Nghiên cứu xây dựng giải thuật xác định quĩ đạo phối hợp công suất tối ưu trong xe hơi hybrid

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TÓM TẮT BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP CƠ SỞ (DO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG QUẢN LÝ) NĂM 2014 NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG GIẢI THUẬT XÁC ĐỊNH QUĨ ĐẠO PHỐI HỢP CÔNG SUẤT TỐI ƯU TRONG XE HƠI HYBRID Mã số: Đ2014-02-106 Chủ nhiệm đề tài : Nguyễn Hoàng Mai Đà Nẵng, 2014 DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI Đơn vị công tác TT Họ tên lĩnh vực chuyên môn Nội dung nghiên cứu cụ thể giao Đại học bách khoa - - Nghiên cứu phần Đại học Đà Nằng - tối ưu phối hợp công TS tự động hóa suất, thu thập liệu thực nghiệm mô Đại học bách khoa Đại học Đà Nằng Phan TS khí - Nghiên cứu đặc Minh tính công suất động Đức Đại học Quảng Bình xăng Kỹ sư điện TĐH - Nghiên cứu xây Nguyễn Đại học bách khoa - dựng mô hình phối Văn Đoài Đại học Đà Nằng - hợp - điện hybrid TS tự động hóa - Nghiên cứu phần Đại học bách khoa - động lực Lê Tiến Đại học Đà Nằng Dũng TS tự động hóa Nguyễn Hoàng Mai Nghiên cứu thích nghi Nguyễn phần Chữ ký Lê Hòa ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH Tên đơn vị nước Nội dung phối hợp nghiên cứu Họ tên người đại diện đơn vị - Trung tâm thí - Cung cấp số liệu Phùng Minh Nguyên nghiệm động ô tô thực nghiệm động - Trường Đại học xăng kỳ bách khoa - Đại học Đà Nẵng DANH MỤC BẢNG BIỂU KÝ HIỆU Bảng 1.1 Bảng 2.1 Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 3.3 TÊN BẢNG Tăng trưởng số lượng xe Việt Nam từ 2000 đến 2011 Mô tả quan hệ loại thiết bị Quan hệ tỉ trọng dung dịch điện phân điện áp So sánh đặc tính tụ điện Thông số siêu tụ TRANG DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT KÝ HIỆU 4S ADC ARM ĐK ĐKBV ĐKTN DLC DuAC F GAC HEV ICE LAC MĐMC MIMO MRAC P PID PSH RPS SISO SPH T VIO GIẢI THÍCH Four Stoke Analog to Digital Converter Acorn RSIC Machine Điều khiển Điều khiển bền vững Điều khiển thích nghi Double Layer Capacitor Dual Adaptive Control Force Gain Adaptive Control Hybrid Electric Vehicle Internal Combustion Engine Learning Adaptive Control Máy điện chiều Multi Input Mult Output Model Reference Adaptive Control Power Poprotional Integrated Derivative Power Split Hybrid Ratio of Power Split Single Input Single Output Split Power of Hybrid Torque Open Input Voltage Mẫu D12 Thông tin kết nghiên cứu đề tài KH&CN cấp Đại học Đà Nẵng ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung: - Tên đề tài: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG GIẢI THUẬT XÁC ĐỊNH QUĨ ĐẠO PHỐI HỢP CÔNG SUẤT TỐI ƯU TRONG XE HƠI HYBRID - Mã số: - Chủ nhiệm: NGUYỄN HOÀNG MAI - Thành viên tham gia: PHAN MINH ĐỨC NGUYỄN VĂN ĐOÀI LÊ TIẾN DŨNG NGUYỄN LÊ HÒA - Cơ quan chủ trì: ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - Thời gian thực hiện: từ tháng 1/2014 đến tháng 12/2014 Mục tiêu: Xây dựng sở nghiên cứu lý thuyết cho hệ thống điều khiển xe hybrid, bước đầu cho việc nghiên cứu công nghệ sản xuất xe hybrid Việt Nam với ưu điểm nói Nghiên cứu trình hoạt động đặc tính độ công suất xe hơi, từ xây dựng thuật toán tối ưu phối hợp công suất - điện xe hybrid loại động song song, để giải toán tiết kiệm nhiên liệu Tính sáng tạo: - Phân tích chuyển động chi tiết xe HEV để xác định chuyển động điều khiển để phối hợp chuyển đổi công suất - Xây dựng phương trình động lực học tổng quát cho chuyển động - Xây dựng điều khiển bền vững điều khiển phần điện chuyển đổi công suất xe HEV để phối hợp bù công công suất cho động xăng - Xây dựng hàm mục tiêu tiêu hao nhiên liệu để xe bám đặc tính công suất tối ưu - Luật điều khiển có tính tổng quát Do mở rộng phạm vi điều khiển lớp đối tượng mà thay đổi cấu trúc điều khiển Chỉ thay đổi tham số cho phù hợp với đối tượng Tóm tắt kết nghiên cứu: Đề tài nghiên cứu chi tiết chuyển động xe HEV Từ làm sở để lựa chọn cảm biến đo lường xe cho tọa độ cần thiết Đã khái quát loại động để lựa chọn loại động nghiên cứu động kỳ Phân tích đặc tính công suất, mô men theo suất tiêu hao nhiên liệu Từ xác định đặc tính công suất tối ưu Nhận dạng tính để làm sở thiết kế điều khiển Mô chế độ hoạt động xe HEV Nghiên cứu tổng quan pin, ắc qui để lưu trữ lượng chuyển đổi công suất xe Nghiên cứu siêu tụ loại thiết bị sạc nhanh để làm đệm công suất xe Đưa luật điều khiển dòng điện để điều khiển chuyển mạch liên tục ghép nối máy điện chiều với nguồn lưu trữ Đưa dạng hàm mục tiêu để điều khiển tối ưu công suất với suất tiêu hao nhiên liệu Dạng hàm mục tiêu đơn giản dễ dàng tổng hợp điều khiển thực tế áp dụng cho đối tượng thực nghiệm nghiên cứu cao Nghiên cứu tổng quan đưa hàm định lượng mô tả thiết bị dùng xe HEV Đưa sở thực nghiệm để tiến hành lấy số liệu thực nghiệm cho nghiên cứu Tên sản phẩm: - 01 báo Hội nghị tự động hóa quốc tế ICIAS 2015 - 01 báo cáo nghiên cứu - 01 luận văn trình độ thạc sĩ Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết nghiên cứu khả áp dụng: Hiệu quả: Nghiên cứu xe hybrid góp phần lớn vệc đào tạo, nghiên cứu, ứng dụng lĩnh vực khí giao thông, điện tử công suất, vi điều khiển, hệ thống nhúng, tin học công nghiệp, lý thuyết điều khiển cho trường đại học xã hội * Về giáo dục đào tạo: đề tài góp phần bổ sung kiến thức cho môn học ngành: - Cơ khí giao thông: động ô tô, nguyên tắc hoạt động xe hybrid, nguyên tắc điều khiển phối hợp - Kỹ thuật điều khiển tự động hóa: điện tử công suất, truyền động điện, lý thuyết điều khiển tự động tối ưu, vi điều khiển, lập trình hệ thống nhúng * Về xã hội: đề tài bước đầu cho chẩn bị nghiên cứu chế tạo xe ô tô cho giao thông: - Tiết kiệm nhiên liệu hóa thạch - Giảm thiểu ô nhiễm môi trường - Tăng chi tiêu khác xã hội - Mọi người dân hưởng quyền lợi sử dụng xe lượng thân thiện với môi trường - Tiến đến chế tạo phương tiện giao thông công cộng xe hybrid, giảm bớt phương tiện cá nhân xe gắn máy, gây nhiều khó khăn cho giao thông - Giảm bớt chi phí bảo vệ môi trường, bảo vệ sức khỏe người dân - Nâng cao trình độ, sức khỏe nhân dân - Đẩy mạnh công nghiệp hóa, đại hóa đất nước Hình 3.14: Mô tả biến đổi thuận nghịch Trong dòng điện IM tương ứng với van T1, T3 mở để hoạt động chế độ động Còn T2, T4 mở tương ứng với dòng If chế độ mát phát Các tranzitor thường dùng MOSFET IGBT cần công suất lớn Với công suất lớn dùng thyristor 3.3.3 Bộ điều khiển dùng vi điều khiển Về phần cứng, điều khiển bao gồm khối: - Khối đầu vào Analog: dùng để thu thập số liệu từ sensor - Khối đầu vào Digital: dùng để thu thập liệu từ sensor trạng thái thiết bị số hóa khác - Khối phối ghép đầu vào: dùng để làm đệm liệu cách li với vi điều khiển cần - Khối vi điều khiển: để xử lí liệu thuật toán lập - Khối phối ghép đầu ra: dùng để làm tầng đệm đầu cách li gữa mạch điều khiển mạch động lực - Khối nguồn cung cấp: cấp nguồn cho vị trí nguồn khác tương ứng mạch * Thiết kế mạch VĐK Đề tài khai thác khả dùng chip ARM (Acorn RISC Machine), loại cấu trúc vi xử lý 32-bit kiểu RISC sử dụng rộng rãi thiết kế nhúng Việc sử dụng lệnh tập lệnh ARM thực thuật toán điều khiển 3.4 Nguồn sạc chiều 3.4.1 Ắc qui pin Lithium-ion * Acquy axit Acquy dụng cụ điện dùng để biến đổi điện dòng điện chiều thành hóa (khi nạp điện) ngược lại biến đổi hóa thành điện 26 (khi phóng điện) Tuy nhiên acquy lại không phát huy tốt xe HEV khối lượng lớn chứa axit gây nguy hiểm đổ, thấm… Vì xe HEV người ta dùng pin Lithium-ion tiến đến sử dụng siêu tụ với điện dung mong muốn từ 5000F đến 30000F cho xe du lịch chỗ ngồi * Pin Lithium-ion Pin Lithium-ion phổ biến thiết bị điện tử tiêu dùng Chúng có mật độ lượng cao, hiệu ứng nhớ, tổn thất không sử dụng Ba thành phần chức cell pin lithium-ion điện cực dương điện cực âm môi trường phân cực Nói chung, điện cực âm tế bào lithium-ion thông thường làm từ carbon Các điện cực dương oxit kim loại, chất điện phân muối lithium dung môi hữu Vai trò điện điện cực đảo ngược cực dương cực âm, tùy thuộc vào hướng dòng chảy qua cell 3.4.2 Nguồn sạc nhanh dùng tụ hóa dung lượng lớn 3.4.2.1 Đặc điểm Đặc điểm xe HEV tốc độ biến thiên nhanh Do để giảm số thời gian, biện pháp đơn giản dùng tụ có dung lượng lớn Ta có phương trình nạp tụ: Um Rc i i.dt U b C (3.30) Từ ta có: Um Ub U ch Rc i i.dt C (3.31) Chuyển qua Laplace ta có: I (s) sC U ch ( s) U ch ( s) I (s) Rc sRC Rc Ts U ch ( s) Rc I(s) (3.32) (3.33) Về quan hệ toán học, ta thấy dòng sạc hàm mũ theo thời gian: 27 i U ch e Rc t /T (3.34) Tuy nhiên, trình nạp điện, điện áp MĐMC lại biến đổi theo tốc độ xe, thông thường giảm dần theo lực phanh Tb Vì vậy: i f (Tb (t)) e Rc t /T (3.35) 3.4.2.2 Siêu tụ điện (Super Capacitor hay DLC - Double Layer Capacitor) Trong DLC, ta biết quan hệ thông số tụ điện: S d C s S d Q V (3.36) Trong đó, số điện môi không gian cách điện, s số điện môi lớp cách điện, S diện tích cực, Q điện tích V hiệu điện tụ điện Năng lượng tích lũy tụ điện: WDLC CV 2 (3.37) Công suất cực đại mà DLC cung cấp được: V2 RE SR PDLC (3.38) Với RESR điện trở mạch nối tiếp tương đương DLC lẫn mạch Siêu tụ có nhược điểm chịu áp nên phải bảo vệ áp chặt chẽ Yêu cầu DLC không điện áp tụ nhỏ mức tối thiểu (cut-off), thương 2V Do thời gian lưu trữ (back-up) DLC không phóng kể từ lúc nạp đầy xác định theo: t back up C V I C V RDLC i Vcutoff i iL (3.39) Trong đó: 28 - tback-up thời gian dự trữ, - V điện áp dùng, - Vcutoff điện áp tối thiểu, - RDLC điện trở 1kHz, - i dòng điện back-up, - iL dòng điện rò rỉ Vấn đề siêu tụ mở (open) để nghiên cứu Vì thông tin thiết bị bổ sung cập nhật liên tục nghiên cứu tiếp 3.4.2.3 Nguồn bảo vệ tụ Do cần bảo vệ điện áp chặt chẽ nên DLC cần có mạch bảo vệ chống áp dòng Mô hình bảo vệ thiết kế hình: Hình 3.31: Sơ đồ điều khiển DLC Trong điều khiển nạp phóng có nhiệm vụ điều chỉnh dòng nạp bảo vệ điện áp cho DLC, nạp thứ cấp có nhiệm vụ chuyển tiếp trình nạp nhanh thành trình nạp chậm sang pin cho xe 3.4.2.4 Mạch điều khiển trợ giúp nạp - phóng nhanh tụ Mạch trợ giúp điều khiển nạp phóng thức chất khâu bù quán tính hệ thống điều khiển nap phóng Do thường có cấu trúc khâu vi phân bậc 1, với hàm truyền sau: (3.40) G(s) k Td s Với Td hàng số quán tính lớn Thực chất PD mắc mạch điều khiển Cấu trúc PD trình bày tài liệu điều khiển tự động 3.4.7 Mạch điều khiển đệm giảm tốc độ tăng dòng Mạch đệm dòng thực chất khâu quán tính bậc làm việc phía Với hàm truyển đạt: Gbff (s) k ff Tff s (3.41) 29 Muốn cần có khâu van chiều (diode) để ngăn dòng chảy ngược, đồng thời để dễ dàng điều chỉnh số quán tính khâu đệm 3.4.3 Mạch bảo vệ hệ thống 3.4.4 Mạch báo lỗi Phần LÝ THUYẾT TỐI ƯU VÀ NGHIÊN CỨU PHỐI HỢP ĐẶC TÍNH 4.1 Khái niệm phối hợp đặc tính - Đặc tính cơ: quan hệ cân mômen, tốc độ - Đặc tính - điện: quan hệ cân thông số học mômen, tốc độ với thông số điện điện áp, dòng điện, từ thông, điện trở, điện cảm, góc pha… - Đặc tính điện: quan hệ cân thông số điện công suất, điện áp, dòng điện, tần số, góc pha, bậc hài, thời gian… 4.2 Lý thuyết tối ưu toàn phương 4.3 Xây dựng mô hình tối ưu toàn phương hệ truyền động Để xác định quan hệ công suất với mômen xoắn xe, ta dựa vào đặc tính quan hệ hãng xe cung cấp a) Thực tế b) Lí tưởng Hình 4.2: Đặc tính công suất, mô men, tốc độ Nhìn vào hình 5, thấy đặc tính lí tưởng khác xa đặc tính thực,với cách dùng tham số chung, ta có: Teng pP cT q; q qbasic Tdm ; q qbasic (4.16) T q 30 Từ mô hình (4.16) ta xây dựng mô hình toán học tương ứng hình 4.3 Hình 4.3: Mô hình hóa xe HEV kiểu SPH Trong hình 4.3, R1 điều khiển công suất động cơ, R2 điều khiển công suất phanh hãm, R3 điều khiển sạc nguồn máy phát, Td lực đạp ga, Tbr lực phanh, Thev lực kéo tổng xe, Tfr tổng lực ma sát Các mô hình trình bày từ (2) đến (14) Ta đưa số giả thiết: - Các bánh xe có độ đàn hồi mặt đường - Lực tác động theo phương ngang, đồng nghĩa với công suất sử dụng để đưa xe chuyển động ngang so với tâm đường ngẫu nhiên không mô tả, coi nhiễu công suất - Kết cấu thân xe đối xứng, trọng tâm xe coi trùng với trục tâm xe Khi mô hình động lực xe viết lại: p fr (t ) pS (t ) pbr (t ) pP (t ) p (t ) (4.17) q (t ) q (t ) q (t ) q (t ) q (t ) Suất tiêu hao nhiên liệu định nghĩa theo hình 3: f (t ) F g p(t ), q(t ) t2 t1 f (t )dt t2 t1 g p(t ), q(t ) dt F ( p, q, T ) (4.18) Trong T = t2 – t1 khoảng thời gian quãng đường xác định Để điều khiển theo đặc tính hình 4.2, mô hình điều khiển bám đặc tính tối ưu hình 4.4 31 Hình 4.4: Mô hình điều khiển bám đặc tính tối ưu Trong điều khiển R2 chuyển đội vị trí bàn đạp phanh thành lực pha phân bố bánh xe R2 mô tả khâu quán tính bậc 1: R2 K br Tbr s (4.19) Thiết kế điều khiển R1: nhiệm vụ điều khiển R1 tạo tín hiệu để mở bướm ga tương ứng với bàn đạp ga vị trí 0% đến 100% Quan hệ theo thực nghiệm [4] coi tuyến tính Do R1 chọn điều khiển PID bậc với hàm truyền: R1 KP Ki s Kd s (4.20) Thiết kế điều khiển R3: theo công thức (4.19) (4.20), ta có mô hình nạp nguồn phát công suất motor điện: uf ub pm Lg i f T if C ubi Rg i f i f dt C pl keg m q (4.21) Theo hình 3, dùng phần mềm nhận dạng đồ thị, ta xác định quan hệ công suất động Popt với tốc độ động q e sau: 32 popt 0,144.10 8.q eng 118,936.10 7.q 3eng 355, 477.10 4.q eng 72,784.q eng 45041 (4.22) Dựa vào (4.15), (4.20) chế độ động biến đổi motor DC ta viết phương trình mô tả trạng thái máy phát - động sau: u ke (q) m q Lmi Rmi sgn(ub u) (4.23) Trong (ub - u)>0 tương ứng với chế độ động điện (ub - u) 0, pb(t) > \ sup | pb(t)| > M, t > Nghĩa dung lượng tụ pin có khả nạp hết lượng từ động - Động motor điện hoạt động chế độ liên tục xe vận hành, nghĩa ta không xét trường hợp động chạy kiểu on/off - Các lực ma sát, lực phanh, lực kéo đại lượng có giới hạn, lực phanh Tbr nhỏ lực kéo cực đại Điều kiện đưa để đảm bảo trường hợp xe chạy lùi phanh Thì với luật điều khiển điều khiển R3: 33 pS pP pS Ropt sgn( S (e)) Jq (4) Tops i Q f Jq Tops Q f Jq (3) Tops Jq (4) Jq Tops (4.24) Tops t T CkT m (1 e ), với R3 điều khiển trượt biến đổi để đảm bảo cho hệ bám pS vào pcom = pP - popt hệ thống bù công suất điện ổn định cân công suất với động diesel để hòa hợp tải Chứng minh: Từ (20), (21) ta rút ra: pS if Qf Q f Jq Q f Tops u Lg i f Rg kT m T if C keg m (4.25) q i f dt C Từ (26) ta có: pS Q f Jq Tops Q f Jq Q f Jq Tops Jq Tops Tops (4.26) Kí hiệu dòng điện i sau: chế độ động cơ: i = im chế độ máy phát: i = if Như theo (4.24) viết: im / f (4.27) i.sgn(ub u ) Từ ta rút luật quan hệ if với công suất pP sau: Qf pS Q f Jq Tops Jq Q f Jq Tops Tops Jq Tops (4.28) 34 Biểu thức Qf (4.28) nghiệm phương trình vi phân (4.26) với giả thiết điều kiện đầu zero, nghĩa trình chuyển đổi pha dòng điện I qua điểm dừng Điều hoàn toàn hợp lý muốn đảo chiều dòng điện, cần đưa giá trị dòng zero, sau tránh vùng chết để khử dòng cân bằng, bắt đầu pha đảo chiều, để tránh trường hợp tải cho motor điện DC Chọn mặt trượt: S (e) e e pP e popt pS pcom (4.29) pS Trong pcom thành phần công suất cần bù Để cho tín hiệu sai lệch bám mặt trượt cần đảm bảo điều kiện trượt: (4.30) S (e).S (e) Điều kiện (4.27) tương đương với: S (e).S (e) ; o (4.31)Từ (29) ta có: S (e) pP pP pS popt pS pP pS pP popt pS (4.32) Ropt Kết hợp (4.24) (4.25) thấy thành phần pcom phụ thuộc tham số tốc độ xe, động Vì S (e) e e nên S(e) = |S(e)|sgn(S(e)) nên điều kiện (4.28) viết lại: S (e) S (e) sgn S (e) ; o (4.33) Thay (27) vào (32) thay tiếp (32) vào (33), ta được: S (e) S (e) sgn S (e) sgn S (e) ; o (4.34) Do điều kiện (4.34) thoả mãn, tức hệ điều khiển motor thuận nghịch ổn định bền vững Kết hợp (4.28) với phương trình (4.26), với qui ước (4.27), ta tìm luật điều khiển dòng điện (4.25) Đó điều phải chứng minh Trên toán bám đặc tính nhiên liệu tối ưu Tuy nhiên xa HEV, việc tối ưu nhiên nhiên liệu phải xét đến tối ưu quãng đường, 35 nghĩa là: cực tiểu nhiên liệu cực đại quãng đường Như ta xây dựng hai hàm mục tiêu: t2 J1min h q (t ), t dt (4.35) t1 t2 J t1 f (t )dt t2 t1 g p(t ), q(t ) dt (4.36) J min( J1 J ) (4.37) Với J1 hàm mục tiêu mô tả quãng đường Xét hàm h q(t ), t , để thỏa mãn điều kiện cực tiểu phải xét đến công điều khiển trình: N A i (t ).qi (t ).ti tb l (4.38) i Hình 4.5 : Mô hình hóa Matlab Simulink Theo định luật bảo toàn lượng công dịch chuyển rõ ràng không đổi Để cho quãng đường cực đại, nghĩa là: N l qi (t ).ti max , hay là: i qi (t ).ti l N i (4.39) chọn luật điều khiển lực mô men cực tiểu Do hàm J1 chọn có dạng: 36 N J1 i (4.40) i Với I thành phần lực xác định phương trình động lực học chi tiết Một cách túy toán học, ta viết: N A i (t ).qi (t ).ti i 1N 4i i qi (t ).ti i qi (t ).ti (4.41) Nhìn vào hình ta thấy vận hành theo hộp số số thấp, tiêu hao nhiên liệu tăng nhanh theo tốc độ Do trường hợp xe HEV, ta xét giá trị hộp số cao cho dễ so sánh Như tốc độ thấp, xe quan niệm sử dụng động điện để khởi động (bằng cách tận dụng momen kéo lớn động DC) tăng tốc, sau chuyển sang công suất – điện cân bằng: m n Pek k Pml (4.42) l Thì xe chuyển sang khởi động động xăng chuyển chế độ Hình 4.6: Cấu trúc điều khiển R3 37 Hình 4.7: Công suất động bám công suất tối uu góc mở ga 30% Không hạn chế giá trị tăng công suất, ta có kết thay đổi công suât sai lệch tối ưu hình Hình 4.9: Sai lệch công suất góc mở ga 30% Xác định hàm mục tiêu J2 Mục đích điều khiển công suất đặc tính công suất bám theo đặc tính tối ưu hình c Do J2, ta xây dựng hàm g p(t ), q(t ) dạng toàn phương: np g p(t ), q(t ) pi (t ) i popti (t ) qi (t ) qopti (t ) (4.43) Cuối ta có: 38 N J min i i t2 np pi (t ) t1 i popti (t ) 2 qi (t ) qopti (t ) dt (4.44) 4.5 Mô hệ thống điều khiển số trường hợp hoạt động Trên hình 4.14 mô tả biến thiên công suất động 4S di chuyển đường có thay đổi công suất liên tục phanh, ma sát Biểu đồ cho thấy xe chạy công suất dao động xung quanh vùng giá trị trung bình với thiết kế định mức cho động Hình 4.14 Kết mô công suất động Hình 4.15 Kết mô công suất tổng Do tải trọng xe liên kết mặt đường, nên công suất tổng yêu cầu thời gian mô lớn công suất định mức động Vì so với đặc tính công suất tối ưu dư phần hình 4.17 39 Hình 4.17 Kết mô công suất bù bám tối ưu Những kết mô bước đầu thể phù hợp kết nghiên cứu để triển khai vào thực nghiệm cho nghiên cứu sau Do giới hạn thời gian đề tài điều kiện mô hình thực nghiệm ĐHBK, chưa cho phép lấy đủ đặc tính thực tế để đưa vào kiểm chứng mô hình lý thuyết Tuy nhiên, kết lý thuyết tảng để tiến hành xây dựng hoàn chỉnh mô hình thực nghiệm 40 [...]... khiển xe hơi hybrid, là bước đầu cho việc nghiên cứu công nghệ sản xuất xe hybrid ở Việt Nam với các ưu điểm đã nói ở trên 1.1.2 Mục tiêu cụ thể - Nghiên cứu xây dựng đặc tính công suất hoạt động của động cơ xăng, - Nghiên cứu đặc tính cơ của động cơ điện một chiều - Nghiên cứu biểu đồ đặc tính công suất động cơ xăng theo mômen và tốc độ, công suất động cơ dưới 60HP - Nghiên cứu áp dụng lý thuyết tối ưu. .. vấn đề đo đạc tín hiệu để phối hợp điều khiển tỉ số phân công suất RPS giữa hai động cơ - Nghiên cứu xây dựng thuật toán tối ưu cho việc điều chế tỉ số RPS, đây là phần quan trọng nhất của đề tài này 1.1.4 Tính mới trong đề tài nghiên cứu - Đưa ra mô hình động lực học đầy đủ cuả đối tượng PSH làm cơ sở cho quá trình xây dựng mô hình mô phỏng - Nghiên cứu xây dựng thuật toán tối ưu điều khiển tỉ số RPS... sở sản xuất Công ty Trường Hải đã đồng ý kết hợp với Đại học Đà Nẵng để cùng nghiên cứu, phát triển sản phẩm xe hybrid Tuy nhiên, đây mới chỉ là nghiên cứu bước đầu nên cần nghiên cứu thực nghiệm sâu hơn với dòng xe du lịch của công ty sản xuất để có thể áp dụng - Phối hợp với cơ sở sản xuất trong quá trình phát triển sản phẩm và tiếp tục nghiên cứu cải thiện các tồn tại - Tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện... xe PSH - 16 Nghiên cứu mô hình bài toán hàm mục tiêu tối ưu quá trình điều khiển để cực tiểu tiêu hao nhiên liệu - Nghiên cứu phát triển thiết bị charge nhanh kết hợp với acqui trong PSH để khai thác năng lượng quá độ CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH ĐỘNG CƠ NHIÊN LIỆU 2.1.1 Đặc tính công suất Để khảo sát đặc tính công suất, ta bắt đầu từ chu trình công tác p-V, hay đồ thị công, là biểu đồ quan hệ áp suất. .. để chế tạo xe hybrid - Cách khác là tăng hiệu suất sử dụng nhiên liệu Trong xe HEV, có thể mô tả công suất gồm 3 thành phần: Pw PP Pm (2.23) Pk , Trong đó, PP là công suất đầu ra sơ cấp do nhiên liệu cháy tạo nên, Pm là công suất hệ thống lai bao gồm máy phát và động cơ điện luân chuyển lưu trữ và Pk là công suất phanh hãm Nhìn vào đồ thị ta thấy mức tiêu hao nhiên liệu của động cơ tối ưu ở một vùng... đại Ta định nghĩa hệ số chia công suất điện cơ: rs PP PP Pm PP Pr 1 Pm , Pr (2.24) Hệ số này đánh giá khả năng hoạt động của phần công suất điện so với công suất cơ Khoảng giới hạn của rs là 0 rs 1 Khi rs = 1 là chỉ dùng mỗi công suất cơ như xe thông thường, còn rs = 0 là loại xe điện EV 22 Rõ ràng ta thấy công suất thiết kế của xe luôn đảm bảo: P PP PS (2.25) max(TP ( )) Trong đó PP là phần công suất. .. cứu áp dụng lý thuyết tối ưu hóa vào trong bài toán phối hợp đặc tính công suất - Nghiên cứu các bộ chuyển mạch điện tử dùng điều khiển động cơ DC - Tham khảo các phương pháp điều khiển phối hợp đã có ở nước ngoài công bố - Phân tích các ưu, nhược điểm của các loại cấu trúc mẫu để rút ra những nhận xét hữu ích trong việc triển khai công nghệ sản xuất xe hybrid trong tương lai Để hệ thống đáp ứng đủ... bởi tổng công suất động cơ, các lực thành phần Fri là các trở lực, bao gồm: trở lực 4 bánh xe, trở lực chuyển động xe, trở lực phân nhánh Ảnh hưởng phối hợp đặc tính cơ lên động cơ 2.2.1 Động lực học của xe hybrid Xem xe ôtô như một hệ chất điểm, mỗi bộ phận xe là một chất điểm chuyển động tương đối trong không gian hệ trục tọa độ OXYZ như hình 2.14 2.2 Hình 2.14: Mô hình xác định động lực học xe HEV... công suất, điện áp, dòng điện, tần số, góc pha, bậc hài, thời gian… 4.2 Lý thuyết tối ưu toàn phương 4.3 Xây dựng mô hình tối ưu toàn phương của hệ truyền động Để xác định quan hệ giữa công suất với mômen xoắn của xe, ta dựa vào đặc tính quan hệ của các hãng xe cung cấp a) Thực tế b) Lí tưởng Hình 4.2: Đặc tính công suất, mô men, tốc độ Nhìn vào hình 5, có thể thấy đặc tính lí tưởng khác xa đặc tính... đề nghiên cứu - Nghiên cứu động lực học chi tiết của hệ thống truyền động điện – cơ của xe - Nghiên cứu vấn đề nạp – xả điện năng của nguồn dự trữ Vì nguồn dự trữ là pin khô có tốc độ nạp chậm, trong khi xe lại luôn ở chế độ quá độ với thời gian ngắn nên nếu nguồn nạp không có khả năng đáp ứng thì năng lượng lại bị chuyển thành tiêu hao nhiệt ma sát Hình 1.4: Kết cấu động cơ hybrid hỗn hợp Nghiên cứu