Tổng quan luận án

Sự gia tăng nhanh chóng của các phương tiện giao thông đường bộ sử dụng động cơ đốt trong (ĐCĐT) đang đặt ra thách thức lớn đối với vấn đề an ninh năng lượng hóa thạch và ô nhiễm môi trường không khí đô thị. Tại Việt Nam, phương tiện cá nhân (đặc biệt là xe máy và ô tô con) chiếm tỷ trọng lớn trong lưu thông đô thị và là nguồn phát thải chính các chất độc hại như CO, HC, NOx và bụi. Việc chuyển đổi hoàn toàn sang xe thuần điện (BEV) hoặc xe pin nhiên liệu (FCV) gặp nhiều rào cản về hạ tầng trạm sạc, giá thành khối pin và thời gian sạc điện. Trong bối cảnh đó, phát triển phương tiện hybrid (HEV) kết hợp giữa ĐCĐT và động cơ điện (ĐCĐ) được xem là giải pháp chuyển tiếp phù hợp nhằm tối ưu hóa hiệu suất năng lượng và giảm thiểu phát thải độc hại.

Khoảng trống nghiên cứu được tác giả Trần Văn Đăng xác định: Phần lớn các nghiên cứu trong nước trước đây chủ yếu tập trung vào việc hoán cải các mẫu xe hiện hữu hoặc thử nghiệm trên từng cụm chi tiết riêng lẻ mà chưa xây dựng một quy trình tính toán thiết kế hoàn chỉnh, có hệ thống cho hệ động lực hybrid hỗn hợp; đồng thời, công nghệ phối hợp nguồn động lực và chiến lược điều khiển năng lượng tối ưu vẫn là bí quyết công nghệ hạn chế được công bố từ các nhà sản xuất quốc tế.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án được xác định rõ:

  1. Đưa ra giải pháp công nghệ phối hợp nguồn động lực ĐCĐT - ĐCĐ - Máy phát - Ắc quy và xây dựng quy trình tính toán thiết kế hệ động lực xe hybrid.
  2. Áp dụng giải pháp và quy trình nêu trên để tính toán, thiết kế một mô hình hệ động lực trên xe hybrid hai chỗ ngồi cỡ nhỏ.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Mô hình hệ động lực xe hybrid phối hợp kiểu hỗn hợp (Series-Parallel Hybrid) cấu thành từ ĐCĐT (động cơ xăng Piaggio 150cc), ĐCĐ, máy phát điện và bộ lưu trữ năng lượng (ắc quy).
  • Phạm vi không gian và thực nghiệm: Nghiên cứu tính toán lý thuyết, mô phỏng chuyên dụng và thử nghiệm thực nghiệm trên băng thử phanh dòng điện xoáy tại Trung tâm nghiên cứu Động cơ, nhiên liệu và khí thải, Viện Cơ khí Động lực, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội.
  • Phạm vi ứng dụng: Dòng xe hybrid cỡ nhỏ 2 chỗ ngồi phục vụ giao thông nội đô theo chu trình lái đô thị UDC (Urban Driving Cycle) và các chế độ vận tốc ổn định.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã tổng quan hệ thống các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến cấu trúc hệ thống truyền động hybrid, bộ phối hợp công suất và chiến lược quản lý năng lượng:

Các nghiên cứu quốc tế

  • Saurabh Mahapatra và cộng sự (2008): Xây dựng quy trình thiết kế hệ động lực hybrid song song trên nền tảng Matlab/Simulink, xác lập thông số đầu vào cho các khối phân phối động lực, ĐCĐT, ắc quy và ĐCĐ.
  • Feng Wang, Xiaojian Mao, Bin Zhuo: Nghiên cứu tích hợp bộ ly hợp điều khiển điện tử phân phối mô-men xoắn trên xe buýt hybrid, cho phép ngắt nối tức thời ĐCĐT với hệ truyền lực để duy trì động cơ trong vùng vận hành tối ưu.
  • K. David Huang và cộng sự (2004, 2020): Thiết kế hệ dẫn động hybrid song song sử dụng bộ vi sai ba bánh răng côn xoắn nhằm tích hợp mô-men, sau đó phát triển hệ thống phối hợp kiểu song song sử dụng bộ bánh răng hành tinh cho xe hybrid đô thị.
  • Yuan-Yong Hsu và cộng sự: Hoán cải xe máy truyền thống thành xe máy hybrid song song, thử nghiệm theo chu trình ECE-R40, ghi nhận ĐCĐT chỉ cần hoạt động 52,5% tổng thời gian chu trình, giúp giảm phát thải và nhiên liệu tiêu thụ.
  • Han và cộng sự: Phân tích hệ thống phân phối công suất hybrid hỗn hợp sử dụng cơ cấu bánh răng hành tinh liên kết ĐCĐT, máy phát và ĐCĐ, tối ưu hóa công suất sạc ắc quy theo trạng thái dung lượng sạc (SOC).
  • Yaobin Chen: Đề xuất chiến lược quản lý năng lượng 4 bước ứng dụng quy hoạch phi tuyến SQP (Sequential Quadratic Programming), quy hoạch động DP (Dynamic Programming) và hệ điều khiển mờ (Fuzzy Logic).
  • Maxim Idriss và cộng sự: Nghiên cứu dao động xoắn phi tuyến của hệ thống truyền lực hybrid bằng hàm năng lượng Hamilton và định lý Helmholtz.
  • Qifang Liu và cộng sự: Xây dựng chiến lược điều khiển hệ động lực hybrid song song dựa trên dự báo điều kiện vận hành.

Các nghiên cứu trong nước

  • Bùi Văn Ga và cộng sự: Thiết kế hệ thống hybrid 2 chỗ ngồi kiểu nối tiếp sử dụng ĐCĐT 110cc (5,5 kW) chạy bằng khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG), ĐCĐ một chiều ZYT145/06-90 (90V, 3000 v/ph, 60 Nm) và máy phát R263-A (28V, 4,5 kW). Tiếp đó năm 2009, nhóm phát triển mô hình xe máy hybrid điện - LPG gồm ĐCĐT Honda GX80 (2200W) kết hợp ĐCĐ 500W bánh trước và 1000W bánh sau, sử dụng 4 bình ắc quy N12V-35Ah, đạt vận tốc 55 km/h và đáp ứng tiêu chuẩn phát thải Euro IV.
  • Hồ Sĩ Xuân Diệu (2009): Chế tạo hệ thống động lực ô tô hybrid LPG - điện 2 chỗ ngồi sử dụng cơ cấu phối hợp bánh răng hành tinh - mặt trời, đạt phạm vi 50 km ở chế độ điện thuần và tiêu thụ 0,7 kg LPG cho 30 km chạy ĐCĐT.
  • Nguyễn Văn Định (Đại học Nha Trang): Thiết kế mô hình xe hybrid 2 chỗ ngồi kết hợp ĐCĐT 110cc dẫn động cầu sau với 2 ĐCĐ 350W lắp tại moay-ơ bánh trước, vận tốc tối đa 40 km/h và vượt dốc 18%.

Vị trí và khoảng trống luận án giải quyết

Kế thừa các nghiên cứu trước, luận án của NCS Trần Văn Đăng tập trung giải quyết bài toán đồng bộ từ lý thuyết tính toán, thiết kế kết cấu bộ phối hợp công suất cơ khí (kết hợp biến thiên vô cấp CVT và hệ đai thang hẹp), thiết lập chiến lược điều khiển theo mô-men xoắn, đến việc mô phỏng chuyên sâu bằng AVL-Cruise và thực nghiệm kiểm chứng trên băng thử chuyên dụng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và khung phân tích

  • Quan điểm thiết kế: Lấy ĐCĐT làm nguồn động lực chính, ĐCĐ làm nguồn phụ trợ. Hệ thống điều khiển duy trì ĐCĐT vận hành chủ yếu trong vùng có suất tiêu hao nhiên liệu kinh tế nhất (khoảng 250 g/kWh, tương ứng hiệu suất nhiệt 34,3%), giảm thiểu tối đa các chế độ làm việc không ổn định và tải thấp.
  • Thu hồi năng lượng phanh: Tích hợp hệ thống phanh tái sinh để chuyển hóa động năng dư thừa thành điện năng nạp lại vào ắc quy trong quá trình giảm tốc hoặc xuống dốc.
  • Chiến lược phối hợp công suất: Dựa trên ngưỡng tốc độ xe ($V_1$, $V_2$, $V_3$), yêu cầu mô-men kéo và trạng thái sạc ắc quy (SOC) để chuyển đổi linh hoạt giữa 5 chế độ làm việc: (1) Thuần điện, (2) ĐCĐT vừa kéo xe vừa sạc ắc quy, (3) Thuần ĐCĐT, (4) Phối hợp ĐCĐT và ĐCĐ (tăng tốc/leo dốc), (5) Phanh tái sinh.
Chế độ vận hành Nguồn dẫn động chính Nguồn phụ trợ / Chức năng nạp Điều kiện vận hành
Chế độ thuần điện Động cơ điện (ĐCĐ) ĐCĐT tắt hoàn toàn Khởi động, chạy chậm trong đô thị ($V < V_1$), tải nhỏ, SOC đủ
Chế độ nạp khi chạy ĐCĐT Máy phát sạc điện vào ắc quy $V_1 \le V \le V_2$, tải trung bình, SOC thấp
Chế độ thuần ĐCĐT ĐCĐT Tách ĐCĐ khỏi hệ thống kéo $V_1 \le V \le V_2$, tốc độ ổn định, SOC bình thường
Chế độ phối hợp ĐCĐT + ĐCĐ Cả hai nguồn cùng truyền mô-men Tăng tốc, tải nặng, leo dốc ($V > V_2$)
Chế độ phanh tái sinh Lực cản từ máy phát/ĐCĐ Nạp điện dòng cao về khối ắc quy Khi giảm tốc độ, hãm phanh hoặc xuống dốc

Phương pháp nghiên cứu

Luận án áp dụng phương pháp nghiên cứu hỗn hợp kết hợp giữa tính toán lý thuyết, mô phỏng số học và thực nghiệm vật lý:

  • Phương pháp tính toán thiết kế cơ khí: Tính toán động học, động lực học và độ bền các chi tiết truyền lực (bộ truyền CVT, đai thang hẹp SPZ Narrow DIN 7753, trục chính) sử dụng phần mềm Autodesk Inventor.
  • Phương pháp mô phỏng số học: Ứng dụng phần mềm AVL-Cruise xây dựng mô hình toàn xe (gồm ĐCĐT, ĐCĐ, ắc quy, hộp số CVT, bánh xe, bộ vi sai, bộ điều khiển) để tính toán tiêu hao nhiên liệu và phát thải khí xả theo chu trình UDC và các dải tốc độ ổn định. Liên kết Matlab/Simulink thông qua Dynamic Link Library (DLL) để xây dựng thuật toán điều khiển phối hợp.
  • Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Thử nghiệm trên băng thử phanh dòng điện xoáy trong phòng thí nghiệm; đo lường tiêu hao nhiên liệu bằng thiết bị cân điện tử AVL Fuel Balance 733S; phân tích phát thải khí xả bằng thiết bị Horiba Mexa 584L (đo CO, HC, CO2, NOx, O2 và hệ số dư lượng không khí $\lambda$); giám sát dòng điện và điện áp bằng thiết bị đo chuyên dụng.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

Chương 1 phân tích bức tranh tổng thể về thực trạng giao thông đô thị và áp lực ô nhiễm môi trường do khí thải phương tiện tại Việt Nam. Tác giả tổng hợp các xu hướng công nghệ phương tiện sạch (BEV, FCV, HEV), phân tích ưu nhược điểm của ba cấu hình hybrid cơ bản (nối tiếp, song song và hỗn hợp), đồng thời phân loại chi tiết các thành phần cấu thành hệ thống hybrid (ĐCĐT, ĐCĐ BLDC/AC cảm ứng, bộ lưu trữ năng lượng, biến tần DC-AC, DC-DC và các bộ truyền EVT, PST). Chương này cũng điểm luận chi tiết 15 công trình khoa học trong và ngoài nước, từ đó xác lập phương pháp tiếp cận và cấu trúc nghiên cứu của đề tài.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính toán, thiết kế hệ động lực xe hybrid

Nội dung chương 2 tập trung xây dựng cơ sở toán học và quy trình 9 bước tính toán thiết kế hệ thống hybrid. Tác giả thiết lập các phương trình cân bằng lực kéo, lực cản chuyển động (cản lăn $F_f$, cản dốc $F_g$, cản khí động $F_w$, cản quán tính $F_j$), xác định các tiêu chí động lực học theo tiêu chuẩn PNGV và TCVN 4054:2005.

Quy trình 9 bước bao gồm:

  1. Xác định quan điểm thiết kế (ĐCĐT làm nguồn chính, ĐCĐ làm nguồn phụ).
  2. Lựa chọn phương pháp phối hợp công suất.
  3. Xác định các thông số kỹ thuật đầu vào của phương tiện.
  4. Tính toán xác định công suất các nguồn động lực (ĐCĐT, ĐCĐ, máy phát, ắc quy).
  5. Thiết kế bộ phối hợp cơ khí (CVT, đai truyền, trục chính).
  6. Xây dựng chiến lược điều khiển phối hợp và quản lý năng lượng (SOC).
  7. Thiết kế mạch điều khiển điện tử và phần cứng điều khiển.
  8. Xây dựng mô hình mô phỏng chuyên dụng trên AVL-Cruise và liên kết Matlab/Simulink.
  9. Đánh giá kiểm chứng mô phỏng theo chu trình thử nghiệm tiêu chuẩn.

Chương 2 cũng trình bày cơ sở lý thuyết tính toán phát thải, tiêu hao nhiên liệu và mô hình nhiệt của ắc quy trong phần mềm AVL-Cruise kết hợp bộ phát chu trình ngẫu nhiên Random Cycle Generator trong AVL-Boost.

Chương 3: Tính toán thiết kế và mô phỏng hệ động lực xe hybrid

Chương 3 triển khai toàn bộ các bước tính toán kích thước hình học, công suất và mô phỏng chi tiết:

  • Lựa chọn nguồn động lực: ĐCĐT xăng Piaggio 150cc (đặc tính tiêu hao tối ưu 250 g/kWh), động cơ điện một chiều/xoay chiều phụ trợ, máy phát điện và khối ắc quy chì-axit/Lithium.
  • Tính toán cơ cấu phối hợp công suất:
    • Thiết kế bộ truyền biến thiên vô cấp CVT kết nối với ĐCĐT.
    • Tính toán bộ truyền đai thang hẹp kiểu YO (SPZ Narrow DIN 7753) nối giữa trục ra của CVT và trục chính.
    • Thiết kế bộ truyền đai giữa ĐCĐ và trục chính; tính toán kiểm nghiệm độ bền mỏi và dao động xoắn của trục chính.
  • Thiết kế hệ thống điều khiển: Xây dựng sơ đồ mạch điều khiển trung tâm (CPU, ROM, RAM, EEPROM), mạch điều khiển đánh lửa/phun xăng ĐCĐT, mạch điều khiển sạc xả ắc quy và lưu đồ thuật toán đóng ngắt động cơ theo mô-men xoắn.
  • Mô phỏng so sánh trên AVL-Cruise: Thiết lập mô hình xe hybrid và xe truyền thống (dùng cùng loại động cơ xăng 150cc) chạy theo chu trình đô thị UDC và chế độ tốc độ ổn định 40 km/h và 60 km/h.
Thông số mô phỏng / Thử nghiệm Xe truyền thống (chỉ ĐCĐT) Xe hybrid (mô hình nghiên cứu)
Nguồn động lực chính ĐCĐT xăng Piaggio 150cc ĐCĐT Piaggio 150cc kết hợp ĐCĐ
Bộ truyền trung gian CVT truyền thống CVT kết hợp bộ truyền đai SPZ Narrow DIN 7753
Chế độ vận hành đô thị (UDC) ĐCĐT hoạt động liên tục ĐCĐT tắt ở dải tốc độ thấp, chỉ chạy khi tối ưu
Mô-men xoắn cực đại đáp ứng Bị giới hạn bởi đường đặc tính ĐCĐT Bù mô-men tức thời từ ĐCĐ ở tốc độ thấp
Phát thải khí ô nhiễm (CO, HC, NOx) Mức phát thải cao ở chế độ chuyển tiếp Giảm đáng kể nhờ hạn chế chế độ tải xấu của ĐCĐT
Tính kinh tế nhiên liệu Tiêu hao lớn khi dừng/chạy chậm Tiết kiệm nhiên liệu nhờ tắt máy và phanh tái sinh

Chương 4: Nghiên cứu thử nghiệm

Chương 4 thực hiện chế tạo mô hình thực nghiệm và bố trí đo đạc trên băng thử phanh dòng điện xoáy tại Trung tâm nghiên cứu Động cơ, nhiên liệu và khí thải (Đại học Bách khoa Hà Nội):

  • Bố trí lắp đặt: Mô hình hệ phối hợp nguồn động lực hybrid hoàn chỉnh được cân chỉnh đồng tâm, liên kết với băng thử tải qua khớp nối các-đăng.
  • Hệ thống thiết bị đo: Cân đo tiêu hao nhiên liệu AVL Fuel Balance 733S, máy phân tích khí thải Horiba Mexa 584L, cảm biến đo dòng điện và điện áp nạp/phóng của ắc quy.
  • Chế độ thử nghiệm: Khảo sát tại các chế độ vòng quay cố định của ĐCĐT ($n_{dcđt} = 4000$ v/ph, $6000$ v/ph, $7000$ v/ph) ở hai trạng thái: chỉ có ĐCĐT làm việc và cả ĐCĐT cùng ĐCĐ phối hợp làm việc.
  • Kết quả và đối chứng: Đo đạc chi tiết suất tiêu hao năng lượng, nồng độ phát thải CO (%), HC (ppm), NOx (ppm). Tác giả tiến hành so sánh dữ liệu thực nghiệm với kết quả mô phỏng trên AVL-Cruise, khẳng định sự tương đồng về quy luật biến thiên và tính chính xác của mô hình lý thuyết.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về mặt khoa học và lý luận

  1. Xây dựng hoàn chỉnh quy trình tính toán thiết kế 9 bước cho hệ động lực xe hybrid cỡ nhỏ phối hợp kiểu hỗn hợp, làm tài liệu tham khảo có tính hệ thống cho nghiên cứu động lực học phương tiện hybrid tại Việt Nam.
  2. Xây dựng thành công mô hình mô phỏng động học, động lực học, kinh tế nhiên liệu và phát thải của xe hybrid trên phần mềm chuyên dụng AVL-Cruise kết hợp với chiến lược điều khiển liên kết qua Matlab/Simulink.
  3. Thiết lập được thuật toán và chiến lược quản lý năng lượng theo mô-men xoắn và trạng thái dung lượng sạc (SOC), giúp giữ ĐCĐT hoạt động trong vùng tiêu hao nhiên liệu tối ưu (khoảng 250 g/kWh).

Đóng góp mới về mặt thực tiễn và công nghệ

  1. Thiết kế, chế tạo hoàn chỉnh mô hình phần cứng cơ cấu phối hợp công suất sử dụng bộ truyền biến thiên vô cấp CVT kết hợp hệ thống truyền động đai thang hẹp SPZ (DIN 7753) và trục chính, đảm bảo đóng ngắt êm dịu, tổn thất cơ giới thấp và tính khả thi trong gia công trong nước.
  2. Chế tạo và thử nghiệm thành công mô hình hệ thống điều khiển điện tử tích hợp (mạch điều khiển trung tâm, mạch điều khiển ĐCĐT, mạch sạc xả ắc quy) trên băng thử phanh dòng điện xoáy.
  3. Đưa ra giải pháp kỹ thuật cụ thể có khả năng ứng dụng thực tế để giảm thiểu mức tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch và cắt giảm phát thải các chất độc hại (CO, HC, NOx) cho các dòng xe đô thị 2 chỗ ngồi tại Việt Nam.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên các nội dung được công bố trong văn bản luận án, các hạn chế và định hướng phát triển được xác định:

  • Hạn chế của nghiên cứu:

    • Thử nghiệm thực nghiệm mới chỉ dừng lại ở việc đánh giá mô hình hệ động lực trên băng thử phanh dòng điện xoáy trong phòng thí nghiệm tại các điểm vận tốc và chế độ tải ổn định, chưa tiến hành lắp đặt thử nghiệm trực tiếp trên xe hoàn chỉnh ngoài đường thực tế theo chu trình giao thông thực tế tại Việt Nam.
    • Loại ắc quy và hệ thống lưu trữ năng lượng trong mô hình thực nghiệm còn chịu giới hạn về dung lượng và khối lượng, chưa ứng dụng các loại pin thế hệ mới có mật độ năng lượng cao hơn.

  • Hướng nghiên cứu tiếp theo:

    • Hoàn thiện chế tạo khung vỏ phương tiện 2 chỗ ngồi hoàn chỉnh và lắp đặt hệ thống động lực hybrid lên xe để tiến hành thử nghiệm trên đường thực tế.
    • Tối ưu hóa thuật toán điều khiển phối hợp nguồn năng lượng theo thời gian thực (Real-time Energy Management) sử dụng các bộ vi điều khiển tốc độ cao.
    • Nghiên cứu ứng dụng các khối pin Lithium-ion dung lượng cao kèm hệ thống quản lý pin chuyên dụng (BMS) để nâng cao hiệu suất phanh tái sinh và mở rộng phạm vi hoạt động ở chế độ thuần điện.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu kỹ thuật có giá trị ứng dụng và tham khảo đối với:

  • Nghiên cứu sinh, học viên cao học và sinh viên các chuyên ngành Kỹ thuật Cơ khí Động lực, Kỹ thuật Ô tô, Kỹ thuật Cơ điện tử: Tham khảo phương pháp xây dựng mô hình mô phỏng trên phần mềm AVL-Cruise, kỹ thuật liên kết Matlab/Simulink qua DLL và quy trình tính toán thiết kế chi tiết bộ truyền động cơ khí.
  • Giảng viên và các nhà nghiên cứu: Sử dụng làm tài liệu giảng dạy chuyên đề về phương tiện giao thông sử dụng năng lượng mới, ô tô hybrid và công nghệ giảm phát thải động cơ đốt trong.
  • Các kỹ sư R&D tại các doanh nghiệp sản xuất, lắp ráp ô tô - xe máy: Tham khảo giải pháp thiết kế bộ phối hợp cơ khí CVT - đai thang hẹp và sơ đồ bố trí băng thử phanh dòng điện xoáy để kiểm chứng các hệ thống động lực hybrid cỡ nhỏ.

Câu hỏi thường gặp

1. Luận án lựa chọn cấu hình phối hợp nguồn động lực nào và theo quan điểm thiết kế gì?

Luận án lựa chọn cấu hình hybrid hỗn hợp (Series-Parallel Hybrid) gồm 4 thành phần chính: ĐCĐT, ĐCĐ, Máy phát và Ắc quy. Quan điểm thiết kế xuyên suốt là lấy ĐCĐT làm nguồn động lực chính và ĐCĐ làm nguồn động lực phụ trợ. Mục tiêu là luôn duy trì ĐCĐT hoạt động trong vùng tiêu hao nhiên liệu tối ưu (khoảng 250 g/kWh, hiệu suất nhiệt đạt 34,3%), sử dụng ĐCĐ để khởi động, chạy chậm và bù mô-men khi tăng tốc, đồng thời tận dụng phanh tái sinh để sạc lại ắc quy.

2. Các thông số phần cứng cơ khí chính trong hệ phối hợp công suất của mô hình là gì?

Hệ phối hợp công suất được thiết kế gồm:

  • ĐCĐT: Động cơ xăng Piaggio dung tích 150cc.
  • Bộ truyền biến thiên vô cấp CVT kết nối với đầu ra ĐCĐT.
  • Bộ truyền đai thang hẹp kiểu YO (tiêu chuẩn SPZ Narrow DIN 7753) nối giữa trục ra CVT và trục chính.
  • Bộ truyền đai truyền động nối giữa ĐCĐ và trục chính.
  • Trục chính tích hợp hệ thống điều khiển phân phối mô-men.

3. Tác giả sử dụng các phần mềm chuyên dụng nào trong quá trình nghiên cứu?

  • Autodesk Inventor: Sử dụng để tính toán thiết kế hình học, không gian bố trí và kiểm nghiệm độ bền các bộ truyền dẫn cơ khí.
  • AVL-Cruise: Xây dựng mô hình động học, động lực học toàn xe, tính toán mức tiêu hao nhiên liệu và thành phần phát thải theo chu trình lái UDC và các dải tốc độ ổn định (40 km/h, 60 km/h).
  • AVL-Boost: Tạo lập các chu trình thử nghiệm thông qua công cụ Random Cycle Generator.
  • Matlab/Simulink: Xây dựng thuật toán điều khiển phối hợp nguồn động lực và liên kết với AVL-Cruise thông qua thư viện liên kết động DLL.

4. Hệ thống thử nghiệm thực nghiệm trong phòng lab gồm những thiết bị đo chuyên dụng nào?

Hệ thống thử nghiệm được lắp đặt tại Trung tâm nghiên cứu Động cơ, nhiên liệu và khí thải (Đại học Bách khoa Hà Nội), bao gồm:

  • Băng thử tải kiểu dòng điện xoáy (Eddy current dynamometer).
  • Khớp nối các-đăng đồng tâm kết nối mô hình với băng thử.
  • Thiết bị phân tích khí xả Horiba Mexa 584L (đo CO, HC, NOx, CO2, O2, $\lambda$).
  • Cân đo tiêu hao nhiên liệu chuyên dụng AVL Fuel Balance 733S.
  • Thiết bị đo dòng điện và điện áp tiêu thụ/nạp của ắc quy.

5. Kết quả kiểm chứng giữa mô phỏng và thực nghiệm cho thấy điều gì?

Kết quả đo đạc thực nghiệm trên băng thử ở các dải tốc độ động cơ 4000 v/ph, 6000 v/ph và 7000 v/ph cho thấy sự tương thích và đồng nhất về xu hướng biến thiên của suất tiêu hao nhiên liệu và nồng độ các chất phát thải (CO, HC, NOx) so với mô hình mô phỏng trên AVL-Cruise. Điều này chứng minh độ tin cậy của quy trình tính toán thiết kế và mô hình mô phỏng mà luận án đã xây dựng.

Kết luận

Luận án "Nghiên cứu tính toán thiết kế hệ động lực xe hybrid" của tác giả Trần Văn Đăng đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán thiết kế hệ thống động lực hybrid hỗn hợp cho phương tiện đô thị cỡ nhỏ hai chỗ ngồi. Thông qua việc kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết tính toán, mô phỏng chuyên sâu trên phần mềm AVL-Cruise và kiểm nghiệm thực nghiệm trên băng thử phanh dòng điện xoáy, tác giả đã đề xuất thành công quy trình 9 bước tính toán thiết kế hệ thống hybrid và bộ cơ cấu phối hợp công suất cơ khí sử dụng CVT kết hợp đai thang hẹp. Kết quả nghiên cứu khẳng định khả năng tối ưu hóa vùng làm việc của ĐCĐT, giảm thiểu tiêu hao nhiên liệu và cắt giảm phát thải ô nhiễm, đóng góp tư liệu khoa học và công nghệ thiết thực cho ngành kỹ thuật cơ khí động lực tại Việt Nam.