Đang tải... (xem toàn văn)
Hiện nay khoa học kỹ thuật đang phát triển rất nhanh mang lại lợi ích rất to lớn cho con người cả về vật chất lẫn tinh thần. Để nâng cao đời sống của nhân dân và hòa nhập sự phát triển chung của đất nước trong thời kì mới. Nhà nước ta đã đẩy mạnh công nghiệp hóa hiện đại_hóa đất nước. Một trong những mục tiêu đặt ra là đẩy mạnh sự phát triển của động cơ đốt trong phục vụ cho các ngành công nghiệp như giao thông đường bộ, đường sắt, đường thủy, đường hàng không, cũng như trong một số ngành công nghiệp khác. Để thuận tiện cho việc nghiên cứu người ta chia động cơ đốt trong cũng như trong ô tô ra nhiều hệ thống như hệ thống nhiên liệu, hệ thống bôi trơn, hệ thống làm mát... trong đó mỗi hệ thống đều có tầm quan trọng nhất định, hệ thống làm mát đóng vài trò rất quan trọng cho động cơ. Việc khảo sát một hệ thống bất kỳ trên động cơ sẽ giúp cho sinh viên củng cố lại nhũng kiến thức đã học và biết đi sâu tìm hiểu những hệ thống khác.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC HỌC Đ Niên khóa: 2006-2011 ĐỒ ÁN BẢO VỆ TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VÀ MÔ PHỎNG CÔNG NGHỆ HYBRID TRÊN ÔTÔ Bản quyền thuộc i Z i b o o k ★ Copyright © www.izibook.info All rights reserved iZibook ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn: Động đốt CHƯƠNG I: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ HYBRID 1.1 Khái quát công nghệ hybrid xe 1.1.1 Khái niệm chung Xe hybrid dòng xe sử dụng tổ hợp hai nguồn động lực, thường kết hợp động đốt (xăng, diesel, khí hóa lỏng…) với mô-tơ điện lấy lượng điện từ ắc quy cao áp Mục đích dùng mô-tơ điện hỗ trợ thay động đốt (ĐCĐT) để kéo xe thời điểm mà ĐCĐT làm việc không hiệu (suất tiêu hao nhiên liệu cao, phát thải lớn, gia tốc kém) trình khởi động, gia tốc tăng tốc Hay nói cách khác giúp cho ĐCĐT làm việc vùng làm việc tối ưu Như hình 1.2 ta thấy ĐCĐT làm việc tối ưu vùng tương đối hẹp: tốc độ khoảng 2600v/ph tới 3400v/ph với suất tiêu hao nhiên liệu khoảng 255 (g/kWh) Còn thể hình 1.1 thấy đặc tính ĐCĐT khác biệt xa so với đặc tính lý tưởng cần phải dùng hộp số đa cấp hay hộp số tự động để có đặc tính tốt thể hình 1.3 Điều làm tăng kích thước, khối lượng giá thành hộp số Hình 1.1: Đặc tính lực kéo-tốc độ với công suất yêu cầu động xăng [6] SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc ĐH Bách Khoa Hà Nội www.izibook.info iZibook ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn: Động đốt Hình 1.2: Đặc tính tiêu hao nhiên liệu động xăng [6] Hình 1.3: Đặc tính lực kéo-tốc độ với hộp số tự động xe [6] Còn với mô-tơ điện, đặc tính thể hình 1.4 Có thể thấy mô-tơ điện có đặc tính gần sát với đặc tính lý tưởng Thông thường mô-tơ điện khởi động từ tốc độ Khi tăng tới tốc độ sở nó, điện áp tăng theo dòng không đổi Khi tốc độ cao tốc độ điện áp không đổi dòng yếu Kết cho công suất đầu không đổi mô- men giảm theo đường hyperbol theo tốc độ Do hệ dẫn động đơn cấp hay hai cấp sử dụng để thỏa mãn lực kéo yêu cầu xe SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc ĐH Bách Khoa Hà Nội www.izibook.info iZibook ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn: Động đốt Hình 1.4: Đặc tính mô-tơ điện [6] Hình 1.5: Lực kéo xe có động xăng với hộp số cấp mô-tơ điện với hệ dẫn động cấp [6] SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc ĐH Bách Khoa Hà Nội www.izibook.info Hình 1.5 cho thấy so sánh cụ thể mô-tơ điện ĐCĐT Để có đặc tính sát với lý tưởng ĐCĐT cần hộp số cấp mô-tơ điện cần hộp số cấp Ngoài vai trò giúp cho ĐCĐT hoạt động vùng tối ưu môtơ điện xe hybrid có vai trò quan trọng thứ hai thu hồi lại lượng (động năng) cho xe để nạp lại vào ắc quy trình xe giảm tốc hay phanh, chức “phanh tái sinh” Khi kết hợp hai nguồn động lực kết đầu cho đặc tính thể hình 1.6: Hình 1.6: Đặc tính lực kéo, cản – tốc độ xe đường dốc [6] 1.1.2 Xu hướng phát triển xe hybrid Sự phát triển phương tiện giao thông khu vực giới nói chung không giống nhau, nước có quy định riêng nồng độ phát thải khí thải xe , có xu hướng bước cải tiến chế tạo loại ôtô mà mức phát thải ô nhiễm thấp giảm tối thiểu tiêu hao nhiên liệu Điều trở nên cấp thiết mà nguồn tài nguyên dầu mỏ ngày cạn kiệt dẫn đến giá dầu tăng cao mà nguồn thu nhập người dân lại tăng không đáng kể Các xe chạy nhiên liệu hóa thạch tràn ngập thị trường số tác nhân lớn gây ô nhiễm môi trường , làm cho bầu khí ngày xấu đi, hệ sinh thái thay đổi Vì việc tìm phương án để giảm tối thiểu lượng khí thải gây ô nhiễm môi trường vấn đề cần quan tâm ngành ôtô nói riêng người nói chung Ôtô không gây ô nhiễm mục tiêu hướng tới nhà nghiên cứu chế tạo ôtô ngày Có nhiều giải pháp công bố năm gần đây, hoàn thiện trình cháy động cơ, sử dụng loại nhiên liệu không truyền thống cho ôtô LPG, khí thiên nhiên, methanol, biodiesel, điện, pin nhiên liệu, lượng mặt trời, ôtô dùng động lai (hybrid) Trong số giải pháp công nghệ xe sử dụng công nghệ hybrid ứng dụng ngày phổ biến cho hiệu cao 1.1.3 Ôtô hybrid Xuất từ đầu năm 1990 nay, ôtô hybrid nghiên cứu phát triển giải pháp hiệu tính kinh tế môi trường Có thể nói, công nghệ hybrid chìa khoá mở cánh cửa tiến vào kỷ nguyên ôtô, ôtô hạn chế tối đa việc gây ô nhiễm môi trường, giảm tiêu hao nhiên liệu tối thiểu hay gọi ôtô “sinh thái” mà sử dụng ĐCĐT, loại động chưa thể thay nhiều năm tới Hình 1.7: Mô hình xe hybrid Với ưu điểm bật nêu, ôtô hybrid quan tâm nghiên cứu chế tạo nhiều nhà khoa học hãng sản xuất ôtô giới Ngày có nhiều mẫu ôtô hybrid xuất thị trường có nhiều người tiêu dùng sử dụng loại ôtô Ôtô sử dụng Hydrogen, ôtô điện, ôtô chạy lượng mặt trời mặt trời tồn số nhược điểm định, chưa dễ thực với thực trạng đất nước ta Trong bối cảnh ôtô hybrid (nhiệt - điện) kết hợp ĐCĐT mô-tơ điện coi phù hợp giai đoạn đón đầu xu phát triển ôtô “sạch”, nhằm đáp ứng yêu cầu khắt khe môi trường đô thị nguy cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch Tuy nhiên sử dụng loại xe hybrid hoạt động phạm vi thành phố, khu du lịch vận hành loại đường dài hàng trăm kilômet tương đối phẳng Chứ sử dụng ôtô hybrid thay hẳn loại ôtô khác khả hoạt động điều kiện khác tính công nghệ nhiều hạn chế, khó vấn đề nguồn dự trữ lượng điện để cấp cho mô-tơ điện, dùng loại ắc quy thông thường số lượng bình nhiều, kích thước khối lượng lớn Trong phạm vi đồ án tốt nghiệp chúng em tìm hiểu nghiên cứu dòng ôtô hybrid (nhiệt-điện) kết hợp ĐCĐT mô-tơ điện loại ôtô hybrid thông dụng 1.2 Tìm hiều số dạng dẫn động hybrid 1.2.1 Hệ thống hybrid nối tiếp 1.2.1.1 Khái niệm Hệ thống dẫn động hybrid nối tiếp (Series hybrid electric drive train) hệ thống dẫn động cho xe hybrid xe kéo mô-tơ điện Mô-tơ điện cung cấp lượng từ hai nguồn là: Ắc quy máy phát điện dẫn động ĐCĐT Hệ thống dẫn động nối tiếp đơn giản hình 1.8 Hình 1.8: Sơ đồ hệ dẫn động hybrid nối tiếp Bánh xe kéo mô tơ điện Mô-tơ điện lấy lượng từ nguồn ắcqui máy phát dẫn động ĐCĐT Cụm ĐCĐT/máy phát (ĐCĐT/MP) có nhiệm vụ giúp ắc quy bổ sung lượng cho mô-tơ kéo công suất tải yêu cầu lớn nạp cho ắc quy công suất tải yêu cầu nhỏ dung lượng ắc quy thấp Bộ điều khiển mô-tơ để điều khiển mô-tơ kéo sinh lượng phù hợp với yêu cầu xe Sự hoạt động xe (gia tốc, khả leo dốc, tốc độ lớn nhất) định hoàn toàn kích thước đặc tính mô-tơ kéo dẫn động Với sơ đồ kết nối đặc tính xe hybrid có dạng ví dụ mô-tơ điện thể hình 1.3 Hình 1.9: Đặc tính tốc độ - mômen công suất – mômen mô-tơ điện [6] 1.2.1.2 Nguyên lý hoạt động Trong hệ thống dẫn động hybrid nối tiếp, cụm ĐCĐT/MP phần khí tách rời với trục bánh xe Tốc độ mô-men ĐCĐT không phụ thuộc vào tốc độ mômen kéo yêu cầu xe, điều khiển điểm làm việc vùng tốc độ - mômen Thông thường động đốt điều khiển vùng làm việc tối ưu nó, vùng mà nhiên liệu tiêu thụ khí thải phát động nhỏ nhất, thể hình 1.4 Lí tách rời phần khí ĐCĐT với trục bánh xe nhằm để ĐCĐT làm việc vùng tối ưu đặc tính ĐCĐT thay đặc tính mô-tơ điện Tuy nhiên, phụ thuộc nhiều vào chế độ làm việc động điều khiển chiến lược hệ dẫn động Hình 1.10: Đặc tính ĐCĐT vùng hoạt động [6] a/ Chế độ kéo hỗn hợp Khi cần yêu cầu công suất lớn (khi lái xe đạp sâu chân ga) lúc lượng cụm ĐCĐT/MP nguồn lượng từ ắc quy cấp lượng cho mô-tơ điện hoạt động Trong trường hợp này, động đốt điều khiển để làm việc vùng tối ưu Nguồn lượng từ ắc quy cung cấp công suất thêm để đáp ứng công suất kéo yêu cầu Dạng hoạt động biểu diễn sau: Pyc = Pđcđt/mp + Paq(PPS) (1.1) Ở đó, Pyc công suất yêu cầu người lái (đạp chân ga) Pđcđt/mp công suất cụm ĐCĐT/MP Paq công suất nguồn ắc quy b/ Chế độ có nguồn lượng ắc quy cung cấp cho mô-tơ điện Trong trường hợp này, có nguồn ắc quy cung cấp công suất để đáp ứng với công suất yêu cầu, thường giai đoạn khởi động gia tốc từ khởi động tới xe đạt tới tốc độ Pyc = Paq (1.2) c/ Chế độ có nguồn lượng cụm ĐCĐT/MPcung cấp cho mô-tơ điện Trong trường hợp này, có cụm ĐCĐT/MP cung cấp công suất để đáp ứng công suất yêu cầu, giai đoạn xe chạy tốc độ ổn định, chế độ lái bình thường Năng lượng điện kết nối trực tiếp từ cụm ĐCĐT/MP tới mô-tơ kéo Pyc = Pđcđt/mp (1.3) d/ Chế độ ắc quy nạp lượng cho ắc quy từ cụm ĐCĐT/MP Khi lượng ắc quy giảm xuống mức qui định ắc quy phải nạp Ắc quy nạp từ máy phát hay trình phanh tái sinh (regenerative braking) Thường máy phát nạp phanh tái sinh nạp không đủ Trong trường hợp này, công suất động đốt chia làm hai phần: để kéo xe, phần lại để dẫn động máy phát nạp điện cho ắc quy Pyc = Pđc/mp – Paq (1.4) Dạng hoạt động có hiệu lượng cụm ĐCĐT/MP sinh lớn công suất tải yêu cầu e/ Chế độ phanh tái sinh Khi xe phanh, mô-tơ kéo có chức máy phát điện, biến đổi phần động xe thành lượng điện để nạp cho ắc quy Như trình bày hình1.8, điều khiển xe điều khiển hoạt động phận thùy theo công suất kéo yêu cầu từ người lái, tín hiệu phản hồi từ phận, điều khiển chiến lược cài đặt trước hệ thống dẫn động Những phận điều khiển để phù hợp với công suất yêu cầu người lái xe, hoạt động phận với hiệu suất tối ưu, thu lại lượng phanh nhiều tốt, trì trạng thái nạp cho ắc quy 1.2.1.3 Các chiến lược điều khiển Đây quy tắc điều khiển cài đặt trước điều khiển xe, lệnh hoạt động cho phận Bộ điều khiển xe nhận lệnh hoạt động từ lái xe tín hiệu phản hồi từ hệ thống dẫn động (HTDĐ) tất phận sau đưa định để sử dụng dạng hoạt động phù hợp Tất nhiên, đặc SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc ĐH Bách Khoa Hà Nội www.izibook.info 10 Hình 3.7: Giao diện trực quan mô trình hoạt động xe 3.2 Mô mô hình xe máy hybrid xe máy với hệ dẫn động thông thường ADVISOR Tiến hành mô cho hai dạng xe máy với hệ dẫn động thông thường hệ dẫn động hybrid chu trình thử ECE-R40, minh họa hình 3.8 Hình 3.8: Chu trình thử ECE R40 Chu trình ECE-R40 gồm chu kì giống liên tiếp, chu kì có thời gian 195(s), chi tiết vận hành chu kì trình bày theo bảng đây: Bảng 3.2: Chu trình thử ECE R40 TT vận hành Bước vận hành Pha Thời gian vận hành (s) Gia tốc (m/s ) Vận tốc (km/h) Bước Pha Thời gian tích lũy (s) Chạy không tải - - 11 11 11 Tăng vận tốc 1,04 0-15 4 15 Vận tốc không đổi - 15 8 23 Giảm vận tốc -0,69 15-10 25 Giảm vận tốc, cắt li hợp -0,92 10-0 28 Chạy không tải - - 21 21 49 Tăng vận tốc 0,74 0-32 12 12 61 Vận tốc không đổi - 32 24 24 85 Giảm vận tốc -0,75 32-10 11 93 10 Giảm vận tốc, cắt li hợp -0,92 10-0 11 96 11 Chạy không tải - - 21 21 117 12 Tăng vận tốc 10 0,52 0-50 26 26 143 13 Vận tốc không đổi 11 - 50 12 12 155 14 Giảm vận tốc 12 -0,52 50-35 8 163 15 Vận tốc không đổi 13 - 35 13 13 176 16 Giảm vận tốc 14 -0,68 35-10 12 185 17 Giảm vận tốc, cắt li hợp 14 -0,92 10-0 12 188 18 Chạy không tải 15 - - 7 195 3.2.1 Chạy mô xe máy với hệ dẫn động hybrid hỗn hợp Với thông số thành phần hệ dẫn động tính toán cho xe máy hybrid trên, ta thiết lập mô phần mềm ADVIOR 3.2.1.1 Mô hình mô xe máy với hệ dẫn động hybrid Hình 3.9: Sơ đồ khối xe máy hybrid mô Mô hình gồm khối liên kết với theo sơ đồ hệ dẫn động hybrid hỗn hợp song song-nối tiếp, kết nối công suất bánh hành tinh, đồng thời đóng vai trò hộp số vô cấp (CVT) 3.2.1.2 Các thông số thiết lập mô Bên cạnh sở liệu thành phần hệ mô nhập vào file Matlab (m-file) dạng ma trận để làm sở liệu cho việc mô người dùng nhập vào thay đổi số thông số trực tiếp cửa số thiết lập mô ADVISOR Các thông số đầu vào thay đổi gồm: - Khối lượng khung xe: 50kg - Công suất động đốt 6kW, khối lượng 20kg - Bộ lưu trữ lượng (ắc quy) loại Nikel Metal Hydride (NiMH), điện áp 77V (gồm 10 mô-đun), khối lượng ắc quy 10kg - Mô-tơ điện xoay chiều có công suất 3kW, hiệu suất 0,9, khối lượng 8kg - Máy phát/mô-tơ điện xoay chiều có công suất 1kW, hiệu suất 0,84, khối lượng 2kg - Hệ truyền động CVT dùng bánh hành tinh - Bánh xe máy thông thường có bán kính 0,3m - Giả thiết khối lượng mang tải xe 70kg - Tổng khối lượng toàn xe mô mang tải 162kg Hình 3.10: Cửa sổ thiết lập mô phần mềm 3.2.1.3 Kết mô - Lượng nhiên liệu tiêu hao tính theo đơn vị (lit/100km) - Lượng phát thải thành phần HC, CO, NOx tính theo đơn vị (g/km) - Các đồ thị vận tốc, công suất, hiệu suất, điểm làm việc động cơ, mô-tơ; tình trạng nạp, hiệu suất phóng-nạp ắc quy • Kết chạy mô hiển thị cửa sổ sau: Hình 3.11: Cửa sổ hiển thị kết chạy mô • Một số đồ thị minh họa hoạt động thành phần hệ dẫn động hybrid cho xe máy mô phỏng, xuất từ phần mềm cho thấy rõ đặc tính làm việc thành phần hệ dẫn động Hình 3.12: Đồ thị điểm làm việc động (kí hiệu: X- mô-men đầu trục khuỷu; ∆- điểm hoạt động thực tế) Hình 3.13: Đồ thị điểm làm việc mô-tơ kéo iZibook ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn: Động đốt a) b) Hình 3.14: a) Hiệu suất phóng ắc quy; b) Hiệu suất nạp ắc quy 3.2.2 Chạy mô xe máy với hệ dẫn động thông thường Tiến hành mô xe máy với động đốt phần mô xe hybrid trên, dùng hộp số vô cấp sử dụng hệ dẫn động thông thường Ta thu kết để so sánh với xe sử dụng hệ dẫn động hybrid 3.2.2.1 Mô hình mô xe máy với hệ dẫn động thông thường Hình 3.15: Sơ đồ khối xe máy với hệ dẫn động thông thường SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc ĐH Bách Khoa Hà Nội www.izibook.info iZibook ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn: Động đốt 3.2.2.2 Các thông số thiết lập mô Bên cạnh liệu sở thiết lập m-file thông số đầu vào nhập giao diện mô gồm: - Khối lượng khung xe: 50kg Động đốt phần mô xe máy hybrid nêu Hệ truyền động hộp số vô cấp (CVT) Giả thiết khối lượng mang tải 70kg 3.2.2.3 Kết mô Kết chạy mô cho xe máy với hệ dẫn động thông thường trình bày hình 3.15 Bao gồm: - Lượng nhiên liệu tiêu hao tính theo đơn vị (lit/100km) - Lượng phát thải thành phần: HC, CO, NOx tính theo đơn vị (g/km) - Đồ thị vận tốc, công suất, hiệu suất, vùng làm việc động Hình 3.16: Cửa sổ kết mô cho xe thông thường SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc ĐH Bách Khoa Hà Nội www.izibook.info 129 Hình 3.17: Đồ thị điểm làm việc động xe máy thông thường 3.3 So sánh đánh giá kết mô Bảng 3.3: Kết so sánh xe thông thường 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 cho thấy với xe hybrid, lượng nhiên liệu tiêu thụ thành phần phát thải 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% Đồng thời so sánh đồ thị làm việc động hệ hybrid với hệ thông thường, ta thấy động hệ hybrid phần lớn làm việc vùng tối ưu hơn, khả leo dốc gia tốc xe tốt • Kết luận: Với xe máy dử dụng hệ dẫn động hybrid hỗn hợp song song-nối tiếp với bánh hành tinh cho kết hoạt động động tốt hơn, từ giảm đáng kể lượng tiêu thụ nhiên liệu thành phần khí thải độc hại Tuy nhiên, với việc phối hợp thành phần hệ dẫn động chiến lược điều khiển nêu mô hình này, hiệu chủ yếu xe chạy điều kiện đường đô thị (vận tốc thấp, thường xuyên phanh, dừng xe…) SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc ĐH Bách Khoa Hà Nội www.izibook.info 131 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Minh Tuấn Động Cơ Đốt Trong Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật, 2006 [2] Phạm Minh Tuấn Lý Thuyết Động Cơ Đốt Trong Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật, 2008 [3] Nguyễn Tất Tiến, Vũ Thị Lạt Hệ Thống Nhiên Liệu Và Tự Động Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Đốt Trong Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, 1998 [4] Nguyễn Hữu Nam Trang Bị Điện Trên Ôtô Hiện Đại Nhà xuất 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 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 Development, National Renewable Energy Laboratory Mục Lục LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ HYBRID 1.1 Khái quát công nghệ hybrid xe 1.1.1 Khái niệm chung 1.1.2 Xu hướng phát triển xe hybrid 1.1.3 Ôtô hybrid 1.2 Tìm hiều số dạng dẫn động hybrid 1.2.1 Hệ thống hybrid nối tiếp 1.2.1.1 Khái niệm 1.2.1.2 Nguyên lý hoạt động 1.2.1.3 Các chiến lược điều khiển 10 1.2.1.4 Tính toán thông số thành phần 14 1.2.1.5 Ưu nhược điểm 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 dạng hybrid song song 25 1.2.2.2 Các chiến lược điều khiển hệ dẫn động hybrid song song 27 1.2.2.3 Tính toán thông số truyền động 33 1.2.3 Hệ dẫn động hybrid song song trục 43 1.2.3.1 Năng lượng tiêu thụ hệ dẫn động phanh 43 1.2.3.2 Cấu tạo 45 1.2.3.3 Hoạt động 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 bánh 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 công nghệ hybrid 64 2.1.1 Hệ thống truyền lực hybrid dùng kết nối mômen 64 2.1.2 Hệ thống truyền lực hybrid dùng kết nối tốc độ .66 2.1.3 Hệ thống truyền lực hybrid dùng kết nối hỗn hợp mô-men tốc độ 70 2.2 Thiết kế tính toán hệ dẫn động xe máy hybrid 71 2.2.1 Lựa chọn phương án phối hợp nguồn động lực hybrid cho xe máy 71 2.2.2 Tính chọn thành phần hệ dẫn động hybrid cho xe máy 75 2.2.2.1 Động đốt 76 2.2.2.2 Mô-tơ kéo 76 2.2.2.3 Máy phát 77 2.2.2.4 Tính chọn ắc quy .77 2.3 Thiết kế bánh hành tinh cho hệ dẫn động xe máy hybrid 78 2.3.1 Tính toán tỉ số số cặp bánh truyền sở .79 2.3.2.1 Chọn vật liệu 79 2.3.2.2 Xác định thông số truyền 81 2.3.2.3 Các thông số hình học bánh .83 2.3.2.4 Xác định mômen truyền qua kết nối 85 2.3.2.5 Phân tích lực tác dụng bánh 85 2.3.2.6 Kiểm tra bền bánh 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 đường 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 ADVISOR 94 3.1.1 Giới thiệu ADVISOR 94 3.1.2 Phạm vi nghiên cứu ứng dụng 94 3.1.3 Cơ sở phương pháp mô ADVISOR .95 3.1.3.1 Cơ sở mô ADVISOR 95 3.1.3.2 Phương pháp mô ADVISOR 97 3.1.4 Giao diện sử dụng ADVISOR 98 3.2 Mô mô hình xe máy hybrid xe máy với hệ dẫn động thông thường ADVISOR .101 3.2.1 Chạy mô xe máy với hệ dẫn động hybrid hỗn hợp 103 3.2.1.1 Mô hình mô xe máy với hệ dẫn động hybrid 103 3.2.1.2 Các thông số thiết lập mô 103 3.2.1.3 Kết mô 104 3.2.2 Chạy mô xe máy với hệ dẫn động thông thường .107 3.2.2.1 Mô hình mô xe máy với hệ dẫn động thông thường 107 3.2.2.2 Các thông số thiết lập mô 108 3.2.2.3 Kết mô 108 3.3 .So sánh đánh giá kết mô 109 KẾT LUẬN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED TÀI LIỆU THAM KHẢO 111 [...]... Chú thích: 1: Công suất lớn nhất với dạng hybrid 2: Công suất lớn nhất khi chỉ có mô-tơ điện kéo 3: Công suất động cơ trên đường hoạt động tối ưu của nó 4: Công suất động cơ với một phần tải 5: Công suất lớn nhất khi mô tơ là máy phát Ptải: Công suất tải (kéo hoặc phanh) Pđc: Công suất động cơ Pn,aq: Công suất nạp ắc quy Pm: Công suất mô tơ kéo Pph,ts: Công suất phanh tái sinh Pph,ck: Công suất phanh... của ắc quy Dạng kéo Công suất động cơ yêu cầu Tín hiệu từ chân phanh Bộ điều khiển xe Dạng phanh Công suất cơ khí yêu cầu Công suất mô tơ yêu cầu Bộ điều khiển mô tơ Bộ điều khiển động cơ Bộ điều khiển phanh cơ khí Động cơ Phanh cơ khí Công suất đ ộng cơ Công suất mô tơ Bộ truyền động + + Bánh xe Mô t Công điện suất phanh cơ khí Công suất phanh tái sinh + + Bánh xe Hình 1.28: Sơ đồ điều khiển tổng thể... Pm m Ở đó, Pđc là công suất ra của ĐCĐT, Pm là công suất ra của mô-tơ điện, Pt là công suất tải yêu cầu trên các bánh xe, Paq-p là công suất phóng điện của ắc quy, (1.16) t,m là hiệu suất truyền động từ mô-tơ điện tới các bánh xe, m là hiệu suất của mô-tơ điện • Dạng kết hợp giữa ĐCĐT và mô-tơ điện Công suất tải yêu cầu được đại diện bằng điểm A trên hình 1.29, nó lớn hơn công suất của ĐCĐT có... Những dạng hoạt động cơ bản với từng công suất yêu cầu • Dạng chỉ có mô tơ điện kéo xe Tốc độ xe nhỏ hơn một giá trị chọn trước V xe,min, tốc độ của xe mà ở đó ĐCĐT hoạt động không ổn định và không tối ưu Trong trường hợp này chỉ có mô-tơ điện truyền công suất của nó tới các bánh xe, trong khi ĐCĐT được tắt hoặc chạy không tải Công suất ĐCĐT, công suất của mô-tơ điện và công suất phóng điện của ắc quy có... dự trữ sẽ lớn hơn hoặc bằng công suất cần thiết cấp cho xe khi vận hành với tốc độ không đổi trên đường cao tốc hay công suất trung bình khi xe chạy trên đường phố Trong thiết kế thực tế, tính toán công suất trung bình của xe sử dụng một số dạng đồ thị điển hình như hình 1.18 c) Tính toán ắc quy Ắc quy phải có khả năng cung cấp đủ công suất cho mô-tơ kéo ở mọi thời điểm Đồng thời, ắc quy cũng phải... a) Tính toán công suất mô-tơ kéo Sử dụng phương trình (1.5) và giả sử động cơ truyền tốc độ có tỉ lệ x=4, công suất định mức động cơ truyền có thể đạt được là 82,5 kW với giả thuyết thời gian gia tốc từ 0 > 100 km/h là 10s Hình 1.20 trình bày quan hệ tốc độ mômen và tốc độ -công suất của mô-tơ Hình 1.20: Đặc tính công suất - mômen với tốc độ vòng quay của mô-tơ [6] b) Tính toán tỉ số truyền bánh răng... để công sất sinh ra bằng công suất yêu cầu còn ắc quy làm việc ở chế độ chờ Điểm C mô tả công suất phanh cần theo yêu cầu từ người lái lớn hơn công suất phanh mà mô-tơ điện sinh ra (năng lượng phanh tái sinh lớn nhất) Trong trường hợp này, dạng phanh hỗn hợp được sử dụng và mô-tơ điện sinh ra năng lượng phanh lớn nhất của nó và phanh cơ khí bù đắp phần công suất cần thiết còn lại Điểm D mô tả công. .. động để cung SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc ĐH Bách Khoa Hà Nội www.izibook.info 33 cấp công suất thích hợp với công suất tải yêu cầu Đường cong công suất ra của ĐCĐT được thể hiện bằng đường nét đứt trên hình 1.29 Công suất ĐCĐT, công suất mô-tơ điện, công suất ắc quy được trình bày như sau: SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc ĐH Bách Khoa Hà Nội www.izibook.info... Đồng thời, ắc quy cũng phải dự trữ đủ năng lượng để ngăn ngừa việc không cung cấp đủ năng lượng khi diễn ra tình trạng không được nạp kéo dài • Công xuất dự trữ của ắc quy Để sử dụng hoàn toàn công suất của mô-tơ điện thì công suất tổng của ắc quy và ĐCĐT/MP phải lớn hơn hoặc bằng công suất định mức lớn nhất của môtơ điện Theo đó, công suất dự trữ của ắc quycó thể được xác định như sau: (1.8) P m,max... động và mô-tơ kéo Hình 1.10 là một ví dụ cho công suất phụ tải (không bao gồm phần uốn do tvàm ) cho xe có khối lượng 1500kg Nó cho thấy công suất yêu cầu tại một tốc độ không đổi nhỏ hơn nhiều so với công suất cần cho sự gia tốc như phương trình (1.6) thể hiện Hình 1.16: Công suất phụ tải của xe có khối lượng 1500kg tại tốc độ không đổi [6] Khi xe đang chạy ở kiều dừng-đi trong thành phố, công suất ... 1.1.3 tô hybrid Xuất từ đầu năm 1990 nay, tô hybrid nghiên cứu phát triển giải pháp hiệu tính kinh tế môi trường Có thể nói, công nghệ hybrid chìa khoá mở cánh cửa tiến vào kỷ nguyên tô, tô hạn... tâm nghiên cứu chế tạo nhiều nhà khoa học hãng sản xuất tô giới Ngày có nhiều mẫu tô hybrid xuất thị trường có nhiều người tiêu dùng sử dụng loại tô tô sử dụng Hydrogen, tô điện, tô chạy... thích: 1: Công suất lớn với dạng hybrid 2: Công suất lớn có mô-tơ điện kéo 3: Công suất động đường hoạt động tối ưu 4: Công suất động với phần tải 5: Công suất lớn mô tơ máy phát Ptải: Công suất