Thông số tính toán:
Thông số tham khảo:
TT Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
1 Trọng lƣợng: G N 13,000
2 Trọng lƣợng cầu trƣớc Ga N 7,000
3 Trọng lƣợng cầu sau Gb N 6,000
4 Chiều dài cơ sở của Ô tô. L m 2.700
5 Chiều cao trọng tâm: hg m 0.65
6 Chiều rộng Ô tô B m 1.725
7 Chiều cao Ô tô H m 1.490
8 Bán kính bánh xe: (195/55 R16) rbx m 0.31
9 Bán kính tang trống. rt1 m 0.255
11 Đƣờng kính xi lanh bánh xe (m) d m 0.032
12 Công suất động cơ điện Pm/ωcb kW/vp 25/600 13 Mô men lớn nhất của động cơ điện. Mmax Nm 350
14 Tỉ số truyền của hệ thống truyền lực: i 5
15 Hệ số tăng áp suất cầu trƣớc: Kpmax1 Mpa/s 4.5.106 16 Hệ số tăng áp suất cầu sau Kpmax2 Mpa/s 4.106
17 Độ cứng dọc của lốp trƣớc C1 KN/m 15.103
18 Độ cứng dọc của lốp sau Cs KN/m 30.103
19 Hệ số bám cực đại µ0 0.8
20 Hệ số độ giảm độ cứng As 0.0112
21 Tỉ số truyền cơ cấu phanh trƣớc c1 1.17
22 Tỉ số truyền cơ cấu phanh sau c2 1.55
63
Khảo nghiệm, đánh giá.
Trong các trƣờng hợp đƣợc khảo nghiệm quá trình phanh với vận tốc ban đầu trƣớc khi phanh là 60 km/h
Trƣờng hợp 1:
Chỉ có hệ thống phanh thu hồi làm việc khi phanh với gia tốc yêu cầu jyc = 4 m/s2. Khi đó mô men phanh của Ô tô chỉ có mô men phanh thu hồi trên cầu trƣớc.
Hình 4.18: Quãng đường phanh và vận tốc Ô tô khi chỉ có phanh thu hồi.
Ta thấy rằng nếu chỉ có phanh thu hồi làm việc thì hiệu quả của quá trình phanh không tốt. Trên hình 4.18 quãng đƣờng phanh quá lớn trong khi vận tốc Ô tô giảm rất chậm. Vì vậy hệ thống phanh thu hồi cần phải kết hợp với hệ thống phanh cơ khí để đảm bảo yêu cầu về hiệu quả phanh. Trƣờng hợp này chỉ dùng khi phanh rà để giảm tốc độ.
Trƣờng hợp 2:
Khi phanh với gia tốc yêu cầu 2 m/s2
và hệ thống phanh thu hồi trên bánh trƣớc làm việc kết hợp với hệ thống phanh cơ khí trên bánh sau.
Mô men phanh của hệ thống thu hồi trên cầu trƣớc tăng dần khi tốc độ giảm dần đến khoảng 10 m/s thì giảm dần đến vận tốc khoảng 7 m/s do hệ số Ksoc giảm.
64
Hình 4.19 Mô men phanh trên các cầu trước và sau.
Khi mô men phanh thu hồi tăng thì mô men của hệ thống phanh cơ khí trên cầu giảm khi mô men thu hồi giảm mô men phanh cơ khí tăng dần để đảm bảo hiệu quả phanh.
65
Nhƣ vậy so với trƣờng hợp chỉ dùng phanh thu hồi hiệu quả phanh ở trƣờng hợp này chỉ sau khoảng 8.3 (s) xe đã dừng với quãng đƣờng phanh là 70m.
Hình 4.21: Năng lượng của cả hệ thống phanh khi phanh với jyc = 2m/s2.
Trong trƣờng hợp này đột trƣợt của các bánh xe không vƣợt quá 0.08. Nhƣ vậy bánh xe đƣợc đảm bảo không bị bó cứng.
66
Trong khoảng 4 s đầu công của quá trình thu hồi tăng dần khi công suất không đổi. Đây là giai đoạn hệ thống thu hồi làm việc và nạp cho ắc quy. Sau đó giảm dần do ắc quy đƣợc nạp gần đầy nên hệ số Ksoc giảm. Khi hệ số Ksoc = 0 thì hệ thống thu hồi không làm việc.
So sánh năng lƣợng thu hồi bằng khoảng 70% với năng lƣợng của cả quá trình phanh. Nhƣ vậy trong trƣờng hợp này năng lƣợng thu hồi đƣợc rất lớn.
Trƣờng hợp 3
Khi phanh với jyc = 4 m/s2 và chỉ hệ thống phanh cơ khí làm việc
Hình 4.23: Mô men phanh cơ khí của các bánh xe khi jyc = 4 m/s2.
Quãng đƣờng phanh và vận tốc
Hình 4.24: Vận tốc và quãng đường phanh khi chỉ dùng phanh cơ khí với jyc = 4 m/s2
67
Hình 4.25: Vận tốc và quãng đường phanh khi có hệ thống thu hồi với jyc = 4 m/s2
Qua 2 đồ thị hình 4.24 và 4.25 ta thấy khi kết hợp cả hệ thống phanh cơ khí và hệ thống phanh thu hồi thì quãng đƣờng phanh ngắn hơn thời gian phanh cũng giảm. Nhƣ vậy trong trƣờng hợp này khi kết hợp hệ thống phanh cơ khí và thu hồi sẽ làm tăng hiệu quả phanh.
Hình 4.26: Năng lượng thu hồi với jyc = 4 m/s2
Năng lƣợng thu đƣợc khi phanh với gia tốc jyc = 4 m/s2 nhỏ hơn khi phanh với gia tốc 2 m/s2. Nhƣ vậy hệ thống thu hồi sẽ làm việc tốt khi phanh với gia tốc nhỏ.
68
Hình 4.27: Năng lượng thu được của cả hệ thống phanh vơi jyc = 4m/s2
Trong trƣờng hợp này năng lƣợng thu hồi cũng bằng khoảng 70% năng lƣợng của cả quá trình phanh. Nhƣ vậy qua 2 trƣờng hợp khảo sát năng lƣợng thu hồi đƣợc trong quá trình phanh là rất lớn.
Nhận xét:
Khi phanh với gia tốc phanh nhỏ năng lƣợng thu hồi đƣợc sẽ lớn do chỉ có hệ thống thu hồi làm việc.
Khi mô men phanh lớn thì trên cầu trƣớc hệ thống phanh cơ khí và phanh thu hồi cùng làm việc hiệu quả thu hồi không tốt bằng khi phanh với gia tốc nhỏ.
Qua đánh giá này ta thấy rằng hệ thống phanh thu hồi có ƣu điểm là tiết kiệm đƣợc nhiên liệu và vẫn đảm bảo đƣợc tính hiệu quả của quá trình phanh.
69
KẾT LUẬN
Với các kết quả nghiên cứu trình bày trong nội dung các chƣơng, luận văn đã thực hiện đƣợc các mục tiêu đặt ra ban đầu, cụ thể là:
Nghiên cứu các chế độ làm việc của Ô tô Hybrid trong đó có chế độ thu hồi năng lƣợng trong quá trình phanh có ƣu điểm trong việc tiết kiệm nhiên liệu.
Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của hệ thống thu hồi năng lƣợng phanh dùng động cơ điện. Hệ thống truyền lực của Ô tô Hybrid dùng động cơ điện làm nguồn động lực nên tận dụng khả năng làm việc đƣợc ở chế độ máy phát của động cơ điện để tạo ra mô men hãm và thu hồi đƣợc điện năng.
Nghiên cứu các phƣơng án thu hồi năng lƣợng phanh trên Ô tô Hybrid. Do hệ thống thu hồi không thể làm việc độc lập nên phải kết hợp với hệ thống phanh cơ khí thông thƣờng. Vì vậy có nhiều phƣơng án để bố trí 2 hệ thống phanh này làm việc trong quá trình phanh để vẫn đảm bảo hiệu quả phanh cho Ô tô chạy an toàn. Có thể bố trí hệ thống phanh nối tiếp hai hệ thống bằng các kiểu ƣu tiên hiệu quả phanh hoặc ƣu tiên hiệu quả thu hồi. Ở phƣơng án này sẽ thu hồi đƣợc năng lƣợng nhiều hơn. Với kiểu bố trí hệ thống phanh song song sẽ bố trí 2 hệ thống cùng làm việc đồng thời để đảm bảo hiệu quả phanh. Ở phƣơng án này hiệu quả thu hồi thấp.
Xây dựng các mô hình tính toán và các thuật toán thu hồi của hệ thống phanh. Mô hình tính toán hệ thống đƣợc chọn là mô hình phanh ½ có hệ thống chống bó cứng ABS điều khiển theo độ trƣợt. Trong mô hình này sẽ tính cho các trƣờng hợp là khi phanh rà với gia tốc phanh yêu cầu nhỏ. Khi đó chỉ có phanh thu hồi làm việc. Trƣờng hợp khi phanh với gia tốc yêu cầu lớn thì chỉ có hệ thống phanh cơ khí làm việc.
Sử dụng phần mềm Matlab-Simulink để tính toán các phƣơng trình với thông số cụ thể. Qua phân tích các trƣờng hợp của quá trình phanh với các gia tốc yêu cầu nếu chỉ dùng hệ thống phanh thu hồi thì chỉ giảm đƣợc tốc độ chứ không thể dừng đƣợc xe do quãng đƣờng phanh rất lớn. Khi hệ thống phanh thu hồi kết hợp với hệ thống phanh cơ khí sẽ đạt hiệu quả phanh và tiết kiệm.
70
TÀI LIỆU THAM KHẢO.
[1]. Mehrdad Ehsani, Yimin Gao, Ali Emadi: “Modern Electric Hybrid Electric and Fuel Cell Vehicles 2nd Edition”
[2]. Nguyễn Hữu Cẩn, Lê Thị Vàng, Dƣ Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài: “Lý thuyết Ô tô” Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, Năm 2008.
[3]. Farhad Sangtarash,Vahid Estahanlan, Hassan Nehzati, Samaneh Haddadi, Meisam Amiri Bavanpour and Babak Haghpanah “Effect of Different Regenerative Braking Strategies on Braking Performance and Fuel Economy in a Hybrid Electric Bus Employing CRUISE Vehicle Simulation.” University of Tehran.
[4]. M. M. Tehrani, M. R. Hairi - Yazdi, B. Haghpanah - Jahromi, V.Esfahanian, M. Amiri and A. R. Jafari: ”Design of an Anti-Lock Regenerative Braking System for a Series Hybrid Electric Vehicle”
71
PHỤ LỤC
Thông số trong Mfile của phần mềm Matlab – Simulink %Data for vehicle
clear all
%Thong so tham khao
%ga=13000/2;g1=7000/2;g2=6000/2; ga=13000/2;g1=7000/2;g2=6000/2; h=0.65;
g=9.81;m=ga/g;m1=g1/g;m2=g2/g; Fz1=g1;Fz2=g2;
l=2.700; a=g2*l/ga; b=g1*l/ga; % toa do trong tam rbx=0.345;% ban kinh banh xe
rb=rbx; Rw=rb;
j1=2.3;Jw=j1;j2=j1; %mo men quan tinh banh xe Nms^2, Jw = 0.65; %kgm2 rt1=0.12; dxl=0.032; %co cau phanh
rt2=0.14;
bb=1.725;hh=1.490; %Kich thuoc can chinh dien komega=0.36; % he so can khong khi Ns^2/m^2
xome=0.75*bb*hh*komega;%pomega=0.8*bb*hh*komega*v^2; kp1max=4.5e6;kp2max=4e6;
p1max=7.5e6; %ap suat max trong dan dong phanh N/m^2 p2max=6.5e6;
lamopt=0.3;
%Tinh luc phanh % mo men phanh do co cau phanh sinh ra c1=1.17;%ty so truyen cua co cau phanh
%c2=1.55; c2=1.55;
72 mp2max=2*p2max*rt2*c2*pi*dxl^2/4*0.95; f=0.018; alpha=0*pi/180; s1=0.03; Cl=15e3; Cs=30e3; As=0.0112; v0=60/3.6; V0=v0; ome01=v0/rbx*0.97; ome02=ome01; muy0=0.8; Pm=25000; basic=600*pi/30; Mmax=Pm/basic; i0=3; ihs=1; i=i0*ihs; jyc=4; kp1=jyc/muy0/g*kp1max; kp2=jyc/muy0/g*kp2max; %noABS_Brake abs_Brake2