Bảng 3.3: Kết quả so sánh giữa xe thông thường và xe hybrid
Tiêu hao nhiên liệu (lit/100km) HC (g/km) CO (g/km) NOx (g/km) Xe thông thường 3,4 0,863 8,184 0,486 Xe hybrid 2,3 0,483 4,447 0,355
Từ kết quả trên cho thấy với xe hybrid, lượng nhiên liệu tiêu thụ và các thành phần phát thải đều giảm rõ rệt so với xe thông thường, cụ thể:
- Lượng tiêu thụ nhiên liệu giảm 32,35% - Thành phần: HC giảm 44%
CO giảm 45,66% NOx giảm 27%.
SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng QuốcNgọc Lớp: Động cơ-K51
110
Đồng thời so sánh đồ thị làm việc của cùng một động cơ khi ở hệ hybrid với khi ở hệ thông thường, ta thấy động cơ trong hệ hybrid phần lớn làm việc trong vùng tối ưuhơn, khảnăng leo dốc và gia tốc của xe tốt hơn.
Kết luận: Với xe máy dử dụng hệ dẫn động hybrid hỗn hợp song song-nối tiếp với bộ bánh răng hành tinh đã cho kết quả hoạt động của động cơ tốt hơn, từđó giảm đáng kểlượng tiêu thụ nhiên liệu và các thành phần khí thải độc hại. Tuy nhiên, với việc phối hợp các thành phần trong hệ dẫn động và chiến lược điều khiển đã nêu ở trên của mô hình này, thì hiệu quả chủ yếu khi xe chạy trong điều kiện đường đô thị (vận tốc thấp, thường xuyên phanh, dừng xe…).
SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng QuốcNgọc Lớp: Động cơ-K51
111
KẾT LUẬN
Qua thời gian làm đồ án, với sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Khổng Vũ Quảng và nỗ lực của các thành viên trong nhóm, chúng em đã hoàn thành đề tài “Nghiên cứu thiết kế và tính toán phối hợp nguồn động lực trong xe hybrid”.
Đề tài đã đưa ra và tìm hiểu về công nghệ hybrid trên xe hơi, một công nghệđang là giải pháp thay thế cho xe hơi truyền thống. Với khả năng tiết kiệm nhiên liệu và giảm các thành phần phát thải độc hại một cách đáng kể, thì công nghệ này đã đáp ứng được vấn đề cấp thiết trên toàn cầu về sự ô nhiễm môi trường, cũngnhư sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu dầu mỏ. Đồng thời, do có mô-tơ điện hỗ trợ trong quá trình hoạt động mà xe hybrid cho khả năng vận hành linh hoạt, tăng tốc tốt hơn xe thông thường.
Với những ưuđiểm như trên, ngày càng có nhiều hãng sản xuất xe hơi tập trung nghiên cứu, phát triển loại xe hybrid, cũngnhư chính phủ các nước cũng có nhiều chính sách nhằm khuyến khích người dân sử dụng loại xe này. Bởi vậy trong tương lai gần, xe hybrid là một giải pháp thay thế mang tính hiệu quả đối với ngành công nghiệp ôtô, xe máy.
Bên cạnh việc tìm hiểu, phân tích các dạng của công nghệ hybrid, đề tài của chúng em còn đưa ra phương pháp phối hợp một hệ động lực hybrid cho xe máy, và tiến hành chạy mô phỏng trên phần mềm ADVISOR. Kết quả mô phỏng đã cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc giảm nhiên liệu tiêu thụ và các thành phần phát thải, từđó có thểđưa ra một hướng phát triển mới cho việc sản xuất xe máy, một loại phương tiện giao thông đang rất phổ biến và chiếm số lượng nhiều ở Việt Nam.
Tuy nhiên, đề tài này còn một số hạn như chưađưa ra được một mô hình thực tế để kiểm nghiệm do vấn đề về thời gian, điều kiện thí nghiệm chưa cho phép để có số liệu chính xác cho việc mô phỏng... Đồng thời, ở thời điểm hiện tại công nghệ hybrid cho các phương tiện giao thông vẫn chưa được áp dụng phổ biến do chi phí sản xuất còn cao hơn công nghệ thông thường.
Chúng em hi vọng rằng qua đề tài này sẽ tạo tiền đề và cơ sở ban đầu cho việc nghiên cứu sâu hơn nữa công nghệ hybrid trong nghành Động cơ đốt trong và Viện Cơ Khí Động Lực, ĐH Bách Khoa Hà Nội. Và mong rằng các bạn sinh viên khóa sau có thể dựa trên đây để tiếp tục nghiên cứu phát triển đề tài này
SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng QuốcNgọc Lớp: Động cơ-K51
112
nhằm đưa ra một mô hình thực tế dưới sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô giáo.
Trong quá trình tìm hiểu, trình bày đề tài chúng em không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy cô và bạn bè đểđề tài của chúng em hoàn thiện hơn.
SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng QuốcNgọc Lớp: Động cơ-K51
113
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Phạm Minh Tuấn. Động Cơ Đốt Trong. Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật, 2006.
[2]. Phạm Minh Tuấn. Lý Thuyết Động Cơ Đốt Trong. Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật, 2008.
[3]. Nguyễn Tất Tiến, Vũ Thị Lạt. Hệ Thống Nhiên Liệu Và TựĐộng Điều Chỉnh Tốc ĐộĐộng Cơ Đốt Trong. Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, 1998. [4]. Nguyễn Hữu Nam. Trang Bị Điện Trên Ôtô Hiện Đại. Nhà xuất bản Khoa
học kĩ thuật, 2003.
[5]. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển. Tính Toán Thiết Kế Dẫn Động Cơ Khí (Tập 1, 2).
Nhà Xuất Bản Giáo Dục.
[6]. Mehrdad Ehsani, Yimin Gao, Sebastien E.Gay, Ali Emadi. Modern electric,
Hybrid electric,and Fuel cell vehicles.
[7]. Toyota hybrid system. Tài liệu tham khảo của hãng Toyota.
[8]. Yuliang Leon Zhou. Modeling and Simulation of Hybrid Electric Vehicles. B. Eng., University of Science & Tech. Beijing, 2005.
[9]. W. K. Yap, and V. Karri. Modeling and Simulation of a Hybrid Scooter. World Academy of Science, Engineering and Technology 47, 2008
[10]. Keith B. Wipke, Matthew R. Cuddy. Using an Advanced Vehicle
Simulator (ADVISOR) to Guide Hybrid Vehicle. Propulsion System
SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng QuốcNgọc Lớp: Động cơ-K51
114 Mục Lục
LỜI NÓI ĐẦU ... 1
CHƯƠNG I: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ HYBRID ... 2
1.1. Khái quát công nghệhybrid trong xe hơi ... 2
1.1.1. Khái niệm chung... 2
1.1.2. Xu hướng phát triển của xe hybrid ... 5
1.1.3. Ôtô hybrid ... 6
1.2. Tìm hiều một số dạng dẫn động hybrid. ... 7
1.2.1. Hệ thống hybrid nối tiếp ... 7
1.2.1.1. Khái niệm. ... 7
1.2.1.2. Nguyên lý hoạt động... 8
1.2.1.3. Các chiến lược điều khiển. ... 10
1.2.1.4.Tính toán thông số các thành phần chính. ... 14
1.2.1.5. Ưu nhược điểm của hệ thống dẫn động hybrid nối tiếp ... 19
1.2.1.6. Ví dụ tính toán. ... 19
1.2.2. Hệ dẫn động hybrid song song. ... 25
1.2.2.1. Khái quát về dạng hybrid song song. ... 25
1.2.2.2. Các chiến lược điều khiển của hệ dẫn động hybrid song song. ... 27
1.2.2.3. Tính toán các thông số của bộ truyền động. ... 33
1.2.3. Hệ dẫn động hybrid song song một trục. ... 43
1.2.3.1. Năng lượng tiêu thụ trong hệ dẫn động và phanh. ... 43
1.2.3.2. Cấu tạo ... 45
1.2.3.3. Hoạt động và chiến lược điều khiển. ... 46
1.2.3.4. Tính toán hệ dẫn động. ... 47
1.2.3.5. Hoạt động ... 51
1.2.4. Hệ dẫn động hybrid hỗn hợp song song – nối tiếp. ... 55
1.2.4.1. Hình dáng hệ truyền động với bộbánh răng hành tinh ... 55
1.2.4.2. Những dạng hoạt động... 57
1.2.4.3. Chiến lược điều khiển ... 61
1.2.5. Hệ dẫn động hybrid với mô-tơ có stato động. ... 62
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN PHỐI HỢP NGUỒN ĐỘNG LỰC CHO XE MÁY HYBRID ... 64
2.1. Các dạng kết nối công suất trong công nghệ hybrid. ... 64
2.1.1. Hệ thống truyền lực hybrid dùng bộ kết nối mômen. ... 64
2.1.2. Hệ thống truyền lực hybrid dùng bộ kết nối tốc độ. ... 66
2.1.3. Hệ thống truyền lực hybrid dùng bộ kết nối hỗn hợp mô-men và tốc độ. ... 70
2.2. Thiết kế và tính toán hệ dẫn động xe máy hybrid ... 71
SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng QuốcNgọc Lớp: Động cơ-K51
115
2.2.2. Tính chọn các thành phần trong hệ dẫn động hybrid cho xe máy. ... 75
2.2.2.1. Động cơ đốt trong. ... 76
2.2.2.2. Mô-tơ kéo. ... 76
2.2.2.3. Máy phát. ... 77
2.2.2.4. Tính chọn bộắc quy. ... 77
2.3. Thiết kế bộbánh răng hành tinh cho hệ dẫn động xe máy hybrid. ... 78
2.3.1. Tính toán các tỉ số số răng giữa các cặp bánh răng trong bộ truyền cơ sở. ... 79
2.3.2.1. Chọn vật liệu ... 79
2.3.2.2. Xác định các thông sốcơ bản của bộ truyền ... 81
2.3.2.3. Các thông số hình học của các bánh răng ... 83
2.3.2.4. Xác định mômen truyền qua bộ kết nối... 85
2.3.2.5. Phân tích lực tác dụng trên các bánh răng ... 85
2.3.2.6. Kiểm tra bền các bánh răng ... 87
2.3.3.Tính toán thiết kế trục ... 90
2.3.3.1.Chọn vật liệu ... 90
2.3.3.2. Xác định sơ bộđường kính trục ... 90
CHƯƠNG III: MÔ PHỎNG PHỐI HỢP NGUỒN ĐỘNG LỰC HYBRID CHO XE MÁY BẰNG PHẦN MỀM ADVISOR. ... 94
3.1. Phần mềm mô phỏng ADVISOR. ... 94
3.1.1. Giới thiệu ADVISOR. ... 94
3.1.2. Phạm vi nghiên cứu và ứng dụng. ... 94
3.1.3. Cơ sởvà phương pháp mô phỏng trong ADVISOR. ... 95
3.1.3.1. Cơ sở mô phỏng trong ADVISOR. ... 95
3.1.3.2. Phương pháp mô phỏng trong ADVISOR. ... 97
3.1.4. Giao diện sử dụng của ADVISOR ... 98
3.2. Mô phỏng mô hình xe máy hybrid và xe máy với hệ dẫn động thông thường trên ADVISOR. ... 101
3.2.1. Chạy mô phỏng xe máy với hệ dẫn động hybrid hỗn hợp ... 103
3.2.1.1. Mô hình mô phỏng xe máy với hệ dẫn động hybrid ... 103
3.2.1.2. Các thông số thiết lập mô phỏng ... 103
3.2.1.3. Kết quả mô phỏng ... 104
3.2.2. Chạy mô phỏng xe máy với hệ dẫn động thông thường. ... 107
3.2.2.1. Mô hình mô phỏng xe máy với hệ dẫn động thông thường ... 107
3.2.2.2. Các thông số thiết lập mô phỏng ... 108
3.2.2.3. Kết quả mô phỏng ... 108
3.3. So sánh và đánh giá kết quả mô phỏng. ... 109
KẾT LUẬN ... 111
SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng QuốcNgọc Lớp: Động cơ-K51