Nghiên cứu thiết kế hệ động lực cho xe hybrid

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Tổng quan về phương tiện giao thông và ô nhiễm môi trường

1.2. Nguồn động lực thay thế ĐCĐT

1.3. Động cơ sử dụng khí nén áp suất cao

1.4. Nguồn động lực hybrid. Các phương án phối hợp nguồn động lực của xe hybrid

1.4.1. Xe hybrid kiểu nối tiếp

1.4.2. Xe hybrid song song

1.4.3. Xe hybrid hỗn hợp

1.5. Ưu và nhược điểm của xe hybrid

1.6. Các thành phần chính trong xe hybrid

1.6.1. Động cơ đốt trong

1.6.2. Hệ thống truyền lực

1.7. Một số vấn đề quản lý năng lượng xe hybrid

1.8. Nghiên cứu ngoài nước

1.9. Nghiên cứu trong nước

1.10. Các dòng xe hybrid trên thị trường

1.11. Phương pháp tiếp cận của đề tài

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ ĐỘNG LỰC XE HYBRID

2.1. Quan điểm và quy trình tính toán thiết kế hệ động lực xe hybrid

2.1.1. Quan điểm thiết kế hệ động lực xe hybrid

2.1.2. Xây dựng quy trình tính toán thiết kế hệ động lực xe hybrid

2.2. Cơ sở tính toán thiết kế hệ động lực xe hybrid

2.2.1. Các chế độ phối hợp nguồn động lực xe hybrid

2.2.2. Cơ sở xác định kết cấu bộ phối hợp các nguồn động lực xe hybrid

2.2.3. Cơ sở tính toán các nguồn động lực xe hybrid

2.2.4. Chiến lược phối hợp nguồn động lực

2.3. Cơ sở lý thuyết phần mềm AVL-Cruise

2.3.1. Phạm vi của AVL – Cruise

2.3.2. Phương pháp tính toán trong AVL – Cruise

2.3.3. Tạo chu trình thử mới trong phần mềm AVL-Cruise

2.3.4. Các bước thực hiện mô phỏng bằng phần mềm AVL-Cruise

2.4. Cơ sở liên kết giữa phần mềm Matlab/Simulink và phần mềm AVL-Cruise

3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ ĐỘNG LỰC XE HYBRID

3.1. Tính toán thiết kế hệ động lực xe hybrid

3.1.1. Thiết kế hệ phối hợp nguồn động lực xe hybrid

3.1.2. Tính toán xác định nguồn động lực cho xe hybrid

3.2. Chiến lược điều khiển các nguồn động lực trên xe hybrid

3.2.1. Chiến lược phối hợp các nguồn động lực trên xe hybrid

3.2.2. Chiến lược sạc ắc quy trên xe hybrid

3.2.3. Chiến lược điều khiển ở các chế độ chuyển tiếp của xe hybrid

3.2.4. Chiến lược điều khiển dựa theo mô men

3.2.5. Chu trình tắt và khởi động ĐCĐT

3.3. Tính toán thiết kế cơ cấu phối hợp của hệ động lực

3.3.1. Tính toán bộ truyền CVT

3.3.2. Tính toán, thiết kế bộ truyền đai truyền động giữa trục ra CVT và trục chính

3.3.3. Tính toán, thiết kế bộ truyền đai truyền động giữa ĐCĐ và trục chính

3.3.4. Tính toán, thiết kế trục chính

3.3.5. Thiết kế hệ thống điều khiển nguồn động lực xe hybrid

3.3.6. Hiệu suất xe hybrid

3.4. Tính toán mô phỏng hệ động lực xe hybrid trên phần mềm AVL – Cruise

3.4.1. Mô hình tổng chung của xe truyền thống và xe hybrid

3.4.2. Thông số đầu vào xe hybrid và xe truyền thống

3.4.3. Chu trình chạy sử dụng trong chu trình mô phỏng xe hybrid và xe truyền thống trong AVL-Cruise

3.4.4. Kết quả chạy mô phỏng theo chu trình UDC

3.4.5. Kết quả chạy mô phỏng với chu trình có tốc độ ổn định

4. CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM

4.1. Mục tiêu và phạm vi thử nghiệm

4.1.1. Mục tiêu thử nghiệm

4.1.2. Đối tượng và phạm vi thử nghiệm

4.2. Nội dung thử nghiệm

4.3. Trang thiết bị thử nghiệm

4.3.1. Lắp đặt mô hình lên băng thử

4.3.2. Băng thử phanh kiểu dòng điện xoáy

4.3.3. Thiết bị phân tích khí thải

4.3.4. Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu

4.3.5. Thiết bị đo dòng điện tiêu thụ

4.3.6. Nhiên liệu thử nghiệm

4.3.7. Sơ đồ bố trí hệ thống thử nghiệm

4.3.8. Chế độ thử nghiệm

4.4. Kết quả thử nghiệm và thảo luận

4.4.1. Đánh giá tính năng kinh tế năng lượng

4.4.2. Đánh giá về thành phần khí thải của động cơ

4.5. So sánh kết quả mô phỏng và thử nghiệm

4.5.1. Các công thức tính toán khi thử nghiệm

4.5.2. So sánh kết quả thử nghiệm và mô phỏng

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Danh mục các công trình công bố

Tài liệu tham khảo

Phụ lục

I. Tổng quan về hệ động lực xe hybrid

Hệ động lực xe hybrid là một trong những giải pháp tiên tiến nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tiết kiệm nhiên liệu. Hệ động lực xe hybrid kết hợp giữa động cơ đốt trong và động cơ điện, tạo ra một hệ thống năng lượng hiệu quả hơn. Công nghệ hybrid cho phép xe hoạt động linh hoạt trong nhiều điều kiện khác nhau, từ việc sử dụng hoàn toàn điện cho đến việc kết hợp với nhiên liệu truyền thống. Theo nghiên cứu, xe tiết kiệm nhiên liệu có thể giảm đáng kể lượng khí thải độc hại, góp phần bảo vệ môi trường. Việc thiết kế hệ động lực xe hybrid cần phải xem xét nhiều yếu tố như hiệu suất, chi phí và khả năng tương thích với các công nghệ hiện có.

1.1. Các loại xe hybrid

Có ba loại chính của xe hybrid: xe hybrid kiểu nối tiếp, xe hybrid song song và xe hybrid hỗn hợp. Mỗi loại có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Xe hybrid kiểu nối tiếp sử dụng động cơ điện làm nguồn chính, trong khi động cơ đốt trong chỉ hoạt động như một máy phát điện. Xe hybrid song song cho phép cả hai nguồn động lực hoạt động đồng thời, mang lại hiệu suất cao hơn. Cuối cùng, xe hybrid hỗn hợp kết hợp cả hai phương pháp, tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu. Việc lựa chọn loại xe phù hợp phụ thuộc vào nhu cầu sử dụng và điều kiện giao thông cụ thể.

II. Cơ sở lý thuyết tính toán thiết kế hệ động lực

Thiết kế hệ động lực xe hybrid yêu cầu một quy trình tính toán chặt chẽ. Các yếu tố như hiệu suất xe hybrid, khả năng tiết kiệm nhiên liệu và mức độ ô nhiễm khí thải cần được xem xét kỹ lưỡng. Quy trình thiết kế bao gồm việc xác định các chế độ phối hợp nguồn động lực, từ đó xây dựng mô hình tính toán phù hợp. Công nghệ động lực hiện đại như AVL-Cruise được sử dụng để mô phỏng và tối ưu hóa thiết kế. Việc áp dụng phần mềm này giúp các kỹ sư có thể dự đoán hiệu suất của xe trong các điều kiện khác nhau, từ đó đưa ra các giải pháp tối ưu cho hệ thống truyền động.

2.1. Quy trình tính toán thiết kế

Quy trình tính toán thiết kế hệ động lực xe hybrid bao gồm nhiều bước, từ việc xác định yêu cầu kỹ thuật đến việc mô phỏng và thử nghiệm. Đầu tiên, cần xác định các thông số kỹ thuật của động cơ và hệ thống truyền động. Sau đó, các mô hình mô phỏng sẽ được xây dựng để đánh giá hiệu suất và khả năng tiết kiệm nhiên liệu. Cuối cùng, các thử nghiệm thực tế sẽ được thực hiện để xác nhận các kết quả mô phỏng. Quy trình này không chỉ giúp tối ưu hóa thiết kế mà còn đảm bảo rằng xe hybrid đáp ứng được các tiêu chuẩn về môi trường và hiệu suất.

III. Tính toán thiết kế và mô phỏng hệ động lực

Tính toán thiết kế hệ động lực xe hybrid là một phần quan trọng trong quá trình phát triển xe. Việc xác định các thông số kỹ thuật như công suất, mô men và hiệu suất là rất cần thiết. Các phần mềm mô phỏng như AVL-Cruise cho phép các kỹ sư kiểm tra và tối ưu hóa thiết kế trước khi tiến hành sản xuất. Mô phỏng giúp dự đoán hiệu suất của xe trong các điều kiện khác nhau, từ đó đưa ra các điều chỉnh cần thiết. Kết quả từ mô phỏng sẽ được so sánh với các thử nghiệm thực tế để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả của thiết kế.

3.1. Mô phỏng và thử nghiệm

Mô phỏng là một công cụ mạnh mẽ trong việc thiết kế hệ động lực xe hybrid. Các thông số đầu vào như tốc độ, mô men và công suất được nhập vào phần mềm để tạo ra các kịch bản hoạt động khác nhau. Kết quả mô phỏng sẽ cung cấp thông tin về hiệu suất, mức tiêu hao nhiên liệu và lượng khí thải. Sau khi hoàn thành mô phỏng, các thử nghiệm thực tế sẽ được thực hiện để xác nhận các kết quả. Việc so sánh giữa mô phỏng và thử nghiệm giúp cải thiện độ chính xác của thiết kế và đảm bảo rằng xe hybrid hoạt động hiệu quả trong thực tế.

IV. Nghiên cứu thử nghiệm và đánh giá

Nghiên cứu thử nghiệm là bước cuối cùng trong quá trình phát triển hệ động lực xe hybrid. Mục tiêu của thử nghiệm là đánh giá tính năng kinh tế và hiệu suất của xe. Các thiết bị đo lường sẽ được sử dụng để thu thập dữ liệu về tiêu hao nhiên liệu, khí thải và hiệu suất động cơ. Kết quả thử nghiệm sẽ được phân tích để đưa ra các nhận định về hiệu quả của thiết kế. Việc đánh giá này không chỉ giúp cải thiện sản phẩm mà còn cung cấp thông tin quý giá cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực công nghệ hybrid.

4.1. Kết quả thử nghiệm

Kết quả thử nghiệm cho thấy xe hybrid có khả năng tiết kiệm nhiên liệu vượt trội so với các loại xe truyền thống. Các thông số về khí thải cũng được cải thiện đáng kể, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Việc so sánh giữa các loại xe hybrid khác nhau cho thấy rằng thiết kế và công nghệ sử dụng có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất. Những kết quả này khẳng định rằng công nghệ hybrid không chỉ là một xu hướng mà còn là một giải pháp thực tiễn cho vấn đề ô nhiễm và tiết kiệm năng lượng trong giao thông.

Luận án tiến sĩ về thiết kế hệ động lực cho xe hybrid