Giới thiệu dự án

Sự gia tăng bùng nổ của các phương tiện cơ giới đường bộ, đặc biệt là xe mô-tô, xe gắn máy hai bánh, đang là nguyên nhân hàng đầu gây phát thải ô nhiễm không khí tại các đô thị lớn ở Việt Nam. Theo thống kê của Cục Đăng kiểm Việt Nam, lượng xe máy lưu hành toàn quốc đã vượt mốc 31 triệu xe, chiếm tỷ trọng phát thải tới 90% lượng oxit nitơ ($\text{NO}_x$), 18% cacbon monoxit ($\text{CO}$) và 24% lưu huỳnh oxit ($\text{SO}_x$) trong tổng lượng thải từ giao thông đô thị. Chỉ số chất lượng không khí (AQI) tại các nút giao thông trọng điểm thường xuyên vượt ngưỡng an toàn từ 3 đến 5 lần. Trong bối cảnh nguồn nhiên liệu hóa thạch ngày càng cạn kiệt, việc nghiên cứu phát triển phương tiện lai xăng - điện (Hybrid Electric Vehicle - HEV), đặc biệt là xe máy lai (Hybrid Electric Motorcycle - HEM), trở thành định hướng cấp thiết.

Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh thực hiện đề tài: "Mô hình hoá và mô phỏng hệ thống truyền lực trên xe lai" do sinh viên Bùi Thiện Vương và Võ Khắc Điều thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Văn Trạng. Đề tài giải quyết bài toán tối ưu hóa phân phối công suất giữa hai nguồn động lực nhằm nâng cao hiệu suất truyền động và giảm thiểu tiêu hao nhiên liệu trên nền tảng xe tay ga đô thị.

                    +--------------------------------+
                    |    Chu trình vận hành ECE-15   |
                    +---------------+----------------+
                                    |
                                    v
+------------------+    +-----------+------------+    +-------------------+
|  Ắc quy 48V ESS  |<-->| Bộ phân phối công suất |<-->| Động cơ xăng 110cc|
|  (SOC Estimator) |    |  (Rule-Based Control)  |    |  (BSFC Map Data)  |
+--------+---------+    +-----------+------------+    +---------+---------+
         |                          |                           |
         v                          |                           v
+--------+---------+                |                 +---------+---------+
| BLDC Hub Motor   |                |                 | Hộp số vô cấp CVT |
| (Bánh trước 2WD) |                |                 | & Truyền lực cuối |
+--------+---------+                |                 +---------+---------+
         |                          v                           |
         +-----------------> Bánh xe mặt đường <---------------+

Mục tiêu nghiên cứu cụ thể

  1. Khảo sát cấu trúc động học, động lực học và các cấu hình truyền động lai (nối tiếp, song song, hỗn hợp).
  2. Thiết lập mô hình toán học hoàn chỉnh cho hệ thống truyền lực kiểu song song phân kỳ qua đường (Through-the-Road Parallel Hybrid).
  3. Xây dựng thuật toán điều khiển bộ phân phối công suất (Power Split Device Logic) dựa trên trạng thái sạc pin tức thời ($\text{SOC}$) và bản đồ suất tiêu hao nhiên liệu có ích ($\text{BSFC}$).
  4. Mô phỏng số hóa toàn diện hệ thống trên môi trường MATLAB/Simulink theo chu trình lái chuẩn đô thị ECE-15 cải tiến.
  5. Đánh giá tính khả thi kỹ thuật, đối chiếu hiệu quả tiêu hao nhiên liệu và phát thải giữa xe nền nguyên bản và xe lai cải tiến.

Giải pháp và phạm vi nghiên cứu

  • Phương pháp tiếp cận: Sử dụng xe tay ga nguyên bản Honda Lead 110cc làm xe nền, giữ nguyên động cơ đốt trong (ICE) truyền động cho bánh sau qua hộp số biến thiên vô cấp (CVT), đồng thời tích hợp thêm một động cơ điện không chổi than dạng moay-ơ (Wheel-Hub BLDC Motor) công suất 1000W tại bánh trước. Nguồn năng lượng điện cung cấp bởi hệ thống lưu trữ năng lượng (ESS) ắc quy 48V.
  • Phạm vi & Giới hạn: Tập trung vào mô hình hóa động lực học chuyển động thẳng, tổn hao cơ khí qua bộ truyền CVT, thuật toán đếm điện tích Coulomb để ước lượng $\text{SOC}$ và phân bổ mô-men xoắn ở chế độ lái đô thị $0 - 50\text{ km/h}$. Chưa tích hợp mô hình biến dạng nhiệt chi tiết của pin và ảnh hưởng động lực học quay vòng.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Hiện nay, các giải pháp điện hóa phương tiện giao thông hai bánh phân chia thành ba nhóm chính: Xe thuần điện (BEV), Xe lai nối tiếp (Series Hybrid) và Xe lai song song (Parallel Hybrid).

Tiêu chí so sánh Xe thuần điện (BEV) Xe lai nối tiếp (Series HEM) Xe lai song song Through-the-Road (Đề tài)
Nguồn động lực 100% Mô-tơ điện Động cơ ICE kéo máy phát, mô-tơ kéo bánh Động cơ ICE (bánh sau) + Hub Motor (bánh trước)
Phạm vi hoạt động Hạn chế ($50 - 80\text{ km}$/sạc) Trung bình, phụ thuộc dung tích bình xăng Không giới hạn bởi hạ tầng sạc, vận hành liên tục
Hiệu suất chuyển đổi Cao ($>85%$) Thấp do tổn hao kép ($\text{Cơ} \to \text{Điện} \to \text{Cơ}$) Rất cao, tận dụng đồng thời 2 dòng công suất
Chi phí cải tiến Rất cao (pin dung lượng lớn) Cao (cần thêm máy phát + biến tần kép) Tối ưu, tận dụng toàn bộ khung sườn và ICE có sẵn
Khả năng vượt dốc/trơn Trung bình (dẫn động 1 cầu) Trung bình (dẫn động 1 cầu) Vượt trội nhờ hệ dẫn động 2 bánh chủ động (2WD)

Phân tích yêu cầu hệ thống theo mô hình MoSCoW

  • Must-have (Bắt buộc): Mô hình hóa lực cản lăn ($F_f$), cản khí ($F_w$), cản dốc ($F_i$), quán tính ($F_j$); mô hình hóa tỷ số truyền CVT biến thiên theo tốc độ; thuật toán chuyển đổi chế độ Pure EV, Hybrid và Regenerative Braking.
  • Should-have (Nên có): Bộ ước lượng dung lượng $\text{SOC}$ theo phương pháp Coulomb cải tiến; bản đồ suất tiêu hao nhiên liệu $\text{BSFC}$ thực nghiệm; bộ nạp điện tự động từ động cơ khi $\text{SOC} < 30%$.
  • Could-have (Có thể có): Thuật toán thích ứng theo góc nghiêng dốc tức thời; mô phỏng suy giảm dung lượng bình điện theo nhiệt độ.
  • Won't-have (Không thực hiện): Điều khiển phân bổ lực phanh chống bó cứng ABS điện tử kết hợp phanh tái sinh.
graph TD
    subgraph Signal_Inputs ["Tín hiệu đầu vào"]
        Cycle["Chu trình ECE-15"] --> Driver["Người lái (Vận tốc yêu cầu)"]
        Slope["Góc dốc đường alpha"] --> Dyn["Khối Động lực học"]
    end

    subgraph Energy_Management ["Bộ phân phối công suất"]
        Driver --> ECU["Bộ điều khiển trung tâm (Rule-Based)"]
        SOC_Sig["Tín hiệu SOC tức thời"] --> ECU
        ECU --> Mode_Sel{"Bộ chọn chế độ"}
    end

    subgraph Powertrain_Front ["Hệ truyền động trước (Điện)"]
        Mode_Sel -->|Mô-men yêu cầu Tm| BLDC["BLDC Hub Motor 48V"]
        BLDC <-->|Dòng điện I(t)| Battery["Hệ thống Ắc quy 48V (ESS)"]
        BLDC --> FrontWheel["Bánh xe trước (2WD)"]
    end

    subgraph Powertrain_Rear ["Hệ truyền động sau (Xăng)"]
        Mode_Sel -->|Mô-men yêu cầu Te| ICE["Động cơ xăng 110cc"]
        ICE --> CVT["Bộ truyền đai vô cấp CVT"]
        CVT --> FinalGear["Truyền lực cuối G_int = 9.423"]
        FinalGear --> RearWheel["Bánh xe sau"]
    end

    FrontWheel --> VehicleMove["Chuyển động tịnh tiến xe"]
    RearWheel --> VehicleMove

Thiết kế hệ thống

Cấu trúc phần cứng và công nghệ

  1. Khung gầm & Động cơ sơ cấp: Xe nền Honda Lead 110cc, động cơ 4 kỳ, 1 xy-lanh làm mát bằng dung dịch, đường kính x hành trình piston $50 \times 55\text{ mm}$, tỷ số nén $11:1$.
  2. Hộp số CVT và truyền lực cuối: Bộ truyền đai cao su hình chữ V biến thiên bán kính chủ động/bị động ($r_P, r_S$), kết hợp bộ truyền bánh răng giảm tốc cuối có tỷ số truyền $G_{\text{int}} = 9.423$.
  3. Động cơ điện thứ cấp: Động cơ không chổi than gắn trục bánh trước (Brushless DC Hub Motor) Model Leaf Motor BLW-16B:
    • Điện áp định mức: $48\text{ V}$
    • Công suất danh định: $1000\text{ W}$
    • Mô-men xoắn cực đại: $24.09\text{ Nm}$
    • Khối lượng cụm moay-ơ: $11.98\text{ kg}$
  4. Bộ lưu trữ năng lượng (ESS): Tổ hợp 4 bình ắc quy Chì-Axit mắc nối tiếp ($4 \times 12\text{ V} = 48\text{ V}$), dung lượng danh định $Q_n = 20\text{ Ah}$.
  5. Môi trường phần mềm: MATLAB/Simulink phiên bản R2015b/R2016a, khối thư viện Simscape Driveline và Stateflow.

Phương pháp nghiên cứu và phát triển

Quy trình nghiên cứu áp dụng quy chuẩn chữ V (V-Model) trong kỹ nghệ phát triển phần mềm ô tô:

Giai đoạn Nội dung thực hiện Sản phẩm bàn giao / Deliverables
Phase 1: Phân tích & Trích xuất Đo đạc thông số hình học, lực kéo, bán kính lốp xe nền Honda Lead 110. Bảng thông số kỹ thuật chuẩn hóa ($r_0 = 0.205\text{ m}, M_0 = 115\text{ kg}$).
Phase 2: Xây dựng mô hình toán Thiết lập phương trình vi phân cân bằng lực, truyền công suất CVT, tiêu hao nhiên liệu. Hệ phương trình trạng thái phi tuyến hệ thống truyền lực.
Phase 3: Hiện thực hóa Simulink Lập trình các khối Subsystem: Engine, CVT, Battery, Motor, Controller. Sơ đồ khối tổng thể dạng Block Diagram hoàn chỉnh.
Phase 4: Mô phỏng & Tối ưu Chạy mô phỏng theo chu trình ECE-15 cải tiến, tinh chỉnh ngưỡng chuyển đổi $\text{SOC}$. Đồ thị đặc tính mô-men, dòng điện, tiêu hao $\text{ge}$ và $\text{SOC}(t)$.

Hiện thực hóa và kết quả mô phỏng

Quy trình phát triển và mô hình toán học chi tiết

1. Mô hình động lực học chuyển động thẳng của phương tiện

Tổng lực kéo tiếp tuyến yêu cầu tại vết tiếp xúc bánh xe ($F_K$) được cân bằng bởi phương trình vi phân chuyển động:

$$F_K = F_f + F_w + F_i + F_j$$

Trong đó:

  • Lực cản lăn ($F_f$): Phụ thuộc hệ số cản lăn $f$ và góc dốc mặt đường $\alpha$: $$F_f = G \cdot f \cdot \cos\alpha = M_{\text{total}} \cdot g \cdot f \cdot \cos\alpha$$ (Với $f = f_0 + f_s \cdot v^2$, phụ thuộc độ cứng lốp và vận tốc chuyển động).
  • Lực cản không khí ($F_w$): Tỷ lệ với bình phương vận tốc tương đối: $$F_w = \frac{1}{2} \cdot \rho \cdot C_x \cdot A \cdot v^2 = W \cdot v^2$$
  • Lực cản dốc ($F_i$): $F_i = M_{\text{total}} \cdot g \cdot \sin\alpha$
  • Lực cản quán tính gia tốc ($F_j$): $F_j = \delta \cdot M_{\text{total}} \cdot \frac{dv}{dt}$ (với $\delta \approx 1.05$ là hệ số kể đến các khối lượng quay).
% MATLAB Function: Tinh toan luc can va cong suat yeu cau tai banh xe
function [F_k, P_k, T_wheel, omega_wheel] = Vehicle_Dynamics(v, a, alpha, Param)
    g = 9.81; % Gia toc trong truong (m/s^2)
    M_total = Param.M_vehicle + Param.M_driver; % Tong khoi luong (kg)
    
    % He so can lan bien thien theo van toc
    f = Param.f0 + Param.f1 * (v * 3.6 / 100)^2;
    
    % Cac thanh phan luc can (N)
    F_f = M_total * g * f * cos(alpha);
    F_w = 0.5 * Param.rho * Param.Cd * Param.Area * v^2;
    F_i = M_total * g * sin(alpha);
    F_j = Param.delta * M_total * a;
    
    F_k = F_f + F_w + F_i + F_j; % Tong luc keo yeu cau
    P_k = F_k * v;               % Cong suat keo (W)
    omega_wheel = v / Param.r_wheel; % Toc do goc banh xe (rad/s)
    T_wheel = F_k * Param.r_wheel;   % Mo-men xoan tai banh xe (N.m)
end

2. Tỷ số truyền và hiệu suất bộ truyền đai vô cấp CVT

Tỷ số truyền tổng cộng từ trục khuỷu động cơ xăng đến trục bánh sau ($i_{\text{total}}$):

$$i_{\text{total}} = i_{\text{CVT}}(v) \cdot G_{\text{int}} = \frac{r_S(v)}{r_P(v)} \cdot 9.423$$

Hiệu suất truyền động $\eta_{\text{CVT}}$ được tra cứu động qua bảng 2-D Lookup Table dựa trên tốc độ góc bu-ly chủ động ($\omega_P$) và mô-men xoắn bu-ly bị động ($T_S$).

3. Mô hình tính toán tiêu hao nhiên liệu (BSFC Map)

Lượng nhiên liệu tiêu thụ tức thời được nội suy từ bản đồ suất tiêu hao nhiên liệu có ích $g_e = f(n_{\text{engine}}, T_{\text{engine}})\text{ [g/kW.h]}$:

$$\dot{m}_f = \frac{P_e \cdot g_e(n, T_e)}{3600 \cdot 1000}\quad (\text{kg/s})$$

4. Thuật toán ước lượng dung lượng ắc quy SOC (Modified Coulomb Counting)

Trạng thái sạc pin $\text{SOC}(t)$ tại thời điểm $t$ được xác định thông qua dòng điện hiệu chỉnh $I_c(t)$:

$$\text{SOC}(t) = \text{SOC}(t_0) - \frac{1}{Q_n} \int_{t_0}^{t} I_c(\tau) , d\tau$$

$$I_c(t) = k_2 \cdot I(t)^2 + k_1 \cdot I(t) + k_0$$

(Dòng điện $I(t) > 0$ khi phóng điện tăng tốc, $I(t) < 0$ khi ở chế độ máy phát sạc điện hoặc phanh tái sinh).

                       [ BẮT ĐẦU CHU KỲ TÍNH TOÁN ]
                                    |
                                    v
                    Đọc Vận tốc v, Gia tốc a, Chỉ số SOC
                                    |
                                    v
                          +-------------------+
                          |  v <= 15 km/h &   |
                          |    SOC >= 30%?    |
                          +---------+---------+
                                    |
                    +---------------+---------------+
             [ĐÚNG] |                               | [SAI]
                    v                               v
         +--------------------+           +-------------------+
         |  CHẾ ĐỘ PURE EV    |           |    a < 0 & v > 0  |
         | Motor: Kéo chính   |           |    (Đang phanh)?  |
         | ICE: Tắt hoàn toàn |           +---------+---------+
         +--------------------+                     |
                                    +---------------+---------------+
                             [ĐÚNG] |                               | [SAI]
                                    v                               v
                        +----------------------+          +-------------------+
                        | CHẾ ĐỘ PHANH TÁI TẠO |          | CHẾ ĐỘ HYBRID     |
                        | Motor: Máy phát nạp  |          | ICE: Tải chính    |
                        | Pin: Nạp dòng I(t)<0 |          | Motor: Trợ lực    |
                        +----------------------+          +-------------------+

Kết quả thử nghiệm và kiểm chứng

Mô hình được kích hoạt chạy kiểm chứng trên chu trình Modal ECE-15 cải tiến kéo dài $195\text{ giây}$:

Vận tốc (km/h)
  50 |                  /-----------\
  40 |                 /             \
  30 |       /----\   /               \
  15 |  /---\/      \-/                 \
   0 +--+---+------+-----+---------------+----> Thời gian (s)
     0  15  30     60    100             195
  1. Phản hồi động lực học: Lực cản không khí đạt cực đại $F_w = 78.4\text{ N}$ tại vận tốc $45\text{ km/h}$; mô-men xoắn tổng yêu cầu tại bánh xe trong pha khởi hành ($0 - 15\text{ km/h}$) đạt $38.5\text{ Nm}$.
  2. Đặc tính phân bổ công suất:
    • Trong dải $0 - 15\text{ km/h}$ ($0 - 25\text{ s}$ đầu), động cơ BLDC bánh trước cung cấp $100%$ mô-men xoắn kéo, động cơ xăng tắt hoàn toàn, loại bỏ vùng làm việc có $\text{BSFC}$ cực xấu ($>450\text{ g/kW.h}$).
    • Trong dải tăng tốc lên $45\text{ km/h}$, động cơ xăng kích hoạt, vận hành ở dải hiệu suất cao nhất ($g_e \approx 270 - 290\text{ g/kW.h}$), động cơ điện tham gia bù mô-men khi tăng tốc đột ngột.
    • Khi giảm tốc về $0\text{ km/h}$, động cơ BLDC chuyển sang chế độ máy phát sinh mô-men hãm $T_{\text{regen}} = -6.2\text{ Nm}$, nạp lại dòng điện $8.5\text{ A}$ vào bộ ắc quy.
  3. Mức tiêu hao nhiên liệu trung bình: Giảm từ $2.45\text{ lít/100 km}$ (trên xe nền nguyên bản) xuống còn $1.68\text{ lít/100 km}$ (trên mô hình xe lai), tương ứng mức tiết kiệm $31.42%$ trong chu trình đô thị.
  4. Trạng thái biến thiên pin: Chỉ số $\text{SOC}$ duy trì ổn định trong hành lang an toàn $65% - 78%$, không xảy ra hiện tượng cạn kiệt sâu (Deep Discharge).

Đổi mới và đóng góp kỹ thuật

Đổi mới công nghệ

  • Cấu hình dẫn động 2 bánh độc lập (Through-the-Road Parallel 2WD): Không can thiệp vào lốc máy hay kết cấu trục khuỷu - CVT nguyên bản của xe Honda Lead. Việc tách biệt cơ học giữa cầu trước (Điện) và cầu sau (Xăng) giúp đơn giản hóa cơ cấu cơ khí, giảm thiểu ma sát phụ và tạo khả năng dẫn động 2 bánh toàn thời gian giúp chống trượt lầy trên đường xấu.
  • Tối ưu hóa điểm làm việc động cơ: Triệt tiêu hoàn toàn chế độ không tải (Idling) và chế độ khởi hành tải nặng tốc độ thấp – hai tác nhân gây phát thải muội than $\text{CO/HC}$ lớn nhất trên xe tay ga.

So sánh với các giải pháp hiện hành

Đặc tính kỹ thuật Piaggio MP3 Hybrid 300ie (Ý) BMW R1200GS LC Evolt Hybrid (Đức) Đề tài nghiên cứu (SPKT TP.HCM)
Cấu trúc lai Song song đồng trục bánh sau (P2) Song song Through-the-Road Song song Through-the-Road
Động cơ điện Động cơ đồng bộ $2.6\text{ kW}$ trong lốc máy Hub Motor $10\text{ kW}$ bánh trước Hub Motor $1.0\text{ kW}$ bánh trước
Hệ thống pin Lithium-Ion $37\text{ V} - 31\text{ Ah}$ Lithium-Ion cao áp Ắc quy Chì-Axit $48\text{ V} - 20\text{ Ah}$
Khả năng thương mại Giá thành rất cao ($>9,000\text{ USD}$) Phiên bản Concept phụ tùng độ Tối ưu chi phí chuyển đổi ($<8\text{ triệu VNĐ}$)
Mức tiết kiệm nhiên liệu $50%$ (kèm sạc Plug-in) $15 - 20%$ $31.42%$ (tự hành không sạc ngoài)

Ứng dụng thực tế và triển khai

Tình huống ứng dụng thực tế

  • Giao thông đô thị mật độ cao: Rất phù hợp cho các thành phố như Hà Nội, TP.HCM với đặc thù dừng đỗ liên tục do ùn tắc và đèn tín hiệu giao thông. Chế độ chạy điện thuần túy dưới $15\text{ km/h}$ giúp giảm thiểu khói bụi trực tiếp phả vào người đi đường.
  • Bộ kit chuyển đổi (Retrofit Hybrid Kit): Cho phép các xưởng dịch vụ kỹ thuật chuyển đổi hàng loạt dòng xe tay ga thông dụng (Honda Lead, AirBlade, Vision, Yamaha Grande) thành xe lai mà không làm thay đổi kết cấu khung sườn chịu lực.
                    +------------------------------------+
                    |  CHI PHÍ CHUYỂN ĐỔI: 7.800.000 VNĐ |
                    +-----------------+------------------+
                                      |
       +------------------------------+------------------------------+
       |                              |                              |
       v                              v                              v
+---------------+             +---------------+              +---------------+
| 1. Hub Motor  |             | 2. Bộ ắc quy  |              | 3. ECU & phụ  |
| BLW-16B 1000W |             | chì 48V 20Ah  |              | kiện chuyển   |
| 3.200.000 VNĐ |             | 2.400.000 VNĐ |              | 2.200.000 VNĐ |
+---------------+             +---------------+              +---------------+

Phân tích chi phí - Lợi ích kinh tế (Cost-Benefit Analysis)

  • Chi phí đầu tư trọn gói bộ kit: 7.800.000 VNĐ.
  • Quãng đường di chuyển bình quân đô thị: $30\text{ km/ngày} \approx 10.950\text{ km/năm}$.
  • Nhiên liệu tiết kiệm mỗi năm: $\approx 84.3\text{ lít xăng} \approx 2.100.000\text{ VNĐ}$ (tính theo đơn giá xăng $25.000\text{ VNĐ/lít}$).
  • Thời gian hoàn vốn đầu tư thuần túy (ROI): 3.7 năm (chưa tính lợi ích cắt giảm chi phí bảo trì thắng và kéo dài tuổi thọ động cơ xăng).

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật hiện tại

  1. Trọng lượng hệ thống lưu trữ: Việc sử dụng 4 bình ắc quy Chì-Axit làm tăng khối lượng bản thân xe thêm $18.5\text{ kg}$, ảnh hưởng nhẹ đến phân bố trọng tâm xe và cảm giác lái ở dải tốc độ cao.
  2. Thời gian nạp đầy ắc quy: Tốc độ hấp thụ dòng sạc của ắc quy Chì-Axit khi phanh tái sinh bị giới hạn, chưa thu hồi được tối đa năng lượng trong các pha phanh gấp.
  3. Mô hình mô phỏng: Chưa xét đến hiện tượng trượt lốp phi tuyến khi bánh trước phát động lực trên đường ướt.

Hướng phát triển tiếp theo

  • Thay thế cụm ắc quy chì bằng khối pin Lithium Iron Phosphate ($\text{LiFePO}_4$) hoặc Lithium-Ion tích hợp mạch quản lý pin chuyên dụng (BMS), giúp giảm $65%$ khối lượng bộ lưu trữ và tăng gấp 3 lần tuổi thọ chu kỳ nạp/xả.
  • Nâng cấp thuật toán quản lý năng lượng từ dạng luật cố định (Rule-based) sang thuật toán điều khiển tối ưu thời gian thực như Q-Learning (Reinforcement Learning) hoặc Quy hoạch động tương đương (ECMS).
  • Chế tạo mô hình thực nghiệm (Hardware-in-the-Loop - HIL) để kiểm tra trực tiếp ECU trên băng thử Dyno chuyên dụng.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên & Giảng viên ngành Kỹ thuật Ô tô / Cơ điện tử: Sở hữu bộ tài liệu chuẩn mực về phương pháp xây dựng mô hình toán học động lực học truyền lực và bộ code mô phỏng MATLAB/Simulink có thể tái sử dụng cho các nghiên cứu chuyên sâu.
  • Kỹ sư phát triển hệ thống R&D: Nắm vững cấu trúc phần mềm điều khiển năng lượng lai kiểu song song phân kỳ, bảng map hiệu suất CVT và phương pháp ước lượng $\text{SOC}$ bằng giải thuật Coulomb cải tiến.
  • Cơ sở sửa chữa, độ xe và Doanh nghiệp sản xuất: Cơ sở dữ liệu khoa học để nghiên cứu sản xuất thương mại hóa các module chuyển đổi xe máy xăng sang xe lai, đón đầu lộ trình chuyển dịch năng lượng xanh của Chính phủ.

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật tối thiểu để triển khai bộ kit lai này lên xe thực tế là gì?

Cần trang bị: (1) Cụm vành đúc tích hợp sẵn động cơ Hub BLDC 48V đúng kích thước lốp trước ($90/90-12$); (2) Bộ điều khiển động cơ BLDC 48V có hỗ trợ phanh tái sinh; (3) Hộp ECU điều khiển chuyển đổi chế độ; (4) Cảm biến vị trí bướm ga (TPS) và cảm biến tốc độ bánh xe; (5) Cụm pin/ắc quy 48V bố trí dưới cốp xe.

2. Xe có thể hoạt động bình thường khi bình điện 48V hết điện hoàn toàn không?

Hoàn toàn được. Khi chỉ số $\text{SOC} \le 20%$, bộ phân phối công suất sẽ ngắt hoàn toàn động cơ điện phía trước và kích hoạt động cơ xăng vận hành độc lập truyền động bánh sau như một chiếc xe tay ga truyền thống. Đồng thời, một phần công suất dư thừa từ động cơ xăng sẽ được điều phối để sạc lại cho bình điện.

3. Việc gắn mô-tơ ở bánh trước có làm ảnh hưởng đến khả năng lái và an toàn không?

Khối lượng mô-tơ Hub ($11.98\text{ kg}$) làm tăng khối lượng không được treo (Unsprung mass) ở giảm xóc trước. Tuy nhiên, do vận tốc chạy điện bị giới hạn dưới $15\text{ km/h}$ và hệ thống có cảm biến đồng tốc, xe duy trì độ bám đường rất tốt, triệt tiêu nguy cơ trượt rê bánh trước khi tăng tốc.

4. Chi phí bảo dưỡng hệ thống truyền lực lai có cao hơn xe xăng truyền thống không?

Chi phí bảo dưỡng định kỳ gần như tương đương. Động cơ BLDC không có chổi than nên không cần bảo trì định kỳ. Hệ thống phanh cơ khí ít bị mòn hơn $40%$ nhờ tính năng phanh tái sinh điện từ chia sẻ lực hãm. Chi phí phát sinh duy nhất là thay thế khối cell pin sau $4 - 5\text{ năm}$ sử dụng.

5. Tại sao đề tài sử dụng hộp số vô cấp CVT kết hợp thay vì dùng hộp số có cấp?

Xe tay ga sử dụng hệ thống truyền lực CVT tự động biến thiên liên tục theo tải trọng và tốc độ mà không bị ngắt dòng công suất như hộp số có cấp. Việc giữ nguyên CVT ở cầu sau giúp tận dụng tối đa tính tiện nghi lái xe đô thị của dòng xe tay ga, trong khi động cơ điện hỗ trợ giải quyết nhược điểm hiệu suất thấp của CVT ở dải tốc độ xuất phát thấp.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Mô hình hoá và mô phỏng hệ thống truyền lực trên xe lai" đã hoàn thành xuất sắc các mục tiêu nghiên cứu khoa học đề ra. Đề tài không chỉ dừng lại ở mặt lý thuyết hàn lâm mà đã giải quyết trọn vẹn bài toán mô hình hóa toán học, xây dựng thành công bộ công cụ mô phỏng động lực học trên MATLAB/Simulink với độ tin cậy cao, đồng thời chứng minh được tiềm năng tiết kiệm $31.42%$ lượng nhiên liệu tiêu thụ và giảm thiểu rõ rệt lượng khí xả ô nhiễm đô thị.

Kết quả của công trình là nền tảng kỹ thuật vững chắc, mở ra hướng đi thực tiễn cho việc phát triển các bộ kit lai hóa phương tiện xe hai bánh tại Việt Nam, đóng góp trực tiếp vào mục tiêu giao thông xanh và phát triển bền vững. Bạn đọc và các nhà nghiên cứu quan tâm có thể ứng dụng trực tiếp mô hình toán và cấu trúc thuật toán trong tài liệu này để mở rộng nghiên cứu sang các cấu hình xe lai chuyên sâu khác.