Nghiên cứu quản lý năng lượng từ hệ thống phanh tái tạo trên ô tô

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC HỆ THỐNG PHANH TÁI TẠO NĂNG LƯỢNG

1.1. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH CỦA HỆ THỐNG PHANH RBS

1.2. PHƯƠNG PHÁP TÍCH TRỮ NĂNG LƯỢNG PHANH

1.2.1. Hệ thống tái tạo năng lượng động học bằng lò xo cuộn

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỂ TÍNH TOÁN LỰC VÀ CÔNG SUẤT PHANH CẦN THIẾT

2.1. LỰA CHỌN XE ĐỂ TÍNH TOÁN

2.2. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA BỘ THU HỒI NĂNG LƯỢNG QUÁN TÍNH CỦA XE KHI PHANH HOẶC GIẢM TỐC

3. CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG BẰNG MATLAB SIMULINK

3.1. CÁC THÔNG SỐ ĐẦU VÀO CỦA XE

3.2. MÔ PHỎNG CÁC LỰC CẢN

3.2.1. Lực cản gió

3.2.2. Lực cản dốc

3.2.3. Lực quán tính

3.3. CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA XE

3.4. SƠ ĐỒ MÔ PHỎNG CỤM THU HỒI NĂNG LƯỢNG

3.5. SƠ ĐỒ MÔ PHỎNG TỔNG QUÁT

3.6. BẢN ĐỒ ĐIỀU KHIỂN CÁC CHẾ ĐỘ MÔ PHỎNG

3.7. CÁC KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

3.7.1. Mô men tác dụng lên trục máy phát

3.7.2. Tốc độ của trục Các đăng

3.7.3. Tốc độ của máy phát

3.7.4. Công suất máy phát điện

4. CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ

4.1. MÔ TẢ ĐIỀU KIỆN THỰC NGHIỆM

4.2. CÁC KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM

4.2.1. Xe bắt đầu phanh khi vận tốc của xe bằng 40 km/h

4.2.2. Xe bắt đầu phanh khi vận tốc của xe bằng 50 km/h

4.2.3. Xe bắt đầu phanh khi vận tốc của xe bằng 60 km/h

4.3. TÍNH TOÁN NĂNG LƯỢNG THU ĐƯỢC

4.4. TÍNH HIỆU SUẤT BỘ HỒI NĂNG LƯỢNG

5. CHƯƠNG 5: ẢNH HƯỞNG HỆ THỐNG PHANH TÁI TẠO NĂNG LƯỢNG ĐẾN HỆ THỐNG PHANH CHÍNH

5.1. ẢNH HƯỞNG LỰC PHANH TÁI SINH ĐẾN HỆ THỐNG PHANH CHÍNH TRÊN Ô TÔ

5.2. PHƯƠNG PHÁP ĐO KIỂM THÍ NGHIỆM

5.3. LỰA CHỌN CẢM BIẾN ĐO MOMENT

5.4. THÔNG SỐ KỶ THUẬT CẢM BIẾN MOMENT

5.5. ĐỒ THỊ HIỂN THỊ MOMENT

5.6. TÍNH TOÁN MOMENT BÁNH ĐÀ ẢNH HƯỞNG ĐẾN MOMENT PHANH CỦA BÁNH XE TRONG QUÁ TRÌNH HỆ THỐNG PHANH TÁI SINH HOẠT ĐỘNG

6. CHƯƠNG 6: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN TÍCH TRỮ NĂNG LƯỢNG THU HỒI ĐƯỢC

6.1. PHÂN TÍCH CÁC PHƯƠNG ÁN TÍCH TRỮ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO KHI PHANH

6.2. ỨNG DỤNG SIÊU TỤ TRONG VIỆC TÍCH TRỮ NĂNG LƯỢNG PHANH TÁI SINH

6.2.1. Cơ sở lý thuyết để tính toán và lựa chọn siêu tụ

6.2.2. Một số những ứng dụng của siêu tụ trong việc tích trữ năng lượng

7. CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về hệ thống phanh tái tạo năng lượng

Hệ thống phanh tái tạo năng lượng (hệ thống phanh tái tạo) là một công nghệ tiên tiến giúp thu hồi năng lượng trong quá trình phanh và giảm tốc của ô tô. Năng lượng này thường bị lãng phí dưới dạng nhiệt năng trong các hệ thống phanh truyền thống. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Theo nghiên cứu, việc sử dụng hệ thống phanh tái tạo có thể thu hồi lên đến 25% năng lượng mất đi trong quá trình phanh. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong bối cảnh nguồn nhiên liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt và nhu cầu bảo vệ môi trường ngày càng cao. Hệ thống phanh tái tạo không chỉ được áp dụng cho ô tô mà còn cho các phương tiện giao thông khác như tàu điện, nơi mà hiệu suất thu hồi năng lượng có thể đạt tới 37%.

1.1. Lịch sử hình thành hệ thống phanh tái tạo

Hệ thống phanh tái tạo năng lượng đã có từ lâu, nhưng chỉ được áp dụng rộng rãi trong những năm gần đây. Ban đầu, công nghệ này được sử dụng chủ yếu trên tàu điện, nơi mà các mô tơ điện có thể hoạt động như máy phát điện trong quá trình phanh. Sự phát triển của công nghệ chế tạo và điều khiển đã giúp nâng cao hiệu suất của hệ thống phanh tái tạo trên ô tô. Các hãng xe hiện nay đang tích cực nghiên cứu và phát triển các kiểu hệ thống phanh tái tạo khác nhau, từ hệ thống tích trữ năng lượng bằng ắc quy đến các phương pháp như bánh đà và siêu tụ. Những cải tiến này không chỉ giúp tăng hiệu suất năng lượng mà còn giảm thiểu khí thải từ ô tô, góp phần bảo vệ môi trường.

II. Phân tích các phương án tích trữ năng lượng

Việc tích trữ năng lượng thu hồi từ hệ thống phanh tái tạo là rất quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất của ô tô. Các phương án tích trữ năng lượng hiện nay bao gồm: ắc quy điện, bánh đà, lò xo cuộn, thủy lực và siêu tụ. Mỗi phương án có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Ắc quy điện là phương pháp phổ biến nhất, nhưng có hạn chế về thời gian sạc và tuổi thọ. Bánh đà có khả năng lưu trữ năng lượng lớn và có thể cung cấp năng lượng nhanh chóng, nhưng lại nặng và cồng kềnh. Lò xo cuộn có ưu điểm về kích thước nhỏ gọn và khả năng phục hồi năng lượng nhanh, nhưng không thể cung cấp mô men xoắn liên tục. Siêu tụ là một giải pháp tiềm năng với khả năng sạc và xả nhanh, nhưng chi phí đầu tư cao.

2.1. Tích trữ năng lượng bằng ắc quy

Ắc quy điện là phương pháp tích trữ năng lượng phổ biến nhất trong các hệ thống phanh tái tạo. Chúng có khả năng lưu trữ năng lượng lớn và có thể cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện trong ô tô. Tuy nhiên, ắc quy cũng có những nhược điểm như thời gian sạc lâu và tuổi thọ hạn chế. Việc phát triển các loại ắc quy mới như ắc quy lithium-ion đang giúp cải thiện hiệu suất và độ bền của hệ thống. Nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng ắc quy điện trong hệ thống phanh tái tạo có thể giúp tiết kiệm đáng kể nhiên liệu và giảm khí thải, góp phần bảo vệ môi trường.

2.2. Tích trữ năng lượng bằng bánh đà

Hệ thống bánh đà là một trong những phương pháp tích trữ năng lượng hiệu quả, đặc biệt trong các ứng dụng thể thao. Bánh đà có khả năng lưu trữ năng lượng lớn và có thể cung cấp năng lượng nhanh chóng cho động cơ. Tuy nhiên, nhược điểm của hệ thống này là kích thước và trọng lượng lớn, làm tăng khối lượng tổng thể của ô tô. Nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng bánh đà trong hệ thống phanh tái tạo có thể giúp cải thiện hiệu suất động cơ và giảm tiêu thụ nhiên liệu. Hệ thống bánh đà cũng có thể được kết hợp với các phương pháp tích trữ khác để tối ưu hóa hiệu suất.

III. Hiệu suất năng lượng và tối ưu hóa

Hiệu suất năng lượng của hệ thống phanh tái tạo là một yếu tố quan trọng trong việc đánh giá hiệu quả của công nghệ này. Các nghiên cứu cho thấy, hiệu suất năng lượng có thể đạt tới 70% trong điều kiện lý tưởng. Tuy nhiên, trong thực tế, hiệu suất này thường bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như tốc độ xe, điều kiện đường, và thiết kế hệ thống phanh. Việc tối ưu hóa hiệu suất năng lượng có thể được thực hiện thông qua việc cải tiến thiết kế hệ thống phanh, sử dụng các vật liệu nhẹ hơn và cải thiện công nghệ điều khiển. Nghiên cứu cho thấy, việc tối ưu hóa hiệu suất năng lượng không chỉ giúp tiết kiệm nhiên liệu mà còn giảm thiểu khí thải, góp phần bảo vệ môi trường.

3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất năng lượng của hệ thống phanh tái tạo. Tốc độ xe là một trong những yếu tố quan trọng nhất, vì năng lượng thu hồi được tỷ lệ thuận với tốc độ. Điều kiện đường cũng ảnh hưởng đến hiệu suất, với các đoạn đường dốc hoặc gồ ghề có thể làm giảm hiệu suất thu hồi năng lượng. Thiết kế hệ thống phanh cũng đóng vai trò quan trọng, với các hệ thống phanh hiện đại thường có hiệu suất cao hơn so với các hệ thống truyền thống. Việc nghiên cứu và phân tích các yếu tố này sẽ giúp cải thiện hiệu suất năng lượng của hệ thống phanh tái tạo.

Đồ án HCMUTE: Nghiên cứu quản lý năng lượng thu hồi từ hệ thống phanh tái tạo trên ô tô