1.2. Mục tiêu Hiểu và nắm vững cơ sở lý thuyết của xe hybrid. Mô phỏng và phân tích được sự vận hành của xe bằng phần mềm MatlabSimulink. Phân tích được các đồ thị và dữ liệu. Đánh giá được kết quả thực hiện. 1.3. Mục đích Nghiên cứu về đề tài để tạo nền tảng phát triển và khắc phục nhược điểm của xe hybrid. Làm nguồn tài liệu tham khảo về xe Hybrid. 1.4. Kết quả dự kiến Tìm hiểu và nắm được nguyên lý và cấu tạo của xe Hybrid. Đưa ra được bộ điều khiển dựa trên mức SOC. Mô phỏng được hệ thống Hybrid trên phần mềm Matlab Simulink. Đưa ra được kết quả vận tốc, moment, SOC, suất nhiên liệu tiêu hao. Phân tích được số liệu sau khi mô phỏng trên phần mềm. 1.5. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp quan sát khoa học. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu và tiếp thu những kiến thức từ sách nghiên cứu, internet và các thầy cô để thực hiện đề tài. Phương pháp thực nghiệm khoa học: Áp dụng những kiến thức đã học để mô phỏng trên phần mềm MatlabSimulink. Phương pháp phân tích tổng hợp. 1.6. Giới hạn và phạm vi đề tài Không gian thực hiện đề tài: Tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM. Thời gian thực hiện đề tài: 8 tuần. Phạm vi đề tài: nghiên cứu cơ sở lí thuyết, mô phỏng và phân tích Sử dụng ứng dụng MatlabSimulink. 1.7. Nội dung thực hiên 1.7.1.Tìm hiểu chung về xe hybrid Giới thiệu chung về xe Hybrid Khái niệm về xe Hybrid Ưu và nhược điểm của xe Hybrid Phương pháp truyền động + Nối tiếp + Song song 3 + Hỗn hợp + Tỉ lệ sử dụng động cơ và motor điện trong mỗi hệ thống Các bộ phận chính của xe Hybrid 1.7.2 Tìm hiểu về cơ sở lý thuyết Nguyên lý hoạt động của xe hybrid Phanh tái sinh Các thành phần của hệ thống điều khiển xe Hybrid Hệ thống hybrid nối tiếp + Các thành phần của hệ thống + Phương pháp điều khiển Hệ thống hybrid song song + Các thành phần của hệ thống + Phương pháp điều khiển Hệ thống hybrid hỗn hợp + Các thành phần của hệ thống + Phương pháp điều khiển Điều khiển hệ thống phanh tái sinh Tính toán mô phỏng xe hybrid bằng phần mềm MatlabSimulink Thông số xe mô phỏng Lưu đồ thuật toán Mô hình mô phỏng Kết quả mô phỏng
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO TIỂU LUẬN MƠN HỌC HYBRID ELECTRIC VEHICLE MODELING AND CONTROL SVTH: NHĨM ĐỒN DUY KHƠI 20145088 TRẦN BÁ THƠNG 20145625 LÝ THUẬN HƯNG 20145089 NGUYỄN MINH TRÍ 20145305 PHẠM ĐỒN QUANG KHÁNH 20145069 KHĨA : 2020 NGÀNH : CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ GVHD : TH.S NGUYỄN TRUNG HIẾU Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO TIỂU LUẬN MÔN HỌC HYBRID ELECTRIC VEHICLE MODELING AND CONTROL SVTH: NHĨM ĐỒN DUY KHÔI 20145088 TRẦN BÁ THÔNG 20145625 LÝ THUẬN HƯNG 20145089 NGUYỄN MINH TRÍ 20145305 PHẠM ĐỒN QUANG KHÁNH 20145069 KHĨA : 2020 NGÀNH : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ GVHD : TH.S NGUYỄN TRUNG HIẾU Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2023 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập- Tự do- Hạnh phúc Tp.Hồ Chí Minh, tháng năm 2023 NHIỆM VỤ TIỂU LUẬN MÔN HỌC Họ tên sinh viên: Đồn Duy Khơi Trần Bá Thơng Lý Thuận Hưng Nguyễn Minh Trí Phạm Đồn Quang Khánh 20145088 20145625 20145089 20145305 20145069 Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Ơ tơ Khóa: 2020 Giảng viên hướng dẫn: Th.s Nguyễn Trung Hiếu Lớp: 20145CL4 Tên đề tài: Hybrid Electric Vehicle Modeling and Control Nhiệm vụ đề tài: • Tìm hiểu cấu tạo hệ thống điều khiển xe Hybrid • Tìm hiểu ứng dụng Matlab/Simulink • Ứng dụng Matlab/Simulink để mô hệ thống Hybrid Nội dung thực đề tài: • Khảo sát phân tích đề tài • Xây dựng đề cương đề tài • Mơ hình hóa hệ thống • Thiết kế điều khiển • Mơ hệ thống • Case studies TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN i CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập- Tự do- Hạnh phúc Tp.Hồ Chí Minh, tháng năm 2023 PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên sinh viên: Đồn Duy Khơi 20145088 Trần Bá Thơng 20145625 Lý Thuận Hưng 20145089 Nguyễn Minh Trí 20145305 Phạm Đồn Quang Khánh 20145069 Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Ơ tơ Tên đề tài: Hybrid Electric Vehicle Modeling and Control Giảng viên hướng dẫn: Th.s Nguyễn Trung Hiếu NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Ưu điểm ……………………………………………………………………………………………… Khuyết điểm ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Đề nghị cho bảo vệ hay không? ……………………………………………………………………………………………… Đánh giá loại ……………………………………………………………………………………………… Điểm:……………… ( Bằng chữ:……………………………………… …) Tp.Hồ Chí Minh,ngày…tháng…năm 2023 Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) ii LỜI CẢM ƠN Báo cáo tiểu luận cuối kỳ với đề tài: Hybrid Electric Vehicle Modeling and Control kết trình cố gắng khơng ngừng tập thể nhóm giúp đỡ, động viên khích lệ thầy Qua trang viết nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn đến người giúp đỡ nhóm em thời gian học tập hoàn thành nghiên cứu vừa qua Nhóm em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Trung Hiếu trực tiếp tận tình hướng dẫn cung cấp tài liệu thơng tin khoa học cần thiết cho báo cáo Cuối nhóm em xin kính chúc thầy dồi sức khỏe thành công nghiệp cao quý iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN iii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH VÀ BIỂU ĐỒ ix Chương .1 TỔNG QUAN .1 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục tiêu .2 1.3 Mục đích .2 1.4 Kết dự kiến 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Giới hạn phạm vi đề tài 1.7 Nội dung thực hiên .2 1.7.1.Tìm hiểu chung xe hybrid .2 1.7.2 Tìm hiểu sở lý thuyết 1.8 Kế hoạch thực .3 Chương .5 TÌM HIỂU CHUNG VỀ XE HYBRID .5 2.1 Giới thiệu chung xe Hybrid .5 2.2 Khái niệm xe Hybrid 2.3 Ưu điểm nhược điểm xe Hybrid .6 2.4 Phân loại .7 2.4.1.Theo phương pháp truyền động 2.4.2 Theo loại xe .11 2.5 Các phận xe Hybrid 12 2.5.1 Động Cơ Nhiệt 12 2.5.2 Máy Phát MG1 Motor Điện MG2: .12 2.5.7 Cụm Chuyển Đổi Điện ( INVERTER) 14 2.5.8 Nguồn Cao Áp ( HV Battery) 18 2.5.9 ECU HV (Electric Control Unit Hybrid Vehicle) 21 iv 2.5.10 ECU Động Cơ .25 Chương 27 TÌM HIỂU VỀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT 27 3.1 Nguyên lý hoạt động xe Hybrid 27 3.2 Phanh tái sinh .27 3.3 Các thành phần hệ thống điều khiển xe hybrid 27 3.4 Hệ thống điều khiển 28 3.4.1 Khái Quát Chung 28 3.4.2 Điều Khiển ECU HV .29 3.4.3 Điều Khiển Ngừng Hoạt Động 30 3.4.4 Điều Khiển Hỗ Trợ Khi Lên Dốc 31 3.4.5 Điều Khiển Lực Kéo Của Motor 31 3.4.6 Điều Khiển SMR ( Rơle hệ thống) 32 3.4.7 Điều Khiển ECU Động Cơ .33 3.4.8 Điều Khiển Bộ Đổi Điện 34 3.4.9 Điều Khiển ECU Điều Khiển Trượt 35 3.4.10 Điều khiển ECU ắc quy 36 3.4.11 Kiểm Sốt Tình Trạng Ắc Quy HV .37 3.4.12 Điều Khiển Quạt Làm Mát .38 3.4.13 Điều Khiển Trong Khi Gặp Tai Nạn 38 3.4.14 Điều Khiển Chế Độ Dẫn Động Motor 39 3.5 Điều khiển hệ thống phanh tái sinh 39 Chương 40 TÍNH TỐN MƠ PHỎNG XE HYBRID BẰNG PHẦN MỀM MATLAB/SIMULINK .40 4.1.Thông số xe mô 40 4.2 Các khối sử dụng cho mô xe Hybrid .40 4.2.1 Vehicle 40 4.3.2 Driver 41 4.2.3 Engine .41 4.2.3 Accu 42 4.2.4 Bộ chuyển đổi DC-DC 43 4.2.5 Khối chứa điều khiển PID 43 v 4.2.6 MG1 (Generator) .44 4.2.7 MG2 (Motor) 45 4.2.8 Phanh tái sinh 45 4.3 Hệ thống điều khiển xe Hybrid kiểu nối tiếp 46 4.3.1 Lưu đồ giải thuật .46 4.3.2 Sơ đồ mô hệ thống điều khiển 47 4.3.3 Kết mô 47 4.4 Hệ thống điều khiển xe Hybrid kiểu song song 56 4.4.1 Lưu đồ giải thuật .57 4.4.2 Sơ đồ mô hệ thống điều khiển 58 4.4.3 Sơ đồ điều khiển moment 58 4.4.4 Kết mô 59 4.5 Hệ thống điều khiển xe Hybrid kiểu hỗn hợp .67 4.5.1 Lưu đồ giải thuật .68 4.5.2 Sơ đồ mô hệ thống điều khiển 69 4.5.3 Sơ đồ điều khiển moment 69 4.5.4 Kết mô 70 Chương 81 TỔNG KẾT .81 5.1 Tính .81 5.2 So sánh loại đường truyền công suất xe Hybrid .81 5.3 Ưu điểm hạn chế 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT PEHV i-VTEC IMA NiMH SUV 4WD ERG SAE ECM ECU VVT-i DOHC API: ILSAC SULEV MG HV PSD ICE CVT MPH IPM AC DC IG SOC SMR A/C AGM IC ETCS-i HC DTC EFI TRC EV CAN LKT : Petroleum Electric Hybrid Vehicle : Intelligent Variable valve Timing and lift Electronic Control : Internal Motor Associate : Nickel Metal Hydride : Sport Utility Vehicle : Wheel Driver : Exhaust Gas Recirculation : Society of Automotive Engineers : Engine Control Module : Engine Control Unit : Variable Valve Timing with Intelligence : Double Over Hand Camshafts : American Petroleum Institute : International Lubricants Standardization and Approval Committee : Super Ultra-low Emission Vehicle : Motor Generator : Hybrid Vehicle : Power Split Device : Internal Combustion Engine : Continuously Variable Transmission : Miles per Hour : Intelligent Power Module : Alternating Current : Direct Current : Ignition : State of Charge : System Main Relay : Air-condition Compression : Absorbed Glass Mat : Integrated Circuit : Electric Throttle Control System Intelligent : Hydro Cacbon : Diagnostic Trouble Code : Electronic Fuel Injection : Traction Control : Electric Vehicle : Controller Area Net : Look up table vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1: Bảng kế hoạch thực Bảng 1: Bảng so sánh ưu nhược điểm kiểu phối hợp công suất [1] 11 Bảng Bảng thông số xe mô .40 Bảng : Bảng so sánh mức tiêu hao nhiên liệu 81 viii 4.5.2 Sơ đồ mô hệ thống điều khiển Hình 37: Sơ đồ mô hệ thống điều khiển xe Hybrid kiểu hỗn hợp 4.5.3 Sơ đồ điều khiển moment Bằng cách đo tốc độ moment động trình làm việc Khi điều khiển nhận thấy tốc độ moment động nằm vùng nguy hiểm (trên đường màu đỏ) moment động bắt đầu giảm Lúc điều khiển lệnh động điện hoạt động để bổ sung moment cho động giúp cho trình hoạt động đạt hiệu suất cao 69 Hình 38: Sơ đồ điều khiển moment xe Hybrid kiểu hỗn hợp 4.5.4 Kết mô 4.5.4.1 Chu trình Urban (FTP-75) Hình 39: Biểu đồ vận tốc xe bàn đạp ga theo chu trình Urban (FTP-75) xe Hybrid kiểu hỗn hợp Biểu đồ vận tốc xe bàn đạp ga thể hình So sánh biểu đồ bàn đạp ga tốc độ xe ta thấy cịn chưa hồn hảo nhiên hệ thống đạt tốc độ yêu cầu cách nhanh chóng dù độ sai lệch cịn khoảng 5% q trình tăng giảm tốc 70 Hình 40: Biểu đồ State of Charge moment Motor MG2 theo chu trình Urban (FTP-75) xe Hybrid kiểu hỗn hợp Biểu đồ State of Charge moment Motor MG2 thể hình Ta thấy biểu đồ SOC tăng đến giá trị 0.71 bắt đầu giảm xuống 0.68 lại bắt đầu tăng lên Moment Motor nằm giới hạn T < Tmax = 400 N.m 71 Hình 41: Biểu đồ tốc độ động SOC theo chu trình Urban (FTP-75) xe Hybrid kiểu hỗn hợp Biểu đồ tốc độ động SOC thể hình Ta thấy động hoạt động để cung cấp moment xoắn cho cầu xe dù điều kiện 72 Hình 42: Biểu đồ SOC moment máy phát điện MG1 theo chu trình Urban (FTP-75) xe Hybrid kiểu hỗn hợp Biểu đồ SOC moment máy phát điện MG1 thể hình Ta thấy SOC>=0.71, máy phát không yêu cầu nhận moment từ động Khi SOC