơ-men xoắn cực đại động kéo từ điều kiện đo kiểm xe thực tế nhỏ 34.97% so với mô-men xoắn từ mẫu Matlab (-57 Nm) Thời gian xuất muộn chút so với thời gian từ Matlab (+3231.5s) Mơ-men xoắn động kéo trung bình từ tô thực nhỏ 28.37% so với mô-men xoắn từ mẫu Matlab (+2.979 Nm) Mô-men xoắn cực đại động tái sinh từ xe đo kiểm thực tế nhỏ 49% so với mô-men xoắn mẫu Matlab (-79.87 Nm) Thời gian xuất muộn chút so với thời gian từ Matlab (+2083.2s) Mô-men xoắn động tái sinh trung bình từ xe thật lớn 45% so với mô-men xoắn từ mẫu Matlab (+1.39602 Nm) Lực phanh tái sinh cực đại (N) 579.486 at 2865.8 Mô Matlab 832.725 at 2897s Thực nghiệm +43.7 Sai số (%) +31.2 Thời gian (s) Bảng 3.14: So sánh mô Matlab thực nghiệm Lực phanh tái sinh 61 Chúng ta nhận lực phanh tái sinh tối đa từ xe thật lớn 43,7% so với lực phanh từ mẫu Matlab (+253.239 N) Thời gian xuất muộn chút so với thời gian từ Matlab (+31.2s) Max SOC (%) Min SOC (%) 60 at 790.9s 29.46 at 4299.8s Mô Matlab 51.76 at 6893.4s 39.6 at 2788.6s Thực nghiệm -13.73 +34.42 Sai số (%) 6102.5 -1511.2 Thời gian (s) Bảng 3.15: So sánh mô Matlab thực nghiệm Trạng thái nạp (SOC) SOC tối đa điều kiện đo kiểm xe thực tế nhỏ 13.73% so với SOC từ mẫu Matlab (8.24% SOC pin) Thời gian xuất muộn nhiều so với thời gian từ Matlab (+6102.5s) SOC tối thiểu điều kiện đo kiểm xe thực tế lớn 34.42% so với SOC từ mẫu Matlab (10.14% SOC pin) Thời gian xuất sớm nhiều so với thời gian từ Matlab (1511.2s) Công suất kéo cực đại (kW) Mô Matlab Thực nghiệm 47.38 at 6302.2s 54.62 at 6302.8s Cơng suất kéo trung bình (kW) Tổng thời gian (s) 1.418 4134.1 2969.7 1.512 Công suất tái sinh cực đại (kW) Công suất tái sinh trung bình (kW) Tổng thời gian (s) Tổng lượng thu hồi (kJ) 36.69 at 6569.4s 0.67 1046.4 4747 37.96 at 6518.7s 1.223 2492.1 8662.2 +15.28 +6.63 -28.21 +3.46 +82.54 +138.2 +82.48 Sai số (%) +0.6 -50.7 Thời gian (s) Bảng 3.16: So sánh mô Matlab thực nghiệm Cơng suất mơ tơ Chúng tơi kiểm tra công suất động kéo tối đa từ điều kiện đo kiểm xe thực tế lớn 15.28% so với công suất từ mẫu Matlab (+7.24 kW) Thời gian xuất muộn Matlab chút (+0.6s) Cơng suất động kéo trung bình từ điều kiện đo kiểm xe thực 62 tế lớn 6.63% so với công suất từ mẫu Matlab (+0.094 kW) Cuối cùng, có tổng thời gian mà động tạo sức kéo từ điều kiện đo kiểm xe thực tế nhỏ 28.21% so với mô tơ từ mẫu Matlab (-1164.4s) Tiếp theo, công suất động tái sinh tối đa từ điều kiện đo kiểm xe thực tế lớn 3.46% so với công suất từ mẫu Matlab (1.27 kW) Thời gian xuất sớm chút so với Matlab (-50.7s) Công suất động tái sinh trung bình từ điều kiện đo kiểm xe thực tế lớn 82.54% so với công suất từ mẫu Matlab (+0.553 kW) Cuối cùng, có tổng thời gian mà động tạo công suất động tái sinh từ điều kiện đo kiểm xe thực tế lớn 138.2% so với công suất từ mẫu Matlab (+1445.7s) Cuối không phần quan trọng, lượng lượng thu hồi toàn chu trình từ điều kiện đo kiểm xe thực tế lớn 82.463% so với lượng từ mẫu Matlab (+3915.2 kJ) S (km) t (s) Vav (km/h) tregen (s) Pregen (Kw) Eth (KJ) FE (L/100km) % tth Cycle Mô Matlab 20.535 7084.1 16.6962 1046.4 0.67 4747 6.61 14.77 Thực nghiệm 20.535 7084.1 16.6962 2492.1 1.223 8662.2 n/a (5.8) 35.18 Bảng 3.17: So sánh mô Matlab thực nghiệm % tregen: % thời gian thu hồi lượng S: Quãng đường di chuyển t: Tổng thời gian chu trình Vav: vận tốc trung bình tregen: Thời gian hệ thống phanh tái sinh hoạt động Pregen: Cơng suất trung bình hệ thống phanh tái sinh Eregen: Tổng lượng thu hồi 63 FE: Lượng tiêu hao nhiên liệu Nhờ tất liệu thu thập mơ phỏng, có nhìn khách quan hiệu suất xe hybrid nói chung hệ thống phanh tái tạo nói riêng tính tốn gần mức tiêu hao nhiên liệu thực tế Về lượng thu hồi: Từ kết đó, thấy lượng thu hồi xe điện hybrid HEV từ thử nghiệm xe thực tế lớn so với kết mô Matlab Tổng lượng tái tạo từ kiểm tra xe thực tế lớn khoảng 1,82 lần so với mẫu Matlab mà thử nghiệm (4747 so với 8662.2 kJ) với chu kỳ Đây kết xác tương đối sai số không thấp mong đợi Nguyên nhân mơ hình xe có sẳn Matlab Toyota Prius, nên dùng Toyota Corolla Cross nghiên cứu dừng lại mức điều chỉnh số thông số xe Toyota Corolla Cross trình bày nên kết cho mang tính tương đối số kết có sai số lớn Tuy nhiên hình dạng đường biểu đồ mô Matlab ta thấy hình thức gần tương tự với kết đo kiểm xe thực tế Về mức tiêu hao nhiên liệu: Từ kết ta thấy mức tiêu hao nhiên liệu thực nghiệm 5.8L / 100km Đây kết ấn tượng so sánh với mẫu xe hybrid xe tiêu chuẩn khác di chuyển hành trình đường hỗn hợp với thay đổi liên tục điều kiện giao thông từ đô thị đến ngồi thị đường cao tốc Kết thử nghiệm Matlab 6.61L/100km Tổng lượng tái sinh lớn 1.82 lần so với mô Matlab (8662.2 4747 KJ) tổng thời gian hồi lượng cao 2.38 lần (2492.1 1046.4 s) Về hiệu sử dụng, xe thử nghiệm thực tế tốt xe mô Matlab (35.18 so với 14.77%) Toyota Corolla Cross chạy tốc độ trung bình tương đối cao 16.6962 km / h với phần trăm thời gian hồi lượng lớn 35.18% nên chúng tơi có hiệu sử dụng tốt kiểm tra chu trình thực tế Do đó, từ kết sau so sánh với mẫu mơ Matlab, tính đến thứ, phải rút kết luận thực tế, tổng lượng động thu hồi mức tiêu hao nhiên liệu nhiều hoặc so với mẫu hình mơ Matlab phần mềm Hơn nữa, lượng thu hồi nhiều hay ít, mức tiêu hao nhiên liệu nhiều hay cịn phụ thuộc vào tốc độ lúc giảm tốc, độ biến thiên gia tốc thời gian quãng đường Ngoài ra, lượng lượng thu hồi phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác thuật toán điều khiển hệ thống, thiết bị lưu trữ lượng, v.v 64 65 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN Sau hoàn thành nghiên cứu, nhóm thực đạt số kết : Hiểu nguyên lý hoạt động, phân loại so sánh hiệu phanh loại phanh tái sinh Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến trình thu hồi lượng hệ thống phanh tái sinh xe Hybrid Xây dựng mơ hình mô hệ thống phanh tái sinh Matlab Simulink Các biểu đồ mô men thu hồi, lực phanh, công suất máy phát, SOC, mức tiêu hao nhiên liệu dựa vào liệu thu việc chạy thử thực tế từ việc mô máy tính đưa so sánh: _ Biểu đồ từ thực nghiệm từ mô quãng đường thời gian khảo sát giống _ Tuy nhiên, có khác thực nghiệm mô về: tốc độ mô tơ, mô men phanh, mô men mô tơ, công suất mơ tơ Mặt khác, có khác biệt lớn Lực phanh tái sinh, SOC Nguyên nhân khác thuật tốn mơ Matlab thuật tốn lập trình xe Toyota Corolla Cross Hybrid Và nhóm mong muốn đề xuất hướng phát triển cho đề tài: Nghiên cứu thuật toán lập trình cho hệ thống phanh tái sinh sử dụng cho xe Toyota Corolla Cross Hybrid 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Duong Tuan Tung, Do Van Dung, Nguyen Truong Thinh “An overview of research and proposed experiment model of regenerative braking system based on the conventional vehicle powertrain”, the International Conference of Green Technology and Sustainable Development 2nd, HCMUTE, 2014 [2] Duong Tuan Tung, Do Van Dung, Nguyen Truong Thinh, “Research on kinetic energy recovery of conventional vehicle based on regenerative braking system” The Fifth International Multi Conference on Engineering and Technology Innovation 2016 (IMETI2016), Taichung Taiwan, November, 2016 [3] Duong Tuan Tung, Do Van Dung, Nguyen Truong Thinh “Research on using PID algorithm to control simulation model of regenerative braking system based on driving cycles” IEEE International Conference on Systems Science and Engineering, HCMUTE, July 21-23, 2017 [4]http://www.car-engineer.com/the-different-driving-cycles/ [5] F J Thoolen, "Development of an advanced high speed flywheel energy storage system," Ph.D Thesis, Technische Universiteit Eindhoven, Eindhoven, The Netherlands, 1993 [6] O.A Ajayi “Application of automotive alternators in small wind turbines” Delft University of Technology, July 2012 [7] S Shen, A Serrarens, M Steinbuch, and F Veldpaus, "Coordinated control of a mechanical hybrid driveline with a continuously variable transmission," JSAE Review, vol 22, pp 453-461, 2001 [8] N A Schilke, A O DeHart, L O Hewko, C C Matthews, D J Pozniak, and S M Rohde, "The Design of an Engine-Flywheel Hybrid Drive System for a Passenger Car," Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, vol 200, pp 231248, October 1, 1986 1986 S K L 0