Chương II : CƠ SỞ LÝ THUYẾT
3.4. Kết quả mô phỏng và nhận xét
3.4.1. Kết quả mô phỏng cơ học chuyển động thẳng của xe
Kết quả mô phỏng chuyển động thẳng của xe được đưa ra dưới dạng đồ thị. Trước tiên, nhận xét kết quả mô phỏng các lực tác dụng lên xe cho ta cái nhìn tổng quan về mặt động lực học của xe, từ đó có cơ sở để nêu ra những nhận xét khách quan
Hình 3.36: Sơ đồ khối xác định chỉ số SOC ở chế độ sạc.
63 với mục đích cải tiến, nâng cao hiệu quả động học của xe. Các đồ thị dưới đây biểu diễn sự thay đổi giá trị các lực tác dụng lên xe trong thời gian diễn ra quá trình mô phỏng.
Đồ thị đầu tiên cho giá trị của lực cản khơng khí theo thời gian. Lực cản khơng khí này ứng với giá trị hệ số cản gió là 0.69. Giá trị lớn nhất của lực cản khơng khí xấp xỉ 31(N) ở dãy vận tốc cao nhất. Khi hệ số cản gió bằng 0.5, giá trị lớn nhất của lực cản này đạt 22(N). Vậy lực cản khơng khí phụ thuộc rất nhiều vào hệ số cản gió và tốc độ chạy của xe, cụ thể lực cản khơng khí thay đổi tỉ lệ thuận với bình phương vận tốc xe, và tăng gần 1.5 lần khi hệ số cản gió thay đổi một lượng xấp xỉ 0.2. Trong mô phỏng này khơng xét đến trường hợp có gió ngược chiều chuyển động của xe vì mục đích tối thiểu hóa lực cản khi xe chuyển động.
Lực cản thứ hai là lực cản dốc, phụ thuộc nhiều vào góc dốc và khối lượng của xe. Khối lượng thiết kế có tải của xe nền là 244 (kg) trong khi xe cải tiến vì phải cộng thêm khối lượng của động cơ điện đặt ở bánh trước và khối lượng của ắc quy nên tổng khối lượng tải lên đến 291 (kg). Rõ ràng rằng khối lượng tăng là một trở ngại trong chuyển động của xe, nhất là đối với chế độ khởi hành hay leo dốc. Ở đây, đồ thị lực cản dốc có dạng tương tự với tín hiệu góc dốc và lực cản dốc có giá trị âm khi xuống dốc (góc dốc âm). Đối với xe nền thì giá trị lực cản dốc lớn nhất đạt xấp xỉ 120(N), trong khi giá trị này đối với xe cải tiến lên đến xấp xỉ 142(N). Nếu so sánh giữa các lực thì lực cản dốc có giá trị lớn hơn gần gấp 5 lần giá trị lực cản khơng khí, khi khối lượng xe tăng lên xấp xỉ 1.2 lần thì giá trị lực cản dốc cũng tăng lên tương
64 tự. Lực cản dốc là một trong những lực cản lớn và quyết định đến giá trị lực kéo tiếp tuyến. Có thể nói rằng, việc hạ giá trị của lực cản dốc, cụ thể là hạ thấp khối lượng xe sẽ là hướng cải tiến cho mơ hình xe gắn máy Hybrid này trong tương lai. Nếu dòng xe hai bánh lai này được sử dụng ở điều kiện giao thơng đơ thị, với đương sá bằng phẳng, ít cầu dốc thì lực cản dốc bị triệt tiêu, từ đó tác động khơng nhỏ đến giá trị lực kéo tiếp tuyến FK và về sau có ý nghĩa quan trọng trong vấn đề giảm thiểu tiêu hao nhiên liệu.
Hình 3.40: Giá trị gia tốc trong q trình mơ phỏng. Hình 3.39: Giá trị lực cản dốc.
65 Lực cản thứ ba là lực qn tính, đặc trưng cho tính ì (hay tính đà) của xe. Lực cản quán tính là hàm phụ thuộc vào khối lượng của xe và gia tốc tức thời của xe. Theo chu trình chạy thử, gia tốc lớn nhất của xe đạt được xấp xỉ 1.5 m/s2, nhưng do khối lượng của xe tăng lên rất nhiều nên lực qn tính có giá trị lớn hơn lực cản dốc. Lực qn tính có giá trị âm khi xe giảm tốc, tương ứng với gia tốc âm. Yếu tố khối lượng của xe tác động đến độ lớn của lực quán tính cụ thể như sau: khi khối lượng tăng xấp xỉ 1.2 lần thì giá trị lực qn tính tăng xấp xỉ 1.4 lần. Khi so sánh giữa các lực với nhau thì lực qn tính có giá trị lớn nhất, ảnh hưởng nhiều nhất đến giá trị lực kéo tiếp tuyến FK.
Hình 3.41: Giá trị lực qn tính.
66 Lực cản thứ tư là lực cản lăn, là hàm phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của xe và độ cứng của lốp như đã nói ở trên. Lực cản lăn có giá trị khơng thay đổi nhiều khi khối lượng xe thay đổi, với giá trị cao nhất tăng xấp xỉ 1.2 lần khi so sánh giữa xe nền và xe lai. Lực cản lăn còn phụ thuộc vào hệ số cản lăn thay đổi trong q trình mơ phỏng như đồ thị hình 3.43.
Cuối cùng là đồ thị lực kéo tiếp tuyến FK, với thành phần chính chiếm giá trị lớn nhất là lực quán tính và thứ hai là lực cản dốc. Lực cản gió và lực cản lăn có ảnh hưởng đến lực kéo tiếp tuyến nhưng không bằng lực cản dốc và lực qn tính. Trong mơ hình xe lai, lực kéo tiếp tuyến FK đạt giá trị cực đại xấp xỉ 550(N) ở dãy tốc độ cao trong khi giá trị này đối với xe nền là xấp xỉ 440(N). Lực kéo FK có giá trị âm chính là lực phanh FP khi xe giảm tốc, lúc này do sự ảnh hưởng chủ yếu của lực quán tính mà lực phanh FP đạt giá trị cực đại ở xấp xỉ 500(N) đối với xe lai và với xe nền là xấp xỉ 420(N). Sự khác biệt lớn về lực kéo tiếp tuyến và lực phanh giữ xe nền và xe lai cải tiến chủ yếu là do sự gia tăng khối lượng xe. Biến thiên của lực tiếp tuyến tại điểm tiếp xúc giữ bánh xe với mặt đường nhìn chung giống với biến thiên của lực quán tính Fj, do đó có thể kết luận rằng đối với mơ hình xe lai này, lực cản chủ yếu là lực quán tính và thơng số liên quan trực tiếp là khối lượng của xe.
67 Lực kéo tiếp tuyến FK khi nhân với vận tốc chuyển động của xe được công suất kéo PK. Công suất kéo PK = Preq là công suất yêu cầu từ động cơ truyền cho bánh xe và là thông số điều khiển gửi đến bộ phân phối công suất. Tương tự như lực kéo, công suất kéo PK và momen kéo MK có giá trị âm chính là cơng suất phanh PP và momen phanh MP. Công suất phanh PP và momen phanh MP về sau tác động đến công suất và momen cần ở động cơ, là một trong những nhân tố gây tiêu hao nhiên liệu.
Hình 3.44: Lực kéo tiếp tuyến FK.
68