zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Cơ khí - Chế tạo máy

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

Chia sẻ: Huỳnh Mộc Miên | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Báo xấu

49
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: 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 cho động cơ điện kéo PMSM, đồng thời thông qua bộ biến đổi điện DC-DC Converter cho để sạc điện cho ắc quy . Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2021 46
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI - Khối máy phát điện (Electric Generator): để khởi động ICE, và để sạc điện cho ắc quy trong quá trình lái xe. - Khối điều khiển công suất và động cơ PMSM (Driver+Motor PMSM): gồm mô hình khối mạch công suất và mô hình động học động cơ PMSM. - Khối động học xe hybrid: đây là mô hình động học xe hybrid. - Khối ICE: đây là mô hình động học động cơ đốt trong. - Khối điều khiển xe (Vehicle controller): biến đổi tín hiệu bàn đạp chân ga thành công suất/mô-men yêu cầu của xe hybrid. - Khối điều khiển động cơ điện (Motor controller): điều khiển công suất/mô-men và tốc độ động cơ điện. - Khối điều khiển động cơ đốt trong (ICE controller): điều khiển công suất/mô-men và tốc độ động cơ đốt trong. - Khối điều khiển máy phát điện (Generator controller): điều khiển máy phát để kích nổ cho động cơ đốt trong ICE, điều khiển sạc điện cho ắc quy. Hình 2. Mô hình hóa hệ thống trên Matlab Ngoài ra, trong mô hình còn sử dụng khối hộp số (gear box block) và khối bánh răng hành tinh (planetary gear). Chiến lược điều khiển xe hybrid được thực hiện bằng cách phối hợp điều khiển công suất của động cơ điện PMSM và động cơ đốt trong ICE. Bộ điều khiển ICE điều khiển công suất của động cơ đốt trong. Bộ điều khiển máy phát điều khiển công suất của máy phát kích nổ động cơ đốt trong hoặc điều khiển sạc điện cho ắc quy. Bộ điều khiển động cơ PMSM điều khiển công suất của động cơ PMSM. Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2021 47
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Mô hình chi tiết của khối điều khiển công suất và động cơ PMSM như hình 3 dưới. Hình 3. Mô hình hóa khối điều khiển công suất và động cơ PMSM Trong sơ đồ mô phỏng trên, ngoài các khối đo điện áp DC, đo dòng điện, đo tốc độ quay động cơ điện PMSM, thì khối Converter là khối biến đổi điện áp DC thành AC 3 pha để cấp điện động lực 3 pha dạng sine cho động cơ PMSM. Khối Converter chính là bộ chuyển mạch 3 pha, sử dụng 06 van bán dẫn IGBT kèm 06 diod mắc song song, được điều khiển sáu xung bao gồm ba nhánh cầu, mỗi nhánh có hai thiết bị chuyển mạch. 4.3. Kết quả mô phỏng hệ thống trên Matlab Tiến hành mô phỏng hệ thống điều khiển công suất động cơ điện với xe hybrid trên Matlab ta thu được các kết quả như dưới đây. Khi cho ô tô chạy trên các loại đường khảo sát: Đương bằng, trên đoạn đường lên, xuống dốc. Hình 4. Kết quả khảo sát điều khiển công suất động cơ Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2021 48
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Qua 3 trường hợp mô phỏng thì khi tăng tốc khả năng thu hồi điện năng nạp điện cho ắc quy giảm. Khi giảm tốc và thả bàn đạp ga hoàn toàn, thì hệ thống nạp điện cho ắc quy. Vì vậy, vận tốc của xe cũng giảm nhanh và động cơ điện sẽ chuyển từ trạng thái tải sang trạng thái thu hồi năng lượng. Trong đó, khi ô tô xuống dốc thì khả năng thu hồi điện năng là lớn nhất so với trường hợp ô tô lên dốc và chạy đường bằng. Động cơ điện sẽ hoạt động khi ắc quy đủ điện áp trong trường hợp cần khởi động ô tô hoặc khi xe cần tăng tốc. Khi ô tô chạy dưới 10 m/s thì động cơ đốt trong không hoạt động mà chỉ có động cơ điện chạy. Khi ô tô đạt vận tốc từ 10 m/s thì động cơ đốt trong sẽ bắt đầu hoạt động. 3. KẾT LUẬN Nội nghiên cứu đã tìm hiểu, phân tích các dạng của công nghệ hybrid, đã xây dựng được mô hình toán học hệ thống điều khiển động cơ, thiết kế bộ điều khiển động cơ điện và tiến hành thử nghiệm điều khiển công suất động cơ điện kéo trên ô tô Hybrid bằng phần mềm MATLAB/Simulink. Kết quả mô phỏng đã cho thấy quá trình điều khiển công suất động cơ điện khi chạy trên đường bằng, lên dốc…… Qua đề tài này hi vọng sẽ tạo tiền đề và cơ sở cũng như cung cấp một số tài liệu, kiến thức cho việc nghiên cứu sâu hơn nữa công nghệ hybrid trong ngành Động cơ đốt trong và Cơ khí ô tô – máy kéo trong các trường đại học. Mong rằng các bạn sinh viên khóa sau có thể tiếp tục nghiên cứu đề tài dựa trên những cơ sở kết quả của đề tài. Tài liệu tham khảo [1]. Mehrdad Ehsani, Yimin Gao - Modern Electric, Hybrid Electric, and Fuel Cell Vehicles: Fundamentals, Theory, and Design, Second Edition (Power Electronics and Applications Series) [2]. Nguyễn Hữu Cẩn: Lý thuyết ô tô máy kéo - NXB Khoa học và kỹ thuật [3]. Trần Minh Hậu: luận văn thạc sỹ Kỹ thuật ô tô- máy kéo, ĐH GTVT, 2020 Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2021 49

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2428 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.