Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong xu thế phát triển của ngành công nghiệp ô tô toàn cầu, sự chuyển dịch từ các phương tiện sử dụng động cơ đốt trong sang xe thuần điện (Electric Vehicle – EV) là định hướng trọng tâm nhằm giảm phát thải khí nhà kính và hướng tới mục tiêu giao thông bền vững. Một trong những rào cản kỹ thuật lớn nhất của xe điện là dung lượng lưu trữ của hệ thống pin và khả năng duy trì phạm vi hoạt động sau mỗi lần sạc. Do đó, công nghệ phanh tái sinh (Regenerative Braking System – RBS) trở thành giải pháp kỹ thuật cốt lõi giúp nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng tổng thể. Thay vì tiêu tán toàn bộ động năng thành nhiệt lượng thông qua ma sát cơ học như ở các hệ thống phanh truyền thống, phanh tái sinh đảo chiều hoạt động của động cơ điện thành máy phát để thu hồi năng lượng và sạc lại cho bộ pin.

Tại Việt Nam, VinFast là nhà sản xuất tiên phong phát triển các dòng ô tô điện thương mại. Trong danh mục sản phẩm của hãng, VinFast VF3 là mẫu xe điện đô thị cỡ nhỏ (mini-EV) hướng đến mục tiêu phổ cập hóa phương tiện giao thông xanh. Mặc dù các nghiên cứu về phanh tái sinh trên các dòng xe điện quốc tế như Tesla Model 3, Nissan Leaf hay Hyundai Kona EV đã được công bố rộng rãi, các công trình nghiên cứu chuyên sâu, có hệ thống về hiệu suất thu hồi năng lượng của hệ thống phanh tái sinh trên mẫu xe VinFast VF3 trong điều kiện vận hành cụ thể vẫn còn rất hạn chế.

Đồ án tốt nghiệp xác định các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể như sau:

  1. Khảo sát nguyên lý vận hành, cấu trúc truyền động và cấu tạo hệ thống phanh tái sinh tích hợp trên mẫu xe điện VinFast VF3; làm rõ quy trình chuyển hóa động năng thành điện năng.
  2. Xây dựng mô hình toán học mô tả quá trình phanh tái sinh, bao gồm lực phanh, mô-men hãm, công suất tái tạo và hiệu suất thu hồi năng lượng dựa trên động lực học chuyển động ô tô và lý thuyết điều khiển máy điện.
  3. Triển khai mô hình mô phỏng số bằng phần mềm MATLAB/Simulink nhằm kiểm nghiệm cơ sở lý thuyết, khảo sát các kịch bản vận hành thực tế (phanh khẩn cấp, giảm tốc đều, thay đổi tải trọng và điều kiện bám mặt đường) trên các chu trình thử nghiệm tiêu chuẩn.
  4. Đánh giá mức độ thu hồi năng lượng và đề xuất các giải pháp kỹ thuật (tối ưu hóa thuật toán điều khiển, phối hợp phanh tái sinh và phanh cơ học, phân phối lực phanh) nhằm nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống phanh tái sinh trang bị trên mẫu xe điện VinFast VF3, tập trung vào nguyên lý làm việc, cơ chế thu hồi năng lượng và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tái sinh.
  • Phạm vi nghiên cứu: Giới hạn trong việc phân tích lý thuyết, thiết lập phương trình toán học và xây dựng mô hình mô phỏng trên nền tảng phần mềm MATLAB/Simulink; không can thiệp vào việc thiết kế hay chế tạo phần cứng vật lý. Nghiên cứu sử dụng các thông số kỹ thuật định danh của VinFast VF3 và khảo sát trên ba chu trình lái tiêu chuẩn gồm FTP-75, NEDC và ArtRoad ở hai trạng thái không tải và đầy tải. Đồ án được thực hiện tại Khoa Cơ khí Động lực, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, hoàn thành vào tháng 06 năm 2025.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết của đồ án dựa trên nguyên lý nhiệt động lực học và cảm ứng điện từ trong kỹ thuật ô tô. Hệ thống phanh tái sinh vận hành dựa trên khả năng làm việc hai chiều của máy điện xoay chiều: ở chế độ truyền động chủ động, năng lượng điện một chiều (DC) từ pin qua bộ biến tần (Inverter) được biến đổi thành dòng xoay chiều ba pha (AC) cấp cho stator để sinh mô-men kéo; khi người lái giảm tốc hoặc đạp phanh, chiều truyền năng lượng bị đảo ngược, bánh xe dẫn động quay rotor của động cơ trong từ trường để biến đổi động năng thành dòng điện cảm ứng, đồng thời sinh ra mô-men hãm điện từ làm chậm xe.

Về phân loại hệ thống phanh tái sinh, văn bản phân tích năm nhóm công nghệ chính:

  • Phanh tái sinh điện (Electric Regenerative Braking): sử dụng động cơ điện chính đóng vai trò máy phát, lưu trữ năng lượng vào bộ pin điện áp cao hoặc bộ tụ điện hai lớp.
  • Phanh tái sinh thủy lực (Hydraulic Regenerative Braking System – HRBS): sử dụng bơm/mô tơ thủy lực nén dầu vào bình tích áp ở áp suất cao khi phanh và giải phóng áp suất hỗ trợ truyền lực khi tăng tốc; thường áp dụng cho các phương tiện hạng nặng chạy đô thị với khả năng giảm tiêu hao nhiên liệu từ 20% đến 30%.
  • Phanh tái sinh bằng bánh đà (Flywheel Regenerative Braking System – FRBS): thu hồi và tích trữ trực tiếp cơ năng dưới dạng động năng quay của bánh đà có quán tính lớn thông qua hệ thống ly hợp và hộp số.
  • Phanh tái sinh sử dụng lò xo Nitinol: ứng dụng hiệu ứng nhớ hình dạng của hợp kim thông minh Nickel - Titanium (Ni-Ti); lò xo biến dạng cơ học để hấp thụ năng lượng khi phanh và được cấp nhiệt kích hoạt (70–90°C) để tự phục hồi hình dạng, giải phóng cơ năng khi tăng tốc.
  • Hệ thống thu hồi năng lượng động học (Kinetic Energy Recovery System – KERS): thu hồi động năng chuyển hóa thành điện năng (dùng pin/siêu tụ) hoặc cơ năng (bánh đà), ứng dụng trong xe đua thể thức 1 (Formula 1).

Về phương pháp điều khiển động cơ, đồ án ứng dụng mô hình toán học của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (Permanent Magnet Synchronous Motor – PMSM) dựa trên hệ tọa độ vuông góc quay d-q. Phương pháp điều khiển được lựa chọn là điều khiển định hướng trường (Field-Oriented Control – FOC) kết hợp với kỹ thuật điều chế độ rộng xung vectơ không gian (Space Vector Pulse Width Modulation – SVPWM). Quá trình tính toán sử dụng phép biến đổi Clarke để chuyển đổi dòng điện ba pha tĩnh ($a, b, c$) sang hệ quy chiếu hai trục cố định ($\alpha, \beta$), sau đó dùng phép biến đổi Park để chuyển tiếp sang hệ quy chiếu quay ($d, q$), cho phép điều khiển độc lập từ thông và mô-men xoắn.

Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết động lực học ô tô, mô hình hóa toán học và phương pháp mô phỏng số. Nguồn dữ liệu phục vụ nghiên cứu bao gồm:

  • Thông số kỹ thuật của xe VinFast VF3 do nhà sản xuất công bố (kích thước, khối lượng, thông số động cơ PMSM, dung lượng pin Lithium-ion, thông số hộp giảm tốc).
  • Dữ liệu vận tốc theo thời gian của ba chu trình thử nghiệm tiêu chuẩn: chu trình FTP-75 (chu trình đô thị của Mỹ), chu trình NEDC (New European Driving Cycle - chu trình châu Âu) và chu trình ArtRoad.

Thiết kế và triển khai mô hình mô phỏng

Đồ án triển khai xây dựng cấu trúc mô phỏng hệ thống phanh tái sinh trên phần mềm MATLAB/Simulink thông qua việc kết nối các khối chức năng toán học và động lực học:

  1. Khối động lực học đầu vào (Input dynamics block): Thiết lập các phương trình cân bằng lực cản tác dụng lên phương tiện khi chuyển động, bao gồm bốn khối thành phần riêng biệt:
  • Khối lực cản quán tính: tính toán lực cản phát sinh do gia tốc hoặc chậm dần đều của khối lượng bản thân xe và các chi tiết quay.
  • Khối lực cản dốc: mô phỏng thành phần trọng lực tác dụng song song với mặt đường khi xe lên hoặc xuống dốc.
  • Khối lực cản lăn: xác định phản lực cản tiếp xúc giữa lốp xe và mặt đường.
  • Khối lực cản gió: mô hình hóa lực cản khí động học phụ thuộc vào tiết diện cản chính diện và bình phương vận tốc xe.

  1. Khối logic điều khiển chế độ phanh tái sinh: Tiếp nhận tín hiệu từ bàn đạp ga, bàn đạp phanh và vận tốc tức thời; nhận biết trạng thái giảm tốc để chuyển đổi chế độ làm việc của động cơ từ phát lực kéo sang máy phát điện hãm.

  2. Khối pin (Battery Block): Mô hình hóa bộ pin Lithium-ion dung lượng 18,64 kWh, theo dõi đặc tính phóng/nạp, điện áp danh định và thuật toán ước tính trạng thái sạc (State Of Charge – SOC).

  3. Khối bộ biến tần (Inverter Block): Mô phỏng mạch cầu nghịch lưu/chỉnh lưu hai chiều và mạch lọc RLC (bao gồm tụ điện DC-link), đảm nhận việc nắn dòng điện xoay chiều ba pha từ động cơ thành dòng một chiều nạp về pin trong quá trình phanh.

  4. Khối động cơ PMSM và bộ điều khiển FOC/SVPWM:

  • Khối động cơ PMSM thiết lập theo các phương trình vi phân điện áp và mô-men trên hệ trục $d-q$.
  • Khối điều khiển FOC tích hợp các khối biến đổi Clarke, Clarke ngược, Park, Park ngược và các khối điều khiển tỉ lệ - tích phân (PI) cho các vòng lặp dòng điện $I_d, I_q$.
  • Khối điều khiển SVPWM thực hiện thuật toán tính toán thời gian tác động của các vectơ điện áp cơ bản ($T_1, T_2, T_0$) tại mỗi cung 1/6 góc phần tư của chu kỳ điều chế để phát xung kích đóng/ngắt các khóa van bán dẫn của biến tần.
  1. Khối hiển thị (Scopes): Kết nối trực quan để trích xuất các thông số vận hành theo thời gian thực gồm vận tốc, lực kéo $F_k$, mô-men $T_m$, dòng điện stator ($I_d, I_q$), dòng điện ba pha ($a, b, c$), mức tiêu thụ năng lượng và biến thiên dung lượng pin SOC.

Nội dung chính theo từng chương

Toàn văn đồ án gồm 125 trang nội dung, 100 hình ảnh minh họa và 9 bảng biểu, được phân bổ cấu trúc thành 4 chương chính như sau:

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 trình bày bối cảnh chung của phương tiện giao thông chạy điện và tính cấp thiết của việc thu hồi năng lượng phanh. Văn bản dẫn chứng số liệu thực nghiệm cho thấy trong điều kiện giao thông nội đô với tần suất dừng/chạy liên tục, năng lượng bị tiêu hao qua hệ thống phanh chiếm từ 60% đến 65% tổng năng lượng cung cấp; ngược lại, trên xe tải hạng nặng chạy đường trường ít điểm dừng, năng lượng mất mát do phanh chỉ chiếm khoảng 2%, trong khi 80% năng lượng dùng để thắng lực cản lăn và lực cản khí động học.

Chương này cung cấp bức tranh chi tiết về cấu hình phần cứng của mẫu xe điện VinFast VF3:

  • Kích thước hình học: chiều dài 3190 mm, chiều rộng 1679 mm, chiều cao 1622 mm, chiều dài cơ sở 2075 mm. Hệ truyền động cấu tạo tinh giản, chỉ gồm khoảng 20 bộ phận cơ bản so với hàng nghìn chi tiết trên xe động cơ đốt trong.
  • Động cơ điện: loại động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM), công suất khoảng 32 kW, mô-men xoắn cực đại 110 Nm. Xe có khả năng tăng tốc từ 0 lên 50 km/h trong 5,3 giây; tốc độ tối đa đạt 100 km/h (duy trì được trong 1 phút khi dung lượng pin > 50%). Hiệu suất chuyển đổi của động cơ vượt mức 90%. Động cơ sử dụng hệ thống làm mát bằng không khí hoặc chất lỏng tùy điều kiện vận hành.
  • Hộp giảm tốc: một cấp, thực hiện nhiệm vụ giảm số vòng quay trục động cơ xuống dải tốc độ làm việc của bánh xe và tăng mô-men kéo mà không cần bộ số nhiều cấp.
  • Hệ thống lưu trữ pin: bộ pin Lithium-ion dung lượng 18,64 kWh, cung cấp quãng đường di chuyển tối đa 210 - 215 km theo tiêu chuẩn NEDC. Hỗ trợ sạc nhanh DC từ 10% đến 70% trong 36 phút, sạc chậm AC trong khoảng 5 giờ.
  • Bộ quản lý pin (BMS): giám sát điện áp, nhiệt độ, dòng điện từng cell; tính toán trạng thái sạc SOC, trạng thái sức khỏe SOH; cân bằng điện áp các cell và giao tiếp với bộ điều khiển xe (VCU) qua mạng CAN.
  • Bộ điều khiển nguồn điện (EPCU): gồm bộ biến tần Inverter, bộ biến đổi DC-DC 12V hạ áp cấp cho các phụ tải tiện ích cabin, bộ sạc tích hợp trên bo mạch (OBC) và bộ điều khiển trung tâm VCU.
  • Thử nghiệm thực tế bước đầu: Khi xe VF3 vận hành xuống dốc trên quãng đường dài 14 km, phanh tái sinh hoạt động giúp pin nạp thêm 7% dung lượng, đưa mức SOC từ 52% lên 59%.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 2 tập trung phân tích lý thuyết chuyên sâu về hệ thống phanh tái sinh và máy điện PMSM:

  • Phân tích chi tiết năm dạng phanh tái sinh: hệ thống điện, hệ thống thủy lực HRBS, hệ thống bánh đà FRBS, phanh dùng lò xo Nitinol và hệ thống KERS.
  • Cơ chế vận hành hai chế độ trên xe VF3: chế độ truyền động chủ động (pin cấp điện qua biến tần tới động cơ sinh mô-men quay) và chế độ thu hồi năng lượng (bánh xe kéo rotor động cơ quay sinh dòng điện cảm ứng nạp ngược về pin qua bộ điều khiển).
  • Xác định các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất thu hồi năng lượng: vận tốc chuyển động (vận tốc quá thấp động năng không đủ lớn), trạng thái pin (pin đầy hoặc SOC quá cao sẽ bị BMS giới hạn sạc để bảo vệ cell), điều kiện bám mặt đường (đường trơn trượt hệ thống phải giảm lực phanh điện từ tránh trượt bánh), tải trọng xe (tải trọng lớn làm tăng quán tính dẫn đến động năng thu hồi cao hơn), cường độ phanh (phanh gấp sẽ ưu tiên phanh cơ khí can thiệp) và chế độ vận hành (chế độ ECO tối ưu tái sinh).
  • Phân tích các đặc tính phối hợp lực phanh: phân phối lực phanh nối tiếp (ưu tiên cảm giác phanh hoặc ưu tiên tối ưu hóa năng lượng) và phân phối lực phanh song song; tính toán lực phanh cho xe dẫn động cầu sau như VF3.
  • Xây dựng mô hình toán học động cơ PMSM trên hệ trục $d-q$: thiết lập hệ phương trình điện áp stator, từ thông và phương trình mô-men điện từ; phân tích phương pháp FOC và giải thuật điều chế xung vectơ không gian SVPWM (xác định thời điểm chuyển mạch, thời gian tác động của các vectơ cơ bản trong từng góc phần tư).

Chương 3: Ứng dụng MATLAB/Simulink để mô phỏng tính toán hệ thống phanh tái sinh trên xe điện VinFast VF3

Chương 3 trình bày việc số hóa toàn bộ hệ thống phanh và xe VF3 vào môi trường Simulink:

  • Cấu hình thông số đầu vào cho từng khối: khối pin, khối biến tần với mạch lọc RLC, khối động cơ PMSM và khối tính toán động lực học xe.
  • Triển khai giải thuật FOC: cấu hình các bộ biến đổi Clarke, Clarke ngược, Park, Park ngược và bộ điều khiển dòng điện PI để kiểm soát chính xác mô-men phanh điện từ theo yêu cầu giảm tốc.
  • Triển khai thuật toán SVPWM: lập trình bộ tính toán thời gian mở van công suất bán dẫn từ các đại lượng vectơ $X, Y, Z$ tương ứng với các biến thời gian $T_1, T_2$.
  • Thiết lập kịch bản chạy thử nghiệm trên ba chu trình lái chuẩn: chu trình FTP-75, chu trình ArtRoad và chu trình NEDC.

Chương 4: Kết quả mô phỏng

Chương 4 công bố và thảo luận các kết quả mô phỏng thu được từ phần mềm:

  • Khảo sát biến thiên thông số vận hành theo thời gian trên từng chu trình (FTP-75, NEDC, ArtRoad) ở hai điều kiện tải trọng: xe chạy không tải và xe chạy đầy tải.
  • Trích xuất biểu đồ dạng sóng: vận tốc xe, lực kéo $F_k$, mô-men trục động cơ $T_m$, dòng điện stator thành phần trục dọc $I_d$, trục ngang $I_q$ và dạng sóng dòng xoay chiều ba pha ($a, b, c$).
  • Đánh giá động thái thay đổi phần trăm SOC tiêu thụ và phần trăm SOC tái sinh nạp lại cho pin sau mỗi chu kỳ vận hành.
  • Phân tích định lượng giá trị động năng tiêu hao $E_{kinetic}$ dựa trên đồ thị vận tốc mô phỏng để tính toán hiệu suất thu hồi năng lượng tổng thể của hệ thống phanh tái sinh trên xe VinFast VF3 theo từng chu trình kiểm tra.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã tổng hợp các thông số kỹ thuật cơ bản của xe VinFast VF3 làm cơ sở tính toán và đối chiếu như sau:

Thông số kỹ thuật Giá trị công bố trong văn bản
Kích thước tổng thể (Dài x Rộng x Cao) 3190 x 1679 x 1622 mm
Chiều dài cơ sở 2075 mm
Cấu hình dẫn động Cầu sau
Loại động cơ điện Đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM)
Công suất cực đại của động cơ Khoảng 32 kW
Mô-men xoắn cực đại 110 Nm
Khả năng tăng tốc từ 0 đến 50 km/h 5,3 giây
Tốc độ tối đa duy trì 1 phút khi SOC > 50% 100 km/h
Hiệu suất chuyển đổi của động cơ điện Vượt mức 90%
Loại pin lưu trữ Lithium-ion
Dung lượng bộ pin 18,64 kWh
Quãng đường di chuyển tối đa (chuẩn NEDC) 210 – 215 km
Thời gian sạc nhanh (10% lên 70%) Khoảng 36 phút
Thời gian sạc thường Khoảng 5 giờ

Đồ án cũng tổng hợp sự khác biệt bản chất giữa hệ thống phanh tái sinh trên VF3 và phanh cơ khí truyền thống qua bảng sau:

Tiêu chí so sánh Phanh tái sinh trên VinFast VF3 Phanh cơ khí truyền thống
Nguyên lý hoạt động Chuyển đổi động năng thành điện năng để nạp lại cho pin Chuyển đổi động năng thành nhiệt năng tiêu tán ra môi trường do ma sát
Hiệu suất năng lượng Thu hồi được một phần động năng hao phí Không có khả năng thu hồi năng lượng
Độ bền và mài mòn Giảm hao mòn má phanh và đĩa phanh, tuổi thọ hệ thống cao hơn Bị mài mòn cơ học liên tục, cần bảo trì và thay thế định kỳ
Phạm vi ứng dụng Ứng dụng trên xe thuần điện (EV) và xe lai điện (HEV) Áp dụng trên mọi loại phương tiện giao thông

Kết quả chính và đóng góp khoa học:

  • Xây dựng thành công mô hình toán học và mô hình mô phỏng hoàn chỉnh hệ thống phanh tái sinh trên xe điện đô thị VinFast VF3 bằng MATLAB/Simulink, ứng dụng kỹ thuật FOC và điều chế SVPWM.
  • Minh chứng định lượng khả năng thu hồi năng lượng: Trong điều kiện thực địa khi xe đổ dốc dài 14 km, hệ thống phanh tái sinh giúp nạp thêm 7% dung lượng pin (tăng từ 52% lên 59%). Trong điều kiện mô phỏng, mô hình đã tính toán chi tiết động năng $E_{kinetic}$, mức tiêu hao và phục hồi dung lượng pin SOC trên các chu trình FTP-75, NEDC và ArtRoad.
  • Làm rõ ảnh hưởng của tải trọng: Khi xe chuyển từ trạng thái không tải sang đầy tải, quán tính chuyển động lớn hơn làm gia tăng mô-men hãm và điện lượng tái sinh nạp về pin.
  • Đề xuất các giải pháp kỹ thuật: Đồ án khuyến nghị tối ưu hóa thuật toán phân phối lực phanh điện lực và phanh ma sát theo đặc tính phân bố tải trọng của xe dẫn động cầu sau; thiết lập giới hạn tái sinh thông minh dựa trên dung lượng pin tức thời và điều kiện bám mặt đường nhằm đảm bảo an toàn ổn định hướng lái đồng thời tối đa hóa hiệu suất năng lượng.
  • Đóng góp so với các nghiên cứu trước: Khắc phục khoảng trống nghiên cứu trong nước khi các đề tài trước đây chủ yếu tập trung vào các mẫu xe nhập khẩu (Tesla, Nissan Leaf, Hyundai Kona), công trình này cung cấp bộ số liệu tính toán và mô hình số hóa đầu tiên dành riêng cho mẫu xe điện nội địa VinFast VF3.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài:

  • Nghiên cứu tập trung vào phân tích lý thuyết, thiết lập phương trình toán học và chạy mô phỏng số trên môi trường MATLAB/Simulink; chưa triển khai chế tạo phần cứng thực nghiệm hay đo kiểm trên băng thử động lực học (dyno) chuyên dụng.
  • Dữ liệu đầu vào dựa trên thông số công bố danh định của xe và các chu trình lái chuẩn hóa quốc tế (FTP-75, NEDC, ArtRoad), chưa phản ánh hết sự phức tạp của tình trạng giao thông hỗn hợp dừng - chạy ngẫu nhiên và ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường thực tế tại các đô thị Việt Nam.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

  • Nghiên cứu tích hợp các thuật toán điều khiển hiện đại và trí tuệ nhân tạo (AI) để tối ưu hóa việc phân bổ lực phanh theo thời gian thực dựa trên tín hiệu cảm biến độ bám mặt đường và thói quen của người lái.
  • Mở rộng khảo sát thực nghiệm trên xe thực tế kết hợp thiết bị đo chuyên dụng để thu thập dữ liệu dòng sạc, nhiệt độ pin và hiệu chỉnh độ chính xác của mô hình mô phỏng Simulink.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu kỹ thuật hữu ích đối với:

  • Giảng viên, sinh viên và học viên cao học ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô, Kỹ thuật Cơ khí Động lực, Kỹ thuật Cơ điện tử và Kỹ thuật Điều khiển - Tự động hóa đang nghiên cứu về hệ thống truyền động điện và xe hybrid/xe điện.
  • Các kỹ sư nghiên cứu và phát triển (R&D) tại các doanh nghiệp sản xuất ô tô điện quan tâm đến việc xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống điều khiển FOC/SVPWM cho động cơ PMSM.
  • Phần đáng tham khảo nhất trong tài liệu là Chương 2 và Chương 3, nơi trình bày phương pháp biến đổi toán học hệ tọa độ ($d-q$), cấu trúc chi tiết từng khối chức năng mô phỏng động lực học trong MATLAB/Simulink và quy trình thiết lập giải thuật điều khiển phân bổ lực phanh tái sinh.

Câu hỏi thường gặp

  1. Động cơ điện trang bị trên xe VinFast VF3 sử dụng công nghệ gì và có thông số kỹ thuật như thế nào? Động cơ điện trên VinFast VF3 là loại động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM), công suất cực đại khoảng 32 kW và mô-men xoắn cực đại đạt 110 Nm. Động cơ có hiệu suất chuyển đổi năng lượng vượt mức 90%, giúp xe tăng tốc từ 0 lên 50 km/h trong 5,3 giây và đạt vận tốc tối đa 100 km/h (duy trì được trong 1 phút khi mức pin trên 50%).

  2. Bộ pin lưu trữ trên VinFast VF3 có dung lượng bao nhiêu và hỗ trợ các phương thức sạc nào? VinFast VF3 trang bị bộ pin Lithium-ion dung lượng 18,64 kWh, cho phép xe di chuyển quãng đường tối đa 210 - 215 km theo tiêu chuẩn NEDC. Hệ thống hỗ trợ cổng sạc AC và DC, trong đó chế độ sạc nhanh DC nạp từ 10% lên 70% pin trong khoảng 36 phút, còn chế độ sạc thường AC mất khoảng 5 giờ.

  3. Trong điều kiện thử nghiệm thực tế được văn bản nêu, hệ thống phanh tái sinh của VF3 thu hồi được bao nhiêu phần trăm pin khi đổ dốc? Văn bản nêu rõ trong thử nghiệm thực tế khi xe vận hành xuống một con dốc dài 14 km, hệ thống phanh tái sinh đã hoạt động như một máy phát điện sạc lại cho pin, giúp dung lượng pin tăng thêm 7% (từ mức 52% lên 59%).

  4. Đồ án sử dụng giải pháp điều khiển nào cho động cơ PMSM trong mô hình mô phỏng Simulink? Tác giả ứng dụng phương pháp điều khiển định hướng trường (FOC) kết hợp kỹ thuật điều chế độ rộng xung vectơ không gian (SVPWM). Quy trình tính toán dựa trên hệ tọa độ $d-q$, sử dụng các phép biến đổi Clarke, Clarke ngược, Park, Park ngược và các khối điều khiển PI để điều khiển dòng điện stator và mô-men hãm.

  5. Nghiên cứu đánh giá hiệu suất phanh tái sinh trên những chu trình lái xe tiêu chuẩn nào? Hệ thống phanh tái sinh được kiểm chứng mô phỏng trên ba chu trình lái tiêu chuẩn quốc tế gồm chu trình FTP-75, chu trình NEDC và chu trình ArtRoad, khảo sát độc lập ở cả hai trạng thái xe chạy không tải và xe chạy đầy tải.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Tính toán phân tích và mô phỏng hiệu suất phanh tái sinh trên xe điện VinFast VF3" của nhóm tác giả Nguyễn Tiến và Trương Vĩnh Nghi đã hoàn thành việc mô hình hóa toán học và mô phỏng chi tiết quá trình thu hồi năng lượng trên phần mềm MATLAB/Simulink. Công trình đã làm rõ nguyên lý hoạt động của động cơ PMSM ở chế độ máy phát dưới thuật toán điều khiển FOC/SVPWM, đồng thời định lượng hiệu quả sạc lại pin theo các chu trình thử nghiệm FTP-75, NEDC và ArtRoad. Các kết quả và đề xuất kỹ thuật trong đồ án cung cấp tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn cao, đóng góp cơ sở dữ liệu hữu ích cho việc nghiên cứu và tối ưu hóa hệ thống phanh tái sinh trên các dòng xe điện nội địa tại Việt Nam.