Nghiên Cứu Mô Phỏng Hệ Thống Hybrid Trong Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1. Đặt vấn đề

1.2. Mục tiêu của đề tài

1.3. Giới hạn đề tài

1.4. Phương pháp nghiên cứu

1.5. Cấu trúc đề tài

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG HYBRID

2.1. Tổng quan về xe Hybrid

2.1.1. Lịch sử hình thành và phát triển của ô tô Hybrid

2.1.2. Giới thiệu về xe Hybrid

2.1.3. Phân loại hệ thống Hybrid

2.1.3.1. Hệ thống Hybrid nối tiếp

2.1.3.2. Hệ thống Hybrid song song

2.1.3.3. Hệ thống Hybrid hỗn hợp

2.1.4. Công nghệ pin trong xe Hybrid

2.1.5. Ưu điểm và nhược điểm của xe Hybrid

2.2. Cấu tạo của hệ thống Hybrid trên xe Toyota Prius

2.2.1. Động cơ xăng NZ-FXE

2.2.2. Hộp số Hybrid

2.2.3. MG1 và MG2

2.2.4. Cụm bánh răng hành tinh (Bộ phân chia công suất - PSD)

2.2.5. Bộ chuyển đổi (Inverter assembly)

2.2.5.1. Bộ biến tần

2.2.5.2. Bộ tăng áp DC-DC

2.2.6. Ắc quy Nickel-Metal Hydride HV

2.2.7. ECU ắc quy

2.3. Cấu hình truyền động và các chế độ hoạt động

2.3.1. Cấu hình truyền động

2.3.2. Các chế độ hoạt động

3. CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MATLAB/SIMULINK ĐỂ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG HYBRID

3.1. Mô hình mô phỏng

3.1.1. Các khối đầu vào

3.1.1.1. Chu trình lái (Drive Cycle Source)

3.1.1.2. Môi trường (Environment)

3.1.1.3. Khối điều khiển chuyển động (Longitudinal Driver)

3.1.2. Khối điều khiển (Controllers)

3.1.2.1. Mô hình tính toán momen và tốc độ yêu cầu tại bánh xe

3.1.2.2. Mô hình tổng quan giám sát hệ thống Hybrid

3.1.2.3. Mô hình điều khiển lực phanh

3.1.2.4. Mô hình quản lý hệ thống pin

3.1.2.5. Mô hình điều phối momen xoắn MG2 và quản lý năng lượng

3.1.2.6. Mô hình điều khiển động cơ

3.1.3. Khối mô hình xe (Passenger Car)

3.2. Hệ thống điện

3.3. Hệ thống truyền động

3.4. Khối hiển thị kết quả mô phỏng (Visualization)

3.5. Thông số cấu hình của hệ thống

4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THẢO LUẬN

4.1. Thiết lập các điều kiện mô phỏng

4.1.1. Chu Trình FTP75

4.1.2. Chu Trình HWFET

4.1.3. Các trường hợp mô phỏng cụ thể

4.2. Kết quả mô phỏng và thảo luận

4.2.1. So sánh các đặc tính của xe Hybrid

4.2.1.1. Sự kết hợp giữa động cơ đốt trong và hai motor

4.2.1.2. Công suất của các động cơ

4.2.1.3. Năng lượng thu hồi nạp lại từ phanh tái sinh

4.2.1.4. Trạng thái sạc SOC

4.2.1.5. Khả năng tăng tốc của xe Hybrid

4.2.2. So sánh tính kinh tế

4.2.2.1. So sánh mức tiêu thụ nhiên liệu

4.2.2.2. So sánh chi phí bảo dưỡng, sửa chữa

5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về Nghiên Cứu Mô Phỏng Hệ Thống Hybrid

Nghiên cứu mô phỏng hệ thống Hybrid trong công nghệ kỹ thuật ô tô đang trở thành một lĩnh vực quan trọng. Hệ thống Hybrid kết hợp giữa động cơ đốt trong và động cơ điện, giúp tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu khí thải. Việc mô phỏng hệ thống này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về nguyên lý hoạt động mà còn hỗ trợ trong việc phát triển các giải pháp tiết kiệm năng lượng.

1.1. Giới thiệu về hệ thống Hybrid trong ô tô

Hệ thống Hybrid là sự kết hợp giữa động cơ xăng và động cơ điện, cho phép xe hoạt động hiệu quả hơn. Các loại hệ thống Hybrid bao gồm nối tiếp, song song và hỗn hợp, mỗi loại có những ưu điểm riêng.

1.2. Lịch sử phát triển của công nghệ Hybrid

Công nghệ Hybrid đã có lịch sử phát triển từ cuối thế kỷ 19. Chiếc xe Hybrid đầu tiên được phát triển bởi Ferdinand Porsche, mở ra hướng đi mới cho ngành công nghiệp ô tô.

II. Vấn đề và Thách thức trong Nghiên Cứu Hệ Thống Hybrid

Mặc dù hệ thống Hybrid mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức cần giải quyết. Các vấn đề như chi phí sản xuất cao, hiệu suất pin và hạ tầng sạc chưa phát triển đồng bộ là những yếu tố cần được xem xét.

2.1. Chi phí sản xuất và bảo trì hệ thống Hybrid

Chi phí sản xuất xe Hybrid thường cao hơn so với xe truyền thống. Điều này ảnh hưởng đến khả năng tiếp cận của người tiêu dùng và cần có các chính sách hỗ trợ từ chính phủ.

2.2. Hiệu suất và độ bền của pin trong hệ thống Hybrid

Pin là thành phần quan trọng trong hệ thống Hybrid. Việc cải thiện hiệu suất và độ bền của pin sẽ giúp tăng cường khả năng cạnh tranh của xe Hybrid trên thị trường.

III. Phương Pháp Mô Phỏng Hệ Thống Hybrid Bằng Matlab Simulink

Phương pháp mô phỏng hệ thống Hybrid bằng phần mềm Matlab/Simulink cho phép phân tích và đánh giá hiệu suất của hệ thống một cách chi tiết. Mô hình hóa giúp dự đoán các thông số hoạt động và tối ưu hóa thiết kế.

3.1. Thiết lập mô hình mô phỏng trong Matlab Simulink

Mô hình mô phỏng được thiết lập với các khối đầu vào, điều khiển và hiển thị kết quả. Điều này giúp người nghiên cứu dễ dàng theo dõi và điều chỉnh các thông số.

3.2. Các khối điều khiển trong mô phỏng hệ thống Hybrid

Các khối điều khiển trong mô phỏng bao gồm mô hình tính toán momen, tốc độ và quản lý năng lượng. Những khối này giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của hệ thống Hybrid.

IV. Kết Quả Mô Phỏng và Phân Tích Hiệu Suất Hệ Thống Hybrid

Kết quả mô phỏng cho thấy hệ thống Hybrid có khả năng tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu khí thải hiệu quả. Việc phân tích các thông số như công suất, momen và mức tiêu thụ nhiên liệu là rất quan trọng.

4.1. So sánh hiệu suất giữa các loại xe Hybrid

Kết quả mô phỏng cho thấy sự khác biệt rõ rệt về hiệu suất giữa các loại xe Hybrid khác nhau. Điều này giúp người tiêu dùng có thêm thông tin để lựa chọn sản phẩm phù hợp.

4.2. Đánh giá tính kinh tế của hệ thống Hybrid

Tính kinh tế của hệ thống Hybrid được đánh giá dựa trên mức tiêu thụ nhiên liệu và chi phí bảo trì. Những số liệu này sẽ giúp người tiêu dùng hiểu rõ hơn về lợi ích kinh tế khi sử dụng xe Hybrid.

V. Kết Luận và Hướng Phát Triển Tương Lai của Hệ Thống Hybrid

Kết luận từ nghiên cứu cho thấy hệ thống Hybrid là một giải pháp hiệu quả cho việc giảm thiểu ô nhiễm và tiết kiệm năng lượng. Hướng phát triển tương lai cần tập trung vào cải tiến công nghệ pin và mở rộng hạ tầng sạc.

5.1. Đề xuất cải tiến công nghệ Hybrid

Cần nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới để cải thiện hiệu suất và độ bền của hệ thống Hybrid. Điều này sẽ giúp tăng cường khả năng cạnh tranh của xe Hybrid trên thị trường.

5.2. Tương lai của xe Hybrid trong ngành công nghiệp ô tô

Xe Hybrid sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp ô tô, đặc biệt trong bối cảnh các quy định về khí thải ngày càng nghiêm ngặt. Sự phát triển của công nghệ sẽ mở ra nhiều cơ hội mới cho thị trường.