nghiên cứu tính toán và mô phỏng hệ thống phanh tái sinh trên xe honda crv plug in hybri

Mục tiêu chính của đề tài này là nghiên cứu, tính toán và mô phỏng hệ thống phanh tái sinh được sử dụng trên xe Honda CRV Plug – in Hybrid nhằm phân tích“các yếu tố làm ảnh hưởng đến hiệ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

GVHD: GCV.TS DƯƠNG TUẤN TÙNG SVTH: ĐẶNG VĨ HÀO

NGUYỄN QUỐC KHÁNH

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG

PHANH TÁI SINH TRÊN XE HONDA CRV

PLUG – IN HYBRID

S K L 0 1 2 8 9 9

Tp Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2024

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

SVTH: NGUYỄN QUỐC KHÁNH MSSV: 20145533

Tp Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2024 NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHANH TÁI SINH TRÊN XE HONDA CRV

PLUG – IN HYBRID

i

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới thầy GVC.TS Dương Tuấn Tùng, người đã trực tiếp hướng dẫn và tạo điều kiện cho nhóm chúng em hoàn thành tốt đề tài này Sự tận tâm và kiến thức sâu rộng của thầy đã giúp chúng em vượt qua nhiều khó khăn và đạt được kết quả tốt nhất

“Chúng em cũng muốn bày tỏ lòng biết ơn đến toàn thể giảng viên khoa cơ khí động lực, những người”đã truyền đạt những kiến thức hữu ích và chia sẻ những kinh nghiệm cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường

Đặc biệt hơn nữa, chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè và những người thân yêu đã luôn động viên, ủng hộ và chia sẻ những khó khăn, nỗi buồn và niềm vui cùng chúng em để có thêm động lực hoàn thành đồ án Sự quan tâm và yêu thương của mọi người chính là động lực to lớn giúp chúng em vượt qua mọi thử thách

Cuối cùng, chúng em xin chân thành cảm ơn tất cả những ai đã đóng góp ý kiến, giúp đỡ và hỗ trợ chúng em“trong suốt thời gian dài thực hiện đồ án Chúng em hy vọng”rằng những kinh nghiệm và kiến thức thu được từ quá trình này sẽ là nền tảng vững chắc cho bước đường tương lai của chúng em

Chúng em chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện

Đặng Vĩ Hào Nguyễn Quốc Khánh

ii

TÓM TẮT

Trong một thế giới mà việc bảo vệ môi trường và sự bền vững ngày càng được quan tâm, các phương tiện giao thông không nằm ngoài xu hướng này Những năm gần đây,“nhu cầu sử dụng ô tô ngày càng tăng cao.”Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô, nguồn nhiên liệu hóa thạch đang ngày càng giảm dần theo thời gian và tình trạng ô nhiễm môi trường hiện đang ở mức báo động.“Do đó, để phát triển ngành công nghiệp ô tô bền vững và ổn định, các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực ô tô đã tìm ra những hướng phát triển mới về việc thu hồi năng lượng khi phanh.”Triển khai trên những phương tiện sử dụng động cơ đốt trong truyền thống, xe lai điện và xe điện Và xe Plug – in Hybrid cũng là một lựa chọn khả thi cho những ai muốn sự kết hợp hoàn hảo giữa hiệu quả năng lượng và khả năng vận hành của cả xe điện lẫn xe động cơ đốt trong Với công nghệ tiên tiến, xe Plug – in Hybrid sẽ mang đến cho người dùng trải nghiệm lái xe thân thiện với môi trường mà không làm giảm hiệu suất hay sự tiện nghi Từ khả năng sạc pin nhanh chóng tại các trạm sạc hoặc có thể sạc tại nhà đến quãng đường di chuyển dài hơn khi sử dụng kết hợp nhiên liệu hóa thạch và điện, xe Plug – in Hybrid đang mở ra một chương mới trong lĩnh vực ô tô Mục tiêu chính của đề tài này là nghiên cứu, tính toán và mô phỏng hệ thống phanh tái sinh được sử dụng trên xe Honda CRV Plug – in Hybrid nhằm phân tích“các yếu tố làm ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi năng lượng,”tính toán năng lượng thu hồi và mức tiết kiệm nhiên liệu của hệ thống phanh tái sinh trên xe Honda CRV PHEV Trong đồ án tốt nghiệp này, chúng em sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về hệ thống phanh tái sinh và mẫu xe Plug – in Hybrid, trình bày về cơ sở lý thuyết tính toán năng lượng thu hồi, suất tiêu hao nhiên liệu và sử dụng phần mềm MATLAB/Simulink để xây dựng mô hình mô phỏng tại mỗi quá trình phanh trên xe Honda CRV Plug – in Hybrid

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Các nghiên cứu trong và ngoài nước 2

4 Phương pháp nghiên cứu 3

5.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

6 Nội dung nghiên cứu 3

Chương 1.TỔNG QUAN 5

1.1 Đặt vấn đề 5

1.2 Các phương pháp tích trữ năng lượng hệ thống RBS 6

1.2.1 Hệ thống RBS với kiểu tích trữ năng lượng dưới dạng điện năng 6

1.2.2 Hệ thống RBS với kiểu tích trữ năng lượng dưới dạng các bộ tích năng thủy lực/khí nén 7

1.2.3 Hệ thống RBS với kiểu tích trữ năng lượng bằng bánh đà (Flywheel) 9

1.2.4 Hệ thống RBS với kiểu tích trữ năng lượng dưới dạng vật liệu đàn hồi 11 1.3 Hệ thống phanh tái sinh trên xe xăng lai điện HEV và PHEV 12

1.3.1 Khái niệm về ô tô Plug-in Hybrid (PHEV) 13

1.3.2 Nguyên lý thu hồi năng lượng trên ô tô xăng lai điện PHEV 14

iv 1.4 Hiệu suất thu hồi năng lượng và hiệu suất tích lũy năng lượng của pin lithium –

ion trên các xe PHEV 17

1.5 Các cấp độ sạc pin trên các xe PHEV 17

1.6 Vấn đề sử dụng năng lượng và không gian sử dụng của pin lithium-ion trên các xe PHEV 20

Chương 2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN NĂNG LƯỢNG THU HỒI 21

2.1 Cơ sở lí thuyết và xây dựng mô hình thuật toán 21

2.1.1 Tính toán động lực quá trình phanh 21

2.1.2 Tính toán mô hình ắc quy 23

2.1.3 Mô hình tính toán quá trình phanh 24

2.2 Các tiêu chí đánh giá quá trình phanh ô tô 28

2.2.1 Thời gian phanh 28

2.2.2 Gia tốc chậm dần khi phanh 28

2.2.3 Quãng đường phanh 28

2.3 Phương pháp điều khiển phân phối lực phanh tái sinh và phanh cơ khí đối với xe PHEV ……… 29

2.3.1 Hệ thống thu hồi năng lượng ưu tiên chế độ thu hồi (phương pháp 1) 35 2.3.2 Hệ thống thu hồi năng lượng ưu tiên hiệu quả phanh (phương pháp 2) 37 2.3.3 Tối ưu hóa phân phối lực phanh (phương pháp 3) 38

Chương 3.XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG, TÍNH TOÁN VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG 40

3.1 Mô tả sơ lược về chế độ hoạt động của xe Honda CRV PHEV (Plug-in hybrid) 40

3.2 Hệ thống thu hồi năng lượng trên xe Honda CRV PHEV 46

v

3.4.1 Kết quả mô phỏng đối với chu trình FTP 75 (repeat x2) 87

3.4.2 Kết quả mô phỏng đối với chu trình NEDC (repeat x4) 92

3.4.3 Kết quả mô phỏng đối với chu trình US06 (repeat x2) 97

3.4.4 Tính toán các giá trị năng lượng 106

vi

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu và chữ viết tắt Giải thích ý nghĩa Ghi chú

AC Alternating Current Điện xoay chiều AMT Automated Manual Transmission Hộp số sàn tự động

CVT Continuously Variable Transmission Hộp số vô cấp DC Direct current Điện một chiều ECE Economic Commission for Europe Uỷ ban Kinh tế châu Âu ECM Engine Control Module Hệ thống điều khiển động cơ EGR Exhaust Gas Recirculation Chu trình khí xả

EUDC Extra Urban Driving Cycle Chu trình lái xe đô thị mở rộng EV Electric Vehicles Các xe điện

EPA Enviromental Protection Agency Cơ quan bảo vệ môi trường FPT-75 Federal Test Procedure Chu trình thử nghiệm đường nội

thành của Mỹ HCM Hybrid Control Module Hệ thống điều khiển Hybrid

HEV Hydrid Electric Vehicles Các xe lai điện HIL Hardware in the loop Nền tảng thử nghiệm HVB Hybrid Vehicle Battery Ắc quy cao áp

ICE Internal Combustion Engine Động cơ đốt trong KERS Kinetic Energy Recovery System Hệ“thống thu hồi năng lượng

tốc của Mỹ

vii

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang

Hình 1 Phát thải CO2 toàn cầu và sự thay đổi hàng năm của chúng 1900 – 2023 1

Hình 1.1 Các phương pháp tích trữ năng lượng khi phanh 6

Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống tích trữ năng lượng tái tạo khi phanh dưới dạng điện năng 7

Hình 1.3 Hệ thống tích trữ năng lượng khi phanh bằng thủy lực kiểu nối tiếp 8

Hình 1.4 Hệ thống tích trữ năng lượng khi phanh bằng thủy lực kiểu song song 8

Hình 1.5.Dòng“Flybrid KERS trên Volvo”S60 9

Hình 1.6 Wiliams Hybrid Power dành cho xe đua F1 10

Hình 1.7 Sơ đồ hệ thống tích trữ năng lượng bằng bánh đà 10

Hình 1.8 Cấu“tạo của lò xo”cuộn 11

Hình 1.9 Mẫu xe HEV và PHEV 13

Hình 1.10 Hệ thống Plug-in Hybrid (PHEV) 14

Hình 1.11 Sơ đồ nguyên lý thu hồi năng lượng 15

Hình 1.12 Đặc tính momen phanh của động cơ điện 16

Hình 1.13 Bộ sạc cấp độ 1 18

Hình 1.14 Bộ sạc cấp độ 2 19

Hình 1.15 Bộ sạc cấp độ 3 19

Hình 2.1 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh 21

Hình 2.2 Sơ đồ mô hình hóa ắc quy và phụ tải 23

Hình 2.3 Cấu tạo phanh đĩa 24

Hình 2.4 Đường“đặc tính của động cơ điện 3 pha”có chổi than 25

Hình 2.5 Quan hệ giữa Kv và vận tốc ô tô 26

Hình 2.6.Quan“hệ giữa Ksoc và”%SOC 26

Hình 2.7.Thuật“toán điều khiển hệ thống”phanh 27

Hình 2.8 Đặc tính phân phối lực phanh 29

Hình 2.9 Biểu đồ“các phương pháp điều khiển”lực phanh tái sinh 31

Hình 2.10 Kiểu truyền lực nối tiếp 33

viii

Hình 2.11 Kiểu truyền lực song song 34

Hình 2 12 Kiểu truyền lực hỗn hợp hãng Honda sử dụng 35

Hình 2.13 Minh hoạ lực phanh ở bánh trước và bánh sau – Sự tái sinh năng lượng tối ưu 36

Hình 2.14 Minh hoạ lực phanh ở bánh trước và bánh sau – Cảm giác phanh tối ưu 37

Hình 2 15 Minh hoạ lực phanh ở bánh trước và bánh sau – Tối ưu hóa phân phối lực phanh 38

Hình 3.1 Các chế độ hoạt động của xe Honda CRV PHEV 40

Hình 3.2 Mô tả chế độ vận hành khi xe khởi động hoặc chạy chậm trong thành phố 41

Hình 3 3 Mô tả chế độ vận hành khi xe khởi động, chạy chậm trong thành phố, tăng tốc, leo dốc và chạy ở tốc độ cao 42

Hình 3.4 Mô tả chế độ vận hành khi xe lên dốc hoặc tăng tốc 43

Hình 3.5 Mô tả chế độ vận hành khi xe chạy ở tốc độ cao 44

Hình 3.6 Mô tả chế độ vận hành khi xe giảm tốc hoặc phanh 45

Hình 3.7 Mô hình hệ thống truyền lực trên xe Honda CRV PHEV 46

Hình 3.8 Động cơ điện trên xe Honda CRV PHEV 47

Hình 3.9 Đường đặc tính momen của motor điện trên xe Honda CRV PHEV 48

Hình 3.10 Động cơ xăng trên Honda CRV PHEV 48

Hình 3.11 Đường đặc tính ngoài của động cơ Honda CRV PHEV 49

Hình 3.12 Pin cao áp trên xe Honda CRV PHEV 49

Hình 3.18 Khối các chu trình lái 54

Hình 3.19 Cách chuyển đổi giữa các chu trình 57

ix

Hình 3.20 Mô hình thông số môi trường 58

Hình 3.21 Bộ điều khiển theo dõi tốc độ 58

Hình 3.22 Khối điều khiển chuyển động dọc của xe 58

Hình 3.23 Bộ điều khiển 62

Hình 3.24 Bộ điều khiển động cơ SI 63

Hình 3.25 Sơ đồ khối bộ điều khiển động cơ SI 64

Hình 3.26 Khối phanh tái sinh kiểu series 65

Hình 3.27 Các khối tính toán áp suất phanh yêu cầu 65

Hình 3.28.Cáckhối tính toán tổng“momen phanh yêu”cầu 66

Hình 3.29.Các khối tính toán momen“xoắn”cực đại của động cơ điện truyền đến các bánh xe 66

Hình 3.30 Khối đánh giá momen xoắn cực đại của motor điện 66

Hình 3.31 Kết quả tra cứu momen xoắn motor điện tương ứng với tốc độ của motor điện 67

Hình 3.32 Các khối tính toán momen thu hồi cực đại của động cơ điện truyền đến các bánh xe 68

Hình 3.33 Kết quả tra cứu giới hạn thu hồi 68

Hình 3.34 Các khối tính toán momen thu hồi cực đại của động cơ điện truyền đến các bánh xe bị giới hạn bởi SOC 68

Hình 3.35.Các“khối thuật toán để đánh giá giá trị nhỏ hơn từ 3 giá trị (tổng momen phanh yêu cầu, momen xoắn cực đại của động cơ điện truyền đến các bánh xe”và momen thu hồi cực đại của động cơ điện truyền đến các bánh xe) 69

Hình 3.36 Kết quả tra cứu giá trị vận tốc làm phanh tái sinh không hoạt động 69

Hình 3.37 Khối xác định yếu tố ảnh hưởng 69

Hình 3.38 Các khối tính toán phân phối lực phanh 70

Hình 3.39 Các khối cấu thành của thuật toán lệnh momen xoắn thu hồi của động cơ điện 70

Hình 3.40 Các khối thuật toán điều khiển 71

Hình 3.41 Khối momen xoắn của động cơ điện 71

Hình 3.50 Mô hình hộp số trong mô phỏng 80

Hình 3.51 Mô hình đầu ra của hộp số 81

Hình 3.52 Mô hình phanh thủy lực 81

Hình 3.53 Các thông số liên quan đến bánh xe 82

Hình 3.54 Mô hình động lực học 83

Hình 3.55 Các thông số phần thân xe 84

Hình 3.56 Đầu ra của xe 85

Hình 3.57 Mô hình tính toán nhiên liệu 85

Hình 3.58 Đồ thị lực phanh tại cầu chủ động khi mô phỏng theo chu trình FTP 75 87

Hình 3.59 Đồ thị momen của motor khi mô phỏng theo chu trình FTP 75 88

Hình 3.60 Đồ thị công suất của motor khi mô phỏng theo chu trình FTP 75 89

Hình 3.61 Đồ thị hệ số nạp khi mô phỏng theo chu trình FTP 75 90

Hình 3.62 Đồ thị suất tiêu hao nhiên liệu khi mô phỏng theo chu trình FTP 75 91

Hình 3.63 Đồ thị lực phanh tại cầu chủ động khi mô phỏng theo chu trình NEDC 92

Hình 3.64 Đồ thị momen của motor khi mô phỏng theo chu trình NEDC 93

Hình 3.65 Đồ thị công suất của motor khi mô phỏng theo chu trình NEDC 94

Hình 3.66 Đồ thị hệ số nạp khi mô phỏng theo chu trình NEDC 95

Hình 3.67 Đồ thị suất tiêu hao nhiên liệu khi mô phỏng theo chu trình NEDC 96Hình 3.68 Đồ thị lực phanh tại cầu chủ động khi mô phỏng theo chu trình US06 97

xi

Hình 3.69 Đồ thị momen của motor khi mô phỏng theo chu trình US06 98

Hình 3.70 Đồ thị công suất của motor khi mô phỏng theo chu trình US06 99

Hình 3.71 Đồ thị hệ số nạp SOC khi mô phỏng theo chu trình US06 100

Hình 3.72 Đồ thị suất tiêu hao nhiên liệu khi mô phỏng theo chu trình US06 101

Hình 3.73 Biểu đồ so sánh kết quả mô phỏng giữa các chu trình 102

Hình 3.74 Biểu đồ so sánh nhiên liệu tiết kiệm được nhờ hệ thống RBS giữa các chu trình 104

Hình 3.75 Biểu đồ so sánh suất tiêu hao nhiên liệu giữa các loại xe trên từng điều kiện khác nhau 105

xii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang Bảng 3.1 Bảng thông số động lực học của Honda CRV PHEV 50Bảng 3.2 Sử dụng Drive Cycle Source 56Bảng 3.3 Sử“dụng tham số External”Actions 59Bảng 3.4.Sử“dụng tham số Control type,”cntrlType 59Bảng 3.5.Sử“dụng tham số Shift type,”shftType 60Bảng 3.6.Bảng“giá trị số nguyên của bánh xe chủ”động 61Bảng 3.7 Bảng ký hiệu các biến của SI Engine Controller 64Bảng 3.8.Bảng“thông số cài đặt thông số nhiệt độ động cơ đầu vào khối Mapped SI”Engine 73Bảng 3.9.Bảng“thông số khối công thức tính khối lượng không khí xy lanh khối Mapped SI”Engine 74Bảng 3.10.Bảng“thông số công thức tính lưu lượng nhiên liệu khối Mapped SI”

Engine 75Bảng 3.11.Bảng“miêu tả tính toán điện khối”Mapped SI Engine 75Bảng 3.12 Thông số pin 78Bảng 3.13.Bảng“miêu tả tính toán điện khối Datasheet”Battery 78Bảng 3.14.Bảng“thông số tính toán điện khối Datasheet”Battery 78Bảng 3.15 Thông số kỹ thuật của xe Honda CRV PHEV 83Bảng 3.16 Năng lượng thu hồi được từ các chu trình 102Bảng 3.17 Tính toán nhiên liệu tiết kiệm được ở các chu trình 103Bảng 3.18 Bảng so sánh suất tiêu hao nhiên liệu 105Bảng 3.19 Tính toán giá trị năng lượng của motor kéo và động cơ đốt trong 107Bảng 3.20 Kết quả tính toán các giá trị năng lượng 107

1

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài Ngày nay, với sự gia tăng vượt trội về các phương tiện giao thông đường bộ nên tình trạng ô nhiễm không khí do khí thải của chúng cũng ngày càng trở nên trầm trọng, đặc biệt là ở các khu vực thành thị.“Theo một nghiên cứu của Ủy ban chính phủ về biến đổi khí hậu,”các phương tiện tham gia giao thông chiếm 24% tổng lượng khí thải CO2 trên toàn cầu Để bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng không khí, chính phủ đã ban hành các quy định nghiêm ngặt về mức tiêu thụ nhiên liệu và khí thải từ các phương tiện [1] Điều này đã tạo ra nguồn động lực chính để các nhà sản xuất ô tô đầu tư vào việc phát triển các công nghệ mới, thân thiện với môi trường cho các dòng sản phẩm của mình, bao gồm cả xe điện Tuy nhiên, việc sử dụng động cơ điện vẫn gặp phải một số khó khăn như phạm vi lái xe hạn chế, giá thành cao,… Do đó, việc sử dụng động cơ điện làm nguồn động lực chính hiện nay vẫn còn gặp nhiều hạn chế

Hình 1 Phát thải CO2 toàn cầu và sự thay đổi hàng năm của chúng 1900 – 2023 [1] Để tận dụng tối đa những lợi ích và giảm thiểu những khó khăn của động cơ điện khi sử dụng trên ô tô, các nhà nghiên cứu đã tìm ra phương án kết hợp động cơ điện và động cơ đốt trong, đồng thời cho phép sạc tự nguồn điện bên ngoài để cắm sạc như xe điện, được gọi là xe Plug-in Hybrid (PHEV) PHEV là một trong những giải pháp tiềm năng, giúp giảm lượng tiêu thụ nhiên liệu và khí thải Với khả năng tiết kiệm nhiên liệu ấn tượng và khả năng hoạt động linh hoạt, PHEV đang trở thành lựa chọn phổ biến Sự phát triển của hệ thống sạc nhanh và mạng lưới sạc đang được mở rộng cũng đóng góp vào việc tăng cường sự tiện lợi và khả năng tiếp cận của các phương tiện này với người dùng

2 Một trong những yếu tố quan trọng giúp xe PHEV tiết kiệm nhiên liệu đó là khả năng tái tạo năng lượng khi xe giảm tốc thông qua“hệ thống phanh tái sinh (RBS: Regenerative Brake System) Lượng năng lượng thu hồi được trong quá trình phanh phụ thuộc vào nhiều yếu tố như”hiệu suất của các thiết bị lưu trữ năng lượng, kỹ thuật điều khiển hệ thống và vận tốc khi xe bắt đầu giảm tốc

Nhận thấy được tầm quan trọng của hệ thống phanh tái sinh trên xe PHEV, cũng như để nắm bắt rõ hơn về cách hoạt động, hiệu suất thu hồi và khả năng tiết kiệm nhiên liệu khi sử dụng hệ thống, nhóm chúng em đã chọn đề tài “Nghiên cứu, tính toán và mô phỏng hệ thống phanh tái sinh trên xe Honda CRV Plug-in Hybrid’’.“Với những kiến thức đã nghiên cứu được từ giảng đường và sự hướng dẫn tận tâm từ các thầy, chúng em hy vọng đồ án này sẽ là tài liệu hữu ích giúp các bạn sinh viên”hiểu rõ hơn về hệ thống phanh tái sinh trên xe Plug- in Hybrid

2 Mục tiêu nghiên cứu Đồ án “Nghiên cứu, tính toán và mô phỏng hệ thống phanh tái sinh trên xe Honda CRV Plug-in Hybrid” sẽ tập trung vào các khía cạnh sau:

- Tìm hiểu tổng quan hệ thống phanh tái sinh và xe Plug – in Hybrid - Nghiên cứu những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi năng lượng trên xe Plug – in Hybrid

- Xây dựng mô hình mô phỏng, tính toán và đánh giá hệ thống phanh tái sinh trên xe Honda CRV Plug – in Hybrid

3 Các nghiên cứu trong và ngoài nước  Trong nước

Nhìn chung, những kết quả nghiên cứu về hệ thống phanh tái sinh ở Việt Nam đến nay đã khá nhiều, nổi bật trong số đó là :

“Nghiên cứu, mô phỏng hệ thống phanh tái sinh dựa trên chu trình lái xe thực tế” của TS Dương Tuấn Tùng và nhóm tác giả đã đánh giá được hiệu quả thu hồi năng lượng từ hệ thống phanh tái sinh trên các cung đường khác nhau [2]

Bài báo cáo khoa học “Năng lượng tái tạo và công nghệ lưu trữ năng lượng trên xe điện’’ của Vũ Quang Huy và nhóm tác giả đã chứng minh sự chuyển đổi năng lượng tái tạo thành năng lượng điện, đối với xe điện, xe lai điện sẽ làm giảm được mức tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch và khí, vấn đề ô nhiễm do khí thải Đồng thời phát triển các công nghệ lưu trữ năng lượng mới trong các nhà máy sản xuất điện và trên các phương tiện giao thông theo hướng tận dụng năng lượng dư thừa [3]

 Ngoài nước Peter Clarke và nhóm tác giả có bài nghiên cứu “Giảm khí thải phương tiện với hệ thống phanh tái sinh” để trình bày và phân tích hệ thống phanh tái sinh của xe như

3 một cách dễ dàng và nhanh chóng để làm giảm suất tiêu hao nhiên liệu và lượng khí thải [4]

HiguChi và nhóm tác giả đã có bài nghiên cứu “Phát triển hệ thống Plug-in Hybrid hai động cơ mới” trình bày về chế độ vận hành của xe PHEV trên các dòng xe Honda được gọi là i-MMD, để tối ưu hóa nhiên liệu Khả năng cắm sạc và pin Li-on dung lượng cao, sơ lược về các bộ phận của hệ thống bao gồm động cơ chu trình Atkinson mới được phát triển, động cơ điện hiệu suất cao kết hợp CVT với động cơ đốt trong ICE và máy phát điện, một loại pin dành riêng cho Plug-in Hybrid cũng được mô tả trong bài nghiên cứu [5]

4 Phương pháp nghiên cứu Về lý thuyết và tham khảo tài liệu: Đây là bước đầu tiên và cơ bản nhất, bao gồm việc“thu thập, chọn lọc, phân tích, tổng hợp các ưu nhược điểm của các công trình trong và ngoài nước, các bài báo đã được”đăng gần đây trên các tạp chí khoa học uy tín Điều này giúp hiểu rõ nguyên lý làm việc và các thành phần chính của hệ thống phanh tái tạo Từ đó, nhóm chúng em sẽ đề xuất mô hình hệ thống phanh tái sinh trên xe Honda CRV PHEV để nghiên cứu, tính toán và mô phỏng

Về mô hình hóa hệ thống: Nghiên cứu được hỗ trợ bởi phần mềm mô phỏng như: Phần mềm MATLAB/Simulink dùng để thiết kế, tính toán, mô phỏng và“thu thập dữ liệu trong quá trình nghiên cứu.”Các kết quả của mô phỏng cũng có thể được sử dụng để tối ưu hóa thiết kế hệ thống

Bằng cách kết hợp các phương pháp trên, đề tài này có thể cung cấp cái nhìn toàn diện về hiệu suất và khả năng thu hồi của hệ thống phanh tái tạo trên xe Honda CRV PHEV

1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

“Đối tượng nghiên cứu: Phanh tái sinh trên xe Honda CRV PHEV.”

Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu, tính toán và mô phỏng hệ thống phanh tái sinh trên xe ô tô Honda CRV PHEV

2 Nội dung nghiên cứu Để đạt được các mục tiêu đề ra của đồ án tốt nghiệp, chúng em sẽ thực hiện với các nội dung như sau:

- Nghiên cứu tổng quan bao gồm hệ thống Plug-in Hybrid và phanh tái sinh - Nghiêncứu“cơ sở lý thuyết tính toán năng lượng thu hồi của hệ thống phanh tái sinh

- Nghiên cứu xây dựng mô hình mô phỏng”trên ứng dụng MATLAB/Simulink, từ đó đánh giá hiệu quả thu hồi và khả năng tiết kiệm nhiên liệu từ hệ thống phanh tái sinh

4 Kết luận: Tóm lại, chúng em đã xác định được tính cấp thiết của đề tài, các nghiên cứu trong và ngoài nước, mục tiêu, phương pháp, đối tượng, phạm vi và nội dung nghiên cứu Trong chương 1, chúng em sẽ nghiên cứu tổng quan về xe Plug – in Hybrid nói chung và hệ thống phanh tái sinh nói riêng

5

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 Đặt vấn đề Trong bối cảnh toàn cầu đang đối mặt với những thách thức nghiêm trọng về biến đổi khí hậu và sự cạn kiệt nguồn tài nguyên nhiên liệu hóa thạch, ngành công nghiệp ô tô đang chuyển hướng mạnh mẽ tới các giải pháp năng lượng tái tạo và bền vững Một trong những công nghệ nổi bật trong lĩnh vực này là hệ thống phanh tái sinh, đặc biệt là trên các dòng xe Hybrid và Plug – in Hybrid như Honda CRV PHEV Hệ thống RBS không chỉ giúp tiết kiệm nhiên liệu mà nó còn giảm lượng khí thải CO2, góp phần bảo vệ môi trường Nguyên lý hoạt động của hệ thống này dựa trên việc thu hồi và chuyển đổi năng lượng từ quá trình phanh thành điện năng để sạc lại cho pin, thay vì mất đi năng lượng này dưới dạng nhiệt Điều này không chỉ cải thiện hiệu suất của xe mà còn kéo dài tuổi thọ của hệ thống phanh

Có nghiên cứu cho thấy: Nếu một chiếc xe ô tô có khối lượng 1600 kg được trang bị hệ thống phanh tái tạo và được tích trữ năng lượng để sử dụng lại thì chiếc xe đó sẽ đạt mức tiết kiệm nhiên liệu về mặt lý thuyết lên tới 23% trên đường bằng phẳng, mức nhiên liệu đó đủ để cho chiếc xe tăng tốc ở quãng đường ngắn

Hệ thống phanh tái sinh đã được sử dụng rộng rãi trên đường sắt trong nhiều thập kỷ trước Với công nghệ chế tạo các chi tiết tuyệt đối chính xác và công nghệ kỹ thuật điều khiển đã làm tăng hiệu quả của hệ thống phanh tái sinh trên tàu điện cho thấy có thể giảm được gần 40% năng lượng điện tiêu hao, ít bị hao mòn hơn đối với các bộ phận phanh ma sát và giảm được lượng khí thải CO2 khoảng 90.000 tấn bằng cách tái tạo 112.500 megawatt giờ điện khi sử dụng phanh tái tạo

Hiện nay, nhiều loại xe lai điện và xe thuần điện cũng đã sử dụng phanh tái tạo kết hợp với phanh ma sát giúp tối ưu về mặt nhiên liệu Tuy nhiên, do khối lượng của ô tô nhỏ hơn so với tàu điện nên năng lượng quán tính của nó cũng ít hơn, làm giảm lượng thu hồi và tích trữ trong quá trình phanh Ngoài ra, cần có các thiết bị chuyển đổi và lưu trữ năng lượng để thực hiện quá trình này Theo các nghiên cứu gần đây, năng lượng tái tạo, chuyển đổi và lưu trữ có thể tồn tại dưới dạng khác nhau, như trong hình 1.1

6 Hình 1.1 Các phương pháp tích trữ năng lượng khi phanh [6]

1.2 Các phương pháp tích trữ năng lượng hệ thống RBS Quá trình phanh là quá trình chuyển hóa năng lượng từ cơ năng thành nhiệt năng tại các cơ cấu phanh và làm tiêu tán năng lượng động năng của xe ô tô mà nó phải sử dụng một lượng nhiên liệu nhất định mới đạt được Từ đó, hệ thống phanh tái sinh RBS (Regenerative Braking System) ra đời với mục đích để tái sử dụng lại năng lượng quán tính của xe trong quá trình giảm tốc, giúp tiết kiệm nhiên liệu và đặc biệt là tăng tuổi thọ của cơ cấu phanh Chúng em đã tìm được bốn kiểu tích trữ năng lượng trên hệ thống RBS

1.2.1 Hệ thống RBS với kiểu tích trữ năng lượng dưới dạng điện năng Trục dẫn động của ô tô được nối với một máy phát điện, sử dụng từ trường để hạn chế chuyển động quay của trục dẫn động, làm cho xe chạy chậm lại và tạo ra điện Trong trường hợp xe điện và xe lai điện, điện tạo ra sẽ được truyền tới pin để sạc lại

Cả ô tô điện và ô tô lai điện hiện đại đều sử dụng động cơ điện để cung cấp năng lượng cho ô tô, điều này khiến cho việc áp dụng phanh tái tạo trở nên hiệu quả Đa số những chiếc ô tô này sẽ được thiết lập sao cho khi người lái giảm tốc hoặc phanh, động cơ điện sẽ tự đảo chiều và tác dụng lực cản lên bánh xe thay vì lực kéo Năng lượng điện tác dụng lên các bánh xe sau đó sẽ được đưa qua động cơ điện để sạc lại cho pin

7 Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống tích trữ năng lượng tái tạo khi phanh dưới dạng điện năng

[7] 1.2.2 Hệ thống RBS với kiểu tích trữ năng lượng dưới dạng các bộ tích năng thủy lực/khí nén

Hệ thống RBS tích trữ năng lượng ở dạng thủy lực sử dụng thiết bị lưu trữ thủy lực có dạng hình trụ tích trữ được một lượng dầu áp suất lớn, sử dụng chuyển động cơ học của bánh xe để kéo bơm và sẽ tạo ra được nguồn năng lượng dựa vào khí nén áp suất cao Thiết bị này lưu trữ năng lượng bằng cách nén một khí (thường là khí Nitơ) Một hệ thống thủy lực hybrid cơ bản bao gồm: một bộ tích năng, một bình chứa dầu và một bơm/motor thủy lực [8]

Có hai kiểu kết cấu hệ thống truyền lực hybrid thủy lực: kiểu nối tiếp và kiểu song song Kiểu nối tiếp dựa trên hộp số thủy tĩnh thuần túy và yêu cầu hai motor bơm Nó cho phép phanh tái tạo lưu trữ năng lượng vào bộ tích năng và năng lượng đó được truyền qua hộp số khi xe khi tăng tốc

8 Hình 1.3 Hệ thống tích trữ năng lượng khi phanh bằng thủy lực kiểu nối tiếp [9]

Đối với kiểu song song thì chỉ yêu cầu một motor bơm và hộp số CVT Nó cho phép hỗ trợ động cơ khi tăng tốc

Hình 1.4 Hệ thống tích trữ năng lượng khi phanh bằng thủy lực kiểu song song [9] Khi phanh động năng của bánh xe sẽ dẫn động motor thủy lực hoạt động, chất lỏng sẽ đi từ bình áp suất thấp sang bình áp suất cao và lưu trữ năng lượng tại đây, đồng thời bánh xe cũng được phanh lại Khi tăng tốc, áp suất của bình áp suất cao sẽ được truyền vào bơm động cơ để dẫn động động cơ hoạt động, chất lỏng sẽ được đưa về bình áp suất thấp Đến một thời điểm nhất định, áp suất tại bình áp suất cao sẽ giảm đến một mức nhất định và khi đó động cơ đốt trong sẽ hoạt động ở thời điểm tốt nhất vì lúc đó là tải thấp nhất

Tương tự với xe điện, hệ thống thủy lực hybrid này cũng kém hiệu quả ở tốc độ thấp bởi vì tổn hao cơ lớn Ưu điểm của hệ thống tích trữ năng lượng kiểu thủy lực là

9 đơn giản, không cần những công nghệ đột phá nên dễ dàng đưa vào sản xuất hàng loạt, hiệu suất thu hồi cao đến 70% lượng thất thoát trong quá trình phanh, chi phí thấp và giảm đến 40% lượng khí thải

1.2.3 Hệ thống RBS với kiểu tích trữ năng lượng bằng bánh đà (Flywheel) Phương pháp tích trữ năng lượng bằng bánh đà là một hệ thống lưu trữ năng lượng cơ học, sử dụng nguyên lý vận hành của bánh đà quay để tích trữ năng lượng dưới dạng động năng Năng lượng được tích trữ vào bánh đà được tính theo công thức E = × J × ω , trong đó J là momen quán tính và ω là tốc độ góc của bánh đà Năng lượng này tỷ lệ với bình phương tốc độ quay do đó tăng tốc độ lên sẽ có thể tích trữ năng lượng nhiều hơn Vì vậy, một bánh đà được sử dụng như một thiết bị tích trữ năng lượng, phải được quay với tốc độ rất cao

Hiện nay, trên thế giới có hai hãng sản suất bánh đà siêu tốc dựa trên công nghệ KERS (Kinetic Energy Recovery System) lần đầu tiên được áp dụng trên xe đua F1 đó là hãng Flybird và Williams Hybrid Power

Hình 1.5 Dòng“Flybrid KERS trên Volvo S60”[10]

10 Hình 1.6 Wiliams Hybrid Power dành cho xe đua F1 [11]

Hệ thống Flybrid sử dụng bánh đà như một cơ cấu cơ khí đơn giản Bánh đà có thể được kết nối với nhiều bộ phận quay trong hệ thống truyền lực, từ trục tốc độ của động cơ đến bộ vi sai và đồng thời kết nối với hộp số có dải tỷ số truyền rộng để phù hợp với tốc độ động cơ

Hình 1.7 Sơ đồ hệ thống tích trữ năng lượng bằng bánh đà [12]

11 Khi phanh, bánh đà thu hồi sẽ năng lượng và sau đó bổ sung động năng thông qua động cơ khi xe tăng tốc, giúp giảm mức tiêu thụ nhiên liệu tới 25%.“Động cơ 4 xi lanh có thể cung cấp công suất tương đương với động cơ 6 xi lanh”[13]

Tuy nhiên, phương pháp này không thể lưu trữ năng lượng lâu dài nên phải kết hợp với một số thiết bị khác để lưu trữ năng lượng lâu hơn

1.2.4 Hệ thống RBS với kiểu tích trữ năng lượng dưới dạng vật liệu đàn hồi Dựa vào nguyên lý làm việc của lò xo nén và nảy thì khi xe bắt đầu giảm tốc hoặc phanh thì nó sẽ nén lò xo lại theo chiều nén và khi tăng tốc thì nó sẽ lấy lực nén của lò xo đó để hỗ trợ bánh xe tăng tốc nhanh hơn tức biến đổi động năng khi phanh của xe và tích trữ dưới dạng thế năng của lò xo

Hình 1.8 Cấu tạo của lò xo cuộn [9] Bánh răng mặt trời sẽ được nối cứng với bán trục của xe, liên kết với một bộ bánh răng hành tinh và một bánh răng bao nằm ngoài cùng Một đầu của lò xo cuộn sẽ được nối với bánh răng bao, đầu còn lại sẽ nối với trống phanh của xe.“Khi xe chạy ở tốc độ bình thường thì bánh răng mặt trời sẽ quay làm cho bánh răng hành tinh”quay trơn trong lòng của bánh răng bao, khi đó bánh răng bao sẽ đứng yên và lò xo sẽ không được kéo Khi người lái nhấn phanh, khi đó piston thủy lực làm việc, khóa cần dẫn nối với bánh răng hành tinh, làm cho trục của các bánh răng hành tinh đứng yên Khí đó, đường truyền công suất sẽ đi từ bánh răng mặt trời qua bánh răng hành tinh và bánh răng bao, làm cho bánh răng bao quay Khi bánh răng bao quay sẽ kéo một đầu của lò xo nén lại, đầu còn lại kéo trống phanh ngược chiều với chiều chuyển động của xe, khi đó sẽ tạo ra một momen hãm ngược chiều với chiều chuyển động của xe làm cho bánh xe quay chậm lại Để cho hộp lò xo không quay ngược trở lại thì có ly hợp một chiều có nhiệm vụ giữ cho bánh xe chỉ quay một chiều theo chiều chuyển động Khi đó, ly – on sẽ được hút vào, ép chặt vào bánh răng bao, đồng thời ly – off khóa ly hợp một chiều lại, làm cho bánh răng bao chỉ quay theo chiều chuyển động của xe mà không quay ngược trở lại và lò xo cũng không thể quay ngược

12 trở lại Khi nhả phanh, ly hợp một chiều sẽ được hồi về, ly – off mở ra, làm cho hộp lò xo được giải phóng, cung cấp năng lượng để xe tiến về phía trước

1.3 Hệ thống phanh tái sinh trên xe xăng lai điện HEV và PHEV Có rất nhiều phương án thu hồi năng lượng, như thu hồi bằng bánh đà và thu hồi bằng động cơ điện, đã được đề xuất cho xe xăng lai điện HEV và PHEV Tuy nhiên, việc thu hồi bằng bánh đà không đạt hiệu quả cao và năng lượng thu hồi không được lưu trữ trong một thời gian dài như việc thu hồi năng lượng bằng động cơ điện Sau khi tìm hiểu về các phương pháp và hiệu quả của hệ thống phanh tái tạo trên xe Hybrid, chúng em quyết định nghiên cứu một dạng hybrid cụ thể hơn, đó là xe Plug – in Hybrid (PHEV) Xe PHEV không chỉ sử dụng các hệ thống phanh tái tạo tương tự như đã nêu mà còn có khả năng sạc điện Theo David Gohlke, nhà phân tích năng lượng và môi trường tại phòng thí nghiệm quốc gia Argonne, cho biết hầu hết các xe Hybrid thông thường nó chỉ thể chạy được 2 đến 5 km khi dùng điện Trong khi đó các xe Plug-in Hybrid mới ngày nay đều có phạm vi hoạt động từ 48 đến 80 km khi dùng điện, đủ đáp ứng nhu cầu đi lại hằng ngày của nhiều người Vì vậy, xe Plug – in Hybrid sẽ có phạm vi hoạt động lớn hơn và cải thiện hiệu suất sử dụng năng lượng Ngoài ra, trên các xe PHEV còn có các kiểu bố trí hệ thống truyền lực khác nhau, tùy thuộc vào cách bố trí để có thể đưa ra phương án thu hồi hiệu quả nhất Hãy cùng tìm hiểu sâu hơn về công nghệ này và cách nó góp phần vào xu hướng xe điện hiện đại ngày nay

13 Hình 1.9 Mẫu xe HEV và PHEV [15]

1.3.1 Khái niệm về ô tô Plug-in Hybrid (PHEV) Ô tô Plug – in Hybrid (PHEV) là loại xe hybrid được trang bị động cơ điện và động cơ đốt trong Pin của động cơ điện được sạc đầy bằng cách kết nói với nguồn điện bên ngoài thông qua phích cắm và có bộ pin lớn hơn so với xe hybrid thông thường, cho phép chạy một quãng đường đáng kể mà không cần đến nhiên liệu hóa thạch, từ đó giảm thiểu khí thải và tiêu hao nhiên liệu.“Khả năng sạc từ nguồn điện ngoài giúp người dùng chỉ cần sạc xe tại nhà hoặc tại trạm sạc công cộng, mang lại sự linh hoạt và tiện lợi tối đa.”Điểm nổi bật của PHEV là khả năng giảm phát thải khi lái xe chỉ bằng điện, cũng như khả năng hoạt động hiệu quả ở cả hai chế độ: điện hoàn toàn (EV mode) cho các quãng đường ngắn và hỗ trợ bởi động cơ đốt trong khi cần thiết, nhất là trên các chặng đường dài hoặc khi cần thêm công suất và khi hết pin thì chỉ sử dụng động cơ đốt trong để chạy [17]

14 Hình 1.10.Hệ thống Pl.ug-in Hybrid (PHEV) [16]

1.3.2 Nguyên lý thu hồi năng lượng trên ô tô xăng lai điện PHEV Ô tô xăng lai điện PHEV có hệ thống truyền động sử dụng động cơ điện làm nguồn động lực cho xe chuyển động Động cơ điện được sử dụng có thể hoạt động ở chế độ máy phát thông qua quá trình phanh

Nguyên lý hoạt động của hệ thống thu hồi năng lượng dựa trên đặc tính làm việc của động cơ điện hoạt động ở chế độ máy phát

15 Hình 1.11 Sơ đồ nguyên lý thu hồi năng lượng

Khi xe giảm tốc hoặc phanh, động cơ điện sẽ chuyển sang chế độ máy phát tạo momen phanh lên bánh xe Momen phanh này phụ thuộc vào cấu tạo, dòng kích từ và tốc độ của motor điện, được điều khiển bởi bộ điều khiển của hệ thống Động năng của xe khi phanh sẽ chuyển thành điện năng và được nạp cho ắc quy Do đó hệ thống phanh thu hồi thường đặt trên cầu chủ động, nơi có sẵn motor điện không chỉ giúp xe di chuyển mà còn thu hồi năng lượng khi phanh

Đường đặc tính của momen phanh do motor điện hoạt động ở chế độ máy phát thường có dạng như hình 1.17

16 Hình 1.12 Đặc tính momen phanh của động cơ điện [17]

“Với đặc tính của động cơ điện, momen phanh sẽ tăng dần khi tốc độ xe giảm, trong khi công suất”luôn đạt giá“trị lớn nhất và không đổi” Do đó, momen này rất phù hợp với quá trình phanh ô tô Khi xe chạy ở tốc độ thấp, momen phanh thu hồi sẽ đạt giá trị lớn nhất của động cơ điện Tuy nhiên, trong dải tốc độ này, công suất thu hồi sẽ thay đổi theo quy luật bậc nhất Vì vậy, hệ thống thu hồi năng lượng không thể đáp ứng được yêu cầu về công suất khi xe chạy ở tốc độ thấp Trong các xe điện lai PHEV,“cần có một ắc quy để lưu trữ điện năng từ quá trình nạp của động cơ đốt trong và hệ thống thu hồi năng lượng” Nếu ắc quy đã đầy mà vẫn tiếp tục nạp, sẽ gây ra tình trạng quá nạp, làm giảm tuổi thọ ắc quy Do đó, khi thu hồi lực phanh, cần tính đến khả năng nạp của ắc quy Nếu ắc quy đã đầy, hệ thống thu hồi sẽ ngừng hoạt động Điều này có nghĩa là hệ thống thu hồi năng lượng phanh không luôn hoạt động liên tục

“Hơn nữa, đường đặc tính của động cơ điện cho thấy tốc độ tăng momen không lớn, nên chỉ sử dụng phanh động cơ điện sẽ làm tăng quãng đường phanh, dẫn đến hiệu quả phanh không cao và gây mất an toàn Do đó, cần kết hợp hệ thống phanh thu hồi với các hệ thống phanh thông thường như phanh thủy lực hoặc phanh khí nén để đảm bảo cung cấp đủ momen phanh cho mọi chế độ và khi hệ thống thu hồi không hoạt động Việc kết hợp hai hệ thống phanh cơ khí và phanh thu hồi sẽ mang lại nhiều phương án để đảm bảo hiệu quả phanh tốt nhất ”

17 1.4 Hiệu suất thu hồi năng lượng và hiệu suất tích lũy năng lượng của pin lithium – ion trên các xe PHEV

Trong các xe plug – in hybrid (PHEV), pin lithium – ion đóng“một vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng”để điều khiển xe ở chế độ điện hoàn toàn và hỗ trợ động cơ đốt trong khi cần thiết Hiệu suất thu hồi năng lượng và hiệu suất tích lũy năng lượng của pin lithium – ion trên các xe PHEV là những chỉ số quan trọng giúp đánh giá khả năng và hiệu quả của pin trong việc cung cấp năng lượng cần thiết Hiệu suất thu hồi năng lượng là tỷ lệ giữa năng lượng mà pin thực sự thu được trong quá trình sạc so với năng lượng mà ta cung cấp vào pin trong quá trình sạc Hiệu suất thu hồi năng lượng thường liên quan đến hệ thống thu hồi năng lượng từ quá trình phanh tái sinh nạp vào cho pin Hiệu suất thu hồi năng lượng trong xe PHEV có thể dao động tùy thuộc vào công nghệ pin, hệ thống quản lý pin,… Khi hiệu suất thu hồi năng lượng cao thì xe sẽ có tính hiệu quả về mặt nhiên liệu và tăng phạm vi hoạt động khi sử dụng động cơ điện Hiệu suất thu hồi thường được đo bằng phần trăm Trong điều kiện lý tưởng, hiệu suất thu hồi năng lượng của pin lithium – ion có thể lên đến khoảng 80% – 90%, nhưng trong thực tế, nó thường dao động từ 70% – 85% tùy thuộc vào loại pin, điều kiện sử dụng và các yếu tố kỹ thuật khác

Hiệu suất tích lũy năng lượng là tỷ lệ giữa năng lượng thực tế được lưu trữ trong pin so với năng lượng đã được sử dụng để nạp pin Hiệu suất tích lũy năng lượng trong xe PHEV đánh giá khả năng của pin trong việc lưu trữ năng lượng được cung cấp qua quá trình sạc Với hiệu suất tích lũy năng lượng cao, pin có thể tối đa hóa việc sử dụng năng lượng sạc, giảm thiểu mất mát năng lượng trong quá trình lưu trữ Từ đó, tăng hiệu quả tổng thể của xe và giảm chi phí vận hành Hiệu suất tích lũy cũng được đo bằng phần trăm

Tóm lại, một chiếc xe PHEV với hiệu suất thu hồi năng lượng và hiệu suất tích lũy năng lượng cao thì sẽ cải thiện đáng kể hiệu quả sử dụng năng lượng, kéo dài quãng đường đi được bằng điện, giảm lượng khí thải, chi phí nhiên liệu và giảm tần suất cần sạc pin

1.5 Các cấp độ sạc pin trên các xe PHEV Mức sạc của xe Plug – in Hybrid (PHEV) chia thành 3 cấp độ và nói chung cấp độ càng cao, công suất đầu ra càng cao và xe sẽ sạc càng nhanh Hệ thống bắt đầu với mức sạc thấp nhất, gọi là cấp độ 1 Các cấp độ sạc rất quan trọng, chúng có ưu, nhược điểm khác nhau Cấp độ 1 có tốc độ sạc chậm nhất, thường được sử dụng khi có nhiều thời gian để sạc Cấp độ 2 tăng tốc độ sạc, phù hợp với những người cần sạc nhanh hơn nhưng không đòi hỏi hiệu suất cao Cấp độ 3 hay còn gọi là sạc nhanh, cung cấp tốc độ sạc nhanh nhất, phù hợp với những tình huống cần sạc pin trong thời gian

18 ngắn Việc lựa chọn cấp độ sạc phù hợp phụ thuộc vào hoàn cảnh sử dụng và thời gian sạc mong muốn Khi chọn cấp độ sạc nên xem xét các yếu tố như thời gian cần thiết, chi phí và tiện lợi để tối ưu hóa trải nghiệm sạc và hiệu quả của xe

 Cấp độ 1 (level 1) Sạc cấp độ 1 thuộc loại sạc AC là lựa chọn sạc phổ biến, nếu có ổ cắm điện trên tường bạn có thể sạc và nó chỉ cung cấp tối đa khoảng 2,3 kW Điều này có nghĩa là bạn có thể sạc xe tại nhà, tại nơi làm việc hoặc ở bất cứ nơi nào Điểm yếu của bộ sạc này là tốc độ sạc chậm, chỉ phù hợp cho việc sạc qua đêm Do đó, sạc cấp độ 1 thường chỉ được xem là một giải pháp khi không ở gần khu vực có trạm sạc Chẳng hạn đối với chiếc Honda CRV PHEV: Với tốc độ sạc khoảng 2,3 kW (10A), việc sạc đầy xe từ 0 – 100% với bộ sạc gia đình sẽ mất khoảng 8 giờ

Hình 1.13 Bộ sạc cấp độ 1 [18]  Cấp độ 2 (level 2)

Sạc cấp độ 2 cũng thuộc loại sạc AC, nó nhanh hơn với điện áp tăng gấp đôi so với cấp độ 1 và nó cung cấp từ 3,4 kW đến 22 kW Những bộ sạc cấp độ 2 phổ biến ở các trạm sạc công cộng như bãi đậu xe, trung tâm thương mại,… Nhiều nhà sản xuất ô tô đề nghị chủ xe lắp bộ sạc cấp độ 2 trong nhà hoặc garage nếu có thể Với tốc độ sạc nhanh hơn, sạc cấp độ 2 giúp giảm thời gian chờ đợi khi cần sạc pin trên đường Chẳng hạn đối với chiếc Honda CRV PHEV: Với tốc độ sạc tối đa là 6,8 kW (32A), việc cắm sạc chiếc xe Honda CRV PHEV với bộ sạc nhanh ở nhà hoặc ở trạm sạc công cộng sẽ giúp chúng ta sạc từ 0 – 100% trong khoảng 2,5 giờ