(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu sự truyền và tổn hao năng lượng trong hệ thống truyền lực xe hybrid

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÔ PHI LONG NGHIÊN CỨU SỰ TRUYỀN VÀ TỔN HAO NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC XE HYBRID NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 60520116 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƠ PHI LONG NGHIÊN CỨU SỰ TRUYỀN VÀ TỔN HAO NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC XE HYBRID NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116 Hướng dẫn khoa học: TS LÂM MAI LONG Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 Nghiên cứu truyền tổn hao lƣợng ô tô Hybrid LÝ LỊCH KHOA HỌC Dán hình 3x4 & đóng mộc giáp lại hình I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Ngơ Phi Long Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 06/11/1978 Nơi sinh:Tiền Giang Quê quán: 230, xã Tân Thành,Gị Cơng Đơng, Tiền Giang Dân tộc: Kinh Chức vụ, đơn vị công tác trƣớc học tập, nghiên cứu: Giáo viên – Khoa Cơ Khí Động Lực – Trƣờng Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng TPHCM Chỗ riêng địa liên lạc: 58/5/3, đƣờng số 5, P Linh Trung, Q Thủ Đức, TP HCM Điện thoại quan: Điện thoại nhà riêng: 0919446877 Fax: E-mail: ngophilong@caothang.edu.vn II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ …… Nơi học (trƣờng, thành phố): Ngành học: Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 10/2007 đến 10/ 2002 Nơi học (trƣờng, thành phố): Trƣờng Đại học SPKT Tp Hồ Chí Minh Ngành học: Cơ khí động lực Tên đồ án, luận án mơn thi tốt nghiệp: MƠ HÌNH HỆ THỐNG KHĨA KHỞI ĐỘNG Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: tháng 05/2002, trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Ngƣời hƣớng dẫn: TS ĐỖ VĂN DŨNG Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 10/2013 đến 10/ 2015 Nơi học (trƣờng, thành phố): Trƣờng Đại học SPKT Tp Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ Thuật Cơ Khí Động Lực Tên luận văn: NGHIÊN CỨU SỰ TRUYỀN VÀ TỔN HAO NĂNG LƢỢNG TRÊN Ô TÔ HYBRID GVHD: TS Lâm Mai Long HVTH : Ngô Phi Long Trang i Nghiên cứu truyền tổn hao lƣợng ô tô Hybrid Ngày & nơi bảo vệ luận văn: 24/10/2015, Trƣờng Đại học SPKT Tp Hồ Chí Minh Ngƣời hƣớng dẫn: TS Lâm Mai Long Tiến sĩ: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ …… Tại (trƣờng, viện, nƣớc): Tên luận án: Ngƣời hƣớng dẫn: Ngày & nơi bảo vệ: Trình độ ngoại ngữ : Trình độ anh văn B Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật đƣợc thức cấp; số bằng, ngày & nơi cấp: III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian 2002-nay Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Trƣờng CĐKT Cao Thắng Giáo viên IV CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ: XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN (Ký tên, đóng dấu) GVHD: TS Lâm Mai Long HVTH : Ngô Phi Long Ngày 17 tháng 10 năm 2015 Ngƣời khai ký tên Trang ii Nghiên cứu truyền tổn hao lƣợng ô tô Hybrid LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 08 năm 2015 Ký tên GVHD: TS Lâm Mai Long HVTH : Ngô Phi Long Trang iii Nghiên cứu truyền tổn hao lƣợng ô tô Hybrid MỤC LỤC Quyết định giao đề tài Xác nhận cán hƣớng dẫn Lý lịch khoa học i Lời cam đoan iii Cảm tạ iv Tóm tắt v Abstract .vii Mục lục ix Danh sách cách chữ viết tắt .xii Danh sách hình xiii Danh sách bảng xv Chƣơng I TỔNG QUAN CHUNG VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc nƣớc ngồi 1.2.1 Khái quát xe Hybrid II 1.2.2 Các cơng trình nghiên cứu có liên quan đến đề tài nƣớc ngồi 1.2.3 Các cơng trình nghiên cứu có liên quan đến đề tài nƣớc 1.3 Mục đích đề tài 1.4 Nhận định đề xuất hƣớng nghiên cứu 1.5 Giới hạn phạm vi nghiên cứu 1.6 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.7 Khách thể đối tƣợng nghiên cứu Chƣơng II CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu chung 2.2 Khái niệm tổn hao hệ thống truyền lực 2.2.1 Sơ đồ biến đổi lƣợng 2.2.2 Sự biến đổi lƣợng hệ thống chuyển động 12 2.2.3 Thông số động học (TSĐH) hệ thống truyền lực 13 GVHD: TS Lâm Mai Long HVTH : Ngô Phi Long Trang ix Nghiên cứu truyền tổn hao lƣợng ô tô Hybrid 2.2.4 Sự tổn hao lƣợng hệ thống truyền lực 14 2.2.5 Sự tổn hao lƣợng ô tô Hybrid II 18 2.2.5.1 Ô tô vận hành tốc độ thấp 18 2.2.5.2 Ơ tơ chuyển động tốc độ cao 19 2.2.6 Tính tốn tổn hao lƣợng cụm chi tiết hệ thống truyền lực xe Hybrid II .20 2.2.6.1 Máy phát điện MG1 .20 2.2.6.2 Ắc quy điện áp cao HV 21 2.2.6.3 Động điện MG2 23 Chƣơng III SỰ TRUYỀN NĂNG LƢỢNG TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC XE HYBRID II 26 3.1 Tổng quát hệ thống truyền lực ô tô 26 3.2 Tổng quát hệ thống truyền lực xe Hybrid II 26 3.3 Các kí hiệu qui ƣớc .29 3.3.1 Động đốt 29 3.3.2 Động điện (MG2) .29 3.3.3 Máy phát (MG1) .30 3.4 Các trạng thái chuyển động xe .30 3.4.1 Khởi động động .30 3.4.2 Dẫn động động điện MG2 32 3.4.3 Tăng tốc nhẹ động xăng .34 3.4.4 Xe chạy tải nhỏ .35 3.4.5 Xe chuyển động trạng thái tăng tốc mạnh 36 3.4.6 Xe chạy lùi 38 3.5 Các trạng thái tái tạo lƣợng 38 3.5.1 Xe giảm tốc 38 3.5.2 Phanh động 40 Chƣơng IV SỰ TRUYỀN NĂNG LƢỢNG VÀ TỔN HAO TRÊN XE HYBRID II 42 GVHD: TS Lâm Mai Long HVTH : Ngô Phi Long Trang x Nghiên cứu truyền tổn hao lƣợng ô tô Hybrid 4.1 Năng lƣợng từ động truyền qua truyền bánh hành tinh 42 4.1.1 Quan hệ moment 42 4.1.2 Quan hệ vận tốc góc 42 4.2 Tổ hao lƣợng trình chuyển động ô tô 44 4.2.1 Xe vận hành tăng tốc nhẹ 44 4.2.1.1 Moment kéo cầu chủ động đƣờng đặc tính 45 4.2.1.2 Hiệu suất truyền động tổn hao lƣợng 46 4.2.2 Vận tốc xe 40 km/h .47 4.2.2.1 Công suất kéo kết hợp hai loại động đƣờng đặc tính 48 4.2.2.2 Hiệu suất hệ thống truyền động tổn hao lƣợng 51 Chƣơng V CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG LỰC HỌC CƠ BẢN .55 5.1 Phƣơng trình cân lực kéo đồ thị 55 5.1.1 Phƣơng trình cân lực kéo 55 5.1.2 Đồ thị cân lực kéo .57 5.2 Các thông số động lực học 60 5.2.1 Xác định vận tốc cực đại xe Vmax 60 5.2.2 Xác định gia tốc cực đại ô tô jmax 61 5.2.3 Xác định khả leo dốc cực đại ô tô max 62 KẾT LUẬN 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 GVHD: TS Lâm Mai Long HVTH : Ngô Phi Long Trang xi Nghiên cứu truyền tổn hao lƣợng ô tô Hybrid Chƣơng TỔNG QUAN CHUNG VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Tính cấp thiết đề tài Cách kỷ, mẫu xe tƣơng tự nhƣ xe Hydrid ngày đời Pháp, Áo… Trong giai đoạn nửa đầu kỷ trƣớc, cịn có nhiều tên tuổi khác tham gia chế tạo xe Hybrid nhƣ General Electric Woods Motor Vehicle ( Mỹ), Siemenns-Schukert (Đức) Nhìn chung, mẫu xe Hybrid kỷ trƣớc nhằm mục đích tăng tốc độ xe, đồng thời với giá nhiên liệu rẻ lúc giờ, quy định khí thải khiến cho ngƣời sử dụng ô tô xe máy không quan tâm tới hệ thống động lạ Ngày nay, phƣơng tiện ô tô phát triển mạnh, mà tình trạng nhiễm khơng khí khí thải từ tơ ngày trầm trọng Tình trạng cạn kiệt nguồn nhiên liệu truyền thống mối đe doạ cho kinh tế nƣớc Do đó, nhiều giải pháp kỹ thuật đƣợc đời nhƣ : ô tô chạy điện, ô tô dùng pin nhiên liệu, động khí nén v.v nhiên, kỹ thuật kể chƣa thể đƣa vào sử dụng cịn nhiều giới hạn cơng nghệ Bên cạnh giải pháp trên, nhà kỹ thuật quan tâm đến công nghệ Hybrid Đây giải pháp đƣợc coi thành công nhằm tiết kiệm nhiên liệu, giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng tăng hiệu suất động Các ô tô Hybrid đƣợc sử dụng rộng rãi nƣớc phát triển nhƣ châu Âu, Mỹ , Nhật… vậy, nghiên cứu công nghệ ôtô hybrid cần thiết, nên định chọn đề tài nghiên cứu : “Nghiên cứu truyền tổn hao lượng hệ thống truyền lực xe Hybrid” 1.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc nƣớc 1.2.1 Khái quát xe Hybrid Xe Hybrid kết hợp động đốt trong, động điện dùng lƣợng từ ắc quy máy phát điện Bộ điều khiển điện tử định dùng động điện, dùng động đốt trong, vận hành đồng Xe Hybrid đạt hiệu suất cao so với ô tô sử dụng động đốt trong, giảm thiểu ô GVHD: TS Lâm Mai Long HVTH : Ngô Phi Long Trang Nghiên cứu truyền tổn hao lƣợng ô tô Hybrid nhiễm môi trƣờng Các hệ thống Hybrid kết hợp hai nguồn động lực khác nhau, động xăng động điện đƣợc lắp ô tô Mục đích việc tận dụng tối đa lợi ích nguồn động lực khác nhau, hạn chế thiếu sót chúng, nhằm đạt đƣợc hiệu cao 1.2.2 Các cơng trình nghiên cứu có liên quan đến đề tài nƣớc Năm 1990 kỹ sƣ nghĩ tới việc kết hợp nguồn lƣợng khác lại với Vào năm 1905, kỹ sƣ ngƣời Mỹ tên Hiper đề nghị cấp sáng chế dạng động kết hợp xăng điện nhƣ động Hybrid ngày Nhờ phát minh hệ thống khởi động điện năm 1913, động xăng trở nên phổ biến dễ khởi động tốt so với động nƣớc động điện, lúc xe Hybrid tạm thời vị trí đứng đầu Nhƣng với việc tăng giá dầu đột biến năm 1970 vấn đề môi trƣờng ngày nghiêm trọng khí thải xe thải ra, ngành cơng nghiệp ô tô lại quay với phát minh 70 năm trƣớc xe Hybrid thức trở thành thực năm 2000 Song song với đời xe Hybrid, có khơng phát minh đề tài nghiên cứu xe ô tô sử dụng nguyồn lƣợng phi truyền thống khác nhƣ gas, hidro, nƣớc… nhiên, xe Hybrid ngày phổ biến thới giới Các hãng xe Toyota, Honda, Ford… lần lƣợt cho đời mẫu xe Hybrid Hầu nhƣ nhà phân tích cơng nghiệp dự đốn xe Hybrid xu hƣớng đắn cho tƣơng lại đƣợc phát triển năm tới 1.2.3 Các cơng trình nghiên cứu có liên quan đến đề tài nƣớc Ở Việt Nam, việc nghiên cứu nguồn nguyên liệu phi truyền thống ( lƣợng mặt trời, điện, gas, khí đốt tự nhiên,…) vấn đề mơi trƣờng nhằm làm giảm ô nhiễm làm cho môi trƣờng Hiện có nhiều đề tài nghiên cứu tô sử dụng gas, điện trƣờng học, viện nghiên cứu Việt Nam Ơ tơ Hybrid xuất nhiều nƣớc ta Mặt khác nguồn lƣợng truyền thống vô hạn Tiến hành nghiên cứu phƣơng án phối hợp động xăng – điện ô tô quan điểm đảm bảo động lực học chuyển động việc làm khả thi nƣớc ta nay, hãng xe giới thành công GVHD: TS Lâm Mai Long HVTH : Ngô Phi Long Trang Nghiên cứu truyền tổn hao lƣợng ô tô Hybrid Từ phƣơng trình ta có đồ thị phối hợp moment kéo động điện công suất động nhiệt Mk Accu no Accu hết điện Hình 4.8: Đặc tuyến moment kéo k (rad/s) Tóm lại: Ở chế độ vận hành tặng tốc nhẹ xe vận hành moment động điện Trên đƣờng trƣờng ô tô vận hành phối hợp công suất động đốt moment động điện Ở chế độ tốc độ cực đại Vmax moment động điện nhỏ ô tô chạy với chế độ công suất cực đại động đốt 4.2.2.2 Hiệu suất hệ thống truyền động tổn hao lƣợng Giả thiết: - Bỏ qua tổn hao tỏa nhiệt dây dẫn điện khoảng cách ngắn - Bỏ qua tổn hao biến đổi điện áp - Coi hiệu suất truyền bánh hành tinh GVHD: TS Lâm Mai Long HVTH : Ngô Phi Long Trang 51 Nghiên cứu truyền tổn hao lƣợng ô tô Hybrid Sơ đồ biến đổi lƣợng Bánh mặt trời Ns Máy phát MG1 Ns Động NMG1 Cần dẫn Bộ truyền bánh hành tinh Ne Ắc quy HV Nac Nr NMG2 Vành Động điện MG2 ( Nr+MMG2 ) Bánh xe Vi sai Bánh xe Hình 4.9: Sơ đồ truyền lƣợng Ne: Công suất động phát Ns: Công suất từ cần dẫn truyền qua truyền bánh mặt trời Nr: Công suất từ cần dẫn truyền qua vành NMG1: Công suất máy phát điện MG1 Nac: Công suất ắc quy NMG2: Công suất động điện MG2 Hiệu suất hệ thống truyền lực: - Hiệu suất động nhiệt truyền qua máy phát MG1  GVHD: TS Lâm Mai Long HVTH : Ngô Phi Long MG1  N N MG1  NMG1 = Ns.MG1 (4.23) s Trang 52 Nghiên cứu truyền tổn hao lƣợng ô tô Hybrid  MG1 : Hiệu suất công suất truyền từ bánh mặt trời qua máy phát điện MG1 Ns: Công suất đƣợc phân phối truyền bánh hành tinh NMG1: Công suất tiêu thụ phát điện máy phát điện MG1 - Hiệu suất nạp phóng điện accu HV (accu điện áp cao)  ac  N N  Nac = NMG1.ac ac (4.24) MG1 ac: Hiệu suất nạp phóng điện accu HV Nac: Cơng suất phóng điện accu - Hiệu suất accu HV động điện MG2  MG  N N MG NMG2 = Nac.MG2 (4.25) ac NMG2: Công suất động điện MG2 - Hiệu suất từ vành bánh mặt trời truyền đến cầu chủ động ck  ck  N k N r  N MG2 Nk = (Nr+NMG2).ck (4.26) Từ 1, 2, ta thay vào phƣơng trình Nk = [Nr + (Ns.MG1.ac.MG2)].ck (4.27) Trong đó: Nk: Cơng suất kéo cầu chủ động Ns: Công suất động đốt truyền đến bánh mặt trời Nr: Công suất động đốt truyền đến vành bánh hành tinh Hay: Ne – Nk =Nt (4.28) Nt: công suất mát Nt =Nt1 + Nt2 + Nt3 + Nt4 (4.29) Trong đó: Nt1: Cơng suất mát máy phát điện MG1 (chuyển đổi điện thành năng) Nt2: công suất mát q trình phóng nạp điện ắc quy HV GVHD: TS Lâm Mai Long HVTH : Ngô Phi Long Trang 53 Nghiên cứu truyền tổn hao lƣợng ô tô Hybrid Nt3; Công suất mát động điện MG2 (biến đổi điện thành năng) Nt4: cơng suất mát truyền động khí.(truyền động xích, truyền bánh trung gian truyền lực chính) GVHD: TS Lâm Mai Long HVTH : Ngơ Phi Long Trang 54 Nghiên cứu truyền tổn hao lƣợng tơ Hybrid Chƣơng CÁC THƠNG SỐ ĐỘNG LỰC HỌC CƠ BẢN 5.1 Phƣơng trình cân lực kéo đồ thị 5.1.1 Phƣơng trình cân lực kéo Ta có sơ đồ phân phối moment động theo hai hƣớng kết hợp moment kéo vành truyền bánh hành tinh nhƣ sau Bánh Mặt trời Máy phát điện MG1 Accu HV Động điện MG2 Đƣờng truyền Moment Ms Đƣờng truyền Moment Mr Cần dẫn truyền hành Động Xăng Moment MMG2 Vành truyền hành tinh tinh Vi sai Hình 5.1 : Sơ đồ phân phối moment động Động truyền moment Me đến cần dẫn truyền bánh hành tinh Tại đây, phần moment đƣợc truyền qua bánh mặt trời Ms phần lại truyền qua vành truyền bánh hành tinh có moment xoắn Mr Tại ta có quan hệ moment nhƣ sau: Me = Mr + Ms (5.1) Ta có: Me: Moment động xăng phát Ms: Moment từ động truyền qua bánh mặt trời Mr: Moment từ động truyền qua vành truyền hành tinh Tại vành truyền bánh hành tinh ta có moment hợp động GVHD: TS Lâm Mai Long HVTH : Ngô Phi Long Trang 55 Nghiên cứu truyền tổn hao lƣợng ô tô Hybrid xăng động điện MG2 nhƣ sau: Mk = (Mr + MMG2).itl.tl (5.2) Ta có: Mk: Moment kéo cầu chủ động MMG2: Moment động điện MG2 phát itl: Tỷ số truyền hệ thống truyền lực itl = ix.io ix: Tỷ số truyền truyền động xích io: Tỷ số truyền truyền lực tl: Hiệu suất hệ thống truyền lực khí Mối quan hệ moment động điện MG2 phát moment Ms truyền qua bánh mặt trời để dẫn động máy phát điện MG1 MMG2 = Ms.MG1.ac.MG2 (5.3) Ta có: MMG2 : Moment động điện MG2 phát Ms: Moment động xăng truền qua bành mặt trời MG1: Hiệu suất máy phát điện MG1 ac: Hiệu suất phóng nạp Accu điện áp cao HV MG2: Hiệu suất động điện MG2 Phƣơng trình cân lực kéo cầu chủ động Fk = Ff + Fw  F  Fj (5.4) Ta có: Fk : Lực kéo cầu chủ động [N] Ff : Lực cản lăn [N] Fw : Lực cản khơng khí (lực cản gió) [N] F : Lực cản dốc [N] Fj: Lực quán tính [N] Thay vào ta đƣợc phƣơng trình nhƣ sau: GVHD: TS Lâm Mai Long HVTH : Ngô Phi Long Trang 56 Nghiên cứu truyền tổn hao lƣợng ô tô Hybrid (M  M r MG ).itl  tl r  G f cos   0,63.C x S V  G f sin   m j (5.5) Trong đó: G: Trọng lƣợng tơ [N] m: Khối lƣợng ô tô [kg] f: Hệ số cản lăn : Góc dốc đƣờng Cx: Hệ số dạng khí động học xe S: Diện tích cản diện xe [m2] V: Vận tốc ô tô [m/s] J: Gia tốc xe [m/s2] 5.1.2 Đồ thị cân lực kéo Từ phƣơng trình cân lực kéo, ta có nhiều thành phần phụ thuộc vào tốc độ V Ví dụ: Fk = Fk(V), Fw = Fw(V) Vì vậy, ta mơ tả phƣơng trình cân đồ thị trục hoành tốc độ V, trục tung lực kéo Fk Gọi phƣơng trình cân lực kéo Ta giả thuyết nhƣ sau: Trạng thái chuyển động ô tô ổn định đƣờng nằm ngang - Lực cản quán tính Fj = - Lực cản dốc F = Bỏ qua trƣợt Từ phƣơng trình cân lực kéo ta có: Fk = Ff + Fw  ( M r  M MG 2).itl  GVHD: TS Lâm Mai Long HVTH : Ngô Phi Long r tl  G f  0,63.C x S V (5.6) Trang 57 Nghiên cứu truyền tổn hao lƣợng ô tô Hybrid Fk Fk(V) Accu no Ff + Fw Accu hết điện Fw Ff VImax VIImax V [m/s] Hình 5.2 : Đồ thị cân lực kéo a) Vẽ đƣờng Fk(V) xuất phát từ đƣờng đặc tuyến moment vành truyền bánh hành tinh (Mr + MMG2), r (Mr + MMG2): Moment kéo kết hợp vành truyền bánh hành tinh r: Vận tốc góc vành truyền bánh hành tinh F k  ( M r  M MG 2).itl  r V   r r i tl (5.7) (5.8) tl r: Bánh kính bánh xe [m] V: Vận tốc xe [m/s] GVHD: TS Lâm Mai Long HVTH : Ngô Phi Long Trang 58 Nghiên cứu truyền tổn hao lƣợng ô tô Hybrid Fk Fk(V) Accu no Accu hết điện r (rad/s) Hình 5.3: Moment vành truyền hành tinh Từ điểm đồ thị (Mr + MMG2), r ta có cặp điểm Fk, V Làm nhƣ nhiều điểm ta xây dựng đƣợc đƣờng cong Fk, V ứng với điểm đƣờng cong (Mr + MMG2), r b) Vẽ đƣờng cong lực cản lăn Ff Thực hệ số cản lăn f phụ thuộc vào tốc độ V f = fo + K.Vn (5.9) tính tốn đơn giản ta coi hệ số cản lăn f không phụ thuộc vào tốc độ V c) Vẽ đƣờng cong lực cản khơng khí (lực cản gió) Fw(V) d) Vẽ đƣờng cong Ff (V)+ Fw(V) Ứng dụng đồ thị cân lực kéo Bằng đồ thị cân lực kéo xác định: - Tốc độ cực đại ô tô Vmax giao điểm đƣờng cong từ dòng moment kết hợp (Mr+MMG2) vành truyền bánh hành tinh với đƣờng cong cản Ff (V)+ Fw(V) Ơ tốc độ cực đại phụ thuộc vào lƣợng accu điện áp cao HV GVHD: TS Lâm Mai Long HVTH : Ngô Phi Long Trang 59 Nghiên cứu truyền tổn hao lƣợng ô tô Hybrid - Xác định đƣợc khả leo dốc cực đại ô tô imax Độ dốc cực đại mà xe vƣợt qua imax = tgmax.100% (5.10) - Khả gia tốc cực đại jmax Ở tốc độ thấp khả gia tốc nhờ moment động điện MMG2 5.2 Các thông số động lực học 5.2.1 Xác định vận tốc cực đại xe Vmax Ta có giả thuyết sau: - Tốc độ cực đại Vmax đạt đƣợc đƣờng với góc dốc đƣờng =0 - Ở tốc độ cực đại ô tô chuyển động ổn định, khơng cịn khả gia tốc j=0 - Giả thuyết chế độ động xăng làm việc với công suất cực đại PeV=Pemax - Bỏ qua trƣợt Từ phƣơng trình cân lực kéo ( M r  M MG 2).itl  P F V k  P r tl  m.g f  0,63 c x S V max (5.11) Ta có: F V k M : Lực kéo cầu chủ động ứng với tốc độ cực đại xe P r : Moment truyền qua vành truyền bánh hành tinh ứng với chế độ công suất cực đại động xăng Pemax M P MG2 : Moment động điện MG2 tốc độ cực đại ô tô itl: Tỷ số truyền hệ thống truyền lực tl: Hiệu suất hệ thống truyền lực f: Hệ số cản lăn r: Bán kính bánh xe m: khối lƣợng ô tô g: Gia tốc trọng trƣờng Cx: Hệ số dạng khí động học tô GVHD: TS Lâm Mai Long HVTH : Ngô Phi Long Trang 60 Nghiên cứu truyền tổn hao lƣợng tơ Hybrid S: Diện tích cản diện tơ Từ phƣơng trình ta xác định đƣợc vận tốc cực đại xe Vmax [m/s] Ta xác định tốc độ cực đại xe max phƣơng trình động học  V  i P r max (5.12) r tl  P r : Tốc độ góc vành truyền bánh hành tinh ứng với công suất cực đại động xăng động điện MG2 5.2.2 Xác định gia tốc cực đại tơ jmax Ta có giả thuyết sau: - Gia tốc cực đại ô tô jmax đạt đƣợc đƣờng với góc dốc đƣờng =0 - Tốc độ nhỏ bỏ qua lực cản gió (lực cản khơng khí), Fw 0 - Giả thuyết accu điện áp cao HV trạng thái no, động xăng chƣa nổ Động điện MG2 có moment xoắn cực đại M MG max - Bỏ qua trƣợt Trong trƣờng hợp ta sử dụng phƣơng trình cân lực kéo F F j k M j k  M MG max r itl   m.g f  0,63 c x S V  m tl j max (5.13) : Lực kéo cầu chủ động ứng với chế độ gia tốc cực đại ô tô MG max : Moment động điện MG2 chế độ gia tốc cực đại ô tô itl: Tỷ số truyền hệ thống truyền lực tl: Hiệu suất hệ thống truyền lực f: hệ số cản lăn r: Bán kính bánh xe m: khối lƣợng tơ g: Gia tốc trọng trƣờng Cx: Hệ số dạng khí động học tơ S: Diện tích cản diện ô tô GVHD: TS Lâm Mai Long HVTH : Ngô Phi Long Trang 61 Nghiên cứu truyền tổn hao lƣợng tơ Hybrid Từ phƣơng trình ta xác định đƣợc gia tốc cực đại ô tô jmax theo tốc độ V [m/s] 5.2.3 Xác định khả leo dốc cực đại ô tô max Ta có giả thuyết sau: - Ơ tơ leo dốc cực đại max với tốc độ thấp bỏ qua lực cản khơng khí Fw=0 - Tốc độ chuyển động ổn định khơng có khả gia tốc j=0 - Giả thuyết accu điện áp cao HV trạng thái no, động xăng chƣa nổ Động điện MG2 có moment xoắn cực đại M MG max - Bỏ qua trƣợt Áp dụng phƣơng trình cân lực kéo F  k  M MG max r itl   m.g f cos max  m.g sin  max tl (5.14) Ta có: F  k : Lực kéo cầu chủ động ứng với chế độ leo dốc cực đại ô tô MMG2max: Moment xoắncực đại động điện MG2 max: Góc dốc cực đại mà tơ leo đƣợc itl: Tỷ số truyền hệ thống truyền lực tl: Hiệu suất hệ thống truyền lực f: Hệ số cản lăn r: Bán kính bánh xe m: khối lƣợng tơ g: Gia tốc trọng trƣờng Từ phƣơng trình ta xác định đƣợc độ góc dốc cực đại tơ max Ta có khái niệm độ dốc cực đại imax imax = tgmax.100% GVHD: TS Lâm Mai Long HVTH : Ngô Phi Long (5.15) Trang 62 Nghiên cứu truyền tổn hao lƣợng ô tô Hybrid KẾT LUẬN Các kết đạt đƣợc sau thực đề tài: - Đƣa sơ đồ trạng thái truyền lƣợng ô tô Hybrid - Nguồn công suất phát từ động xăng, có đặc tính khác xa so với đặc tính lý tƣởng Cơng suất đƣợc truyền đến cầu chủ động, động điện phối hợp công suất động xăng động điện Do đặc tính kéo cầu chủ động gần với đặc tính lý tƣởng Điều cải thiện đƣợc số tính ô tô nhƣ: tốc độ cực đại, khả tăng tốc, khả leo dốc… - Sơ đồ truyền lực tái tạo lƣợng tơ Hybrid - Tính tốn tổn hao lƣợng qua q trình chuyển đổi lƣợng cụm chi tiết truyền lực - Tính tốn hiệu suất hệ thống truyền lực trạng thái chuyển động xe - Xác định đƣợc thông số động lực học: vận tốc cực đại xe Vmax, khả gia tốc cực đại xe jmax, khả leo dốc cực đại ô tô max - Trình bày cách phân phối kết hợp công suất hộp số xe Hybrid, từ làm sở để vào tính tốn thiết kế hệ thống truyền lực cho xe Hybrid Việt Nam Đề tài sau thực tồn tại: - Đề tài khảo sát kiểu truyền lƣợng hộp số xe Prius II Toyota, mà chƣa khảo sát hộp số mẫu xe khác - Chƣa sâu vào nguyên lý máy phát điện pha MG1 động điện pha MG2 loại rotor nam châm vĩnh cửu hệ Tuy nhiên, khả thời gian có hạn nên đề tài đánh giá lý thuyết mà thực nghiệm để kiểm chứng cụ thể Tơi khuyến nghị đề tài nên có tính toán thực nghiệm cụ thể hộp số xe Prius II GVHD: TS Lâm Mai Long HVTH : Ngô Phi Long Trang 63 Nghiên cứu truyền tổn hao lƣợng ô tô Hybrid TÀI LIỆU THAM KHẢO  TIẾNG VIỆT [1] GS TS Nguyễn Hữu Cẩn, Dƣ Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Lê Thị Vàng, Lý thuyết ô tô máy kéo, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội 1998 [2] GS.TSKH Bùi Văn Ga, Nghiên cứu hệ thống động lƣc cho ô tô Hybrid, Đại học Đà N ng – 2005 [3] TS Lâm Mai Long, Giáo trình Cơ học chuyển động tô, Đại học Sƣ phạm Kỹ Thuật TPHCM, 2001, 112 trang [4 PGS TS Đỗ Văn Dũng, Từ điển Anh-Việt chuyên ngành công nghệ ô tô, nhà xuất thống kê, 2003  TIẾNG NƢỚC NGOÀI [1] Jinming Liu Modeling, configuration and control optimization of power-split Hybrid ve hicles – A dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy ( Mechanical Engineering) in the University of Michigan, 2007,175 trang [2] Prof.Mehrdad Ehsani, Dr.Yimin Gao, Sebastien E.Cay, Dr.Ali Emadi Modern electric, Hybrid electric, and Fuel cell Vehicles – Fundamentals, Theory, and Design Texas A&M University, Illinois of Technology, 385 trang GVHD: TS Lâm Mai Long HVTH : Ngô Phi Long Trang 64 S K L 0 ... Nghiên cứu truyền tổn hao lƣợng ô tô Hybrid 3.2 Tổng quát hệ thống truyền lực xe Hybrid Hệ thống truyền lực Hybrid kiểu truyền lực dùng kết hợp loại lực truyền động, động xăng động điện MG2 Hệ. .. 23 Chƣơng III SỰ TRUYỀN NĂNG LƢỢNG TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC XE HYBRID II 26 3.1 Tổng quát hệ thống truyền lực ô tô 26 3.2 Tổng quát hệ thống truyền lực xe Hybrid II ... HVTH : Ngô Phi Long Trang 25 Nghiên cứu truyền tổn hao lƣợng ô tô Hybrid Chƣơng SỰ TRUYỀN NĂNG LƢỢNG TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC XE HYBRID 3.1 Tổng quát hệ thống truyền lực ô tô Trên ô tô du lịch