Báo cáo Xây dựng cơ sở lý thuyết tính toán thiết kế hệ thống phân phối công suất, hệ thống phanh tái sinh trên xe Hybrid (Phần 1)

Nội dung text: Báo cáo Xây dựng cơ sở lý thuyết tính toán thiết kế hệ thống phân phối công suất, hệ thống phanh tái sinh trên xe Hybrid (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG XÂY DỰNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂNS K C 0 0 3 9 5 9 PHỐI CÔNG SUẤT, HỆ THỐNG PHANH TÁI SINH TRÊN XE HYBRID MÃ SỐ: T2013-65 S KC 0 0 5 4 4 2 Tp. Hồ Chí Minh, 2013
2. NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI Đơn vị công tác và Nội dung nghiên cứu cụ Chữ TT Họ và tên lĩnh vực chuyên môn thể đƣợc giao ký 01 Võ Xuân Thành BM Điện tử ô tô -Biên soạn cơ sở lý thuyết hệ thống phân phối công suất, hệ thống phanh tái sinh trên xe hybrid. ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH Tên đơn vị Họ và tên ngƣời Nội dung phối hợp nghiên cứu trong và ngoài nƣớc đại diện đơn vị
3. MỤC LỤC THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 11 PHẦN I: MỞ ĐẦU 13 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc: 13 2. Tính cấp thiết của đề tài: 13 3. Mục tiêu nghiên cứu: 13 4. Phƣơng pháp nghiên cứu: 13 5. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu: 13 6. Nội dung nghiên cứu: 14 PHẦN II: NỘI DUNG 15 CHƢƠNG 1: TÍNH ƢU VIỆT VỀ XE HYBRID 15 1.1. Xe lai (HEV) và phanh tái sinh: 15 1.2. Tính kinh tế nhiện liệu của xe HEV: 15 1.3. Tính thân thiện với môi trƣờng của xe HEV: 16 CHƢƠNG 2: HỆ THỐNG PHÂN PHỐI CÔNG SUẤT TRÊN XE HYBRID 18 2.1. Hệ thống truyền lực trên xe lai: 18 2.1.1. Kết cấu hệ thống truyền lực trên xe lai: 18 2.1.2. Các chế độ hoạt động của hệ thống truyền lực trên xe lai: 19 2.1.2.1. Chế độ sẵn sàng khởi hành: 20 2.1.2.2. Chế độ chạy xe bình thƣờng: 23 2.1.2.3. Chế độ tăng tốc tối đa: 24 2.1.2.4 Chế độ giảm tốc và dừng xe: 25 2.1.2.5. Chế độ lùi xe: 26 2.2. Hệ thống điều khiển: 27 2.2.1. Sơ đồ hệ thống điều khiển: 27 2.2.2. Điều khiển phối hợp máy phát, động cơ điện và ắc quy điện áp cao: 28
4. 2.2.3. Điều khiển phối hợp động cơ điện và động cơ đốt trong: 30 2.3. Hệ thống tích hợp máy khởi động và máy phát điện trên xe lai điện: 31 2.3.1. Mục đích của sự tích hợp máy khởi động và máy phát điện trên xe lai: 31 2.3.2. Kết cấu chung của hệ thống ISG: 33 2.3.4. Các loại máy điện ISG: 35 2.3.5. Cấu trúc cơ bản của máy điện ISG. 36 CHƢƠNG 3: HỆ THỐNG PHANH TÁI SINH TRÊN XE HYBRID 39 3.1. Các chỉ tiêu đánh giá hệ thống phanh: 39 3.2. Tính toán năng lƣợng trên phanh tái sinh: 39 3.2.1. Công suất kéo: 39 3.2.2. Quá trình kéo: 40 3.2.3. Quá trình phanh (phanh tái sinh): 43 3.3. Sự phân bố lực phanh trên xe hybrid: 48 3.3.1. Phân tích lƣc̣ kéo trên xe hybrid: 48 3.3.2. Phân tích lực trong hệ thống phanh tái sinh: 49 3.3.3. Quán tính quay: 54 3.4. Công suất và năng lƣợng phanh ở bánh trƣớc và bánh sau: 55 3.5. Thuật toán điều khiển lực phanh trên xe hybrid: 58 3.6. Phƣơng pháp xác định hiệu suất động cơ/máy phát điện cho hệ thống phanh trên xe lai: 62 3.7. Các mối quan hệ giữa các yếu tố của hệ thống phanh tái sinh: 66 3.7.1. Mối quan hệ giữa lệnh điều khiển lực phanh và lực phanh tái sinh: 67 3.7.2. Mối quan hệ giữa tốc độ xe và lực phanh tái sinh: 67 3.7.3. Mối quan hệ giữa SOC và lực phanh tái sinh. 68 3.7.4. Mối quan hệ giữa nhiệt độ ắc quy và lực phanh tái sinh: 69 3.8. Các phƣơng pháp thiết kế và điều khiển trên hệ thống phanh tái sinh: 70
5. 3.8.1. Nối tiếp – cảm giác phanh tối ƣu: 70 3.8.2. Phanh nối tiếp – sự tái sinh năng lƣợng tối ƣu: 71 3.8.3. Phanh song song: 73 3.9. Cấu trúc hệ thống phanh tái sinh trên xe lai điện: 75 3.10. Nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh tái sinh trên xe hybrid: 79 3.10.1 Motor điện một chiều không chổi than (BLDC): 79 3.10.2. Điều khiển motor BLDC: 80 3.10.3. Phanh tái sinh sƣ̉ duṇ g motor BLDC: 82 3.11. Hệ thống phanh tái sinh kết hợp ABS: 85 3.11.1. Nguyên lý kết hợp: 85 3.11.2. Lƣu đồ thuâṭ toán điều khiển của hê ̣thống phanh tái sinh nối tiếp kết hơp̣ ABS: 87 3.11.3. Tính toán cho hệ thống phanh tái sinh nối tiếp kết hợp ABS: 89 3.12. Sự kết hợp phanh cơ khí và phanh tái sinh trên xe lai điện: 92 3.12.1. Sƣ ̣ phân chia lƣc̣ phanh giữa phanh cơ khí và phanh tái sinh trên xe hybrid theo phƣơng pháp điều khiển tái sinh năng lƣơṇ g tối đa của hê ̣thống phanh nối tiếp: 92 3.12.2 Tác động vào việc phân phối lực phanh: 93 PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 99 1. Những ƣu điểm và nhƣợc điểm của phanh tái sinh trên xe lai điện: 99 1.1. Khả năng thu hồi năng lƣợng của phanh tái sinh: 99 1.2. Ƣu điểm: 99 1.3. Nhƣợc điểm: 100 2. Kiến nghị và đề xuất: 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO 102
6. DANH MỤC HÌNH Hình 2.1. Các kiểu kết cấu hệ thống truyền lực trên xe lai. 19 Hình 2.2. Sơ đồ ở các chế độ làm việc của xe lai. 20 Hình 2.3. Nạp điện cho ắc quy khi khởi động. 21 Hình 2.4. Quá trình khởi động làm quay trục khuỷu động cơ. 21 Hình 2.5. Động cơ điện dẫn động các bánh xe chủ động 22 Hình 2.6. Biểu đồ ở chế độ sẵn sàng khởi hành. 23 Hình 2.7. Sơ đồ ở chế độ chạy xe bình thƣờng. 23 Hình 2.8. Biểu đồ ở chế độ chạy xe bình thƣờng. 24 Hình 2.9. Sơ đồ ở chế độ tăng tốc tối đa. 24 Hình 2.10. Biểu đồ ở chế độ tăng tốc tối đa. 25 Hình 2.12. Biểu đồ ở chế độ giảm tốc và phanh. 26 Hình 2.13. Sơ đồ ở chế độ lùi xe. 27 Hình 2.14. Sơ đồ hệ thống điều khiển. 28 Hình 2.15. Sơ đồ bộ chuyển đổi. 29 Hình 2.16. Sơ đồ bộ chuyển đổi dòng điện một chiều trên Toyota Prius. 30 Hình 2.17. Sơ đồ bộ chuyển đổi dòng xuay chiều. 30 Hình 2.18. Sơ đồ khối điều khiển phối hợp động cơ nhiệt và động cơ điện 31 Hình 2.19. Bố trí ISG trong một hệ thống truyền lực HEV 34 Hình 2.20. Vị trí máy khởi động và máy phát điện 34 Hình 2.21. Cấu trúc của 16/12 SRM 36 Hình 2.23. Một giai đoạn của chuyển đổi 37 Hình 2.24. Các đặc tuyến hoạt động của SRM 16/12 38 Hình 3.2. Biểu đồ dòng năng lƣợng kéo cho xe FWD. 41
7. Hình 3.3. Biểu đồ năng lƣợng đẩy cho xe RWD 41 Hình 3.4. Biểu đồ dòng năng lƣợng phanh tái sinh trên xe AWD 44 Hình 3.5. Biểu đồ dòng năng lƣợng phanh tái sinh trên xe FWD 44 Hình 3.6. Sơ đồ dòng năng lƣợng phanh tái sinh trên xe RWD 45 Hình 3.7. Biểu đồ lực tác dụng lên xe 49 Hình 3.8. Sơ đồ tỉ lệ và quán tính quay của mỗi bộ phận trên xe. 51 Hình 3.9. Momen quán tính quay của vòng tròn 53 Hình 3.10. Tích trữ hay giải phóng năng lƣợng quán tính quay. 54 Hình 3.11. Vận tốc và sự tăng tốc/giảm tốc của xe ở chu kỳ làm việc thành phố 56 Hình 3.12. Lực phanh với vận tốc xe throng chu kỳ làm việc ở thành phố 57 Hình 3.13. Công suất phanh với vận tốc xe throng chu kỳ làm việc ở thành phố 57 Hình 3.14. Năng lƣợng phanh với vận tốc xe throng chu kỳ làm việc ở thành phố . 57 3.5. Thuật toán điều khiển lực phanh trên xe hybrid: 58 Hình 3.15. Minh họa kiểu phanh nối tiếp và song song 59 Hình 3.16. Lực phanh tái sinh khi giảm tốc 59 Hình 3.17. Lƣu đồ thuâṭ toán điều khiển logic lực phanh bánh xe trƣớc và sau. 60 Hình 3.18. Lƣu đồ thuâṭ toán điều khiển phân bố lực phanh phân phối cho hệ thống phanh cơ khí và tái sinh. 61 Hình 3.19. Mối quan hệ giữa lệnh điều khiển phanh tái sinh, SOC và lực motor. 67 Hình 3.20. Mối quan hệ giữa tốc độ của xe, nhiệt độ ắc quy và lực motor 68 Hình 3.21. Mối quan hệ giữa tốc độ xe, ắc quy SOC và lực motor 69 Hình 3.22. Mối quan hệ giữa lệnh điều khiển lực phanh tái sinh, nhiệt độ ắc quy và lực motor 70 Hình 3.23. Sự minh họa lực phanh ở cầu trƣớc và sau đối với phanh nối tiếp – cảm giác phanh tối ƣu. 71 Hình 3.24. Biểu diễn phanh nối tiếp – sự tái sinh năng lƣợng tối ƣu 72
8. Hình 3.25. Sự minh họa kiểu phanh song song 74 Hình 3.26. Lực phanh biến thiên với hệ số giảm tốc 75 Hình 3.27. Cơ cấu RBS nối tiếp 77 Hình 3.28. Phân phối lực phanh 78 Hình 3.29. Kết cấu nam châm vĩnh cửu BLDC. 79 Hình 3.30. Mạch biến tần 80 Hình 3.32 minh họa dòng điện từ mạch biến tần ở bƣớc đảo mạch đầu tiên nạp năng lƣợng cho cặp cuộn dây ở giai đoạn A và B. Error! Bookmark not defined. Hình 3.31. Dòng điêṇ tƣ̀ ắc quy đi qua motor. 82 Bảng 3.5. Dãy chuyển đổi đảo mạch Error! Bookmark not defined. Bảng 3.6. Dãy chuyển đổi chuyển mạch Error! Bookmark not defined. Hình 3.32. BLDC EMF với trình tự công tắc chuyển mạch tƣơng ứng. 83 Hình 3.33. Dòng điện ngắn mạch trong chế đô ̣phanh tái sinh 83 Hình 3.34. Dòng điện tái sinh nap̣ ắc quy trong chế đô ̣phanh tái sinh 84 Bảng 3.7. Dãy công tắc phanh tái sinh phía trƣớc 84 Bảng 3.8. Dãy chuyển mạch phanh tái sinh. 85 Hình 3.35. RBS làm việc với ABS 86 Hình 3.36. RBS làm việc với ABS 86 Hình 3.37. Quy trình điều khiển của hê ̣thống phanh nối tiếp 87 Hình 3.39. Biểu đồ quan sát tốc độ về sự khác nhau tình trạng khóa bánh xe trƣớc và sau. 92 Hình 3.40. Mô phỏng phân bố lực phanh 93 Hình 3.41. Tổ hợp phanh tái sinh, đặc tính máy phát điện và kết quả giảm tốc phanh ma sát. 94 Hình 3.42. Đồ thị phân phối lực phanh 95 Hình 3.43. Sơ đồ kết cấu hệ thống truyền lực HEV 96
9. Hình 3.44. Sơ đồ phanh tái sinh kiểu cơ khí - thủy lực. 97
10. DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1. Bảng liệt kê xe cỡ trung SUV 66 Bảng 3.2. Tham số đặc trƣng cho hiệu suất của motor 66 Bảng 3.3. Đảo mạch thuận 81 Bảng 3.5. Đảo mạch nghịch Error! Bookmark not defined. Bảng 3.6. Chuyển mạch Error! Bookmark not defined. Bảng 3.7. Chuyển mạch phanh tái sinh phía trƣớc 84 Bảng 3.8. Chuyển mạch phanh tái sinh. 85
11. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc lập - Tự do - Hạnh phúc KHOA CKĐ Tp. HCM, Ngày 20 tháng 11 năm 2013 THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 1. Thông tin chung: - Tên đề tài: Xây dựng cơ sở lý thuyết tính toán thiết kế hệ thống phân phối công suất, hệ thống phanh tái sinh trên xe hybrid. - Mã số: T2013-65 - Chủ nhiệm: Võ Xuân Thành - Cơ quan chủ trì: ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH - Thời gian thực hiện: 01/2013 – 12/2013 2. Mục tiêu: Đề tài nghiên cứu về cơ sở lý thuyết một cách đầy đủ về hệ thống phân phối công suất, hệ thống phanh tái sinh năng lƣợng trên xe hybrid. 3. Tính mới và sáng tạo: Các chủ đề nghiên cứu về xe hybrid hiện nay đƣợc rất nhiều ngƣời quan tâm. Các đề tài nghiên cứu trong nƣớc hiện nay về xe hybrid còn đang ở mức tìm hiểu và ứng dụng, chƣa có các công trình nghiên cứu chuyên sâu. Đề tài sẽ là một tài liệu tham khảo hỗ trợ việc nghiên cứu và ứng dụng. 4. Kết quả nghiên cứu: Đề tài sẽ nghiên cứu về cơ sở lý thuyết hệ thống phân phối công suất, hệ thống phanh tái sinh năng lƣợng trên xe hybrid. 5. Sản phẩm:
12. - Tài liệu cơ sở lý thuyết hệ thống phân phối công suất, hệ thống phanh tái sinh năng lƣợng trên xe hybrid. 6. Hiệu quả, phƣơng thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng: - Đây sẽ là một tài liệu cần thiết cho việc học tập nghiên cứu của sinh viên và hỗ trợ cho việc nghiên cứu chế tạo mô hình xe hybrid, phục vụ việc học tập nghiên cứu của sinh viên trƣờng ĐH SPKT TP. HCM Trƣởng Đơn vị Chủ nhiệm đề tài (ký, họ và tên) (ký, họ và tên) Võ Xuân Thành
13. PHẦN I: MỞ ĐẦU 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc: Hiện nay lĩnh vực xe hybrid đang đƣợc thế giới rất quan tâm. Ngày nay xe lai đƣợc sử dụng khá phổ biến và các nhà khoa học cũng đang ngày đêm tiếp tục nghiên cứu cải thiện và nâng cao tính ƣu việt vốn có của loại xe này. Tại Việt Nam, những nghiên cứu chủ yếu còn mang tính ứng dụng. Việc khai thác, ứng dụng các kết quả nghiên cứu cũng nhƣ những việc triển khai giảng dạy về xe lai rất đƣợc các trƣờng ĐH ở Việt Nam quan tâm. 2. Tính cấp thiết của đề tài: Nhu cầu về ô nhiễm khí thải và sự khan hiếm của nhiên liệu hóa thạch đã hƣớng xu thế của ngành công nghệ ô tô trên toàn cầu về thế hệ xe mới, xe hybrid. Để đáp ứng nhu cầu học tập và nghiên cứu của sinh viên chuyên ngành ô tô theo mục tiêu đào tạo của Nhà trƣờng, việc nghiên cứu về xe hybrid là rất cần thiết nhằm triển khai việc ứng dụng trong giảng dạy về xe lai tại trƣờng ĐH SPKT TP. HCM. 3. Mục tiêu nghiên cứu: Đề tài đã nghiên cứu về cơ sở lý thuyết một cách đầy đủ và khoa học về hệ thống phân phối công suất, hệ thống phanh tái sinh năng lƣợng trên xe hybrid để ứng dụng cho tham khảo nghiên cứu về xe hybrid. 4. Phƣơng pháp nghiên cứu: - Kế thừa các công trình nghiên cứu đã có. - Tổng hợp cơ sở lý thuyết và thực nghiệm đã có. - Phân tích, biên soạn cơ sở lý thuyết. 5. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu: - Nghiên cứu lý thuyết về hệ thống phân phối công suất, hệ thống phanh tái sinh năng lƣợng trên xe hybrid. Phạm vi nghiên cứu:
14. - Các cơ sở lý thuyết về xe hybrid. - Các công trình nghiên cứu mới hiện nay về lĩnh vực xe hybrid. 6. Nội dung nghiên cứu: Hệ thống phân phối công suất trên xe hybrid: - Biên soạn cơ sở lý thuyết về nguyên lý phân phối công suất trên xe hybrid. - Phân tích các phƣơng án điều khiển phân phối công suất. Hệ thống phanh tái sinh trên xe hybrid: - Biên soạn cơ sở lý thuyết về nguyên lý phanh tái sinh năng lƣợng trên xe hybrid. - Phân tích các phƣơng án điều khiển phanh tái sinh.
15. PHẦN II: NỘI DUNG CHƢƠNG 1: TÍNH ƢU VIỆT VỀ XE HYBRID 1.1. Xe lai (HEV) và phanh tái sinh: Phanh tái sinh đƣợc sử dụng trên EV để thu lại năng lƣợng trong quá trình phanh. Điều này không thể có trên xe ICE thông thƣờng. Phanh tái sinh là quá trình tái tạo năng lƣợng từ motor và nạp lại ắc quy trong quá trình phanh, khi lực quán tính xe dẫn động motor và motor trở thành máy phát điện. Trong chế độ này, ắc quy đƣợc xem nhƣ là tải của máy, do đó tạo ra lực phanh cho xe. Thực tế chứng minh rằng, một HEV sử dụng phanh tái sinh có thể tiết kiệm 15% năng lƣơṇ g so với một HEV chỉ sử dụng phanh cơ khí. Trƣờng hợp khi phanh tái sinh không thể ứng dụng là khi ắc quy đã đƣợc sạc đầy. Trong trƣờng hợp này, lực phanh yêu cầu đƣợc thực hiện bằng cách cung cấp cho tải. Phanh cơ khí vẫn cần thiết trong HEV vì một số lý do nhƣ: Ở tốc độ thấp, phanh tái sinh là không hiệu quả và có thể không dừng đƣợc xe trong thời gian cần thiết, đặc biệt là trong trƣờng hợp khẩn cấp. Hệ thống phanh cơ khí là cũng rất cần thiết trong trƣờng hợp xe điện, xe lai bị lỗi. Ví dụ, nếu ắc quy hoặc hệ thống điều khiển phanh tái sinh bị lỗi, sau đó phanh cơ khí đƣợc sữ dụng. Ngày nay có sự kết hợp cả hai hệ thống phanh là phanh cơ khí và phanh tái sinh vào chỉ một bàn đạp phanh duy nhất. Hành trình đầu của bàn đạp phanh là điều khiển phanh tái sinh và hành trình cuối là điều khiển phanh cơ khí. Kiểu điều khiển này ta goị là kiểu điều khiển phanh nối tiếp. Đối với hệ thống phanh nối tiếp, đây là m ột quá trình chuyển đổi liền mạch từ phanh tái sinh đến phanh cơ khí , việc đạp phanh giống nhƣ trên một xe ICE thông thƣờng. 1.2. Tính kinh tế nhiện liệu của xe HEV: Sự tiêu thụ năng lƣợng trên một đơn vị chiều dài quãng đƣờng đƣợc dùng để đánh giá sự tiêu thụ năng lƣợng của xe. Sự tiêu thụ năng lƣợng là một sự tích hợp của công suất đầu ra. Để xe đƣợc đẩy đi, công suất đầu ra ắc quy và ICE bằng với công suất cản và bất cứ sự mất mát công suất ở hệ thống truyền lực và dẫn động motor, bao gồm cả công suất mất mát ở các thiết bị điện tử. Công suất mất mát ở hệ thống truyền lực và ở motor dẫn động đƣợc đại diện bởi hiệu suất của chúng ηt và ηm một cách tƣơng đối. Vì vậy công suất đầu ra của ắc quy có thể đƣợc biểu diễn nhƣ sau:
16. V 1 2 dV Pb out Mυ g() f r i ρ a C D A f V Mδ ηtm η 2 dt Ở công thức trên, phụ tải không đƣợc tính đến. Trong một vài trƣờng hợp, những phụ tải này có thể rất lớn không thể bỏ qua và nên đƣợc tính thêm vào tải trọng kéo. Khi phanh nạp có hiệu quả trên xe điện thì một phần năng lƣợng trong quá trình phanh thƣờng bị lãng phí ở kiểu xe truyền thống, có thể đƣợc tái sử dụng bởi motor dẫn động hoạt động nhƣ một máy phát và năng lƣợng này đƣợc tích trữ trong ắc quy. Năng lƣợng trong quá trình phanh nạp (phanh tái sinh) tại các cực ắc quy có thể đƣợc thể hiện nhƣ sau: αV 1 2 dV Pb in Mυ g() f r i ρ a C D A f V Mδ ηtm η 2 dt Trong đó: độ dốc của đƣờng i hoặc gia tốc dV/dt hoặc cả hai giá trị trên đều âm, và α (0<α<1) là tỉ lệ phần trăm của tổng năng lƣợng phanh có thể dùng cho motor điện, nó đƣợc gọi là hệ số phanh tái sinh. Hệ số phanh tái sinh α là một hàm của mức độ phanh và kiểu hệ thống truyền lực, phần này sẽ đƣợc thảo luận kỹ ở các chƣơng sau. Sự tiêu thụ năng lƣợng có ích từ ắc quy là: E P dt P dt out b out b in kéo phanh Một điều đáng quan tâm là công suất phanh trong là một đại lƣợng âm. Nhƣ vậy ta thấy đƣợc rằng năng lƣợng tiêu thụ sẽ giảm xuống, làm cho tính kinh tế về nhiên liệu của HEV đƣợc đánh giá là cao nhờ năng lƣợng thu hồi từ một phần phanh tái sinh. 1.3. Tính thân thiện với môi trƣờng của xe HEV: Các xe lai điện có đặc điểm ƣu việt là giảm ô nhiễm khí thải khi chạy bằng motor điêṇ trong thành phố . Hãng xe đầu tiên cho ra đời dòng xe hybrid là Toyota với chiếc xe lai nổi tiế ng đó là P rius. Nhân tố chính để đạt đƣợc tính hiệu quả trong việc sử dụng nhiên liệu và giảm lƣợng khí thải CO2 là motor. Trong điều kiện lái xấu, hiệu
17. suất động cơ hoạt động thấp nhƣ trong giai đoạn tăng tốc ban đầu, môtơ điện này sẽ tiếp thêm năng lƣợng cho xe chạy tốt hơn. Hiệu suất sử dụng nhiên liệu và lƣợng khí thải CO2 đƣợc kiểm soát đáng kể.
18. CHƢƠNG 2: HỆ THỐNG PHÂN PHỐI CÔNG SUẤT TRÊN XE HYBRID 2.1. Hệ thống truyền lực trên xe lai: 2.1.1. Kết cấu hệ thống truyền lực trên xe lai: Cấu trúc của một xe lai cho thấy sự liên kết giữa các bộ phận, thể hiện các đƣờng đi của các dòng năng lƣợng và các bộ điều khiển. Theo truyền thống, HEV đƣợc phân thành hai loại cơ bản: nối tiếp và song song. Một điều đáng chú ý là vào năm 2000, một vài kiểu HEV mới không đƣợc phân theo các kiểu cũ. Vì vậy, các HEV hiện nay đƣợc phân ra làm 4 loại: lai nối tiếp, lai song song, lai hỗn hợp và lai phức tạp, đƣợc thể hiện ở hình 2.1. Trong hình 2.1, theo thứ tự thùng nhiên liệu cho động cơ IC và một ắc quy cho motor điện đƣợc dùng nhƣ một nguồn công suất sơ cấp (nguồn công suất ổn định) và một nguồn năng lƣợng thứ cấp (nguồn công suất động lực). Tất nhiên, động cơ IC có thể đƣợc thay thế bởi các nguồn công suất khác chẳng hạn nhƣ pin nhiên liệu. Tƣơng tự nhƣ vậy ắc quy có thể đƣợc thay thế siêu tụ hoặc bánh đà hoặc sự kết hợp của chúng, điều này sẽ đƣợc đề cập chi tiết ở các chƣơng tiếp theo. Trong hình trên, có 4 kiểu kết cấu truyền lực trên xe lai hiện nay. Tuy nhiên, dựa vào các ƣu nhƣợc điểm của các kiểu kết cấu hệ thống truyền lực (không đƣợc thảo luận chi tiết ở đây) kiểu kết cấu hỗn hợp là hình thức phối hợp của kiểu nối tiếp và song song, kiểu này khắc phục đƣợc những nhƣợc điểm và phát huy đƣợc những ƣu điểm mà kiểu kết cấu nối tiếp và song song vốn có. Trong nội dung sau, chúng ta chỉ thảo luận chủ yếu nội dung dựa trên các hệ thống truyền lực của các xe trên thực tế theo kiểu hỗn hợp.
19. Hình 2.1. Các kiểu kết cấu hệ thống truyền lực trên xe lai. 2.1.2. Các chế độ hoạt động của hệ thống truyền lực trên xe lai: Để nghiên cứu về các dòng công suất trên xe hybrid, việc đầu tiên ngƣời đọc phải nghiên cứu về các chế độ hoạt động của hệ thống truyền lực. Khi cần tăng tốc độ thì HEV tăng tốc độ của động cơ nhiệt, tăng mô men xoắn tại đầu ra trục khuỷu động cơ và vì thế đòi hỏi mômen (công suất) ít hơn từ động cơ điện. Khi HEV đạt đến tốc độ cao ở trên đƣờng cao tốc, xe sẽ điều khiển bình thƣờng đơn thuần chỉ dựa vào động cơ nhiệt. Tuy nhiên HEV sẽ ƣu tiên động cơ điện trong bất cứ khi nào có thể, ví dụ trên một đƣờng dốc nơi đó nhu cầu về năng lƣợng là cực tiểu thì điều khiển HEV đơn thuần chỉ sử dụng động cơ điện. Khi cần bổ sung thêm công suất, ví dụ nhƣ khi cần tăng tốc để vƣợt qua xe khác, động cơ nhiệt sẽ kết hợp với động cơ điện. Tại thời điểm khi nhu cầu về năng lƣợng là lớn nhất, cả hai động cơ điện và động cơ nhiệt cần phát huy hết công suất cùng một lúc và đặt cả hai nguồn công suất trong thiết bị chia công suất.
20. Hình 2.2. Sơ đồ ở các chế độ làm việc của xe lai. Khi xe chuyển động lùi chỉ động cơ điện làm viêc. Động cơ điện thực hiện điều này và không cần sử dụng tới động cơ nhiệt, đơn giản đảo chiều quay của động cơ điện. 2.1.2.1. Chế độ sẵn sàng khởi hành: Ở chế độ này xe đã sẵn sàng chuyển bánh. Sau khi khởi động, động cơ IC của xe sẽ tự động quay hay ngừng quay một là phụ thuộc vào nhiệt độ nƣớc làm mát động cơ và tình trạng của ắc quy cao áp, mục đích là để tăng cƣờng tiết kiệm nhiên liệu.
21. S K L 0 0 2 1 5 4