Nghiên cứu mô phỏng đặc tính ắc quy chì axit trên ô tô điện

LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu hướng dẫn TS Đàm Hoàng Phúc Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả Đỗ Ngọc Phƣơng MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC KÝ TỰ VÀ KÝ HIỆU VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN DANH MỤC CÁC BẢNG THÔNG SỐ TRONG LUẬN VĂN DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ TRONG LUẬN VĂN LỜI NÓI ĐẦU CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 10 1.1 SƠ LƢỢC VỀ LỊCH SỬ Ô TÔ ĐIỆN 10 1.1.1 Thời kỳ đầu 10 1.1.2 Suy yếu biến 10 1.1.3 Sự trở lại phát triển 11 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN Ô TÔ ĐIỆN TRÊN THẾ GIỚI 12 1.2.1 Hoa kỳ 12 1.2.2 Châu Âu 12 1.2.3 Nhật Bản 12 1.2.4 Hàn Quốc Trung Quốc 13 1.2.5 Những mẫu ô tô điện 14 1.3 TÌNH HÌNH Ở VIỆT NAM 15 1.4 ĐẶC ĐIỂM CỦA Ô TÔ ĐIỆN 18 1.5 ƢU NHƢỢC ĐIỂM KHI SỬ DỤNG Ô TÔ ĐIỆN 20 1.5.1 Ƣu điểm sử dụng xe điện 20 1.5.2 Nhƣợc điểm sử dụng ô tô điên 21 1.6 VẤN ĐỀ NGUỒN NĂNG LƢỢNG CHO Ô TÔ ĐIỆN 22 1.6.1 Một số loại nguồn sử dụng cho ô tô điện 22 1.6.1.1 Ắc quy chì – axít 22 1.6.1.2 Ắc quy Lithium – ion 22 1.6.1.3 Tế bào nhiên liệu – Fuel Cell 22 1.6.1.4 Siêu tụ điện – Ultra-Capacitor 24 1.6.2 So sánh loại ắc quy dùng cho xe điện 25 CHƢƠNG II: ĐẶC ĐIỂM VÀ QUÁ TRÌNH PHÓNG CỦA ẮC QUY 27 2.1 Các thông số ắc quy 27 2.1.1 Thông số hệ thống ắc quy 27 2.1.2 Thông số cần đo lƣờng 27 2.1.3 Dung lƣợng ắc quy 27 2.1.4 Sự tự phóng 28 2.1.5 Điện trở ắc quy 28 2.1.6 Hiệu suất Faraday 29 2.1.7 Trạng thái nạp ắc quy( SOC) 29 2.1.8 Thuật toán tính toán SOC thực tế 32 2.2.QUÁ TRÌNH PHÓNG CỦA ẮC QUY XE ĐIỆN 33 2.2.1 Dung lƣợng ắc quy VLRA 35 2.2.2 Ắc quy NIMH 37 2.2.2.1 Ảnh hƣởng nhiệt độ 38 2.2.2.2 Chấm dứt phóng 39 2.2.3 Đặc tính xả ắc quy Li – Ion 40 CHƢƠNG III:MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG XE ĐIỆN 43 3.1 Mô hình hệ thống truyền động học xe điện 45 3.1.1Mô hình xe 45 3.1.1.1Lực cản lăn 46 3.1.1.2Lực cản không khí 46 3.1.1.3Lực cản lên dốc 47 3.1.1.4Lực cản quán tính 47 3.1.1.5Lực kéo 48 3.1.2 Mô hình động điện 49 3.1.2.1 Xây dựng đƣờng đặc tính 49 3.1.2.2 Xây dựng thuật toán mô men đầu 51 3.1.3 Mô hình mô ắc quy chì - axit 52 3.1.3.1 Điện áp nhánh 53 3.1.3.2 Điện trở đầu cực R0 54 3.1.3.3 Điện trở nhánh R1 54 3.1.3.4 Dòng điện ký sinh 55 3.1.3.5 Điện lƣợng dung lƣợng 56 3.1.3.6 Mô hình nhiệt 59 3.1.3.7 Khối tính toán mạch 60 3.1.4 Mô hình điều khiển động điện 62 3.1.5 Mô hình truyền động xe điện 63 3.2 Chạy mô hình, phân tích kết 63 3.2.1 Khảo sát cách thức tăng tốc tới khả làm việc xe 65 3.2.1.1 Khảo sát bàn đạp ga dạng “Step” 65 3.2.1.2 Khảo sát bàn đạp ga dạng “Ramp” 69 3.2.1.3 Đồ thị mối liên hệ gia tốc SOC 73 3.3 Kết luận chƣơng 74 ết luận 75 Tài liệu th m hảo 76 DANH MỤC CÁC TT Ý TỰ VÀ Ký tự Ý HIỆU VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN Giải thích ký tự Đơn vị BMS Battery Management System (Hệ thống quản lý ắc quy) VRLA US DOE Ắc quy chì axit không bảo dưỡng Bộ lượng Mỹ USABC Hội liên hiệp Ắc quy tiên tiến EV Ô tô điện HEV Xe Hybrid điện ICV Ô tô trang bị động đốt Ip , In Dòng điện phóng/nạp A Vbs V 10 Vbn Điện áp hệ thống ắc quy Điện áp phần hệ thống ắc quy 11 Tbs Nhiệt độ hệ thống ắc quy 12 SEbatt Mật độ lượng Wh/kg 13 SPbatt Mật độ công suất W/kg 14 Cn Dung lượng ắc quy Ahr 15 ESD Năng lượng tổn thất tự phóng ắc quy Wh 16 αSD 17 EbNorm Năng lượng danh định ắc quy 18 RiDC Điện trở ắc quy 19 ηbatt Hiệu suất ắc quy 20 Echg Hiệu suất lượng nạp ắc quy 21 Edis Hiệu suất lượng phóng ắc quy 22 Voc Điện áp hở mạch V 23 Ri Điện trở Ω 24 Ib Dòng điện xả cố định A 25 SoC Trạng thái nạp ắc quy % 26 OCV Điện áp mở mạch 27 Vave Giá trị điện áp trung bình V C Hệ số tự phóng 24h Wh Ω V 28 Rave Trở kháng ắc quy trung bình Ôm 29 P Công suất bắt nguồn từ ắc quy Ahr 30 C Dung lượng Ahr 31 DOD Trạng thái xả ắc quy % 32 Vc Điện áp cực ắc quy V 33 AC Điện xoay chiều 34 DC 35 E Điện chiều Suất điện động ắc quy V 36 Cp Dung lượng Peukert Ah 37 k Hệ số Peukert DANH MỤC CÁC BẢNG THÔNG SỐ TRONG LUẬN VĂN Bảng 1.1 So sánh thuộc tính loại ắc quy 26 Bảng : Chu trình công suất DST 34 Bảng : Thông số xe điện 44 Bảng 3.2 : Tham số mô truyền động xe 64 Bảng 3 : Thông số khảo sát cách thức tăng tốc dạng step 66 Bảng : Tỉ suất phần trăm thời gian mức đạp ga dạng step 67 Bảng : Tỉ suất phần trăm gia tốc mức đạp ga dạng step 68 Bảng : Bảng thông số khảo sát cách thức tăng tốc dạng Ramp 69 Bảng : Tỉ suất phần trăm thời gian mức đạp ga dạng Ramp 70 Bảng : Tỉ suất phần trăm gia tốc mức đạp ga dạng Ramp 71 Bảng : Mối liên hệ gia tốc trung bình vs SOC trạng thái đạp ga step 73 Bảng 10 : Mối liên hệ gia tốc trung bình vs SOC trạng thái Ramp …………73 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ TRONG LUẬN VĂN Hình 1.1 : Ô tô điện qua thời kỳ 10 Hình 1.2: Xe điện Ford 12 Hình 1.3: Xe điện I Miev 13 Hình 1.4: Xe điện OLEV 13 Hình 1.5: Xe bus điện 14 Hình 1.6: Xe Tesla 15 Hình 1.7: Chỉ số sử dụng lượng xe ô tô động xăng điện 15 Hình 1.8: Mức độ phát thải khí CO2 tương đương loại động đốt điện 18 Hình 1.9: Mức độ phát thải tương đương loại động đốt điện 19 Hình 1.10:Hiệu suất lượng tương đuơng loaị động đốt điện 19 Hình 1.11 Nguyên lý hóa học tế bào nhiên liệu Fuel Cell 23 Hình 1.12 Minh họa hệ thống tế bào nhiên liệu Fuel Cell xe ô tô điện 23 Hình 1.13 Cấu tạo siêu tụ điện 24 Hình 1.14 Sản phẩm siêu tụ điện Maxwell Technology module tụ lớn thị trường 25 Hình 2.1: Mạch đo điện trở RiDC 28 Hình 2.2: So sánh SOC bình thường SOC điều chỉnh 31 Hình 2.3: So sánh dung lượng ắc quy mức 50% SOC 31 Hình 2.4: Chu trình kiểm tra trình phóng ắc quy mô lại chu trình lái xe 35 Hình 2.5: Biến đổi dung lượng ắc quy với nhiệt độ 35 Hình 2.6 :Biến đổi điện áp dung lượng ắc quy thay đổi 36 Hình 2.7: Biến đổi điện áp ắc quy phóng 37 Hình 2.8: Cấu hình phóng ắc quy NiMH 38 Hình 2.9: Biến đổi dung lượng phóng ắc quy với nhiệt độ 38 Hình 2.10: Điện áp phóng tế bào ắc quy 39 Hình 2.11: Đặc tính Ragone cho ắc quy Li-ion 41 Hình 2.12: Đặc tính điện áp Li-ion theo xung xả 42 Hình 3.1: Xe điện Kingwoo XD-BB 43 Hình 3.2: Sơ đồ truyền động xe 45 Hình 3.3: Mô hình chuyển động thân xe 46 Hình 3.4: Mô hình mô chuyển động thân xe 48 Hình 3.5: Đặc tính công suất, mô men động điện chiều 50 Hình 3.6: Sơ đồ thuật toán xây dựng đường đặc tính động điện 50 Hình 3.7: Sơ đồ thuật toán lựa chọn mô men đầu 51 Hình 3.8: Mô hình động điện chiều không chổi than 51 Hình 3.9: Mạch tương đương ắc quy 52 Hình 3.10: Mô hình mô điện áp nhánh 53 Hình 3.11: Mô hình mô điện trở đầu cực 54 Hình 3.12: Mô hình mô điện trở nhánh phóng 55 Hình 3.13: Mô hình mô dòng điện ký sinh 56 Hình 3.14: Mô hình dung lượng ắc quy 59 Hình 3.15: Mô hình nhiệt ắc quy 60 Hình 3.16: Mô hình khối tính toán mạch 61 Hình 3.17: Mô hình mô ắc quy chì axit 62 Hình 3.18: Mô hình điều khiển động điện 62 Hình 3.19: Mô hình mô hệ thống truyền động xe điện 63 Hình 3.20: Mô hình khảo sát cách thức tăng tốc xe điện 65 Hình 3.21: Cách thức tăng tốc dạng step 65 Hình 3.22: Đồ thị vận tốc dạng step 66 Hình 3.23: Đồ thị gia tốc dạng step 67 Hình 3.24: Đồ thị SOC dạng step 68 Hình 3.25: Cách thức tăng tốc dạng Ramp 69 Hình 3.26: Đồ thị vận tốc dạng Ramp 70 Hình 3.27: Đồ thị gia tốc dạng Ramp 71 Hình 3.28: Đồ thị SOC dạng Ramp 72 Hình 3.29: Đồ thị liên hệ gia tốc trung tình trạng thái điện lượng 73 LỜI NÓI ĐẦU Tiếp theo phát triển ô tô hybrid, ô tô điện nhiều hãng ô tô nghiên cứu phát triển nhằm khắc phục yếu điểm nhiên liệu hóa thạch ô nhiễm môi trường tình hình cạn kiệt nguồn nhiên liệu Hiện nay, nhu cầu xe điện nhu cầu có thật Việt Nam Một số khu du lịch Ninh Bình, Quảng Ninh, Hà Nội, … đưa xe điện vào phục vụ hiệu Bên cạnh đó, nhà sản xuất ô tô điện nước xây dựng lộ trình để đưa sản phẩm họ vào Việt Nam Tại Việt Nam, đối tượng chưa nhận nhiều quan tâm nhà khoa học, giới doanh nghiệp nhà làm sách, nên chưa có nhiều nghiên cứu ô tô điện Ô tô điện nhằm cải thiện ô nhiễm môi trường, gặp phải khó khăn vấn đề cung cấp lượng điện để hoạt động Ô tô điện có hai nhược điểm quan trọng lượng trữ thấp giá thành cao Từ nhu cầu thực tế trên, dòng xe ô tô điện cỡ nhỏ giá thành vừa phải đáp ứng tiêu chí ô tô giá rẻ với tính bật nhằm phục vụ cho người tham gia giao thông an toàn hơn, tiện nghi hơn, có khả thay xe mô tô bánh cấp thiết Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo sản phẩm với quy mô thương mại đóng góp nhiều cho việc bảo vệ môi trường, đảm bảo an toàn giao thông tiến trình nội địa hóa tạo nên ngành công nghiệp phụ trợ mạnh cho công nghiệp ô tô điện nói riêng cho công nghiệp ô tô Việt Nam nói chung Trong giới có bước tiến dài công nghệ chế tạo ô tô điện, Việt Nam đứng dòng chảy xu tất yếu không muốn tụt hậu xa Việc tự nghiên cứu thiết kế, chế tạo ô tô điện góp phần thúc đẩy phát triển công nghiệp phụ trợ Điều hoàn toàn phù hợp với chủ trương mong muốn Chính phủ chiến lược phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam nói chung Trong ô tô điện vấn đề dự trữ quản lý dòng lượng vấn đề phức tạp, gây hạn chế tính xe vận tốc quãng đường xe chạy Trên thực tế nguồn lượng vấn đề quan tâm hàng đầu lĩnh vực đầu tư lớn nghiên cứu ô tô điện Qua phân tích cho thấy đề tài:” Nghiên cứu mô đặc tính ắc quy chì axit ô tô điện.” có ý nghĩa khoa học thực tiễn định chọn đề tài làm luận văn, đề tài đóng góp phần nghiên cứu chế tạo ô tô điện Việt Nam Với nội dung luận văn bao gồm có chương với nội dung tổng quan sau: Chương 1: Tổng quan đề tài Chương 2: Đặc điểm trình phóng ắc quy Chương 3: Mô hệ thống truyền động xe điện Kết Luận Với nỗ lực thân, luận văn em hoàn thành luận văn tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận góp ý chân thành thầy cô Nhân dịp xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo TS Đàm Hoàng Phúc người dành nhiều thời gian tâm huyết hướng dẫn việc định hướng nghiên cứu phương pháp giải vấn đề đặt ra, để hoàn thành luận văn tốt nghiệp Tôi xin trân trọng cảm ơn thầy cô môn ô tô xe chuyên dụng Viện Cơ khí Động lực, Viện đào tạo sau Đại học Trường Đại học Bách khoa Hà Nội hết lòng giúp đỡ học tập nghiên cứu CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 SƠ LƢỢC VỀ LỊCH SỬ Ô TÔ ĐIỆN 1.1.1 Thời kỳ đầu Khái niệm ôtô điện khái niệm mà thực tế có lịch sử lâu đời Từ đầu kỷ 19, xe chạy nguồn lượng điện có vị cạnh tranh tương đương với xe chạy động nước Xe điện chuyên chở Robert Anderson người Scotland phát minh vào khoảng năm 1832 1839 Năm 1842, hai nhà phát minh người Mỹ Thomas Davenport Scotsmen Robert Davidson trở thành người đưa ắc quy vào sử dụng cho ô tô điện Đến năm 1865, Camille Faure thành công việc nâng cao khả lưu trữ điện ắc quy, giúp cho xe điện di chuyển quãng đường dài Pháp Anh hai quốc gia đưa ô tô điện vào phát triển hệ thống giao thông vào cuối kỷ 18 Năm 1899 xe đua La jamais Contente đạt vận tốc tối đa 100km/h la bước tiến lớn xe ôtô điện Hình 1.1 : Ô tô điện qua thời kỳ 1.1.2 Suy yếu biến Đến đầu kỷ 20, ô tô điện trở nên yếu so với ô tô sử dụng động đốt nguyên nhân sau: 10 Hình 3.17 Mô hình mô ắc quy chì - axit 3.1.4 Mô hình điều khiển động điện Mục đích nhằm biến đổi tín hiệu vị trí bàn đạp ga thành tín hiệu mô men yêu cầu động phát Đo đồ án không sâu vào chuyển đổi mạch điện, mà xây dựng thuật toán đơn giản dựa vào tham số động điện Hình 3.18 Hình 3.18: Mô hình điều khiển động điện 62 Tham số động điện chiều gồm: mô men lớn (Tmax), thời gian trễ (Tau2) Tín hiệu đầu vào vị trí tay ga (pedal position) Tín hiệu đầu mô men yêu cầu (require Torque) 3.1.5 Mô hình truyền động xe điện Từ sơ đồ cấu trúc hệ thống đề xuất Hình 3.1, đồ án xây dựng mô hình mô khối nhờ phần mềm Matlab-Simulink Mô hình mô hệ thống truyền động xe điện với khối tương ứng Hình 3.19 Hình 3.19: Mô hình mô hệ thống truyền động xe điện 3.2 Chạy mô hình, phân tích kết Sau xây dựng mô hình hệ thống truyền động xe điện Matlab Simulink, đồ án xây dựng phương án khảo sát nhằm đánh giá khả làm việc xe với nhu cầu người sử dụng Do đó, tác giả đề xuất khảo sát theo 02 phương án sau: - Khảo sát bàn đạp ga dạng Step - Khảo sát bàn đạp ga dạng Ramp 63 Bảng 3.2 Th m số mô truyền động xe Thông Khối số Thông Giá trị Đơn vị lượng 200 Cθ Khối số Giá trị Đơn vị Ah m 1000 kg 400 J/oC igb 7.6 Rθ 0.5 W/Km^2 muygb 0.9 Kc 1.11 rw 0.25 m δ 0.8 g 9.81 m/s^2 ro 1.25 kg/m^3 m^2 Dung Ắc quy Mô hình xe I* 10 A θf -40 oC A 2.14 Ep 1.95 V Cd 0.45 Gp0 2.10^-11 muyrr 0.01 Vp0 0.1 alpha độ Ap vmax 11.11 m/s τp 0.5 s Em0 2.18 V Ke 0.000839 V/oC V Mô hình động Tmax 45 Nm omegac 125.6 rad/s Pmax 5700 W τ2 0.02 s Mô hình điều khiển động A0 -0.2 R00 0.002 Ω R10 0.0004 Ω A21 -8 A22 -8.4 R20 0.01 Ω τ1 7200 s ns 24 64 3.2.1 Khảo sát cách thức tăng tốc tới khả làm việc xe Trong phần đồ án khảo sát hoạt động mô hình nhằm tìm ảnh hưởng cách thức tăng tốc tới khả vận hành xe Mô hình 3.20 toa V Pin Motor control Trq Motor model DOC/SOC/ V/taq/ Battery model T ω Vehicle model v/ω/a Hình 3.20: Mô hình hảo sát cách thức tăng tốc xe điện Luận án khảo sát theo cách thức tăng tốc phổ biến Một là, người lái tăng tốc từ từ, tăng dần đến hết bàn đạp ga (Ramp) Hai là, người lái tăng tốc đạp ga đột ngột tới hết bàn đạp ga (Step) Các cách tăng tốc khảo sát theo liệu sau 3.2.1.1 Khảo sát bàn đạp ga dạng “Step” Hình 3.21 Cách thức tăng tốc dạng step 65 Hình 3.21 thể cách thức tăng tốc dạng step chế độ 20% đến 100% lập cụ thể bảng 3.3 Bảng 3.3 Bảng thông số hảo sát cách thức tăng tốc dạng step Đầu vào 0.2 Step Điều iện dừng 0.4 0.6 0.8 v = 40 (km/h) a Đồ thị vận tốc dạng Step Hình 3.22 Đồ thị vận tốc dạng Step Trên bảng 3.4 thể thời gian mức đạp ga dạng step Với công thức tính tỉ suất phần trăm thời gian tăng tốc: Tỉ suất % = Trong : thời gian vị trí bàn đạp ga : 80%, 60%, 40%, 20% thời gian vị trí bàn đạp ga 100% 66 Step Vị trí bàn đạp ga 10 08 100% 06 80% 04 60% 40% 02 20% Thời gian( s) 18,9 20,3 23,7 36,3 130,7 Tỉ suất % 100% 107% 125% 192% 691% Bảng 3.4 Tỉ suất phần trăm thời gi n mức đạp g dạng step Dựa vào đồ thị vận tốc dạng Step bảng tỉ suất phần trăm, thể tăng ga lớn thời gian đạt tốc độ tối đa ngắn, lợi thời gian Khi tăng ga 20% , thời gian để xe đạt vận tốc 40km/h 130,7 giây, gấp 691% thời gian tăng ga 100% 18,9 giây b Đồ thị gia tốc dạng Step Hình 3.23 Đồ thị gia tốc dạng Step Từ đồ thị 3.23, lập bảng tỉ suất gia tốc mức đạp ga dạng step Công thức tính tỉ suất gia tốc cực đại Tỉ suất % = Trong đó: gia tốc cực đại vị trí bàn đạp ga: 80%, 60%, 40%, 20% gia tốc cực đại vị trí bàn đạp ga 100% 67 Step Vị trí bàn đạp ga Gia tốc cực đại a 10 100% 08 06 80% 60% 04 40% 02 20% 0.97 0.76 0.54 0.33 0.116 100% 78.4% 55.7% 34% 12% ( m/ ) Tỉ suất % Bảng 3.5 Tỉ suất phần trăm gia tốc mức đạp ga dạng step Khi tăng đột ngột bàn đạp ga , dẫn đến gia tốc tăng nhanh Ở vị trí bàn đạp ga 100% gia tốc đạt 0.97 m/ , giây đầu với vận tốc nhỏ, mô men lớn dẫn đến gia tốc cực đại Khi vận tốc tăng lên, số vòng quay động tăng dẫn đến mô men giảm , gia tốc xe giảm Đối với chế độ step02 step04 mô men sinh nhỏ nằm vùng ảnh hưởng tốc độ động cơ, dẫn đến mô men không đổi, gia tốc không thay đổi nhiều Kết chế độ step02 , step04 thời gian tăng lên nhiều để xe đạt vận tốc tối đa c Đồ thị SOC dạng Step Hình 3.24 Đồ thị SOC dạng Step 68 Từ đồ thị SOC dạng step, ta thấy lượng ắc quy lại mức đạp ga tương đương chế độ bàn đạp ga Từ đồ thị vận tốc, gia tốc, SOC ta nhận thấy đạp bàn đạp ga nhanh lợi mức đạp chậm Sẽ lợi vận tốc, thời gian , gia tốc lợi SOC Như bàn đạp ga 100% : thời gian đạt vận tốc tối đa 18.9 giây, gia tốc đạt 0.97 m/ , SOC 0.997 , so với bàn đạp ga 20% : thời gian đạt vận tốc tối đa 130.7 giây, gia tốc 0.116 m/ , SOC 0.993 3.2.1.2 Khảo sát bàn đạp ga dạng “Ramp” Hình 3.25 Cách thức tăng tốc dạng ramp Khảo sát cách thức tăng tốc dạng Ramp với thời gian đạp hết hành trình bàn đạp mức : giây , 10 giây… đến 40 giây Bảng 3.6 Bảng thông số hảo sát cách thức tăng tốc dạng R mp Đầu vào Ramp (s) Điều iện dừng 10 20 30 v = 40 (km/h) 69 40 a Đồ thị vận tốc dạng Ramp Hình 3.26 Đồ thị vận tốc dạng Ramp Trên bảng 3.7 thể thời gian mức đạp ga dạng Ramp Với công thức tính tỉ suất phần trăm theo thời gian tăng tốc : Tỉ suất % = Trong : thời gian xe đạt vận tốc tối đa ramp10, ramp20, ramp30, ramp40 thời gian xe đạt vận tốc tối đa ramp2 Ramp 10 20 30 40 Thời gian( s) 20 24.3 29.3 33,6 37.6 Tỉ suất 100% 120% 144% 165% 183% tăng tốc % Bảng 3.7 Tỉ suất phần trăm thời gi n mức đạp g dạng Ramp 70 Dựa vào đồ thị vận tốc dạng ramp bảng tỉ suất phần trăm, thể tăng ga nhanh thời gian đạt tốc độ tối đa ngắn, lợi thời gian Khi tăng ga mức ramp 40 , thời gian để xe đạt vận tốc 40km/h 37.6 giây, 83% thời gian tăng ga ramp 20 giây b Đồ thị gi tốc dạng Ramp Hình 3.27 Đồ thị gi tốc dạng Ramp Từ đồ thị 3.26, lập bảng tỉ suất gia tốc cực đại mức đạp ga dạng ramp Công thức tính tỉ suất gia tốc Tỉ suất % = Trong đó: gia tốc cực đại xe trạng thái ramp10, ramp20,ramp30,ramp40 gia tốc cực đại xe trạng thái ramp2 Ramp Gia tốc cực đại a 10 20 30 40 0.97 0.96 0.76 0.65 0.58 100% 98.9% 78.3% 67% 59.8% ( m/ ) Tỉ suất % Bảng 3.8 Tỉ suất phần trăm gi tốc mức đạp g dạng ramp 71 Khi đạp ga tăng dần đến hết bàn đạp ga, gia tốc tăng nhanh Ở mức đạp ga Ramp gia tốc đạt 0.97 m/ thời gian 3.1 s, lúc mô men động cần huy động mạnh để xe đạt tốc độ tối đa Nhưng sau gia tốc giảm mạnh, sau 21s gia tốc xe 0.26 m/ lúc vận tốc xe đạt tốc độ tối đa Khi mức đạp ga Ramp 30 40 gia tốc đạt nhỏ 59,8% đến 67% so với mức đạp ga Ramp sau gia tốc giảm không nhiều c Đồ thị SOC dạng Ramp Hình 3.28 Đồ thị SOC dạng Ramp Từ bảng tỉ suất phần trăm SOC, ta thấy lượng ắc quy lại mức đạp ga tương đương chế độ bàn đạp ga Từ đồ thị vận tốc, gia tốc, SOC ta nhận thấy đạp bàn đạp dần đến hết hành trình nhanh lợi mức đạp chậm Sẽ lợi vận tốc, thời gian , gia tốc lợi SOC Như đạp ga Ramp : thời gian đạt vận tốc tối đa 20 giây, gia tốc đạt 0.97 m/ , SOC 0.997 , so với cách đạp ga Ramp40 : thời gian đạt vận tốc tối đa 37.6 giây, gia tốc 0.58 m/ 72 , SOC 0.996 3.2.1.3 Mối liên hệ gia tốc trung bình vs SOC Để đánh giá hiệu hai cách thức tăng tốc, tác giả đề xuất đánh giá qua gia tốc trung bình aavg điện lượng lại ắc quy SOC Gia tốc trung bình tính tỷ số vận tốc cuối trình tăng tốc thời gian tăng tốc: (m/s2) SOC xác định thời điểm kết thúc trình tăng tốc a Mối liên hệ gia tốc trung bình SOC trạng thái đạp ga Step Step 10 08 06 04 02 aavg 0.59 0.55 0.47 0.31 0.09 SOC 0.997 0.997 0.997 0.9969 0.993 Bảng 3.9 : Mối liên hệ giữ gi tốc trung bình vs SOC trạng thái đạp g step b Mối liên hệ gia tốc trung bình SOC trạng thái đạp ga Ramp Ramp 10 20 30 40 aavg 0.56 0.46 0.38 0.33 0.3 SOC 0.997 0.997 0.997 0.996 0.996 Bảng 3.10 : Mối liên hệ giữ gi tốc trung bình vs SOC trạng thái đạp g Ramp Đồ thị mô tả mối liên hệ gia tốc trung bình DOC Hình 3.29 Đồ thị liên hệ giữ gi tốc trung bình aavg trạng thái điện lƣợng SOC 73 Từ đồ thị 3.27 ta nhận thấy chế độ Step, đạp bàn đạp ga từ 40% trở lên, gia tốc xe cao đồng thời SOC lớn, lợi gia tốc lẫn điện lượng Khi bàn đạp ga nhỏ 40% thiệt gia tốc lẫn điện lượng Ở chế độ Ramp, chênh lệch điện lượng SOC không đáng kể, gia tốc thay đổi không nhiều Đi xe chế độ Ramp , lợi điện lượng lẫn gia tốc Ta dễ nhận ra, với giá trị gia tốc, điện lượng lại hai cách thức tăng tốc khác Nếu người lái cần tăng tốc nhanh đạp ga đột ngột 100% tốt Nếu tăng tốc chậm, người lái nên đạp ga từ từ Các thông số thông tin hỗ trợ nghiên cứu phận điều khiển động xe điện 3.3 Kết luận chƣơng Trong chương khảo sát xe điện chế độ bàn đạp ga: Step vs Ramp Đưa kết vận tốc , gia tốc, cách thức đạp ga, dung lượng SOC Từ kết đưa phương án cách thức tăng tốc cách thức đạp ga tối ưu để xe điện làm việc hiệu quả, nhiều lợi vận tốc, gia tốc SOC Người lái cần tăng tốc nhanh đạp ga đột ngột 100% tốt Nếu tăng tốc chậm, người lái nên đạp ga từ từ Thực chất việc mô hình hóa nhằm giúp người thiết kế kiểm nghiệm đánh giá cách trực quan hệ thống truyền động học xe điện Giúp việc thay đổi, tối ưu hệ thống dễ dàng, nhanh chóng tiết kiệm chi phí chế tạo thử Qua kết khảo sát thực tế mà nhóm thiết kế xe điện thực với kết mô cho thấy việc lựa chọn xe điện khu vực nội đô hoàn toàn đắn 74 ết luận Hệ thống động lực sử dụng xe điện ngày dạng, bố trí thiết kế theo nhiều phương thức khác Trong khuổn khổ luận văn tốt nghiệp tác giả giải vấn đề sau: - Nghiên cứu, tìm hiểu cách tổng quan phát triển ô tô điện - Đặc điểm trình phóng ắc quy - Xây dựng mô hình động lực xe điện, trính phóng điện ắc quy - Khảo sát bàn đạp ga chế độ Step Ramp - Đưa cách thức tăng tốc tối ưu để đạt hiệu mặt lượng Để hoàn thiện mục tiêu đề ra, luận văn cần hoàn thiện thêm số nội dung nghiên cứu sau: - Tính toán khả quay vòng, ổn định nganh, ổn định dọc - X y dựng mô hình mô trình xe giảm tốc phanh Kết luận văn sở cho hướng nghiên cứu điều khiển hệ thống động lực điện xe điện Tuy nhiên, kết luận văn kết nghiên cứu bước đầu Luận văn cần phát triển nghiên cứu thêm nhằm ứng dụng vào thực tiễn lớn 75 Tài liệu th m hảo [1] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, “Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí (tập 1)”,Nhà xuất giáo dục, 2009 [2] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, “Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí (tập 2)” ,Nhà xuất giáo dục, 2009 [3] Nguyễn Khắc Trai, Nguyễn Trọng Hoan, Hồ Hữu Hải, Phạm Huy Hường, Nguyễn Văn Chưởng, Trịnh Minh Hoàng, “Kết cấu ô tô ”, Nhà xuất Bách khoa Hà Nội,2009 [4] Massimo Ceraolo, “New Dynamical Models of Lead-Acid Batteries”, IEEE Transactions on power systems, Vol 15, No.4, November 2000 [5] Massimo Ceraolo, “Dynamical Models of Lead-Acid Batteries: Implementation Issues”, IEEE Transactions on energy conversion, VOL 17, No.1, March 2002 [6] Robyn A Jackey, “A simple, Effective Lead-Acid modeling process for electrical system component selection”, 2007 [7] Antonio Manenti, Simona Onori, Yann Guezennec, “A new modeling approach to predict „Peukert Effect‟ for lead acid batteries”, Milano, 2011 76 ... 52 Hình 3.10: Mô hình mô điện áp nhánh 53 Hình 3.11: Mô hình mô điện trở đầu cực 54 Hình 3.12: Mô hình mô điện trở nhánh phóng 55 Hình 3.13: Mô hình mô dòng điện ký sinh ... Hình 3.14: Mô hình dung lượng ắc quy 59 Hình 3.15: Mô hình nhiệt ắc quy 60 Hình 3.16: Mô hình khối tính toán mạch 61 Hình 3.17: Mô hình mô ắc quy chì axit ... cứu ô tô điện Qua phân tích cho thấy đề tài:” Nghiên cứu mô đặc tính ắc quy chì axit ô tô điện. ” có ý nghĩa khoa học thực tiễn định chọn đề tài làm luận văn, đề tài đóng góp phần nghiên cứu chế