2.2.2 Hệ thống treo tái tạo năng lượng 2.2.2.1 Tổng quát 2.2.2.1 Tổng quát
Trước đây, chúng ta ít chú ý đến tổn thất năng lượng của hệ thống treo xe. Theo tài liệu tham khảo [57], chỉ 10-20% năng lượng nhiên liệu được sử dụng cho khả năng di chuyển của xe. Một trong những tổn thất quan trọng là tiêu hao năng lượng trong dao động hệ thống treo. Velinsky và cộng sự. [58] kết luận rằng năng lượng tiêu tán do bộ giảm chấn của hệ thống treo có liên quan đến độ gồ ghề của đường, tốc độ của xe, độ cứng của hệ thống treo và hệ số giảm chấn. Segel và cộng sự. [59] đã phân tích sự tiêu hao năng lượng của các bộ giảm chấn của xe du lịch và chỉ ra rằng tổng công suất của 4 bộ giảm chấn là khoảng 200W khi chạy trên đường nghèo với tốc độ 13,4m/s. Những dữ liệu này chỉ ra rằng không thể bỏ qua sự tiêu hao năng lượng của hệ thống treo xe.
2.2.2.2 Lấy năng lượng từ hệ thống treo của xe
Chúng ta có thể thu được bao nhiêu năng lượng từ hệ thống treo Suda và cộng sự. [60] đã chứng minh rằng thu hoạch năng lượng trong quá trình tái tạo đủ để đáp ứng yêu cầu năng lượng trong quá trình tiêu thụ cho hệ thống treo hoạt động điện từ, có nghĩa là hệ thống treo là tự cung cấp năng lượng. Sự ước lượng của H su [61] chỉ ra sức mạnh phục hồi trung bình của mỗi hệ thống treo đối với GM Impact khi chạy trên đường cao tốc đạt tốc độ 16 m/s 100W chiếm khoảng 5% công suất truyền động. F. Yu và cộng sự. Mô phỏng của họ, trong các điều kiện tốc độ xe là 20m/s, mặt đường cấp C, thời gian mô phỏng là 20 giây, chỉ ra rằng năng lượng tiêu
thụ của hệ thống treo thụ động là 651 kJ, trong khi 645 kJ đối với hệ thống treo đang hoạt động làm giảm RMS của hiện tượng bung gia tốc khối lượng bằng 50%. Nếu năng lượng rung động hệ thống treo có thể được tái chế, tiêu thụ năng lượng của hệ thống treo hoạt động sẽ được giảm đi đáng kể. Kết quả lý thuyết cho thấy một hiệu suất nhiên liệu tối đa có thể được phục hồi từ hệ thống treo xe bằng cách thực hiện tái tạo bộ giảm xóc [57].
2.2.2.3 Các loại hệ thống treo tái sinh
a) Hệ thống treo tái sinh cơ học
Hệ thống treo tái sinh cơ học được cải tiến từ hệ thống treo thủy lực hoặc khí nén truyền thống. Nó hấp thụ động năng của hệ thống treo và chuyển thành thế năng năng lượng thủy lực hoặc khí nén được lưu trữ trong bộ tích lũy. Tuy nhiên, các hệ thống thủy lực hoặc khí nén này đặc trưng một số nhược điểm.
Hình 2. 38 Cấu tạo phanh tái sinh
1 Giá đỡ 5 Vòng bi lực đẩy 2 Trục lăn 6 Ly hợp con lăn 3 Bánh răng cưa 7 ổ bi 4 Động cơ giảm tốc 8 Bánh răng côn
- Một, hệ thống đường ống phức tạp có trọng lượng đáng kể và cần thêm khơng gian lắp đặt.
- Hai, rị rỉ và vỡ ống có thể vơ hiệu hóa tồn bộ hệ thống.
- Ba, băng thông đáp ứng của hệ thống thủy lực hoặc khí nén hẹp, hạn chế hiệu suất của hệ thống treo.
- Bốn, việc tái sử dụng năng lượng thủy lực hoặc khí nén được tái tạo là hạn chế, đặc biệt là khi ngành công nghiệp ô tô đang hướng tới thương mại hóa xe điện hybrid và điện hồn tồn xe cộ.
Do đó, các nghiên cứu về thủy lực và khí nén huyền phù tái tạo là tương đối hiếm. Jolly và cộng sự. [62] đề xuất một hệ thống tái tạo năng lượng dựa trên thủy lực thiết bị kiểm soát độ rung dọc của ghế xe sử dụng năng lượng tái tạo. Nissan [63] đã phát triển một hệ thống treo với bộ truyền động thủy lực, ngăn chặn sự rung động của hệ thống treo bằng cách tích tụ hoặc giải phóng năng lượng trong bộ tích điện dưới sự kiểm sốt của van. Noritsugu [64] đã điều tra một hệ thống treo khí hoạt động thơng qua thu hồi khí thải để kiểm soát độ rung của hệ thống treo cho cải thiện hiệu suất hệ thống treo và giảm năng lượng sự tiêu thụ.
b) Hệ thống treo tái sinh điện từ
Hệ thống treo tái tạo điện từ biến đổi năng lượng xung kích thành năng lượng điện thuận tiện để lưu trữ và tái sử dụng, và có hiệu suất cao, tăng hiệu quả, ít yêu cầu về không gian hơn. Trong những năm gần đây, hệ thống treo điện từ (EMS) đã thu hút sự chú ý trên toàn thế giới. Nam châm vĩnh cửu động cơ là được ưa chuộng trong EMS để cung cấp lực hoạt động trong chế độ truyền động hoặc lực tắt dần ở chế độ máy phát. Lực giảm chấn có thể là chỉ đơn giản là thay đổi bằng cách điều chỉnh điện trở shunt. Có sáu các loại huyền phù tái tạo điện từ được phân loại theo cấu hình cấu trúc, và các nghiên cứu liên quan sẽ đã nêu như sau:
• Hệ thống treo điện từ truyền động trực tiếp
Trong hệ thống treo điện từ dẫn động trực tiếp, tuyến tính động cơ nam châm vĩnh cửu thường được sử dụng để thay thế giảm xóc truyền thống. Nó biến năng lượng cơ học của chuyển động tương đối giữa khung xe và bánh xe thành năng
lượng điện không cần thiết bị truyền tải. Okada và cộng sự [65] đã nghiên cứu sự hoạt động và tái tạo hệ thống treo kiểm soát rung động sử dụng thiết bị truyền động tuyến tính và biểu diễn cách ly rung động và tái tạo năng lượng Đã được phân tích. Suda và cộng sự. [66] điều tra một hệ thống kiểm sốt rung động tích cực với hai động cơ tuyến tính cho cabin xe tải. Trong hệ thống này, một máy phát điện được được cài đặt trong hệ thống treo của khung tái sinh năng lượng rung động và lưu trữ nó trong bình ngưng. Một thiết bị truyền động trong hệ thống treo cabin đạt được kiểm soát rung động chủ động bằng cách sử dụng năng lượng tích trữ trong bình ngưng. Vì trọng lượng của khung của một chiếc xe tải hạng nặng điển hình lớn hơn khung của cabin, năng lượng rung động trong hệ thống treo của khung được mong đợi lớn hơn so với hệ thống treo taxi. Vì vậy, hệ thống này là tự cung cấp năng lượng. Hơn nữa, họ đề xuất tự cung cấp năng lượng kiểm soát rung động chủ động bằng cách sử dụng một bộ truyền động điện. Goldner [67] đã phát minh ra máy phát tuyến tính điện từ để thu năng lượng dao động của hệ thống treo. Zuo và cộng sự. [68] đã thiết kế một máy thu hoạch năng lượng tuyến tính để kiểm tra lượng năng lượng có thể được tái tạo. Gysen và cộng sự. [69] được sử dụng động cơ điện từ truyền động trực tiếp để cải thiện hiệu suất đình chỉ và đã chứng minh hiệu quả của nó đối với thu hoạch năng lượng rung động. Công ty Bose đã áp dụng động cơ tuyến tính trong hệ thống treo xe, được thể hiện như Hình 1. Các hệ thống tiêu thụ một phần ba năng lượng được sử dụng bởi máy lạnh của xe. Arsem [70] đã phát minh ra điện bộ giảm xóc với vít bi để thu năng lượng rung động. Murty [71] cũng phát minh ra van điều tiết điện trục vít có lực giảm chấn có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi hướng của lực đàn hồi. Suda và cộng sự. [21] đề xuất một máy gặt trục vít bi (được hiển thị như Hình 2), và phân tích tính năng động và tái tạo của nó đặc trưng. F. Yu và cộng sự. [22] thiết kế một van điều tiết trục vít bi và xác minh hiệu suất của nó.
Hình 2.39 Dạng trục vít
• Hệ thống treo điện từ Rack-Pinion
Rack-pinion cũng có thể chuyển đổi chuyển động thẳng thành chuyển động quay. Suda và cộng sự. [72] đã nghiên cứu một hệ thống treo hoạt động phục hồi kết hợp thanh răng-bánh răng và động cơ quay. Các kết quả thí nghiệm chỉ ra rằng tốc độ giới hạn và xử lý hiệu suất của xe đã được nâng cao đáng kể. Pei [57] đã thiết kế một van điều tiết thanh răng kết hợp một bánh răng côn để thay đổi trục động cơ thành song song với hướng của chuyển động thẳng, được thể hiện như Hình 2.37 .
Hình 2.40 Van điều tiết điện từ dạng bánh răng
• Hệ thống treo điện từ bánh răng hành tinh
Bánh răng hành tinh ln được sử dụng để giảm hoặc tăng vịng quay tốc độ. Giới thiệu bánh răng hành tinh rất hữu ích cho việc thúc đẩy hiệu suất của động cơ và mã lực. Horstman kết hợp với L-3 và Đại học Texas đang phát triển ECASS cho xe chiến đấu có bánh xích. Tất cả các yếu tố bao gồm động cơ, bộ bánh răng hành tinh, cảm biến, được tích hợp trong tay đường, được hiển thị như Hình 2.38. Hệ thống này có đủ lực hoạt động, nhỏ gọn cấu trúc và tính chất an toàn tốt mà các phương tiện yêu cầu.
Hình 2.41 Hệ thống treo dạng bánh răng hành tinh
• Hệ thống treo điện từ truyền động thủy lực
Levant Power Corp. [73] đang phát triển van điều tiết, được gọi là GenShock, kết hợp truyền động thủy lực và động cơ điện. Hình 2.39 cho thấy nguyên lý hoạt động của cái này van điều tiết. Một bộ ống chỉnh lưu đảm bảo rằng động cơ thủy lực được điều khiển bởi chất lỏng quay bởi một hướng bất kỳ hướng nào mà piston chạy lên hoặc xuống. Vì chiều quay của động cơ điện khơng thay thế thường xuyên, hiệu suất tái sinh được nâng cao rõ ràng.
Levant Power Corp. tuyên bố rằng GenShock tăng nhiên liệu nền kinh tế lên đến 6% đối với xe quân sự cũng như cải thiện chất lượng chuyến đi thơng qua hệ thống giảm xóc có thể thay đổi, thích ứng được Huyền phù. Mặt khác, giảm tản nhiệt trong van điều tiết thông qua phục hồi năng lượng giúp giảm bớt Yêu cầu bảo trì. Xu và cộng sự. [74-75] đề xuất một truyền thủy lực điện từ tái tạo năng lượng đình chỉ, giới thiệu nguyên tắc làm việc của nó, và kết quả mô phỏng tiết lộ rằng tồn diện của nó hiệu suất vượt trội hơn so với hệ thống treo thụ động.
• Hệ thống treo van điều tiết từ trường tự cấp (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong thập kỷ gần đây, van điều tiết từ trường (MR) đã đã cho thấy một triển vọng vui vẻ đối với rung động cấu trúc giảm, vì tính đơn giản cơ học của nó, cao dải động, yêu cầu công suất thấp, công suất lực lớn và mạnh mẽ. Nhằm mục đích tiết kiệm năng lượng hơn nữa, nhiều các học giả đã nghiên cứu van điều tiết MR tự cung cấp năng lượng. Jung et al. [76] đề xuất một hệ thống giảm xóc thơng minh tự cung cấp năng lượng bao gồm một van điều tiết MR và một điện từ thiết bị cảm ứng (EMI) để giảm rung động của dây văng. Thiết bị EMI hấp thụ năng lượng rung động để tạo ra năng lượng điện và cấp nguồn cho van điều tiết MR. Mặc dù EMI thiết bị được tách ra khỏi van điều tiết MR, nó cung cấp một sơ đồ công nghệ hệ thống điều khiển rung động tự cấp nguồn. Zhang và cộng sự. [77] đề xuất một van điều tiết MR tự cảm biến với phát điện, được hiển thị như Hình 2.40. Trong cấu trúc này, MR van điều tiết và máy phát điện được tích hợp thành một thiết bị hữu cơ toàn bộ và điện áp của các cuộn dây liền kề khác nhau giai đoạn được sử dụng để tính tốn vận tốc tương đối.
2.3 Tiết kiệm nhiên liệu khi vận hành
2.3.1 Lái xe ở tốc độ vừa phải
Khi lái xe chúng ta nên chú ý hoặc tránh lái với tốc độ quá cao trên những con đường gồ ghề, gập ghềnh. Với đoạn đường giao thông ở Việt Nam thì việc kiểm sốt tốc độ và khoảng cách khi lái xe là hết sức quan trọng. Đặc biệt hơn, khi phía trước là đèn giao thông việc bạn ước lượng khoảng cách và lưu lượng người tham gia giao thông để xe luôn vận hành ở vận tốc đều là điều rất cần thiết, giúp tránh trường hợp đứng khựng và tăng tốc độ ngột khiến xe tiêu hao nhiên liệu nhiều hơn nhưng không cần thiết.
2.3.2 Tắt máy xe khi không cần thiết
Để tiết kiệm nhiên liệu khi vận hành xe ô tô điều bạn cần lưu tâm hơn cả là không để động cơ hoạt động lúc không cần thiết. Trong các trường hợp chờ đèn đỏ nếu số giây vượt hơn 30s bạn nên tắt máy và để động cơ nghỉ, điều này sẽ giúp xe bạn tiết kiệm nhiên liệu đáng kể.
Hình 2.44 Dừng xe đèn đỏ
2.3.3 Hạn chế sử dụng điều hòa
Nếu thời tiết mát và khơng q nóng thì bạn nên tắt điều hịa đi để tiết kiệm nhiên liệu khi vận hành xe. Điều này là đúng vì theo nhiều nghiên cứu cho thấy điều hịa có thể ngốn đến 10% nhiên liệu của xe ơ tơ. Nhưng có trường hợp cá biệt là khi
bạn chạy xe trên đường cao tốc với tốc độ là 80km/h thì việc mở điều hịa sẽ tốt hơn là mở một cửa kính của xe.
Tiết kiệm nhiên liệu khi sử dụng điều hịa: Ta có thể sử dụng các miếng cách nhiệt trên các cửa kính xe nhằm làm hạn chế đi tác động của nhiệt độ bên ngoài vào bên trong xe. Điều này sẽ giúp cho điều hòa trong xe bạn hoạt động hiệu suất hơn vì khơng phải cố gắng tăng cơng suất lên để làm giảm nhiệt độ quá cao trong xe, từ đó làm giảm hao phí nhiên liệu khi sử dụng điều hịa.
2.3.4 Thời gian đổ xăng
Thời tiết vào buổi sáng và chiều tối là những khoảng thời gian mà khối khơng khí lạnh hoạt động mạnh nhất. Trong những khoản thời gian như vậy, xăng sẽ ở dạng đặc hơn những thời gian khác vì nhờ có sự tác động của các khối khơng khí lạnh. Chính điều này sẽ làm cho bạn tiết kiệm được kha khá tiền cho việc mua nhiên liệu cho xe và không nên đổ xăng đầy bình.
Hình 2.45 Đổ xăng đúng thời điểm
2.3.5 Kế hoạch di chuyển rõ ràng
Việc chạy lòng vòng, khựng lại liên tục và vịng xe quay đầu để tìm đường là điều rất tối kỵ khi bạn lái xe ở tuyến đường giao thông Việt Nam. Bởi lẽ lưu lương giao thông của xe máy trên đường là rất lớn việc bạn lạc đường sẽ làm tiêu hao rất nhiều nhiên liệu của xe. Trước khi bắt đầu chuyến hành trình của mình điều cần
thiết hơn cả là bạn nên lên một lịch trình rõ ràng, vẽ ra những cung đường mình cần di chuyển để đi tới điểm đến một cách thuận lợi nhất.
Hình 2.46 Chuẩn bị kế hoạch di chuyển
2.3.6 Nhấn ga từ từ
Việc đạp mạnh chân ga tăng tốc đột ngột hay vẫn giữ tốc độ cao rồi phanh xe đột ngột khi đỗ xe sẽ làm cho mong muốn tiết kiệm nhiên liệu khi vận hành xe ô tô của bạn càng trở nên xa rời thực tế đó. Hãy nhấn chân ga một cách từ từ và chậm rãi, duy trì khoảng cách vừa phải với xe phía trước điều này sẽ giúp bạn tiết kiệm được nhiên liệu đáng kể.
2.3.7 Làm sạch bộ lọc khơng khí thường xun
Tình trạng bộ lọc khơng khí trên xe khi bị tắc nghẽn sẽ gây hao tốn nhiên liệu đáng kể . Theo tính tốn của chuyên gia, nếu bộ lọc bị tắc nghẽn sẽ làm hao tốn 10% nhiên liệu. Hãy vệ sinh và phơi dưới ánh sáng nếu bạn không thấy các tia nắng len lõi qua bộ lọc thì đó là lúc bạn nên thay bộ lọc mới cho xe của mình. Để đảm bảo hiệu suất hoạt động và tiết kiệm nhiên liệu tối ưu cho xe ơ tơ của bạn.
Hình 2.47 Vệ sinh lọc gió
2.3.8 Hạn chế phanh gấp
Hạn chế phanh ở đây khơng có nghĩa là khuyên người lái không sử dụng phanh. Phanh là một hệ thống giúp dừng xe để đảm bảo an tồn thì tất nhiên phải dùng trong các trường cần thiết. Và điều muốn nói ở đây là “sự cần thiết”.