3.2.2.1. Khảo sát theo hành trình chân phanh và vận tốc của xe dạng “Ramp”
Hình 3.26a. mô tả cách thức đạp phanh theo dạng “Ramp” . Có các mức đạp là đạp từ từ đến hết hành trình trong vòng 10(s) . Tiếp theo là tăng dần tịnh tiến thêm 10 (s) mỗi mức . Cuối cùng là đạp từ từđến hết hành trình trong vòng 50(s)
Hình 3.26b. Đồ thị khảo sát theo vận tốc của xe dạng “Ramp”
Theo hình 3.26b , khi ta đạp phanh từ từ trong vòng 10(s) đến khi hết hành trình chân phanh, xe giảm tốc dần dần và kéo dài đến 12,83(s) xe sẽ dừng hẳn . Tiếp theo , khi ta đạp phanh từ từ trong vòng 20(s) thì xe dừng hẳn tại vị trí chân ga tương
đương 80,55% và mất 17,06(s) . Cuối cùng , khi ta đạp phanh từ từ trong vòng 50(s) thì xe dừng hẳn tại vị trí chân ga tương đương 50,38% .
Để so sánh thời gian phanh của các trường hợp đạp phanh khác nhau, luận văn sử
dụng tỉ suất thời gian phanh và được tính theo công thức : với tolà giá trị
tại Ramp 50, tn ứng với thời gian phanh tại các mức .
Bảng 3.6. Mối liên quan giữa hành trình chân phanh và thời gian phanh xe dạng “Ramp” Ramp (s) 10 20 30 40 50 Vị trí chân phanh (%) 100 80,55 67,73 57,42 50,38 Thời gian phanh ( s ) 12,83 17,06 20,34 22,91 25,07 Tỉ suất phanh (%) 51,17 68,05 81,13 91,38 100
Như vậy khi thời gian phanh càng kéo dài , hành trình phanh sẽ càng ngắn cùng với quãng đường phanh sẽ kéo dài hơn .
3.2.2.2.Khảo sát theo gia tốc xe khi phanh dạng “Ramp”
Hình 3.27. Đồ thị khảo sát gia tốc xe khi phanh dạng “Ramp”
Khi đạp xe từ từ trong 10(s) đến khi hết hành trình , gia tốc của xe đạt -1,171(m/s2) . Khi đạp xe từ từ trong 50(s) đến hết hành trình , gia tốc của xe đạt -0,636 (m/s2) .
Để so sánh gia tốc xe khi phanh của các trường hợp đạp phanh khác nhau, luận văn sử dụng tỉ suất gia tốc phanh cực đại và được tính theo công thức : với aolà giá trị gia tốc phanh cực đại tại Ramp 50
an ứng với gia tốc phanh cực đại tại các mức .
Do hành trình chân phanh tăng từ từ , dẫn đến momen động cơ nằm dưới vùng ảnh hưởng của tốc độ vòng quay , nên các đường gia tốc sẽ tăng tuyến tính với nhau , khi đạt gia tốc cực đại sẽ giảm dần vềđiều kiện dừng .
Bảng 3.7. Mối liên quan giữa gia tốc phanh và tỉ suất phanh xe dạng “Ramp” Ramp (s) 10 20 30 40 50 Gia tốc cực đại của xe khi phanh (m/s2 ) -1,171 -1,006 -0,825 -0,710 -0,636 Tỉ suất gia tốc phanh (%) 184,12 158,17 129,71 111,63 100
Như vậy , khi ta càng đạp hết hành trình phanh càng lâu thì gia tốc xe sẽ càng thấp , gia tốc xe tỉ lệ nghịch với cường độ đạp phanh .
3.2.2.3. Khảo sát theo SOC khi phanh dạng “Ramp”
Hình 3.28. Đồ thị khảo sát SOC khi phanh dạng “Ramp”
Khi bắt đầu phanh xe , quá trình nạp tái sinh năng lượng điện sẽ bắt đầu ( xét trường hợp xe đang còn 50% lượng ắc qui khi bắt đầu phanh ). Khi từ từđạp phanh trong vòng 10(s) tới hết hành trình thì trạng thái ắc qui sẽ dư ra 0,0012 . Khi từ từ đạp phanh trong vòng 50(s) tới hết hành trình thì trạng thái ắc qui sẽ dư ra 0,009 .
Từ hình 3.28 cho thấy , nếu ta đạp phanh nhanh hơn thì năng lượng tái sinh sẽđược nhiều hơn do momen động cơ đủ lớn để nạp vào ắc qui . Nếu ta càng đạp chậm thì
momen động cơ phát ra không đủ để nạp , cùng với tổn hao năng lượng trên đường
đi sẽ dẫn tới việc ắc qui được nạp không nhiều .
3.2.3. So sánh giữa hai kiểu phanh “Step” và “Ramp”
Để đánh giá được hiệu quả của hai cách thức phanh , ta đánh giá qua gia tốc trung bình aavg và điện lượng còn lại của ắc qui SOC . Gia tốc phanh trung bình được tính bằng tỉ số giữa vận tốc cuối quá trình phanh và thơi gian phanh aavg = (m/s2) . SOC xác định tại thời điểm kết thúc quá trình phanh .
Bảng 3.8. Mối liên hệ giữa gia tốc trung bình aavg và SOC theo dạng “Step”
Step 20 40 60 80 100
aavg 0,24 0,38 0,51 0,58 0,63
SOC 0,5009 0,5012 0,5013 0,5013 0,5013
Bảng 3.9. Mối liên hệ giữa gia tốc trung bình aavg và SOC theo dạng “Ramp”
Ramp 10 20 30 40 50
aavg 0,58 0,44 0,37 0,32 0,29
SOC 0,5012 0,5011 0,5010 0,5009 0,5009
Hình 3.29. Đồ thị liên hệ giữa gia tốc trung bình aavg vàSOC
0.50085 0.5009 0.50095 0.501 0.50105 0.5011 0.50115 0.5012 0.50125 0.5013 0.50135 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 SOC Gia tốc trung bình (m/s2)
Mối liên hệ giữa gia tốc trung bình aavg và
SOC
Step Ramp
Từ hình 3.29 cho ta thấy , mỗi một cách phanh đều cho ta nạp tái sinh tỉ lệ thuận cùng với gia tốc xe khi phanh . Tuy nhiên , cách phanh dạng “Step” sẽ tối ưu hơn về
lượng nạp tái sinh cũng như gia tốc xe .
3.3.Kết luận chương 3
Thực chất của việc mô hình hóa nhằm giúp người thiết kế kiểm nghiệm và
đánh giá một cách trực quan nhất hệ thống truyền động học xe điện. Giúp việc thay
đổi, tối ưu hệ thống dễ dàng, nhanh chóng và tiết kiệm được chi phí chế tạo thử. Từ kết quả mô phỏng , ta đưa ra được các kết luận như sau :
- Phương pháp phanh bằng mô tơ điện cũng có khả năng chép hình giống như hệ thống phanh cơ khí .
- Cách thức đạp phanh dạng “Step” sẽ được tối ưu hơn về lượng nạp tái sinh và gia tốc xe .
Thông số cơ bản của xe được trích từ đề tài thiết kế tính toán xe điện bốn bánh của nhóm thiết kế; các hệ số kinh nghiệm ắc quy chì axit kế thừa từ các nghiên cứu thực nghiệm của các tác giả Massimo Ceraolo, Robym A. Jackey, … Do
đó các kết quả của mô hình được có mức tin tưởng cao, có thể thông số cho các nghiên cứu tiếp sau.
KẾT LUẬN
Hệ thống động lực sử dụng trên xe điện ngày càng đang dạng, được bố trí và thiết kế theo nhiều phương thức khác nhau . Trong khuổn khổ của luận văn tốt nghiệp tác giảđã giải quyết được những vấn đề sau:
- Nghiên cứu, tìm hiểu một cách tổng quan sự phát triển của ô tô điện.
- Xây dựng mô hình động lực xe điện, quá trính phóng điện của ắc quy, mô hình động cơ điện .Mô hình này có khả năng khảo sát các phương án đạp phanh hiệu quả về mặt nạp tái sinh năng lượng và thời gian phanh cho ô tô
điện.
- Mô phỏng, tìm hiểu các yếu tốảnh hưởng đến khả năng nạp tái sinh năng lượng ắc quy trên ô tô điện . Kết quả cho thấy phanh bằng động cơ điện có khả
năng chép hình như hệ thống phanh cơ khí .Đồng thời , đạp phanh theo dạng “Step” sẽ cho lượng nạp nạp tái sinh và gia tốc phanh tốt hơn .
Để hoàn thiện hơn mục tiêu đề ra, luận văn cần hoàn thiện thêm một số nội dung nghiên cứu sau:
- Tính toán thiết kế hệ thống khác trên xe như phanh, treo, lái ... - Tính toán khả năng quay vòng, ổn định ngang, ổn định dọc
- Đề xuất phương án xây dựng bộđiều khiển mô tơ giúp tối ưu khả năng tăng tốc.
Kết quả luận án có thể là cơ sở cho các hướng nghiên cứu về điều khiển hệ
thống động lực điện xe điện. Tuy nhiên, các kết quả của luận án mới chỉ là kết quả
nghiên cứu bước đầu. Luận án cần được phát triển và nghiên cứu thêm nhằm có thể ứng dụng vào thực tiễn lớn hơn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] “ Đồ án thiết kế chế tạo ô tô 4 chỗ sử dụng năng lượng điện-nhiệt ”, Luận văn tốt nghiệp đại học Bách Khoa Đà Nẵng.
[2] Nguyễn Khắc Trai, Nguyễn Trọng Hoan, Hồ Hữu Hải, Phạm Huy Hường, Nguyễn Văn Chưởng, Trịnh Minh Hoàng, “Kết cấu ô tô ”, Nhà xuất bản Bách khoa Hà Nội, 2009.
[3] Massimo Ceraolo, “New Dynamical Models of Lead-Acid Batteries”, IEEE Transactions on power systems, Vol. 15, No.4, November 2000.
[4] Massimo Ceraolo, “Dynamical Models of Lead-Acid Batteries: Implementation Issues”, IEEE Transactions on energy conversion, VOL. 17, No.1, March 2002 [5] Robyn A. Jackey, “A simple, Effective Lead-Acid modeling process for electrical system component selection”, 2007.
[6] Antonio Manenti, Simona Onori, Yann Guezennec, “A new modeling approach to predict ‘Peukert Effect’ for lead acid batteries”, Milano, 2011.