Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật Cơ khí động lực: Nghiên cứu tính toán thiết kế hệ động lực xe hybird

Mục tiêu của đề tài "Nghiên cứu tính toán thiết kế hệ động lực xe hybird" nhằm đưa ra giải pháp công nghệ phối hợp nguồn động lực ĐCĐT - ĐCĐ - Máy phát - Ắc quy và quy trình tính toán thiết kế hệ động lực xe hybrid; Áp dụng giải pháp và quy trình trên để tính toán thiết kế một mô hình hệ động lực trên xe hybrid.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật Cơ khí động lực: Nghiên cứu tính toán thiết kế hệ động lực xe hybird MỞ ĐẦU i. Lý do chọn đề tài Cùng với sự phát triển của xã hội, nhu cầu sử dụng các phương tiện giao thông ngày một tăng về số lượng, đa dạng về chủng loại trong đó phương tiện sử dụng động cơ đốt trong (ĐCĐT) vẫn là nguồn động lực chính cho nhiều ngành kinh tế khác nhau, đặc biệt là ngành giao thông vận tải. Song song với sự phát triển đó là nhu cầu về năng lượng tiêu thụ ngày một tăng, trong khi đó trữ lượng nhiên liệu hóa thạch đang dần bị cạn kiệt [1]. Mặt khác, bầu không khí bị ô nhiễm một cách trầm trọng do khói bụi, chất độc hại thải ra từ quá trình sử dụng nhiên liệu hóa thạch, trong đó phương tiện giao thông (PTGT) sử dụng nhiên liệu hóa thạch là nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường [2,3], đặc biệt tại các đô thị. Với trình độ công nghệ hiện có và nếu chỉ xét từ góc độ bảo vệ môi trường thì xe chạy bằng động cơ điện (ĐCĐ) là giải pháp triệt để cho tình trạng ô nhiễm bởi khí thải của xe cơ giới hiện nay. Thực tế đã có hàng loạt mẫu xe cơ giới chạy bằng điện được sinh ra từ các tấm pin mặt trời gắn trực tiếp trên xe hoặc chạy bằng điện từ ắc quy đã được thiết kế và chế tạo [4]. Tuy nhiên, nếu xét một cách toàn diện, khi thay thế phương tiện sử dụng nguồn động lực ĐCĐT sang phương tiện sử dụng nguồn động lực ĐCĐ, thì khả năng phải huỷ bỏ hàng ngàn dây chuyền chế tạo và lắp ráp ĐCĐT dẫn đến lãng phí và thiệt hại cho các nhà chế tạo và lắp ráp phương tiện giao thông, cùng với các sự kết hợp phát triển các ngành sử dụng ĐCĐT cũng ảnh hưởng không nhỏ tới sự thay thế này. Do vậy việc giảm tính phụ thuộc vào nhiên liệu có nguồn gốc từ hóa thạch và phát triển công nghệ tiết kiệm nhiên liệu cùng giảm sự ô nhiễm môi trường do khí thải gây ra vẫn cần được phát triển và vai trò quan trọng trong nền kinh tế. Phát triển xe hybrid được xem là một trong những giải pháp quá độ nhằm tiết kiệm nhiên liệu hóa thạch và giảm mức độ gây ô nhiễm môi trường bởi khí thải của ĐCĐT trang bị trên xe cơ giới [5]. Xe hybrid là phương tiện di động có hệ thống động lực được cấu thành từ hai hoặc nhiều nguồn động lực khác biệt nhau. Các loại phương tiện có thể coi là xe hybrid như xe đạp điện chạy bằng cách sử dụng bàn đạp và bằng động cơ điện, xe ô tô được trang bị cả ĐCĐT và ĐCĐ để dẫn động bánh xe chủ động, xe lửa được trang bị 1 cả ĐCĐ để chạy bằng điện lưới và động cơ diesel để chạy ở những khu vực không có lưới điện. Xe hybrid có hệ động lực được cấu thành từ ĐCĐT và ĐCĐ đã được chế tạo từ những năm cuối thế kỷ XVIII và đã tạo được ấn tượng mạnh mẽ trong giai đoạn đầu mới phát triển nhờ các tính năng vượt trội so với ô tô truyền thống [6]. Tuy nhiên, do vận hành và sửa chữa đơn giản hơn, giá thành ĐCĐT ngày càng giảm do được sản xuất hàng loạt, nhu cầu sử dụng ngày càng rộng. Xe truyền thống đã chiếm lĩnh gần như toàn bộ thị trường của xe hybrid trong giai đoạn trước năm 1990. Dưới áp lực ngày càng tăng của yêu cầu tiết kiệm nhiên liệu hóa thạch và các tiêu chuẩn về khí thải ngày càng khắt khe, xe hybrid lại được quan tâm trở lại từ đầu những năm 1990 và đã đạt được những thành tựu đáng kể. Bên cạnh những ưu điểm vốn có của phương án hybrid, cùng với đó là những tiến bộ vượt bậc của công nghệ chế tạo như cơ khí, điện - điện tử, thông tin,… cũng được xem là yếu tố quan trọng góp phần làm nên thành công của xe hybrid hiện đại. Trong quá trình khai thác kỹ thuật, giải pháp hybrid hóa ô tô chỉ có thể đạt được khi tối ưu hóa được các chế độ làm việc của các nguồn năng lượng. Đây là vấn đề thuộc nội hàm của khái niệm tối ưu hóa tham số điều khiển nguồn năng lượng của hệ động lực trên xe hybrid. Qua tìm hiểu tài liệu cho thấy đến thời điểm hiện nay, ở Việt Nam chưa có công trình khoa học chuyên sâu nào đã công bố về hệ động lực xe hybrid. Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu trong nước về xe hybrid vẫn còn ít và chưa nhiều về tính mới chỉ đề cập đến những khái niệm cơ bản hoặc giới thiệu những thành tựu mới của các hãng chế tạo xe hybrid hay thiết kế chế tạo cụm thiết bị nên vẫn còn nhiều vấn đề nghiên cứu cần được giải quyết. Mặt khác, công nghệ chế tạo cũng như đánh giá hiệu quả các nguồn động lực hybrid vẫn còn là bí quyết của một số hãng chế tạo xe hybrid hàng đầu trên thế giới. Do vậy, đề tài “Nghiên cứu tính toán thiết kế hệ động lực xe hybird” góp phần bổ sung những kiến thức và công nghệ liên quan đến lĩnh vực xe hybrid ở Việt Nam. ii. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận án - Đưa ra giải pháp công nghệ phối hợp nguồn động lực ĐCĐT - ĐCĐ - Máy phát - Ắc quy và quy trình tính toán thiết kế hệ động lực xe hybrid. 2 - Áp dụng giải pháp và quy trình trên để tính toán thiết kế một mô hình hệ động lực trên xe hybrid. iii. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Mô hình xe hybrid phối hợp kiểu hỗn hợp với hệ động lực được cấu thành từ ĐCĐT - ĐCĐ - Máy phát - Ắc quy. iv. Phương pháp nghiên cứu Luận án sử dụng phương pháp kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết, tính toán mô phỏng và nghiên cứu thực nghiệm, trong đó: • Nghiên cứu lý thuyết để đưa ra giải pháp phối hợp các nguồn động lực theo kiểu hỗn hợp và cơ sở lý thuyết tính toán thiết kế hệ động lực xe hybrid. • Nghiên cứu mô phỏng, gồm: - Tính toán thiết kế các bộ truyền dẫn của hệ động lực trên phần mềm Inventor ; - Nghiên cứu mô phỏng mô hình xe hybrid kiểu hỗn hợp theo chu trình thử bằng phần mềm AVL - Cruise. • Nghiên cứu thực nghiệm trong phòng thí nghiệm để đánh giá khả năng phối hợp các nguồn động lực trên xe hybrid. v. Phạm vi và giới hạn nghiên cứu - Nghiên cứu tính toán thiết kế, chế tạo hệ động lực xe hybird phối hợp kiểu hỗn hợp, gồm ĐCĐT - ĐCĐ - Máy phát - Ắc quy cỡ nhỏ. - Việc nghiên cứu và thực nghiệm được thực hiện tại Trung tâm nghiên cứu Động cơ, nhiên liệu và khí thải, Viện Cơ khí động lực, Trườ ...