3.2.2.1 Các giá trị giới hạn của tình trạng nạp ắc quy
Song song với việc phối hợp các nguồn động lực trên xe hybrid thì chiến lược sạc ắc quy cũng là một phương diện quan trọng cần xét đến. Để có thể xây dựng được chiến lược sạc ắc quy trên xe hybrid, cần phải có các giá trị định mức về tình trạng sạc của ắc quy là SOCmin và SOCmax. Các giá trị này sẽ được sử dụng làm căn cứ để xây dựng chiến lược sạc ắc quy cũng như chiến lược điều khiển các nguồn động lực trên xe hybrid.
- Giá trị SOCmax đóng vai trò là cận trên của tình trạng sạc ắc quy, là mức sạc cao nhất mà ắc quy sẽ được sạc khi xe đang hoạt động trên đường. Giá trị này sẽ ảnh hưởng đến tuổi thọ của ắc quy bởi việc sạc ắc quy khi xe đang chạy là sạc theo chế độ sạc nhanh nên nếu sạc đầy thì sẽ làm giảm tuổi thọ của ắc quy cũng như giảm hiệu suất sạc [13,50]. Dựa vào một số các tài liệu tham khảo [52], NCS chọn giá trị SOCmax
76
bằng khoảng 75 80% tổng dung lượng của ắc quy. Việc sạc đầy ắc quy sẽ được
thực hiện khi xe ở chế độ sạc ngoài.
- Trong khi đó, giá trị SOCmin đóng vai trò như cận dưới của tình trạng sạc của ắc quy, là mức sạc thấp nhất mà khi đó ắc quy sẽ được sạc. Giá trị này sẽ cao hơn giá trị SOC thấp nhất mà khi đó ắc quy vẫn có thể phóng điện [10,13,53]. Điều này được đưa ra để phòng tránh trường hợp khi cả hai động cơ cùng đang hoạt động, ắc quy hết điện và khi đó chỉ có ĐCĐT làm việc, dẫn đến sự sai khác so với các chiến lược điều khiển đã được đề ra. Vậy nên, sẽ luôn có một lượng điện dự trữ trong ắc quy để đề phòng tình huống như ở mức tốc độ cao nhất từ 60 đến 80 km/h cũng như ở mức tốc độ thứ hai và thứ ba ở phần 3.1.2.1, sao cho ĐCĐ vẫn có thể hoạt động trong thời gian đủ dài để chờ ĐCĐT sạc điện cho ắc quy hoặc xe sẽ về mức vận tốc mà ĐCĐT
có thể sạc điện. Tuy nhiên, nếu đặt SOCmin quá cao thì ĐCĐT sẽ phải hoạt động liên
tục để sạc ắc quy, dẫn đến sự không linh hoạt khi chuyển đổi giữa các chế độ điều khiển các nguồn động lực trên xe hybrid. Dựa vào một số các tài liệu tham khảo
[13,57], NCS chọn giá trị SOCmin ≥ 30% tổng dung lượng của ắc quy.
3.2.2.2 Xây dựng chiến lược sạc ắc quy trên xe hybrid
Tương tự như chiến lược phối hợp các nguồn động lực và dựa vào phần chiến lược sạc ắc quy trên xe hybrid ở phần 2.2.4.2, NCS cũng chia dải tốc độ của xe thành các trường hợp tốc độ như trên để có thể đưa ra chiến lược sạc ắc quy một cách phù hợp.
Hình 3.5 thể hiện sơ đồ chiến lược sạc ắc quy theo các khoảng tốc độ khác nhau, chiến lược điều khiển bắt đầu khi người sử dụng mở khóa điện, các thông số đầu vào là vận tốc xe và tình trạng sạc của ắc quy (SOC).
Chiến lược sạc ắc quy được thực hiện như sau: - Điều kiện 1: Vxe > 0.
+ Nếu sai => Vxe = 0 (Vxe không thể âm) => Chế độ không tải => Không sạc.
+ Nếu đúng => Chuyển sang điều kiện sau.
- Điều kiện 2: Vxe trong khoảng từ 0 đến 30 km/h. + Nếu đúng => Xét tình trạng sạc của ắc quy
• Nếu SOC < SOCmin là đúng => Chu trình khởi động ĐCĐT => Sạc cho đến khi SOC ≥ SOCmax => Chu trình tắt ĐCĐT => ĐCĐT không hoạt động, không sạc.
• Nếu SOC < SOCmin là sai => ĐCĐT không hoạt động, không sạc. + Nếu sai => Chuyển sang điều kiện sau.
- Điều kiện 3: Vxe trong khoảng từ 30 đến 40 km/h. + Nếu đúng => Xét tình trạng sạc của ắc quy
77
• Nếu SOC < SOCmin là đúng => ĐCĐT tăng công suất để sạc =>
Sạc cho đến khi SOC ≥ SOCmax => ĐCĐT hoạt động bình thường,
không sạc.
78
• Nếu SOC < SOCmin là sai => ĐCĐT hoạt động bình thường, không sạc.
+ Nếu sai => Chuyển sang điều kiện sau.
- Điều kiện 4: Vxe trong khoảng từ 40 đến 60 km/h (tương tự như điều kiện ở
mức tốc độ 3).
+ Nếu đúng => Xét tình trạng sạc của ắc quy
• Nếu SOC < SOCmin là đúng => ĐCĐT tăng công suất để sạc =>
Sạc cho đến khi SOC ≥ SOCmax => ĐCĐT hoạt động bình thường,
không sạc.
• Nếu SOC < SOCmin là sai => ĐCĐT hoạt động bình thường, không sạc.
+ Nếu sai => Chuyển sang điều kiện sau. - Điều kiện 5: Vxe trong khoảng từ 60 đến 80 km/h.
+ Nếu đúng => Xét tình trạng sạc
• Nếu đang sạc điện => Dừng sạc điện.
• Nếu không sạc điện => Giữ nguyên.
+ Nếu sai => Quay lại xét vòng điều kiện vận tốc.
3.2.2.3 Chiến lược sạc ắc quy trên xe hybrid [13,53]
- Tại điều kiện đầu tiên là chế độ không tải nên sẽ không sạc ắc quy tại mức
tốc độ này.
- Tại mức tốc độ thứ hai thì ĐCĐT sẽ chỉ làm việc để sạc ắc quy và kéo ĐCĐ
trong lúc lượng điện trong ắc quy đang không đảm bảo.
- Tại mức tốc độ thứ ba và thứ tư, khi ĐCĐT và ĐCĐ cùng hoạt động, nếu
lượng điện trong ắc quy không đạt mức SOCmin thì ĐCĐT sẽ hoạt động tăng công
suất lên để có thể vừa đảm bảo công suất đầu ra, vừa sạc ắc quy. Do hai mức tốc độ này vẫn nằm trong vùng làm việc tối ưu của ĐCĐT và yêu cầu công suất vẫn chưa quá cao nên ĐCĐT vẫn có thể tạo ra công suất để bù vào phần ĐCĐ cũng như sạc ắc quy.
- Tại mức tốc độ cuối cùng, do xe cần công suất lớn nhất, nên khi SOC <
SOCmin thì ĐCĐ sẽ dừng hoạt động và ĐCĐT sẽ không kéo máy phát để chạy ĐCĐ
hay sạc ắc quy vì ĐCĐT cần làm việc với công suất tối để có thể đảm bảo công suất đầu ra.
Sau khi hoàn tất xây dựng chiến lược sạc ắc quy trên xe hybrid, sẽ đến bước số hóa bằng phần mềm Matlab/Simulink để đưa vào phần mềm AVL-Cruise nhằm điều khiển các nguồn động lực cũng như các bộ phận khác của xe hybrid trong quá trình mô phỏng.