Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật ô tô - máy kéo: Nghiên cứu tính năng động lực học xe điện bốn chỗ ngồi bằng phần mềm Advisor

TOM TAT LUAN VANHiện nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa hoc công nghệ số, các ứng dụngmô phỏng băng phan mém được áp dụng rộng rãi trong tat cả các lĩnh vực khoa học,trong đó ngành

TRẢN ĐỨC

NGHIÊN CỨU TÍNH NĂNG ĐỘNG LỰC HỌC XE ĐIỆN BÓN

CHO NGOI BANG PHAN MEM ADVISORChuyên ngành : Kỹ thuật Ôtô — Máy kéo

Mã số: 60 52 35

LUẬN VÁN THẠC SĨ

TP HO CHI MINH, tháng 7 năm 2014

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS Nguyễn Lê Duy KhảiCán bộ cham nhận xét 1 : TS Trần Hữu Nhân

Cán bộ cham nhận xét 2 : TS Nguyễn Thành Tâm

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Dai học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCMngày 28 tháng 7 năm 2014.

Thanh phan Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:(Ghi rõ ho, tên, học hàm, học vi của Hội đồng cham bảo vệ luận văn thạc sĩ)

1 Chủ tịch, PGS.TS Nguyễn Hữu Hường

2 Thư ký, TS Hỗng Đức Thông3 Ủy viên, TS Nguyễn Lê Duy Khải4 Ủy viên, TS Trần Hữu Nhân5 Ủy viên, TS Nguyễn Thành TâmXác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên

ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa.

CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA KTGT

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨHọ tên học viên: TRẤN ĐỨC MSHV: 12130486

Ngày, tháng, năm sinh: 28/01/1990 Nơi sinh: Gia Lai

Chuyên ngành: Kỹ thuật Ôtô — Máy kéo Mã số : 60 52 35I TÊN DE TÀI: Nghiên cứu tính năng động lực học xe điện bốn chỗ ngồi bang

phan mém Advisor.

H NHIEM VU VA NOI DUNG:Tim hiéu vé xe dién, lich str phat triển và cơ hội phát triển xe điện hiện nay nhưthế nảo

- Tim hiểu ứng dụng phần mềm Advisor trong nghiên cứu các tính năng của ôtô

nói chung và xe điện nói riêng.

- Ứng dung phần mềm Advisor, tiến hành mô phỏng, đánh giá, phân tích các tínhnăng động lực học của xe điện bốn chỗ ngồi

- Định hướng phát triển đề tài trong tương lai.Ill NGÀY GIAO NHIỆM VU : 24/6/2013IV NGAY HOAN THANH NHIEM VU: 23/5/2014V CAN BO HUONG DAN: Tiến sĩ Nguyễn Lê Duy Khai

Tp HCM, ngày 24 tháng 6 nam 2013.

CAN BO HUONG DAN CHU NHIEM BO MON DAO TAO

TRUONG KHOA KTGT

Đầu tiên tôi xin gửi lời cảm ơn tới Gia đình, người thân và bạn bè đã tạo động lựccho tôi, giúp tôi rất nhiều về mặt tài chính và tinh thần để hoàn thành khóa học này.

Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Bách khoa đã tạo điều kiện về cơ sởvật chất, chuyên môn kỹ thuật dé tôi hoàn thành tốt dé tài này Tôi xin cảm ơn cácThay cô của Khoa Kỹ thuật Giao Thông và Bộ Môn Ôtô — Máy Động lực đã chia sẻnhiều kinh nghiệm và giúp đỡ tôi nhiều mặt khi tôi gặp khó khăn

Đặc biệt tôi xin gửi lời cảm ơn tới Thây Nguyễn Lê Duy Khải đã tận tình hướngdẫn, theo sát và cho tôi nhiều định hướng tốt trong suốt quá trình làm đề tài

Xin chân thành cảm ơn Thay Trần Hữu Nhân, Thay Tran Dang Long, ThayHuỳnh Thanh Công, Thầy Nguyễn Hữu Hường, Thầy Ngô Xuân Ngát, Thầy NguyễnĐình Hùng, Thầy Phạm Tuấn Anh đã giúp tôi rất nhiều về chuyên môn, cho tôi lờikhuyên đúng dan, b6 ích, giúp tôi tháo gỡ được những khó khăn để hoàn thành xuất sắc

luận văn.

Đề tài đã được hoàn thành theo đúng mục tiêu dé ra ban đâu; tuy nhiên van cònnhiều thiếu sót, hạn chế Vì vậy, tôi rất mong nhận được những lời góp ý chân thành từphía tat cả thay cô, chuyên gia và các bạn học viên trong và ngoài chuyên ngành dé dé

tài này được hoàn thiện hơn.Tôi xin chân thành cảm ơn.

Học viênTran Đức

TOM TAT LUAN VANHiện nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa hoc công nghệ số, các ứng dụngmô phỏng băng phan mém được áp dụng rộng rãi trong tat cả các lĩnh vực khoa học,trong đó ngành ôtô cũng đã và đang ứng dụng mạnh mẽ những công cụ phần mềm môphỏng đánh giá các tính năng của xe như các phan mềm CARSIM, SIMPLEV, HVEC,CSM HEV, V-ELPH, ADVISOR trong nghiên cứu và sản xuất Luận văn này giớithiệu về khả năng của phần mềm mô phỏng ADVISOR, nó được nghiên cứu và pháttriển bởi phòng nghiên cứu năng lượng tái tạo quốc gia Mỹ Phần mềm được ứng dụngrộng rãi để đánh giá các tính năng động lực học của các dòng xe truyền thống, xehybrid, xe điện, xe fuel-cell Ứng dụng phần mềm mô phỏng để đánh giá tính năng củaxe là một trong những công đoạn nhăm rút ngắn thời gian của một chu trình sản xuất,kiểm tra một chiếc xe, trước khi đưa ra thị trường Chiếc xe điện bốn chỗ ngôi đượcthiết kế và chế tạo của trường Đại học Bách khoa là mô hình được đánh giá về tínhnăng động lực hoc trong luận văn nay Kết quả đánh giá như sau, với những thông sốkết câu của xe về loại xe, tải trọng, động cơ, hệ thống truyền động, hệ thong dién, kichthước hình học, được cung cấp thì khi xe chạy với chu trình thử nghiệm là NYCCtrong thời gian 550s (New York City Center — chu trình phù hợp với điều kiện thửnghiệm trong thành phố Hỗ Chí Minh với tốc độ trung bình là 11.4 km/h, vận tốc tối đalà 45km/h, chu trình có những khoảng thời gian chết, vận tốc tăng giảm liên tục, tươngứng với điều kiện phanh, tăng tốc của xe) thì kết quả đạt được là gia tốc cực đại của xelà 0.8 m/s”, khả năng tăng tốc từ 0-5km/h là 1.9s, từ 0-20 km/h là 11.2 s, khả năng leodốc của xe là 1°, độ nap day của bình giảm từ 0.95 xuống còn 0.75, hiệu suất của độngcơ điện là 89%, hiệu suất truyền tải điện của bình điện là 83%, hiệu suất bánh xe là85%, hiệu suất của hộp số truyền động là 95% Ngoài ra với điều kiện ban dau bìnhđược nạp day thì dé tai cũng xác định được quãng đường lớn nhất xe có thé đi được saumột lần sạc khi chở một người là 33 km, chở 4 người là 22 km (với chu trình thửnghiệm là V20) và kết quả đạt được là khi chạy với chu trình SAEj227a là 9 km khi

chở 1 người và chở 4 người là 7 km Kết quả mô phỏng giúp ta xác định được một sốtính năng động lực học của xe, qua đó làm cơ sở để nghiên cứu phát triển một cách

nghiêm túc ngành xe điện trong tương lai của Việt Nam.

ABSTRACTToday, with the strong development of sciences and technologies someapplications by software simulation are widely applied in all fields of science, in whichthe auto industry also has strong applicated some simulation software tools to evaluatethe features of the car such as CARSIM, SIMPLEV, HVEC, CSM HEV, V-ELPH,ADVISOR, This thesis introduces the possibilities of ADVISOR, it was researchedand developed by the United State National Renewable Energy Laboratory Thesoftware is widely used to evaluate the kinetic features of the continentials, Hybridelectric vehicles, Electric vehicles , Fuel-cell vehicles Application software simulationto evaluate the features of the car is one of the stages in order to shorten the cycle timeof a production, test a car before hitting the market The four-seater electric cardesigned and built by the HCMC University of Technology, which is evaluated ondynamic features in this thesis The results are as follows, with the structuralparameters of the vehicle on load, engine, drivetrain, electrical system, geometry, provided then you start to cycle NYCC is tested during the 550s (New York CityCenter - Cycle is in accordance with the test conditions in Ho Chi Minh City with theaverage speed is 11.4 kmph, the maximum speed is 45kmph, there are cycles dead time,the velocity is increase or decrease that respect brake condition, the car's acceleration).The result is the maximum acceleration of the car is 0.8 m/s2, acceleration from 0 to 5

kmph is 1.9s, from 0 to 20 kmph is 11.2 s, the vehicle's grade is 1°, the State of Charge

(SOC) decreased from 0.95 to 0.75, the performance of the electric motor is 89%, theperformance of the battery is 83%, wheel performance is 85%, the performancegearbox is 95% Beside, the car’s distance when it’s load a person is 33 km, carrying 4

persons is 22 km (with a test cycle test is V20) and with cycle SAEj227a, the result is9 km when it loaded one person and which 4 people is 7 km after once full-charge Thesimulation results help us determine some of the features of vehicle dynamics, whichserve as a basis for research and development seriously in future electric car industry ofVietnam.

Tôi xin cam đoan: Luận văn này là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân,

được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của Tiến sĩ Nguyễn Lê Duy Khai

Các số liệu, những kết luận nghiên cứu được trình bày trong luận văn nảy là

trung thực, các tài liệu tham khảo được trích dẫn rõ ràng

Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình

Học viênTran Đức

CHU VIET TAT (Abbreviation)AC Dong xoay chiéu

ACC Accessory, hệ thống phụ trợ

ADVISOR NREL’s ADvanced Vehlcle SimulatORCYC Cycle, chu trinh

DC Dòng một chiềuESS Energy Storage system, hệ thống tích trữ năng lượng

EVs Electric Vehicles , xe điện

FC Fuel converter, chuyển đối năng lượng

MPMT Mô phỏng máy tínhRC Resistive Capacity,Rint Internal resistant, điện trở nộiSOC State of Charge,

Veh Vehicle, xeWh wheel, banh xe

KY HIEU (Symbols)Các ký tự sử dụng trong luận văn này đặc trưng cho các tham số trong các phươngtrình tính toán Lưu ý rằng có một số tham số có chung ký tự nhưng ý nghĩa khác nhau,chúng được phân biết bang nét chữ in nghiêng hoặc chữ bình thường, ví dụ a là khoảngcách từ tọa độ trọng tâm tới cầu trước của ôtô, còn a là gia tốc của xe

a Khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến câu trướca Gia tốc xe

A Tiết diện can gió của xeb Khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến câu sauC Hệ số thất thoát theo tốc độ trong động cơ điệnCa Hệ số cản gió

DolD Độ phóng của bình điệnE Suất điện động

F,, Luc can lanFag Luc can gióHịa Lực can Gia tôc

7 Qmn

<¬¬ WTS rezrzzm¬ s <

<< <

NbNeTÌmot

Luc can leo décLực cản quán tinh các chỉ tiết quayLực kéo tong cong

Trọng lượng xe không tải

Chiêu cao trọng tâm xe

Mô men quán tínhDòng điện

Hệ số copperHệ số ironHệ số WindageChiều dài cơ sởKhối lượng xeCông suất động cơ

Điện áp nói chung

Hiệu suất bình điệnHiệu suất hộp sốHiệu suất động cơHệ số bám mặt đườngGóc nghiêng giới hạn khi xe lên dốcGóc nghiêng giới hạn khi xe xuống dốc

Góc nghiêng ngang giới hạn

Hệ số cản lănĐộ dốcVận tốc góc

MUC LUC

LOT CAM ON uiccccccsscsscessccscessccssessscscessccesessscesessscesecsscesesescesecsscesecsscesecsscesecsesecsscesecsscesecsaes iTOM TAT LUẬN VĂĂIN << 5% Sư g9 g9 o0 0g 900 sssE iiLOL CAM DOAN CUA TÁC GIA -° 5° 5-52 s° s2 se sESsEseEsEssEseseeseEsessesersee VCHỮ VIET TAT VA KÝ HIIỆU ° 2 ° S2 S2 9E sex essese vi

MUC 0011 viii

DANH MỤC HINH ÁNHH 2° < s9 9E 959 95390 99022 xiiDANH MỤC BANG BIEU << << << << 9 9 SH S2 3x sesesese xvi0:1/9)i92086/0067100577 1I.I Dat vấn đề LH TH T TH ng TT ng HT TH ni |1.2 Tổng quan về nghiên CỨU 26-552 SE2ES£SE£E£EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErErrkrkrrerrred 2

1.2.1 Tình hình nghiên cứu nước ngoal Ăn ke 21.2.2 Nghiên cứu trong ƯỚC << 00 nọ ke 2I3 Mục đích nghiÊn CỨU (<0 re 314 Phương pháp nghiÊn CỨU - G G G5 G0000 0.0 re 3

LAL Đối tượng nghiên CỨU 2- 55% SESEEEEE£EEEEEEEEEEEEEEEEEEErkrkrrrrkrrerrred 3

14.2 Phương pháp nghiÊn CỨU - G9001 ke 3

1.5 Ý nghĩa của dé tài - 5c Sc St tt E1 1 1115131111 1111 1111101110115 11 1111 tre 31.5.1 Tính cấp thiết của để tài 5c St St E1 191 2112111111111 1111111 re 31.5.2 nghĩa khoa hỌC -. E56 SE SE SE 1 E5 E1 1115111151111 11111511 1111 Ly 41.5.3 Yo nghĩa thực tiễn ¿5E EtE SE 3 1115 1111111117111 11 111111111111 01 E1 Hye 4CHƯƠNG2_ TONG QUAN VE XE ĐIỆN 2 55c << << se seseseSeSeEsseseseses 5

2.1 Sơ lược về lịch sử xe điỆn ¿c6 S232 23EE 1231111211111 211111 1111x111 52.1.1 Thời kỳ đầu << Sc SE 1 1 S13 1115111 111111 1111111111111111 1101111 y0 5

2.1.2 Suy yếu và biẾn mất -¿-¿- + +21 23132 1219111211111 21111 1111111111 cryeU 62.1.3 Sự trở lại và phát triỂn - 5< S2 SE 1E 1212111511111 1111111111101 1111 ccy 72.2 Câu tạo của xe điỆn tk ST 111211 1110111 111101211 TT ng 7

2.3 _ Tình hình nghiên cứu trong và ngoài NƯỚC - Ăn ree 82.3.1 Hoa Kỳ QQQQnH vvkn 8

2.3.2 CHAU nh 9

23.4 Hàn Quốc và Trung QQUỐCC ST TT 1112111 111010111111 11g11 rrei 122.3.55 Xu thế phát triển của xe điện ¿-¿- - +2 SE SE E15 E121 E121521 1121212 xe, 1324 Ôtô điện tại Việt Nam G11 19191 11v 1111111111 11011 ng gu ng: 14CHƯƠNG 3 TONG QUAN VE PHAN MEM MO PHONG ADVISOR 16

3.1 Mô phỏng là gØì? G Ăn Tre 16

3.2 Tầm quan trọng của mô phỏng các tinh năng của một chiếc xe 163.3 Giới thiệu phần mềm AdViSOT - 5255 SE2E*E9EEE 3 E219 E5 E1211E5 151211 ee 17

3A Khả năng của AVISOT- SG << S000 0S và 18

3.5 Hạn chế của AdViSOT G1 919121111 11119111 111211 1 g1 ng: 19

3.6 C9 áo vo on an 19

CHƯƠNG 4 CƠ SỞ TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG - 5° ccsscceseeresereeserie 224.1 Thông SỐ kỹ thuật của một SỐ Odi X€: - LG c1 S111 1122 ng ree 224.2 Thông SỐ kỹ thuật cua xe điện của trường Đại học Bách khoa Tp.HCM 244.2.1 Bồ trí tổng thé của xe điện 4 chỗ ngồi - + 252 5ccSccxvecrerrerrrereee 244.2.2 _ Thông số Bồ trí chung về kích thưỚớc - +2 + + 2+s+S££+x+E£s+x+xerecxei 254.2.3 Thông số Bồ trí chung về trọng lượng - +: + 2 22s+sSs+x+s£ezxvxereceee 25

4.3.2 Khi xe đây tải -ccSn nh HT HH 1111111111111 re 32CHUONG 5 MÔ HÌNH MÔ PHONG o- 5< 5s se se Sssssvsstssseesetssssessvsee 33

` 90a nh ẽ 4{.3AA¬â¬A Ă 33

5.2 Cac mô hình tính tOán - - -cc + c E200 11080111100 11105 11v HH ng cv ra 355.2.1 Mô hình xe điện c6 SE 232121112111 11 1121112111111 T11 xe 36

5.2.2 Mô hình bánh xe và cầu (wheel and axle) s56 + x+x+k££sEsesxsezecee 375.2.3 Mô hình tỉ số truyén Cuối ¿2-52 522952 SE‡E‡EEE‡ESEEEEEEEEEEEEErkererkrrerered 375.24 Mô hình hộp 86 - 5-5221 1 E1 123115151511 111111711311 1111111111111 xe 385.2.5 Mô hình động cơ và hộp điều khiến ¿- 5 + 2 2+E£E+E+Ez£zszxresree 385.2.6 _ Mô hình hệ thống tích trữ năng lượng - 52 55c+52£s+x+zezezxerered 405.2.7 Mô hình xe truyền thỐng: ¿+ - + 22+ SE+E+EEE£ESEEEEEEEEEEEEEekrrkrkrrerrred 46

5.2.7.1 Mô hình ly hỌỢpp: ¿6-52 S252 E92 2ESEEE9E1 1112111 121111111 46

5.2.72 Mô hình hệ thống chuyển đổi nhiên liệu (Fuel converter): 48CHUONG 6 TIEN HANH MO PHỎNG 5 5 5< 5° s22 ssessessessvssesssssss 5

6.1 Các thông số mô phỏng ¿6 52 SE+SEESE£EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEkrkrrerrred 516.1.1 Các thông số đầu vào (Advisor input variables) - + 55s+sscs+sssecs¿ 516.1.2 Các thông số dau ra (Advisor output variables) ¿55-52 5s+s+secs¿ 566.2 _ Tiến hành mô phỏng - ¿+ + 2+ SE +E+E#EESE£EEEEEEEEEEEEE AE 111.11 566.2.1 Mô phỏng xe truyén thống ¿- 5+ 25629222 ‡E+EEEEEEEEEEEEEEEErkererkrrerrred 566.2.1.1 Thiết lập các thông số đầu vào - ¿+ +++c+S++x+tSEEEEeErkrkrrererrees 56

6.2.1.2 Chọn chu trình lái cho quá trình m6 phỏng (drive cycÏe) 65

6.2.1.3 Kết quả mô phỏng + 6 52222 SE2ESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEerkrrrreee 66

6.1.2 Mô phỏng xe điỆn -Ă G 0 nọ ve 69

6.1.2.1 Cac thông số đầu vàO -¿ ¿+ 52229 2323921212111 211112111 70

6.1.2.2 Chọn chu trình mô phỏng - << «5 s00 ng ke 75

6.1.2.3 Kết quả mô phỏng - ¿2 5226223 E E3 EEEEE AE EErrrrree 776.3 Đánh giá kết quả mô phỏng - ¿5 5£ 2E+ESE+E£E£EE£E£EEEEEEEEEEEErkerererrerered 79CHƯƠNG 7 DANH GIA TÍNH NĂNG DLH XE ĐIỆN BON CHO NGOL 847.1 Đánh giá tính năng động lực học xe điện bốn chỗ ngôi ¬— 847.2 KẾT luận QC T 11g ng H1 TH ru 987.3 Hướng phát trién để tài - - ¿©6+++S£ SE 2E EE 2311121211111 111.11 11x cke 99DANH MỤC CONG TRINH KHOA HỌỌCC - -° 2 s2 s52 ssssssessesss 100TÀI LIEU THAM KHAO <5 S2 9E 9 954 3954 s54 3s 101

310800060055 103

LY LICH TRÍCH NGAING - ° s ° Sư 999 g9 395 3 seøse 117

DANH MỤC HÌNH ẢNHCHƯƠNG 2 TONG QUAN VE XE ĐIỆNHình 2.1 Chiếc xe đua La Jamais Contente c.ccccccscscsceccscssssssescscssscssssesessssssssssesssssseseseens 5Hình 2.2 Edison và chiếc xe Detroit (1914) cccccscsecssssssscscesessscecessesevscececeesevavsceceseesavacees 6Hinh 2.3 So dé cau tao hé thong truyén động của xe GiSN eee eeeseeecceeesssneeeeeeeeeeeeseaeees 8Hinh 2.4 Phan b6 khoan chi cho nghiên cứu Ôtô điện tại Hoa Ky tu năm 2009 SHình 2.5 Cấu hình xe plug-in hybrid -¿-¿- + 25s S2+E‡E‡EE£E£EEEEEEEEEEErErkrkrrkrkrrrrerkee 9

Hình 2.6 Lộ trình nghiên cứu hon 40 năm nghiên cứu ôtô điện cua Mitsubishi Motor 10Hình 2.7 Xe ôtô điện i-MiEV được đưa ra thị trường c1 k, 10Hình 2.8 Xe điện nhỏ COMS3 sử dụng sSIÊU ty Gv, I1Hình 2.9 Xe thí nghiệm tại Hori-Lab - - ( << << + 1111118888883 999935551 1 1 nhe 12Hình 2.10 Xe điện OLEV nạp điện không dây online KAIST .- 7555255 <<<<2 13Hình 2.11 Xe bus điện sử dụng siêu tụ ở Thượng Hải - (c2 14

Hình 2.12 Xu hướng phát triển của ôtô điện ¿ - + 2 252 S2 2E+E+EE£E£EeErxrrererrrrees 15

CHƯƠNG 3 TONG QUAN VE PHAN MEM ADVISORHình 3.1 Giao diện các thông số đầu vào của AdViSOr -ccccxcsrsrerrirrrrerrrrrriee 20Hình 3.2 Giao diện thiết lập mô phỏng, - - ¿2-2 5£ +E++S£+E+E£EE£E£EeEEEvEererrrrrrerree 21Hình 3.3 Cita số kết qua mô phong c.cccccccscscssssesessssessesssesscsesesscsesesscsssessssesesessesesesseseeeeees 21

CHUONG 4 CO SO TINH TOAN MO PHONG

Hình 4.1 Sơ đô bố trí chung CỦa XC ececccssescssssessesssessssesessesesessesesesscsesecscsesessescseseeseseseeneeen 25Hình 4.2 So đô phân bố trọng lượng trường hợp không tải - 25-52555552: 28Hình 4.3 Sơ đồ phân bố trọng lượng trường hợp đây tai - + 5c cccscccsccee 29Hình 4.4 Mô hình ô tô đứng yên quay đầu lên dốc khi không tải -. - - +: 30Hình 4.5 Mô hình ô tô đứng yên quay đầu xuống dốc khi không tải - 31

Hình 4.6 Giới hạn góc nghiÊng ngang Xe - G G n ke 32

CHƯƠNG 5 MÔ HÌNH MO PHONG

Hình 5.1 Sơ đồ khối mô phỏng xe điện + + 252262 EEEE2E£E2EEEEEEEEEEEEEEErkrkrree 34

Hình 5.2 Sơ đồ khơi mơ hình xe điện - 5 ©5+2+keSEkeEketErtrkirrkererrie 36Hình 5.3 Sơ đồ khối mơ hình bánh xe - 5+ ++cxteEteEkterkrtrkrrrkrrrkrrrkrrrkrrre 37Hình 5.4 Sơ đồ khối mơ hình tỉ số truyền cuối +2 5+ 252252 5++£+E+££szxezzsexee 38Hình 5.5 Sơ đồ mơ hình hộp sỐ - - - 2 2+6 E+EEEEEEEE£E#EEEEEEEEEEE2EE521 7171152211 cxeE 38Hình 5.6 Sơ đồ mơ hình động CƠ - + 2E E2 SE SE2E£E#EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErkrree 39Hình 5.7 Sơ đỗ cụm thành phan mơ hình xe điện + + 2s 2 2+2 £+s+xzszx+241Hình 5.8 Sơ đồ mạch tương đương - + ¿2-6 + S22 E19 E1 12111515 121111111111 cxeE 42Hình 5.9 Sơ đồ mơ hình cơng suất - - ¿+ - 25252 SE‡E#EEEE£E9EE E3 E11 EEEErrkrrrrere 43Hình 5.10 Sơ đồ tính tốn dịng điện - - 25256 E+E+E2 SE E313 EEEEEE E12 EEErkrree 44Hình 5.11 So đồ Mạch tương đương bình điện - 2 + 25525 £+£2£E£E£EzEzzzereceee 45Hình 5.12 Sơ đồ tính tốn độ phĩng điện của bình điện << ss+2 46Hình 5.13 So đồ mơ hình nhiệt của nguơn điện - - + 2 2 255 + 2£ £E£E£E+Ez££erxreee 46Hình 5.14 Sơ đồ khối mơ phỏng xe truyền thống - + 2225252 +s+E+£+£s+xezzscxeei 47Hình 5.15 Sơ đồ mơ hình ly hợp - ¿6 5£ SE2E+E£ E239 E232 2E 2111112111111 cree 48Hình 5.16 Sơ đồ mơ hình fuel €OIV€TẨ€T - ¿2-2-5 252 S2 SE £E+EEEEE£E£E#EEEEEEEEEESEeEErkrerree 48

CHUONG 6 TIEN HANH MO PHONG

Hình 6.1 Drive Cycle input varIaÏS - «c0 ke 52Hình 6.2 ESS input variIabl©S, - - <0 nọ ke 52Hình 6.3 Fuel converter input VarIaÏS - «cọ ke 53Hình 64 Transmission input variables - - < << 00 ng ke 53Hình 6.5 Vehicle definition input variables «c0 9 ng ke 54Hình 6.6 Wheel/Axle input variables - «cọ ke 54Hình 6.7 Exhaust system input variables - - << s «s00 ke 34Hình 6.8 Generator input variables << «s00 0.00 ke 55Hình 6.9 Motor/controller input variables «c0 ng ke 55Hình 6.10 Accessories input variables «+ 00 0n ke 56

Hinh Sen A1 57Hình 6.12 Chọn kiểu truyền động cho xe mơ phỏng - 2-5-5 2 2+2 s+s+scszs+2 58

Hình 6.13Hình 6.14Hình 6.15Hình 6.16Hình 6.17Hình 6.18Hình 6.19Hình 6.20Hình 6.21Hình 6.22Hình 6.23Hình 6.24Hình 6.25Hình 6.26Hình 6.27Hình 6.28Hình 6.29Hình 6.30Hình 6.31Hình 6.32Hình 6.33Hình 6.34Hình 6.35Hình 6.36Hình 6.37Hình 6.38Hình 6.39Hình 6.40

Truy cập thay đổi thông số trong m_file ¿5-5 2 2 s22 £s+x+Eezezxerered 59Các biến Veh_* trong cửa số matlab ¿5-5 5222 £E£EeEcxrxererserees 59

Chọn mồ hình Fuel COTRV€T€T << << 2311101113131 1111111135111 111155555 60M file fel COTIV€TẨ€T - << «+ S999 9950000 ke 61

Điều chỉnh Exhaust Aftertreat c.c.c.cccccccsesssscscssssscsssscscscscssssescsssssssesessssseees 62Chọn hộp 86.5 cấp - - + ¿E6 E2 E21 19151111 2111111515 151111111115 11 111111 re 62Chọn thông số về lốp Xe, CÂU - ¿+ - 2 252252 SE£E+EE£E£ESEEEEEESEErErrrrerrrrees 63Xác lập thông số hệ thong phụ ¿- + 225252 SE+E+EE£E£E+EE£EEeErxrrererserees 63Chọn hệ thống điều khiến . - 2E + +E+E2ESESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEkrkrkrkrrrree 64Cửa số hoàn chỉnh khi chọn xong thông số đầu vào cho xe mô phỏng 64Cửa số lựa chọn chu trình t€S( ó- s6 SE E28 E 3E re exes 65Ctra số chọn phụ tải điện - 5E E22 SE SE 1 E515 5212115151115 111111 ecxrk 66©1002 0n G7Cửa số kết quả mô phỏng ¿ - - +2 5£ +*+E+S££E+E+EE£E£E#EE£EEEeEvEerkrrrrererrers 67Bang tiêu chuẩn khí thai c.c.cccccccsccscscsssssscssesssessesesesscscsessesesesscscseseessseeeeseeen 68

Mômen làm việc của động CO 2990003010 v1 n0 11111 kg 69

Chọn hệ thống truyền động - - ¿+ + 2 ©6+S£SE£E+EE£E£ESEEEEEEEEErkrrrrerkrrees 70Cửa số thay đối các thông số về vehicle ¿5 5+ + 2s+e+cezxzxerrseree 70Cửa số chọn loại bình aCCU -G-G- E3 E5E5191 28 E9 5891 1E E3 go 7]Cửa số chọn mô hình động CO điỆn - - Ă 1111111111991 1 v1 1v re, 72File me_pm16evs.m điều chỉnh các thông số của động cơ - 72Cửa số lựa chọn hộp SỐ truyền đỘnG - - << cờ 73Cửa số chọn wheel/aXÌ€ s31 9191919113 511111 1 51111 11x xe 73Cửa số chọn ACC€SSOFY - 521222121 E1 121511212111 111111 1101111011111 74Chon hệ thống điều khiến . - 2E + +E+E2ESESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEkrkrkrkrrrree 74

Chọn chu trình thử nghiệm xe điện - S11 ng 75

Bảng chọn điều kiện kiểm tra khả năng tăng tốc của Xe - 2 555-5¿ 76

Hinh 6.41 Bang chon diéu kién kiém tra kha nang leo dỐc CUA Xe -ccs sex srsesed 76

Hình 6.42 Bảng chọn các tải điện phụ khi xe hoạt động 5-55 5S +2 77

Hình 6.43 Cửa số kết quả mô phỏng ¿+ - 25652 SE‡E+EE£E£E£EEEEEEEEEEEEEEErrkrrrrrrrrree 78Hình 6.44 Hiệu suất làm việc của hộp SỐ - + 25225623 E2 EEE2EE15EE1 21217125 111k,79Hình 6.45 Hiệu suất làm việc của (6 (0) 112k, 0 da4 79

Hình 646 Chu trình lái CY C_SCO03 QGG Gv 81

CHƯƠNG 7 ĐÁNH GIA TÍNH NANG DONG LUC HỌC XE ĐIỆN BON CHO NGỎI, KET

LUAN VA HUONG PHAT TRIEN DE TAL

Hình 7.1 Xe điện 4 chỗ ngôi Đại học Bach Khoa Tp.HCM - << «2 34Hình 7.2 Cửa $6 input 5G 5256332123911 121511232111 11 1111111111111 1 1111 1.11T.g1cre 86Hình 7.3 Thông số Vehicle -¿- 5c 5629222121911 123911212111 21 21111211 1 1.1111 cye 86Hình 7.4 Cửa số chon chu trình lái thử nghiệm NYCC + 2 + +s+c£s+e+eccscxee 88Hình 7.5 Cita số kết quả mô phong c.ccccccccscssssesessssessssssessesesesscsesesscsesessssesessscseseeseseeeeees 88Hình 7.6 Hiệu suất làm việc của các hệ thống ¿ - - + 2 252 2E2E£E2E2EEEEEEEEErkrkrerree 89Hình 7.7 Sơ đồ Depth of discharge - ¿+ + 256552 SE2E£EE E239 1232121121111 2111 93Hình 7.8 Sơ đồ giải thuật mô phỏng quãng đường xe điện -. - - 252555555: 95

DANH MỤC BANG BIEU

CHƯƠNG 4 CƠ SỞ TÍNH TOÁN MÔ PHONG

Bảng 4.1 Bảng thông số kỹ thuật một số mẫu xe truyền thống -. - 55+: 22Bảng 4.2 Thông số kỹ thuật một số xe điện ¿+ + + 2 2 +E+E£E+E£EE£E£E£EeEererxrereee 23Bảng 4.3 Thông số bố trí chung về kích thước ¿- + 2 2555252 +*+E£+E+Ez£zevxerecxee 25Bảng 4.4 Phân bố trọng lượng trường hợp xe không tải - + 25555252 Ss+s+ssscse2 28Bang 4.5 Phân bố trọng lượng trường hợp xe đây tải -¿-5- 25c Sccecccrcrrrererree 29

CHƯƠNG 6 TIỀN HÀNH MÔ PHỎNG

Bang 6.1 Bảng ký hiệu các biến sử dụng trong A.dViSOT - 25-552 2c2xvcczzevrerecree 51Bang 6.2 Thông số kỹ thuật xe i-MiEV và Mirage c.ccccccccesessesessesssesessesesesseseseeseseseeees 80Bang 6.3 So sánh kết quả mô phỏng xe điện và xe truyền thống -5-: 32

CHUONG 7 ĐÁNH GIÁ TÍNH NANG ĐỘNG LUC HỌC XE ĐIỆN BON CHO NGÒI, KET

LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIÊN ĐÈ TÀI.

Bảng 7.1 Thông số kỹ thuật cơ bản xe điện 4 chỗ ngôi - - 2 25552 522s+ccscce2 85Bang 7.2 So sánh kết quả mô phỏng khi thay đổi chu trình thử nghiệm 90Bảng 7.3 So sánh kết quả mô phỏng khi thay đổi tải trọng của Xe -5-5-: 91Bang 7.4 Luc chon cac hé SỐ 901502 077 a 94

1.1 Dat van đềKhí hậu biến đổi (trái đất đang dan nóng lên với nguyên nhân chính là do lượng

khí CO; thải ra môi trường quá lớn gây hiệu ứng nhà kính), và khủng hoảng năng

lượng là hai van dé lớn mà cả thé giới chúng ta đang phải đối mặt Tập trung nghiêncứu hướng giải quyết nhằm giảm thai 6 nhiễm, hạn chế biến đổi khí hau, đồng thời tìmra nguồn năng lượng mới thay thế cho nguồn năng lượng hóa thạch đang ngày càngcạn kiệt là một trong những nhiệm vụ hàng đầu của cả nhân loại Ngành công nghiệpôtô thế giới cũng là ngành tác động cũng như chịu ảnh hưởng trực tiếp từ những vấn đềtrên Đứng trước tình hình đó ngành ôtô thế giới dang dan tim ra những giải pháp déhạn chế lượng tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch, giảm khí thải ra môi trường và đã có nhiềugiải pháp kỹ thuật đưa ra: ôtô hybrid (hoạt động kết hợp hai động cơ động cơ điện vàđộng cơ đốt trong), động cơ khí nén, ôtô chạy băng điện, ôtô dùng pin nhiên liệu, trong đó ôtô chạy bang điện và dùng pin nhiên liệu được ưu tiên nghiên cứu, phát triển

và ứng dụng hiện nay.

Nghiên cứu phát triển dòng xe điện đáp ứng được đầy đủ những tính năng kỹ

thuật, hiệu quả sử dụng cao, tiện lợi cho người sử dụng, đặc biệt là bảo vệ môi trường

đang là ưu tiên hàng đầu của ngành công nghiệp ôtô thế giới hiện nay Để cho việcthiết kế một chiếc xe đảm bảo được những yêu câu đó, các nhà nghiên cứu phải đưa rađược những giải pháp kỹ thuật, đồng thời phải kiểm tra, thực nghiệm và tối ưu nhữnggiải pháp đó Một trong những phương pháp để làm giảm bớt thời gian kiểm tra thựcnghiệm là sử dụng phương pháp mô phỏng số, dựa trên những công cụ mô phỏng lànhững phần mềm mô phỏng Nghiên cứu tính năng động lực học của xe thiết kế là mộttrong những bước đầu tiên để thiết kế một chiếc xe hoàn chỉnh, từ đó có thể xác địnhđược những yếu tô cần phải thay đổi khi thiết kế, mặt khác đánh giá được hiệu quả sử

dụng của xe.

chổ, công cụ mô phỏng số là chương trình mô phóng ADVISOR được sử dụng miễnphi, là co sở là điều kiện để ý tưởng khoa học này phát triển dé tài nghiên cứu khoa

học.

1.2 Tong quan ve nghiên cứu

1.2.1 Tinh hình nghiên cứu nước ngoài

Xe điện lai Hybrid hay xe điện được phát triển mạnh mẽ trên thế giới ngay đầunhững năm 60, 70 của thé kỷ XX nên tình hình nghiên cứu khoa học của xe điện cũngphát triển theo Hiện nay có rất nhiều nghiên cứu tập trung vào ba mảng chính lànghiên cứu về nguồn năng lượng, nghiên cứu về hệ thống điều khiến, nghiên cứu vềkhả năng truyền động Cụ thể:

Về Nguồn năng lượng: (1) Nghiên cứu phát triển siêu pin dành cho xe Hybrid.(2) Mô phỏng, đánh giá hiệu suất của xe điện khi dùng siéu tụ (3) Mô hình pin trongđánh giá tính năng động lực học của xe (4) Mô hình hệ thống pin Lithium-ion, (5)

Đánh giá tinh năng nap xả của acquy Chi-axit,

Hệ thong điều khiển: (1) Mô hình hóa và kiêm soát năng lượng cho bình điện.(2) Tối ưu hệ thống điều khiến

Truyén động: (1) Mô hình, phân tích đánh giá động cơ điện bồ trí tại bốn bánhxe (2) Sử dụng phan mém ADVISOR két hop Backward/Forward approach để môphỏng hệ thống truyền lực xe điện,

1.2.2 Nghiên cứu trong nước

Trong khi làn sóng nghiên cứu ôtô điện đang nổi lên mạnh mẽ trên thế giới thì tạiViệt Nam, đối tượng này chưa nhân được sự quan tâm thích đáng từ các nhà khoa học,

giới doanh nghiệp, cũng như các nhà làm chính sách Qua khảo sát tình hình nhữngnăm vừa qua, có thê thê khang định răng ở Việt Nam chưa hề có một nghiên cứu nao

nhà khoa học và những nhà sáng chế không chuyên Việt Nam Một số sản phẩm mangtính sao chép đơn thuần, chế tác lại về mẫu mã va sau đó cũng không tiếp tục pháttriển.

13 Mục đích nghiên cứu

Mục đích chính của dé tài này mang tính từng bước góp phan xây dựng cơ sở choviệc nghiên cứu có bài bản về xe điện ở Việt Nam Nội dung dé cập ở đây là nghiêncứu phân tích các tính năng động lực của xe điện 4 chỗ (sản phẩm kỹ thuật của trường

Đại Học Bách Khoa TPHCM), qua đó đánh giá được hiệu quả sử dụng của xe, từ đó

khắc phục những nhược điểm vẻ cấu tao, đề xuất phương án cải tạo, nếu có nhu cầuphát triển dé sử dụng pho biến

Tìm hiểu phan mềm mô phỏng ADVISOR và nghiên cứu ứng dụng phần mémtrong phân tính dé đánh giá các tiêu chí kỹ thuật của xe về tính năng động học, động

lực học của xe.14 Phương pháp nghiên cứu

1.4.1 Đối tượng nghiên cứuNghiên cứu tính năng động lực học xe điện 4 chỗ ngôi — Sản phẩm của ĐH báchkhoa thiết kế và chế tạo

1.4.2 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp kế thừa: Sử dụng những mô hình phân tích đã tích hợp sẵn trongphan mém Tìm hiểu những thông số cần thiết để tạo mô hình mới dựa trên cái đã có

Phương pháp chuyên gia: Tham khảo và học hỏi những người đã có kinhnghiệm trong tính toán và m6 phỏng trong lĩnh vực này.

Phương pháp mô phỏng: dùng phần mềm ADVISOR để mô hình hóa và môphỏng xe dựa vào những thông số đầu vào của mô hình thực tế, cũng như các xe thamkhảo dé so sánh đánh giá

Với làn sóng nghiên cứu ôtô điện đang phát triển hiện nay trên thế giới, thì cónhiều đề tài nghiên cứu đã và đang được áp dụng vào sản suất thực tiễn, nâng cao sựcanh tranh của ôtô điện với các loại ôtô sử dụng nguồn năng lượng khác Đề tài nghiêncứu này cho phép đánh giá sản phẩm đã thiết kế tại Việt Nam, qua đó là cơ sở đánh giámang tính khoa học để hoàn thiện một phan hồ sơ thiết kế nếu muốn nhân rộng sảnxuat.

1.5.2 Y nghĩa khoa hocVận dụng phần mềm số vào nghiên cứu khoa học.Từ những thông số ban đầu thông qua chương trình mô phỏng đánh giá được tính

năng hoạt động của xe.

Phân tích kết quả cho biết sự ảnh hưởng các thông số ban đầu ảnh hưởng như thếnào tới khả năng động lực học của xe, qua đó điều chỉnh cho hợp lý, cung cấp thông tincho việc thiết kế kỹ thuật

1.5.3 Y nghĩa thực tiễnĐánh giá được tính năng động lực sản phẩm thực tế là xe điện 4 chỗ ngôi củaTrường Đại học Bách Khoa TPHCM, là cơ sở để đánh giá những sản phẩm tương tự

trên thị trường.

Cung cấp những thông tin cần thiết như về tính năng động lực của xe điện 4 chỗ

ngôi này, cũng là cơ sở đê đánh giá hiệu quả sử dụng của chiéc xe.

TỎNG QUAN VÉ XE ĐIỆN2.1 Sơ lược về lịch sử xe điện”

2.1.1 Thời kỳ đầuÔtô điện không phải là một khái niệm mới mà trên thực tế đã có lịch sử lâu đời.Từ đầu thế kỷ 19, xe chạy băng nguon năng lượng điện đã có vi thế cạnh tranh tươngđương với xe chạy bằng động cơ hơi nước

Vào khoảng những năm 1832 và 1839, Robert Anderson người Scotland đã phát

minh ra loại xe điện chuyên chở dau tiên Năm 1942, hai nhà phát minh người Mỹ làThomas Davenport và Scotsmen Robert Davision trở thành những người dau tiên đưapin vào sử dụng cho ôtô điện Đến những năm 1865, Camille Faure đã thành congtrong việc nâng cao khả năng lưu trữ điện trong pin, giúp cho xe điện có thể di chuyểntrong một quãng đường dài hơn Pháp và Anh là hai quốc gia đầu tiên đưa ôtô điện vàophát triển trong hệ thong giao thông vào cuối thé ky 18

do những nguyên nhân chính sau:

e Vào thời điểm này, người ta đã tìm ra những mỏ dau lớn trên thé giới dẫn đếnviệc ha giá thành của dau và các sản phẩm dẫn xuất trên toàn câu Van đềnhiên liệu cho xe chạy động cơ đốt trong trở nên đơn giản

e Vấn dé giá thành: Năm 1928, một chiếc xe chạy điện giá khoảng 1750 USD,

trong khi đó giá của xe chạy xăng chỉ có giá khoảng 650 USD.

e VỀ mặt kỹ thuật, công nghệ chế tạo động cơ đốt trong và công nghệ ôtô cónhững tiễn bộ vượt bậc: Charles Kettering đã phát minh ra bộ khởi động choxe chạy bang xăng, Henry Ford đã phát minh ra các động cơ đốt trong có giá

thành hạ,

Kết quả là đến năm 1935, Ôtô điện đã gần như biến mat do không thé cạnh tranhđược với xe chạy bằng động cơ đốt trong

lớn mang tính toàn cau:Vấn đề năng lượng: Các nguồn năng lượng hóa thạch như dầu mỏ, than đákhông phải vô tận, chúng có khả năng bị cạn kiệt và không thể tái tạo được Cácphương tiện giao thông sử dụng trực tiếp nguồn năng lượng này (xăng dau) chắc chắnsẽ không tổn tại trong tương lai Trong khi đó, điện năng là loại năng lượng rất linhhoạt, nó có thé chuyển hóa từ nhiều nguồn năng lượng khác, trong đó có các nguồnnăng lượng tái tạo vô tận như năng lượng gió, mặt trời, sóng biển Do vậy các

phương tiện sử dụng điện là phương tiện của tương lai.

Vấn đề môi trường: Không khó để nhận ra rằng môi trường hiện nay đang bị ô

nhiễm nghiêm trọng, mà một trong những nguyên nhân chính là khí thải từ các phương

tiện giao thông, đặc biệt là ôtô Ôtô điện là lời giải triệt dé cho van dé này do nó hoàn

toàn không có khí thải.

Như vậy, ta thay rằng ôtô điện là giải pháp tối ưu cho cả hai van đề lớn đó, đó làly do khiến nó trở thành mối quan tâm đặc biệt từ nửa sau thế ky 20 trở lại đây, và càngngày trở thành mối quan tâm lớn của nghành công nghiệp ôtô và các nhà khoa học trêntoàn thế giới

2.2 Cầu tạo của xe điện!”

Ôtô điện có cấu tạo tương tự ôtô đốt trong thông thường, ngoài những hệ thốngkhung gầm, phanh, treo, lái thì hệ thống truyền động có cấu tạo đơn giản hơn nhiều,bao gom hệ thống bình accu, bộ điều khiến, động cơ điện, và hộp SỐ Nguồn điện từbình accu được truyền tới động cơ thông qua bộ điều khiến truyền tới bánh xe qua hộpsố và cầu chủ động Như vậy yếu tô chính để phân biệt xe điện với các loại xe khác là

dựa vào:

- Dong cơ điện (Electric motor): Có thé str dụng động co 1 chiều DC hoặc độngcơ xoay chiều AC

- Binh điện (Batteries): Cung cấp điện năng cho động cơ và các thiết bị điện trên

Ỷ Ỷ Ỷ

( 500triudi-la ) ( lãđêa ) (u„ ®dã ‘mk vA aa 400 triệu đô-la cho việc

cho việc nghiên cứu các cho việc nghiên cứu PE rn ari ree ee À nghiên cứu các vân đê vê

hệ truyền động sử hệ thông nguôn S5 ak

A tẠ x " cơ sở hạ tầng như các

dụng động cơ điện, năng lượng hiệu ;

Ấtea trạm nap ac quy, V.V.

L V.V, J Ls Suatcao J

Hình 2.4 Phân bồ khoản chi cho nghiên cứu Ôtô điện tại Hoa Ky từ năm 2009.Từ cơ cau khoản chi trên, ta thay răng nguồn năng lượng và hệ thống truyền độnglà những van dé then chốt trong nghiên cứu Ôtô điện

2.3.2 Chau ÂuTại châu Âu, xe plug-in hybrid và các bộ biến đổi điện tử công suất là những vanđề chính được quan tâm nghiên cứu Ôtô điện lai (plug-in Hybrid electric vehicle) là

loại xe sử dụng hỗn hợp cả năng lượng xăng và điện như tên gọi “Hybrid”, thuật ngữ

”Plug-in” cho biết rằng xe có bộ nạp tích hợp san, người dùng chỉ cần cam điện vào

nguôn lưới dân dụng mà không cân một bộ nạp bên ngoài.

I

an arauuxxnn ;

PropulsionControl

2.3.3 Nhật Ban

Tại Nhật Bản, các hãng ôtô lớn đang lần lượt đưa các mẫu xe thuần điện (PureEvs) ra thị trường Nissan với Nissan Leaf, tuy vậy Mitsubishi mới là hãng đầu tiêntung ra thị trường xe điện thương phẩm với i-MiEV Xe i-MiEV đã được giới thiệu ởViệt Nam tại triển lãm ôtô Vietnam Motor Show 2010

Đề đưa vào thì trường mẫu xe điện i-MiEV, hãng Misubishi Motor đã mat 40năm nghiên cứu Từ khi ấp ủ những ý tưởng đầu tiên về ôtô điện, chính thức bắt đầunghiên cứu từ năm 1966, cho đến nay hãng Mitsubishi Motor đã chế tạo ra 10 mẫu xeconcept với hơn 500.000 km chạy thử nghiệm trên toàn cau Lộ trình nghiên cứu được

cho trong bảng nghiên cứu sau:

wn Nai _ ia XU

anwar | V Hoty L(I@ (V Lander Lonmin WILYa

Hình 2.6 Lộ trình nghiên cứu hơn 40 năm nghiên cứu Ôtô điện cua Mitsubishi Motor

Hình 2.7 Xe oto điện i-MiEV được đưa ra thị trường.

Trong giới nghiên cứu, các trường Đại học lớn ở Nhật đều có những phòng thinghiệm, trung tâm nghiên cứu về ôtô điện Trung tâm nghiên cứu dưới sự lãnh đạo củaGiao sư Yoichi Hori (sau day là gọi tắt là Hori-Lab) tại Viện Khoa học Công nghiệp,trường Đại học Tokyo là một trong những đơn vị tiên phong nghiên cứu về xe điện tạiNhật Bản Những nghiên cứu của Hori-lab tập trung vào 2 lĩnh vực chính: (1) Điềukhiến chuyển động (Motion Control), (2) Hệ thong năng lượng cho xe (Vehicle Power

System).

Linh vuc (1) diéu khién chuyén động được thực hiện với những cach sau:- _ Điều khiến chuyển động bám mặt đường

- - Điều khiến 6n định động học thân xe trên cơ sở quan sát các biến dạng

trạng thái và quan sát nhiễu

- _ Điều khiến hệ thống lái.Lĩnh vực (2) nghiên cứu hệ thống năng lượng cho xe tập trung và hai nhánh

chính:

- Su dụng công nghệ siêu tụ điện (Ultra-capacitor) tích trữ năng lượng.

- Sử dụng công nghệ truyền tải điện không dây (Wireless Power

Transmission).

Các nghiên cứu cua Hori-Lab đều được thực hiện trên hệ thống xe điện thínghiệm xây dựng tại trung tâm gồm xe UOT electric March I, II sử dụng nguồn ắc quyvà hệ thống xe điện nhỏ COMS 1,2, 3, chạy hoàn toàn băng siêu tụ điện

2.3.4 Hàn Quốc và Trung QuốcCông nghệ truyền tải điện không dây ứng dụng trong xe điện được khai thácmạnh mẽ bởi các nhà nghiên cứu thuộc Viện Khoa học và Công nghệ tiên tiến HànQuốc (KAIST) với dự án chế tạo xe điện nạp năng lượng từ dưới đất trong suốt quátrình hoạt động (Online EV- OLEV) Các sản phẩm xe bus điện thuộc dự án này đangchạy thử nghiệm rất tốt trong khuôn viên của KAIST và Công viên Grand Seoul.

Battery for Emergency Power Line

Battery capacity reduced to 20% Laid under Roads

Of Battery-Powered Electric Vehlde Available Free of Charge

High-Efficiency Power Pickup Device

Ferrite

Hình 2.10 Xe điện OLEV nap điện không đây online KAIST.

Tai Thuong Hai, Trung Quốc xe bus điện sử dụng siêu tụ của hãng SINAUTECđang gây tiếng vang mạnh mẽ Siêu tụ được nạp nhanh chóng tại mỗi điểm dừng của

xe bus.

2.3.5 Xu thé phát triển của xe điệnCuối năm 2010: Một số ôtô điện đã được giới thiệu và xuất hiện trên thị trường.Năm 2011: Rất nhiều hãng sẽ cho ra đời sản phẩm ôtô điện theo các tuyên bố

trước đó.

Năm 2015: Châu Á — Thái Bình Dương sẽ là thị trường lớn nhất về Ôtô điện Vẻcau hình xe, các chuyên gia đều thống nhất rằng ôtô điện thuần (pure EV) là điểm pháttriển cao nhất của Ôtô điện, câu hình xe lai (hybrid) chỉ là bước đệm về công nghệtrong quá trình quá độ từ xe chạy động cơ đốt trong lên xe điện Ta tham khảo một

đánh giá của Yole Development:

hybrid

Cars examples

X—Xxx% (not exhaustive list)

<a C2

Fuel efficiency & CO2 reduction benefit in % Commercially available today Large commercialisation after 2010

Hình 2.12 Xu hướng phát triển của ôtô điện2.4 Ôtô điện tại Việt Nam

Trong khi làn sóng nghiên cứu ôtô điện đang nổi lên mạnh mẽ trên thế giới thì tạiViệt Nam, đối tượng này chưa nhận được sự quan tâm thích đáng từ các nhà khoa học,

giới doanh nghiệp, cũng như các nhà làm chính sách Qua khảo sát tình hình những

năm vừa qua, có thể khăng định rằng ở Việt Nam chưa hề có một nghiên cứu nào thậtsự bài bản, khoa học và mang tính hệ thống về Ôtô điện Trong vài năm trờ lại đây,

Lá^ ^

một sô sản phâm xe điện mang tính thử nghiệm đã được nghiên cứu chê tạo bởi các

nhà khoa học và những nhà sáng chế không chuyên Việt Nam Một số sản phẩm mangtính sao chép đơn thuần, chế tác lại về mẫu mã va sau đó cũng không tiếp tục pháttriển Có thể kế ra một số sản phẩm do người Việt thiết kế như, năm 2008 ông TrầnVăn Tâm sống tại Củ Chi - thành phố Hồ Chí Minh đã tự nghiên cứu và chế tạo xe điện3 bánh có sức chứa 3 người, tốc độ 35km/h, sử dụng động cơ một chiều DC 48V-800W, 4 ắc quy khô 12V/50Ah, chạy 40km một lần nạp Đây là thành công đáng khíchlệ đối với một nhà sáng chế nghiệp du, tuy nhiên những chỉ tiêu chất lượng của xe cònthấp, xe được chế tạo với phương pháp mang tính kỹ thuật, chưa có hàm lượng khoa

học và quy trình công nghệ.

Trong khi thế giới đã có những bước tiến lớn trong công nghệ chế tạo ôtô điện,Việt Nam cho đến nay vẫn đứng ngoài dòng chảy của xe thế tất yếu này Nếu khôngnhanh chóng triển khai nghiên cứu, nước ta sẽ lại tiếp tục bị lệ thuộc và thế giới

Ta có thể thực hiện mô phỏng từ những phương tiện đơn giản như giấy, bút, đếncác nguyên vật liệu tái tạo lại nguyên mẫu (mô hình băng 26, gach, sat ) hay hiện dai

hơn là mô phỏng dùng máy tính điện tử (MPMT).

Mô phỏng máy tính sử dụng mô tả toán học, mô hình của hệ thống thực ở dạngchương trình máy tính MPMT thường được sử dụng rất có hiệu quả để nghiên cứutrạng thái động của nguyên mẫu trong những điều kiện nếu nghiên cứu trên vật thật sẽkhó khăn, tốn kém và không an toàn

Để xây dựng mô phỏng nói chung có rất nhiều phần mềm hiệu quả, riêng vớingành ôtô phan mém mô phỏng về động lực học cũng có nhiều như CarSim, SIMPLEV,

HVEC, CSM HEV, V-Elph, Advisor.

3.2 Tam quan trọng của mô phỏng các tính năng của một chiếc xeMô phỏng dựa trên sự phân tích tính năng của xe là rất quan trọng cho sự pháttriển của các dòng xe vì sử dụng những mẫu thử tốn kém và không thực tế Do sự bấttiện của phương pháp nhiều mô hình đơn lẻ, cho nên các công cụ mô hình hóa tích hợpsẽ thuận tiện hơn và được khuyến khích phát triển, quá trình này đây nhanh việc nghiên

cứu và cải thiện độ chính xác.

Mô phỏng xe là một phương pháp nhanh, chính xác, có hệ thống, và có thé thayđối tùy chọn khác nhau các thành phân cầu tạo như là nhiên liệu, hệ thống truyền lực,pin nhiên liệu hay là nhiên liệu thay thé, trong việc thiết kế và phát triển sản phẩm

Những công cụ mô phỏng dựa trên những nên tảng khác nhau, nhưng không có chươngtrình nào có thể đáp ứng đây đủ tất cả các tùy chọn cho thiết kế xe Những công cụ nàychỉ tập trung vào một ứng dụng cụ thé với những mối quan tâm chính.

Sau nhiều năm cải tiến liên tục, một công cụ mô phỏng nhanh chóng, chính xácvà linh hoạt vẫn còn đang được phát triển Một trong số các công cụ được sử dụng rộngrãi nhất trong việc mô phỏng và phân tích xe là dựa trên nén tảng Matlab/Simulink.Advisor là một chương trình mô phỏng dựa trên nên tảng Matlab/Simulink

3.3 Giới thiệu phan mềm Advisor

ADVISOR, NREL’s ADvanced VehIcle SimulatOR, là chương trình mô phỏng

được phát triển bởi phòng thí nghiệm Năng Lượng Tái Tạo Quốc Gia Mỹ vào nhữngnăm cuối thập niên 90 Nó bao gồm những mô hình, tập dữ liệu chạy trên nên của phanmềm Mathlab/Simulink Phần mềm được thiết kế để phân tích khả năng vận hành vàhiệu quả kinh tế của những loại xe thông thường, xe điện, hay xe hybrid một cáchnhanh chóng ADVISOR cung cấp một cơ sở để phân tích và mô phỏng một cách chỉtiết các hệ thong ma người dùng đã định nghĩa, tan dụng tối đa sức mạnh của phanmém Matlab/Simulink

Ngoài ra Advisor còn cho phép:

e Du đoán tính mức tiêu hao nhiên liệu của một loại xe

e Nghiên cứu đường truyền mômen hay hiệu suất trong hệ thốngtruyền động của các loại xe

e So sánh mức khí thải phat ra trong các chu trình thử nghiệm.

e Đánh giá kha năng kiểm soát năng lượng của xe hybrid.e Tối ưu tỉ số truyền hộp sô

ADVISOR được sử dụng từ tháng 11 năm 1994, từ đó tới này nó được nghiên

cứu và ứng dụng ở nhiễu trung tâm nghiên cứu cũng như tập đoàn Ôtô như:

e Chrysler Corp.e General Motors Corp.

e AlliedSignal Automotivee Argonne National Laboratorye Naval Research Laboratorye University of California-Davise University of Maryland

e University of lllinois-Urbana/Champaign3.4 Kha nang cua Advisor

Advisor được phát triển như là một công cụ phân tích don giản, công cụ này cóthé được sử dụng để nhanh chóng xác định số lượng tương đối các ảnh hưởng của cáccông nghệ tiên tiến trên xe Nó nhanh chóng phát triển thành một công cụ với hàng loạt

các khả năng.

Sau đây là một số tính năng chính mà nhờ đó nó được sử dụng rộng rãi:

e Giao diện trực quan và dễ sử dụng

e Các giải pháp nhanh chóng.

e Mã nguồn mở

e Tùy chỉnh dễ dàng

e M6 hình hóa các thành phan mở rộng.e H6 trợ khách hang tốt, bảo trì phan mém và cung cấp tài liệu

e Miễn phí và phát hành rộng rãi

e Tham số mô hình cao.e Cung cấp các giải pháp mạnh mẽ.Advisor được thiết kế một cách linh hoạt và mở, công nghệ mới, chiến lược quảnly năng lượng độc đáo chiếc xe mô phỏng được cấu hình dé dàng và được đánh giátrong một hệ thong mô hình Người su dụng nhận được tất cả các mã nguồn khi các góiphan mềm được tải về Các kiến trúc mở và sẵn có của mã nguôồn cho phép một sốlượng tùy biến đáng kể Người dùng có thé thay thé các thành phan hiện có bang cácmô hình chi tiết hơn nếu thay cần thiết

Giao diện đồ hoa của Advisor được thé hiện một cách rất trực quan, cung cấp cáctính năng dễ dang, thay đổi các thông số nhanh chóng và đánh giá được nhiều tìnhhuống xe khác nhau.

Advisor lần đầu tiên được phát hành rộng rãi và miễn phí thông qua Internet vàotháng 9 năm 1998 Người sử dụng đã được giải đáp những câu hỏi về cách sử dụng và

các tính năng của chương trình Advisor đã đạt được và duy trì sự tin tưởng của những

người sử dụng phần mềm cho những dự án phân tích hệ thống xe.Cuối cùng, gần như mọi thứ trong Advisor đã được tham số hóa, kết quả là cácthành phân có thể được tùy chỉnh một cách dễ dàng trong việc nghiên cứu phát triển và

sản Xuât Xe mới.3.5 Hạn chê của Advisor

Advisor đã được phát triển như một công cụ phân tích, không phải là một công cụthiết kế Mô hình hóa các thành phần của nó gần như tĩnh và không nên dùng một mìnhdé dự đoán các tinh huồng trong một quy mô thời gian nhỏ Ví dụ như Advisor khôngnên được sử dụng để định lượng các rung động vật lý, dao động điện trường và cácđộng lực nhanh Tuy nhiên, Advisor có khả năng liên kết với các công cụ khác mà có

khả năng thực hiện việc phân tích động lực Các công cụ như Saber cho mô hình hóa

hệ thong điện va Adams/Car cho việc phan tích động lực đều có thể kết nối vớiAdvisor Những công cụ mô hình hóa động lực này tập trung vào phan phân tích cònAdvisor thực hiện phần còn lại Ví dụ, một pin được mô hình hóa trong Saber có thểđược cấu hình để giao tiếp với các phần khác trong Advisor trong suốt quá trình mô

phỏng xe.3.6 Giao diện của Advisor

Advisor cung cấp việc truy cập dễ dàng và nhanh chóng năm bắt được các thaotác đối với chương trình này thông qua một giao diện đồ họa (GUI interface), có 3 cửasố sẽ hướng dẫn người sử dụng từ các thiết lập ban đầu đến kết quả cuối cùng Cửa số

đầu tiên được sử dụng dé nhập dữ liệu liên quan đên chiéc xe ban dau Cửa sô thứ hai

cung cấp một số tùy chọn mô phỏng mà có thể lựa chọn từ đó Cửa số cuối cùng thểhiện kết quả mô phỏng.

Ở cửa số đầu vào, hệ thống truyền động của chiếc xe được cau hình (như là loại,kiểu bố trí, thông thường, ) được qui định cụ thé cũng như các thành phan hệ thốngtruyền lực khác Bản đồ thể hiện đặc tính hiệu suất cho các thành phân hệ thống truyềnlực khác nhau có thể truy cập bằng cách sử dụng menu liên kết Kích thước của mộtthành phần (như là công suất lớn nhất và số lượng các mo-dun) có thể được sửa đổibang cách chỉnh sửa các giá tri đặc trưng hién thị trong các khung Do phương pháptiếp cận đơn giản, Advisor nhanh hơn rất nhiều so với các chương trình khác Bất kỳtham số vô hướng nào cũng có thé được sửa doi bang các trình don ở bên phải của cửasố Tat cả các tham số cau hình của chiếc xe có thé được lưu lại dé sử dụng trong tương

Hình 3.1 Giao điện các thông số dau vào cua Advisor

Sau khi những đặc tính đầu vào của xe được qui định cụ thé, giao dién tiép theo lacửa số thiết lập mô phỏng Trong cửa sé thiết lập mô phỏng, người dùng sẽ xác địnhnhững trường hop, thông số nao trên xe là được mô phỏng Một số thông số được kiểm

tra trong chu trình lái, tang toc va một sô chu trình đặc biệt khác Vi dụ, khi có một chutrình lái xe được chọn, biêu đô tôc độ có thê được xem ở phân trên bên trái của cửa sôvà phân tích thông kê của chu trình ở phan dưới bên trái Với cau hình các thông sô mô

phỏng, mô phỏng có thể được chạy và kết quả sẽ được trình bày sau khi hoàn thành

dụng các menu ở phân trên bên phải.