Nghiên cứu điều khiển công suất động cơ điện kéo trên ô tô hybrid

Nội dung bài viết trình bày tóm tắt ý tưởng và nội dung bài báo phản ánh được đầy đủ các kết quả cơ bản của bài viết; từ 6 đến 10 dòng. Để hiểu rõ hơn, mời các bạn tham khảo chi tiết nội dung bài viết này.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu điều khiển công suất động cơ điện kéo trên ô tô hybrid TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐIỆN KÉO TRÊN Ô TÔ HYBRID Giảng viên hướng dẫn: TS. Trương Mạnh Hùng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Quốc Chính Nguyễn Đức Mạnh Nguyễn Hoài Nam Nguyễn Diệp Huỳnh Lưu Huy Hưng Lớp: Ô tô 2 - K58 Tóm tắt: Tóm tắt ý tưởng và nội dung bài báo phản ánh được đầy đủ các kết quả cơ bản của bài viết; từ 6 đến 10 dòng Từ khóa: ô tô Hybrid, truyền lực hybrid, động cơ hybrid 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Ngành công nghiệp ô tô phát triển đã đem lại nhiều tiện ích cho việc đi lại và di chuyển của mọi người. Tuy nhiên bên cạnh việc phát triển thì kèm theo nguồn phát thải độc hại từ các phương tiện tham gia giao thông có sử dụng động cơ đốt trong ảnh hưởng lớn đến môi trường và làm cạn kiệt nguồn nhiên liệu có nguồn gốc hóa thạch. Vì vậy các động cơ sử dụng nhiên liệu thay thế, năng lượng tái tạo, động cơ điện chạy bằng pin tích điện ra đời. Các động cơ này có ưu điểm vượt trội so với động cơ đốt trong truyền thống về mức phát thải độc hại. Tuy nhiên, các động cơ này vẫn còn tồn tại nhiều nhược điểm như: công suất riêng thấp, tính ổn định, tuổi thọ và hiệu suất thấp, công nghệ phức tạp, giá thành khá cao. Do đó cần phát triển động cơ khắc phục được nhược điểm đó, xe sử dụng nguồn động lực hybrid (xe hybrid) có thể được coi là giải pháp khả thi trong việc tăng hiệu suất năng lượng và giảm phát thải độc hại khi sử dụng là các phương tiện vận tải. Với mong muốn góp một phần nhỏ kiến thức về xe hybrid, đề tài “Nghiên cứu điều khiển công suất động cơ điện kéo trên ô tô Hybrid” được thực hiện. Kết quả nghiên cứu có thể là tài liệu tham khảo hữu ích trong đào tạo và khai thác thực tế thuộc lĩnh vực chuyên ngành ô tô. Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2021 44 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI 2. CÁC NỘI DUNG CHÍNH 2.1. Mục tiêu - Nghiên cứu lựa chọn phương pháp điều khiển phối hợp nguồn động lực trên xe Hybrid, điều khiển công suất động cơ điện cho phù hợp với chế độ tải trọng của ô tô. - Đánh giá được các tính năng động lực học của động cơ điện khi hoạt động trên ô tô Hybrid. - Nghiên cứu phương pháp điều khiển công suất động cơ điện kéo sử dụng trên ô tô Hybrid. 2.2. Phạm vi Nghiên cứu phương pháp điều khiển công suất động cơ điện sử dụng trên ô tô Hybrid. Nghiên cứu động cơ sử dụng trên ô tô Hybrid hiện đang được khai thác và vận hành trên thị trường Nghiên cứu hệ thống truyền lực, hệ thống điều khiển trên ô tô con có truyền lực hybrid loại hỗn hợp 2.3. Phương pháp Đề tài được thực hiện bằng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với chạy phần mềm mô phỏng. 2.4. Nội dung nghiên cứu 2.4.1. Kết cấu của hệ thống HYBRID Hệ thống truyền lực Hybrid hay còn gọi là hệ truyền lực lai giữa động cơ đốt trong và động cơ điện. Loại ô tô này được dùng nhiều trong những năm gần đây do có tính ưu việt. Sử dụng máy phát điện để thu hồi năng lượng dư thừa trong một số chế độ chuyển động của ô tô sau đó cấp điện lại cho động cơ điện hoạt động. Sơ đồ nghiên cứu hệ thống truyền lực ô tô Hybrid như Hình 1 Hình 1. Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid hỗn hợp Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2021 45 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI 1. Động cơ nhiệt ;2. Máy phát điện ;3. Ắc quy; 4. Bộ chuyển đổi điện; 5. Mô tơ điện; 6. Bánh răng giảm tốc; 7. Bánh xe; 8. Bộ phân chia công suất; dòng cơ năng; dòng điện năng Hiện nay, để điều khiển phối hợp nguồn động lực cho xe hybrid có thể sử dụng một trong phương pháp hệ thống truyền lực giữa động cơ đốt trong và động cơ điện là: ghép nối tiếp, ghép song song hoặc phương pháp hỗn hợp kết hợp cả nối tiếp và song song. Trong đó, phương pháp kết hợp có thể tận dụng được tối đa các ưu điểm của hai phương pháp trước đó là nối tiếp hoặc song song. Tuy nhiên, cách ghép nối và điều khiển của phương pháp này phức tạp hơn nhiều. Trong nội dung nghiên cứu khoa học lựa chọn phương pháp phối hợp kết hợp để điều khiển nguồn công suất động cơ điện và động cơ đốt trong cho hệ thống truyền lực ô tô hybrid. 2.4.2. Điều khiển công suất động cơ Mục tiêu của việc xây dựng mô hình toán học là điều khiển công suất kéo của mỗi nguồn động lực sao cho hợp lý nhất theo yêu cầu của người lái và điều kiện làm việc của xe. Mô hình toán học và mô phỏng được thực hiện bằng các phần mềm máy tính như Matlab Simulink có tính thuận lợi khi thay đổi các thông số, tiết kiệm thời gian và chi phí. Thực hiện mô hình hóa mô phỏng hệ thống điều khiển công suất động cơ điện trên xe hybrid ta thu được mô hình hệ thống trên Matlab như Hình 2 dưới. Hệ thống điều khiển công suất động cơ điện trên xe hybrid sử dụng một động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM) và một động cơ đốt trong (ICE) để tạo công suất đẩy cho xe hybrid di chuyển. Động cơ đốt trong cũng sử dụng máy phát điện (Electric Generator) để sạc lại ắc quy cao áp trong quá trình lái xe. Mô hình hóa hệ thống bao gồm các khối sau: - Khối tạo tín hiệu đầu vào (Reference inputs): để tạo ra tín hiệu bàn đạp chân ga cho xe hybrid - Acc, đồng thời tạo giá trị độ nghiêng mặt đường - incline. - Khối quan sát đầu ra (Scope outputs): các đường đáp ứng đầu ra của hệ thống cần quan sát, bao gồm: tín hiệu chân ga, vận tốc xe (km/h), tốc độ quay ICE rpm, công suất cơ đầu ra của động cơ điện PMSM. - Khối ắc quy và bộ biến đổi điện DC-DC (Batery, converter): khối này tạo ra nguồn điện DC cấp ...