Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong ngành công nghiệp ô tô, sự cạn kiệt của nguồn nhiên liệu hóa thạch truyền thống cùng với tình trạng ô nhiễm môi trường do khí thải động cơ đốt trong đang đặt ra những thách thức kỹ thuật lớn. Một trong các giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao tính kinh tế nhiên liệu và giảm phát thải là thu hồi phần động năng tiêu hao trong quá trình phanh hoặc giảm tốc thông qua hệ thống phanh tái sinh (Regenerative Braking System - RBS). Trên các dòng xe truyền thống sử dụng động cơ đốt trong không có phanh tái sinh, toàn bộ động năng khi phanh bị biến đổi thành nhiệt năng và tiếng ồn ma sát tại các cơ cấu phanh, gây lãng phí năng lượng và gia tăng độ mòn chi tiết cơ khí. Việc thu hồi một phần năng lượng này (khoảng 25% đến 70% tùy công nghệ) có thể tái sử dụng để hỗ trợ quá trình tăng tốc hoặc cung cấp cho hệ thống phụ tải điện, giảm tải cho động cơ chính.

Đề tài "Nghiên cứu các vấn đề quản lý năng lượng thu hồi được từ hệ thống phanh tái tạo năng lượng trên ô tô" được thực hiện nhằm giải quyết các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể sau:

  1. Nghiên cứu tổng quan chung về hệ thống phanh tái sinh và các công nghệ thu hồi năng lượng động học.
  2. Phân tích, so sánh các phương án tích trữ năng lượng từ hệ thống phanh tái sinh (lò xo đàn hồi, thủy lực, ắc quy, siêu tụ, bánh đà siêu tốc KERS).
  3. Xây dựng cơ sở lý thuyết tính toán động lực học ô tô khi phanh/giảm tốc, xác định thông số bộ thu hồi năng lượng và lựa chọn phương án thích hợp cho mô hình thực nghiệm trên xe cụ thể.
  4. Xây dựng mô hình mô phỏng động lực học và quá trình thu hồi năng lượng trên phần mềm Matlab Simulink.
  5. Thiết kế mạch điều khiển, tiến hành đo kiểm thực nghiệm thu thập số liệu thông qua phần mềm LabVIEW và phân tích kết quả thu được.
  6. Đánh giá ảnh hưởng của hệ thống phanh tái sinh đến hệ thống phanh chính và đề xuất giải pháp tích trữ năng lượng kết hợp siêu tụ.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống phanh tái tạo năng lượng sử dụng cơ cấu bánh đà kết hợp máy phát điện và giải pháp lưu trữ năng lượng điện; đối tượng phương tiện tính toán và thử nghiệm cụ thể là xe ô tô thương mại Toyota Hiace.
  • Phạm vi không gian: Đồ án được thực hiện tại Bộ môn Khung gầm, Khoa Cơ khí Động lực, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh.
  • Phạm vi thời gian: Quá trình nghiên cứu và thực nghiệm diễn ra từ ngày 25/02/2016 đến ngày 18/07/2016.
  • Giới hạn tốc độ thử nghiệm: Dải vận tốc thử nghiệm thực nghiệm giới hạn từ 80 km/h trở xuống do điều kiện gia công cơ khí và an toàn kỹ thuật phòng thí nghiệm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và mô hình động lực học

Nghiên cứu dựa trên các phương trình động lực học tổng quát của ô tô khi chuyển động, phanh hoặc giảm tốc xuống dốc (động cơ ở chế độ cầm chừng, ngắt ly hợp để toàn bộ lực quán tính truyền vào cụm thu hồi năng lượng):

  • Phương trình cân bằng lực kéo khi giảm tốc/xuống dốc: $$F_j - F_\psi - F_a - F_{f1} - F_{f2} = 0$$ Trong đó: $F_j$ là lực quán tính tổng cộng; $F_\psi$ là lực cản dốc ($F_\psi = m g \sin\theta$); $F_a$ là lực cản không khí; $F_{f1}, F_{f2}$ là lực cản lăn ở các bánh xe trước và sau.
  • Lực cản gió: $$F_a = 0{,}5 \cdot \rho \cdot C_d \cdot A \cdot (V + V_{wind})^2$$ Với $\rho$ là mật độ không khí ($kg/m^3$), $C_d$ là hệ số cản khí động học, $A$ là diện tích cản chính diện ($m^2$), $V$ là vận tốc xe ($m/s$), $V_{wind}$ là vận tốc gió ngược chiều ($m/s$).
  • Lực cản lăn: $$F_f = F_{f1} + F_{f2} = f \cdot m \cdot g \cdot \cos\theta$$ Hệ số cản lăn $f$ ở dải tốc độ $v \le 80\text{ km/h}$ được coi là hằng số $f_0$; khi $v > 22{,}2\text{ m/s}$ ($80\text{ km/h}$), hệ số cản lăn tăng theo tốc độ: $$f = f_0 \left(1 + \frac{v^2}{1500}\right)$$
  • Lực quán tính và hệ số khối lượng quay: $$F_j = m \cdot \delta_i \cdot \frac{dv}{dt}$$ Mô-men quán tính tổng cộng quy về bánh xe chủ động: $M_j = F_j \cdot r_b$. Hệ số $\delta_i$ tính đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay quy dẫn về bánh xe chủ động được tính theo công thức lý thuyết dựa trên mô-men quán tính bánh đà động cơ $I_e$, hộp số $I_h$, bánh xe $I_b$, hoặc theo công thức thực nghiệm: $$\delta_i = 1{,}04 + 0{,}025 \cdot i_h^2$$ (với $i_h$ là tỷ số truyền của hộp số ở từng tay số).
  • Mô hình tích trữ năng lượng bánh đà (KERS): $$E = \frac{1}{2} J \omega^2$$ (trong đó $J$ là mô-men quán tính bánh đà, $\omega$ là vận tốc góc).

Phương pháp nghiên cứu

  • Phương pháp phân tích - tổng hợp tài liệu: Thu thập, đối chiếu và đánh giá ưu nhược điểm của các hệ thống RBS hiện hành (KERS bánh đà, thủy lực HHV, ắc quy hóa học, siêu tụ điện Maxwell, lò xo cuộn đàn hồi).
  • Phương pháp tính toán giải tích và thực nghiệm xác định thông số: Tính toán lý thuyết kết hợp chạy thử nghiệm xe trên bệ thử con lăn (chassis dynamometer) để đo công suất kéo $P_k$, công suất cản quán tính $P_c$ nhằm xác định chính xác hệ số khối lượng quay $\delta_i$ ở từng tay số.
  • Phương pháp mô phỏng số: Ứng dụng công cụ SimDriveline trong phần mềm Matlab Simulink để mô phỏng động lực học ô tô, lực cản và các thông số hoạt động của cụm thu hồi năng lượng (mô-men, tốc độ quay trục các-đăng, tốc độ và công suất máy phát điện).
  • Phương pháp đo kiểm thực nghiệm: Xây dựng mạch điều khiển tích hợp cảm biến đo mô-men xoắn (torque sensor), cảm biến dòng điện và điện áp; kết nối giao tiếp máy tính qua phần mềm LabVIEW để ghi nhận dữ liệu thời gian thực khi phanh ở các cấp vận tốc ban đầu 40 km/h, 50 km/h và 60 km/h.

Thiết kế và triển khai

Thông số kỹ thuật đối tượng xe thử nghiệm (Toyota Hiace)

Xe Toyota Hiace được lựa chọn làm đối tượng nghiên cứu với các thông số kỹ thuật tiêu chuẩn được sử dụng làm biến đầu vào:

Thông số kỹ thuật Giá trị Đơn vị
Kích thước tổng thể (Dài $\times$ Rộng $\times$ Cao) $4900 \times 1655 \times 1945$ mm
Chiều dài cơ sở / Chiều rộng cơ sở $2570\text{ / }1430$ mm
Khoảng sáng gầm xe 182 mm
Trọng lượng bản thân xe 1905 kg
Công suất tối đa động cơ 74 / 5400 kW / rpm
Mô-men xoắn cực đại 165 / 2600 Nm / rpm
Bán kính làm việc bánh xe ($r_b$) 0,33 m
Diện tích cản chính diện ($A$) 2,325 $\text{m}^2$
Tỷ số truyền bộ truyền lực cuối ($i_0$) 4,3 -
Tỷ số truyền hộp số: Số 1 / Số 3 / Số 4 4,619 / 1,517 / 1,472 -
Vận tốc tối đa theo thiết kế 145 km/h
Vận tốc tối đa ở các số: Số 1 / 2 / 3 / 4 / 5 32 / 54 / 93 / 120 / 145 km/h

Thiết bị và bệ thử nghiệm thực nghiệm

Thực nghiệm xác định công suất cản và kiểm tra động lực học được tiến hành trên bệ thử con lăn Roller set R100/1 tại phòng thí nghiệm Bộ môn Khung gầm:

Thông số bệ thử Roller set R100/1 Giá trị quy chuẩn
Kích thước tổng thể ($D \times R \times C$) $3345 \times 1100 \times 520\text{ mm}$
Tổng trọng lượng bệ thử / Tải trọng trục $1400\text{ kg / }2{,}5\text{ tấn}$
Chiều dài ru-lô / Đường kính ru-lô $750\text{ mm / }318\text{ mm}$
Khoảng cách 2 trục lăn / Khoảng cách điều chỉnh $540\text{ mm / }800 - 2300\text{ mm}$
Công suất hấp thụ tối đa (Eddy current) 260 kW
Lực kéo tối đa / Vận tốc kiểm tra tối đa $6\text{ kN / }260\text{ km/h}$
Độ chính xác phép đo $\pm 2%$
Nguồn điện cung cấp $230\text{ V / }50\text{ Hz}$ (Cầu chì 16A slow)

Cấu hình hệ thống thu hồi và đo lường

Hệ thống thu hồi năng lượng cơ điện đề xuất gồm: cơ cấu bánh đà liên kết với trục truyền động (trục các-đăng cầu sau) thông qua bộ truyền bánh răng; bánh đà quay ở tốc độ cao tích trữ động năng khi phanh và dẫn động máy phát điện nạp dòng điện vào bình tích trữ. Hệ thống thu thập dữ liệu gồm cảm biến mô-men xoắn, cảm biến dòng/áp, mạch ghép nối và phần mềm LabVIEW hiển thị trực quan các đường đặc tính phóng nạp và biến thiên mô-men.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan các hệ thống phanh tái tạo năng lượng

Chương này tổng thuật lịch sử phát triển của hệ thống phanh tái tạo năng lượng (RBS), từ ứng dụng ban đầu trên tàu điện (tiết kiệm đến 37% năng lượng điện tiêu hao) đến các dòng xe hybrid và xe điện hiện đại. Tác giả phân tích chi tiết nguyên lý hoạt động, ưu và nhược điểm của 5 phương pháp tích trữ năng lượng chính:

  • Lò xo cuộn: Kết cấu cơ khí đặt tại cụm bánh xe, dùng bộ bánh răng hành tinh và ly hợp một chiều để nén lò xo khi phanh và xả năng lượng khi tăng tốc (cung cấp thêm 82 mã lực trong 6,5 giây).
  • Hybrid thủy lực (HHV): Sử dụng bình tích áp chất lỏng cao áp (lên tới 5000 psi bằng sợi carbon, nhẹ hơn thép 90%) và bình áp suất thấp (dưới 180 psi) cùng cụm bơm/mô-tơ thủy lực; thu hồi hơn 70% năng lượng phanh, giảm 40% phát thải khí thải và tiết kiệm từ 60% đến trên 100% nhiên liệu. Phân tích 4 kiểu bố trí hệ thống HHV (nối tiếp và song song) cùng 4 chế độ vận hành (Short Cruising, Extended Cruising, Phanh tái tạo, Cruising).
  • Điện hóa học nạp vào ắc quy (HEV/EV): Biến đổi động năng thành điện năng nhờ máy phát điện/mô-tơ; hạn chế bởi tuổi thọ ắc quy, yêu cầu bộ nghịch lưu/biến đổi (Inverter/Converter) chịu dòng điện đến 750A và điện áp 600V.
  • Siêu tụ điện (Ultracapacitor): Lưu trữ điện tích tĩnh điện bề mặt, dải nhiệt làm việc $-40^\circ\text{C}$ đến $65^\circ\text{C}$, mật độ công suất cao, tuổi thọ hàng triệu chu kỳ nạp/xả, ứng dụng công nghệ của Maxwell Technologies trên xe buýt hybrid.
  • Bánh đà siêu tốc (KERS): Phân tích hệ thống thuần cơ khí của Flybrid (kết hợp hộp số CVT) và hệ thống cơ điện của Williams Hybrid Power (WHP trên Porsche 918 RSR), hệ thống bánh đà carbon của Volvo (nặng 6 kg, đường kính 20 cm, tốc độ 60.000 rpm, tăng thêm 80 mã lực, tăng tốc 0-100 km/h trong 5,5 giây, giảm 25% tiêu hao nhiên liệu).
Kiểu tích trữ năng lượng Tính hiệu dụng Dung lượng Công suất Độ phức tạp
Bánh đà Tốt Tốt Khá Kém
Thủy lực Khá Khá Tốt Khá
Ắc quy Tốt Kém Kém Tốt
Lò xo đàn hồi Kém Khá Tốt Khá/Tốt

Từ đánh giá trên, tác giả đề xuất mô hình bánh đà kết hợp máy phát điện áp dụng cho dòng xe du lịch truyền thống nhằm tránh nhược điểm về giá thành cao và khối lượng ắc quy lớn.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết để tính toán lực và công suất phanh cần thiết

Chương 2 trình bày chi tiết các phương trình động lực học chuyển động thẳng, lực cản gió, lực cản lăn, lực cản dốc và lực quán tính. Trọng tâm của chương là việc xác định hệ số khối lượng quay $\delta_i$ trên xe Toyota Hiace. Tác giả tiến hành tính toán theo công thức thực nghiệm $\delta_i = 1{,}04 + 0{,}025 i_h^2$ và đối chiếu với kết quả đo thực tế trên bệ thử con lăn R100/1 qua việc đo công suất kéo $P_k$ và công suất cản $P_c$:

Cấp số truyền Tỷ số truyền $i_h$ Hệ số $\delta_i$ tính theo thực nghiệm Công suất kéo $P_k$ (kW) Công suất cản $P_c$ (kW)
Số 1 4,452 1,5355 86 24,000
Số 2 - 1,2115 64 21,053
Số 3 - 1,0975 50 -
Số 4 - 1,0650 39 -
Số 5 - 1,0600 37 -

Kết quả cho thấy ở các tay số thấp (số 1, số 2), ảnh hưởng của mô-men quán tính các chi tiết quay đến lực phanh là rất lớn, giảm dần khi chuyển sang các tay số cao.

Chương 3: Mô phỏng bằng Matlab Simulink

Tác giả xây dựng cấu trúc mô phỏng hoàn chỉnh trên Matlab Simulink bao gồm các khối: khối nhập thông số đầu vào xe Toyota Hiace, khối tính toán lực cản (gió, dốc, lăn, quán tính), khối động lực học xe, khối mô phỏng cụm thu hồi năng lượng (bánh răng, bánh đà, máy phát), và khối bản đồ điều khiển các chế độ phanh/chạy trơn. Kết quả mô phỏng xuất ra các đồ thị đặc tính: sự biến thiên mô-men tác dụng lên trục máy phát, tốc độ quay của trục các-đăng, tốc độ quay của máy phát điện, động năng tích lũy trên bánh đà và công suất phát điện của máy phát.

Chương 4: Thực nghiệm và phân tích kết quả

Chương này thực hiện đo kiểm thực tế trên hệ thống phanh tái sinh lắp đặt trên xe khi bắt đầu phanh ở ba mức vận tốc: 40 km/h, 50 km/h và 60 km/h. Số liệu thực tế về dòng điện sạc, điện áp sinh ra và tốc độ quay máy phát được thu thập thông qua giao diện LabVIEW. Dựa trên dữ liệu đo, tác giả tính toán tổng năng lượng điện thu hồi và đánh giá hiệu suất của bộ thu hồi năng lượng quán tính ở từng chế độ giảm tốc, chứng minh sự gia tăng lượng điện thu hồi tỷ lệ thuận với bình phương vận tốc ban đầu khi phanh.

Chương 5: Ảnh hưởng hệ thống phanh tái tạo năng lượng đến hệ thống phanh chính

Nghiên cứu khảo sát sự phân bố lực phanh và ảnh hưởng của mô-men hãm sinh ra từ bộ thu hồi năng lượng bánh đà/máy phát đến hệ thống phanh ma sát thủy lực nguyên bản của xe. Bằng việc sử dụng cảm biến mô-men xoắn (torque sensor) chuyên dụng gắn trên trục, tác giả ghi nhận và vẽ đồ thị biểu diễn mối liên hệ tương quan giữa điện áp, dòng điện tái sinh và mô-men phanh tái sinh tại vận tốc 50 km/h. Kết quả tính toán chỉ ra rằng mô-men cản của bánh đà và máy phát hỗ trợ chia sẻ một phần đáng kể tải trọng phanh của các cơ cấu phanh bánh xe, giúp giảm áp suất dầu phanh yêu cầu và giảm nhiệt ma sát bề mặt má phanh.

Chương 6: Đề xuất phương án tích trữ năng lượng thu hồi được

Chương 6 tập trung phân tích các giải pháp tích trữ nguồn điện năng phát ra từ hệ thống RBS. Qua so sánh các chỉ tiêu kỹ thuật giữa ắc quy chì/axit thông thường, pin năng lượng và siêu tụ điện (về độ ổn định điện áp, khả năng chịu nhiệt, mật độ công suất, suất tiêu hao nhiên liệu tương đương và giá thành), tác giả chỉ ra điểm yếu của ắc quy là không thể tiếp nhận dòng điện nạp tức thời cực lớn trong thời gian phanh ngắn (vài giây). Tác giả đề xuất giải pháp đấu nối song song bộ siêu tụ điện (CoolEStore Ultracapacitor Module) với ắc quy chính của xe. Mô hình mô phỏng Matlab Simulink hệ thống mạch sạc hybrid này chứng minh siêu tụ hấp thụ nhanh đỉnh dòng điện phanh tái sinh, sau đó xả từ từ nạp lại cho ắc quy hoặc cung cấp trực tiếp cho các phụ tải điện gián đoạn và liên tục trên ô tô.

Chương 7: Kết luận và đề nghị

Tổng kết toàn bộ các kết quả nghiên cứu lý thuyết, mô phỏng Simulink và thực nghiệm trên bệ thử; đồng thời nêu các đề xuất nâng cấp cơ cấu cơ khí và hoàn thiện bộ điều khiển điện tử cho các giai đoạn nghiên cứu tiếp theo.

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính

  • Xác định các thông số động lực học và lực cản: Đã tính toán và đối chiếu thành công hệ số khối lượng quay $\delta_i$ trên xe Toyota Hiace giữa lý thuyết và thực nghiệm (dao động từ 1,5355 ở số 1 xuống 1,0600 ở số 5). Xác định được công suất kéo cực đại ($P_k = 86\text{ kW}$ ở số 1, $37\text{ kW}$ ở số 5) và công suất cản quán tính của hệ thống truyền lực ($P_c = 24\text{ kW}$ ở số 1, $21{,}053\text{ kW}$ ở số 2) trên bệ thử Roller set R100/1.
  • Xây dựng mô hình mô phỏng Simulink: Thiết lập được sơ đồ khối mô phỏng động lực học tổng quát và cụm thu hồi năng lượng, cho phép mô phỏng chính xác mô-men, tốc độ và công suất máy phát ở các chu trình phanh khác nhau.
  • Thực nghiệm thu hồi năng lượng bằng LabVIEW: Thu thập thành công các thông số vận hành thực tế (điện áp nạp, dòng điện nạp, mô-men xoắn) tại các dải tốc độ phanh 40 km/h, 50 km/h và 60 km/h; định lượng được mức năng lượng thu hồi và hiệu suất hoạt động của cụm bánh đà - máy phát.
  • Đánh giá ảnh hưởng lực phanh: Xác định định lượng mô-men phanh bổ trợ từ bánh đà giúp giảm tải áp lực cho hệ thống phanh chính của ô tô.

Giải pháp và đề xuất kỹ thuật

  • Đề xuất mô hình tích trữ năng lượng hỗn hợp bằng cách mắc song song khối siêu tụ điện công suất cao với ắc quy tiêu chuẩn của xe để giải quyết bài toán tiếp nhận dòng điện sạc tức thời lớn khi phanh tái sinh.
  • Sử dụng năng lượng điện thu hồi được để cấp nguồn trực tiếp cho các thiết bị tiêu thụ điện liên tục và gián đoạn trên ô tô, giảm tải trực tiếp cho máy phát điện động cơ, từ đó tiết kiệm nhiên liệu.

Đóng góp học thuật và thực tiễn

Khác với đa số các nghiên cứu trước đó trên thế giới chỉ dừng lại ở mức độ mô phỏng số hoặc ứng dụng trên các dòng xe đua F1 và xe buýt hybrid đắt tiền, đồ án đã hiện thực hóa việc tính toán, chế tạo và lắp đặt thử nghiệm mô hình thu hồi năng lượng cơ điện cụ thể trên một dòng xe du lịch/thương mại truyền thống (Toyota Hiace), kết hợp đối chứng giữa mô phỏng Simulink và dữ liệu đo thực tế trên bệ thử.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:
    • Do điều kiện gia công cơ khí và trang thiết bị thực nghiệm tại thời điểm thực hiện, các thử nghiệm thực tế mới chỉ dừng lại ở dải tốc độ thấp từ 80 km/h trở xuống.
    • Vẫn tồn tại một phần thất thoát năng lượng do ma sát cơ khí giữa các chi tiết ghép nối và lực cản không khí của cụm bánh đà chưa được đặt trong môi trường chân không hoàn toàn.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Nghiên cứu hoàn thiện cụm bánh đà sợi carbon đặt trong buồng chân không có ổ đỡ từ trường nhằm giảm thiểu triệt để tổn thất ma sát.
    • Tối ưu hóa thuật toán điều khiển phân phối lực phanh điện tử giữa hệ thống phanh tái sinh và hệ thống phanh ABS ma sát thủy lực ở dải tốc độ cao trên 80 km/h.
    • Chế tạo và thử nghiệm mạch quản lý sạc/xả thông minh cho cụm siêu tụ điện mắc song song với ắc quy trên xe vận hành thực tế ngoài đường.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên và học viên cao học ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô, Kỹ thuật Cơ khí Động lực: Tham khảo phương pháp xây dựng phương trình cân bằng động lực học xe, phương pháp xác định hệ số khối lượng quay $\delta_i$ trên bệ thử con lăn, và cách thiết lập mô hình SimDriveline trên Matlab Simulink.
  • Kỹ sư nghiên cứu và phát triển (R&D) hệ thống xe Hybrid/EV: Tham khảo tài liệu tổng quan phân tích các công nghệ KERS, hệ thống hybrid thủy lực HHV, và giải pháp mạch điện tích hợp siêu tụ điện (ultracapacitor) để thu hồi năng lượng phanh.
  • Phần đáng tham khảo nhất: Quy trình tính toán lý thuyết phối hợp đo đạc trên bệ thử con lăn ở Chương 2, các khối mô phỏng động lực học ở Chương 3, và giải pháp tích trữ điện bằng siêu tụ ở Chương 6.

Câu hỏi thường gặp

1. Đối tượng phương tiện và thiết bị bệ thử nào được sử dụng trong nghiên cứu?
Nghiên cứu sử dụng mẫu xe thương mại Toyota Hiace (tải trọng bản thân 1905 kg, động cơ $74\text{ kW / }5400\text{ rpm}$) và thực hiện thử nghiệm trên bệ thử con lăn đồng tốc Roller set R100/1 (công suất tối đa 260 kW, lực kéo tối đa 6 kN, vận tốc tối đa 260 km/h).

2. Hệ số quán tính các khối lượng quay $\delta_i$ của xe Toyota Hiace được xác định như thế nào?
Hệ số $\delta_i$ được xác định qua hai phương pháp: tính theo công thức thực nghiệm ($\delta_i = 1{,}04 + 0{,}025 i_h^2$) và đo đạc gián tiếp trên bệ thử con lăn qua công suất kéo $P_k$ và công suất cản $P_c$. Kết quả xác định giá trị $\delta_i$ ở số 1 là 1,5355; số 2 là 1,2115; số 3 là 1,0975; số 4 là 1,0650 và số 5 là 1,0600.

3. Tại sao tác giả đề xuất giải pháp bánh đà và siêu tụ thay vì chỉ dùng ắc quy truyền thống?
Ắc quy hóa học có mật độ công suất thấp, không chịu được dòng sạc tức thời rất lớn khi xe phanh gấp trong thời gian ngắn và có tuổi thọ chu kỳ nạp/xả thấp. Bánh đà có khả năng tích trữ động năng tức thì với hiệu suất trên 70%, trong khi siêu tụ điện có thể nạp/xả nhanh hàng triệu chu kỳ ở dải nhiệt độ rộng ($-40^\circ\text{C}$ đến $65^\circ\text{C}$), giúp bảo vệ ắc quy và tối ưu hóa lượng điện thu hồi.

4. Dữ liệu thực nghiệm của hệ thống phanh tái sinh được thu thập bằng công cụ nào?
Tác giả sử dụng cảm biến đo mô-men xoắn, cảm biến dòng/áp kết nối với máy tính thông qua mạch ghép nối và phần mềm LabVIEW để ghi nhận và vẽ đồ thị biến thiên thời gian thực của điện áp, dòng điện và mô-men phanh tại các vận tốc 40 km/h, 50 km/h và 60 km/h.

5. Phạm vi giới hạn tốc độ thử nghiệm của đề tài là bao nhiêu và vì sao có giới hạn đó?
Thực nghiệm trong đề tài được giới hạn ở dải tốc độ từ 80 km/h trở xuống do giới hạn về công nghệ gia công cơ khí của mô hình chế tạo và các yêu cầu đảm bảo an toàn kỹ thuật trong điều kiện phòng thí nghiệm.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của nhóm tác giả Chu Thái Hưng và Phạm Huy Hoàng đã giải quyết thành công bài toán tính toán động lực học, mô phỏng và thử nghiệm hệ thống phanh tái sinh năng lượng trên ô tô Toyota Hiace. Bằng việc kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết giải tích, mô phỏng Matlab Simulink và đo đạc thực nghiệm qua phần mềm LabVIEW trên bệ thử con lăn, đề tài đã làm sáng tỏ hiệu quả thu hồi năng lượng cũng như mức độ tương tác lực phanh của cụm cơ điện. Đề xuất ứng dụng siêu tụ điện mắc song song với ắc quy mang lại giải pháp khả thi giúp nâng cao hiệu suất lưu trữ năng lượng và kéo dài tuổi thọ hệ thống điện trên xe.