Nghiên Cứu Và Mô Phỏng Hoạt Động Của Mô Hình Hybrid Toyota Prius Trong Luận Văn Thạc Sĩ

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu sản xuất và mô phỏng hoạt động mẫu xe hybrid Toyota Prius, tập trung vào công nghệ và hiệu quả vận hành.

• Tác giả: Nguyễn Phan Lương Bằng
• Người hướng dẫn: Master Vũ Đình Huấn
• Trường học: Ho Chi Minh City University of Technology and Education
• Chuyên ngành: Mechanical Engineering
• Đề tài: Nghiên Cứu Và Mô Phỏng Hoạt Động Của Mô Hình Hybrid Toyota Prius
• Loại tài liệu: thesis
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Ho Chi Minh City

Mục lục chi tiết

• 1. CHAPTER 1: INTRODUCTION
• 1.1. The reason for choosing the topic
• 1.2. Goals
• 1.3. Limit in the project
• 1.4. Research methods
• 2. CHAPTER 2: THEORETICAL BASIS OF HYBRID ENGINES
• 2.1. SERIES-PARALLEL HYBRID’S COMPONENTS
• 2.1.1. 2ZR-FXE engine
• 2.1.2. MG1 và MG2
• 2.1.3. POWER-SPLIT DEVICE (PSD)
• 2.1.4. High voltage source
• 2.1.5. Nickel-metal hydride high-voltage battery
• 2.2. Method of controlling engine speed
• 2.2.1. Torque controlled method
• 2.2.2. Drivetrain controlled strategy
• 2.2.3. Engine speed controlled strategy
• 2.2.4. Traction moment controlled strategy
• 2.2.4.1. In the low speed zone
• 2.2.4.2. In the medium vehicle speed zone
• 2.2.4.3. In the high vehicle speed zone
• 2.3. Controlled regenerative braking
• 3. CHAPTER 3: CALCULATION, SIMULATION BY MATLAB/SIMULINK
• 3.1. MODEL CAR SPECIFICATIONS
• 3.2. SIMULATION OF MODEL IN MATLAB/SIMULINK
• 3.3. Power-Split Device
• 3.3.1. State of charge (SOC)
• 3.3.2. Moment and motor speed (MG2)
• 3.3.3. Moment and engine speed
• 3.3.4. Moment and generator speed (MG1)

Tóm tắt

I. Nghiên cứu mô hình hybrid

Nghiên cứu mô hình hybrid là trọng tâm của luận văn, tập trung vào việc phân tích cấu trúc và nguyên lý hoạt động của xe hybrid. Luận văn đề cập đến lịch sử phát triển của công nghệ hybrid, từ những ý tưởng ban đầu đến các ứng dụng hiện đại. Toyota Prius được chọn làm đối tượng nghiên cứu do tính phổ biến và hiệu quả trong việc tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải. Luận văn cũng phân tích các thành phần chính của mô hình hybrid, bao gồm động cơ đốt trong, động cơ điện, và hệ thống pin cao áp.

1.1. Lịch sử và phát triển

Lịch sử và phát triển của công nghệ hybrid bắt đầu từ thế kỷ 18 với những ý tưởng sơ khai. Tuy nhiên, chỉ đến cuối thế kỷ 20, công nghệ hybrid mới được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô. Toyota Prius là một trong những mẫu xe đầu tiên áp dụng công nghệ hybrid và đạt được thành công lớn về mặt thương mại và kỹ thuật. Luận văn nhấn mạnh vai trò của công nghệ hybrid trong việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tiết kiệm năng lượng.

1.2. Cấu trúc mô hình hybrid

Cấu trúc mô hình hybrid bao gồm các thành phần chính như động cơ đốt trong, động cơ điện, hệ thống pin cao áp, và bộ điều khiển điện tử. Luận văn phân tích chi tiết cách các thành phần này phối hợp với nhau để tối ưu hóa hiệu suất năng lượng. Toyota Prius sử dụng hệ thống Power Split Device (PSD) để phân chia công suất giữa động cơ đốt trong và động cơ điện, đảm bảo hiệu quả hoạt động trong mọi điều kiện lái xe.

II. Mô phỏng hoạt động

Phần mô phỏng hoạt động của luận văn tập trung vào việc sử dụng phần mềm MATLAB/Simulink để mô phỏng và phân tích hiệu suất của mô hình hybrid Toyota Prius. Các thông số kỹ thuật của xe được nhập vào mô hình để đảm bảo tính chính xác trong quá trình mô phỏng. Kết quả mô phỏng cho thấy khả năng tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải của xe hybrid so với xe truyền thống.

2.1. Thiết lập mô hình

Thiết lập mô hình trên MATLAB/Simulink bao gồm việc nhập các thông số kỹ thuật của Toyota Prius, như công suất động cơ, dung lượng pin, và hiệu suất của Power Split Device (PSD). Mô hình được thiết kế để mô phỏng các điều kiện lái xe khác nhau, từ chế độ lái trong thành phố đến chế độ lái trên đường cao tốc. Kết quả mô phỏng cho thấy sự khác biệt rõ rệt về hiệu suất năng lượng giữa xe hybrid và xe truyền thống.

2.2. Phân tích kết quả

Phân tích kết quả mô phỏng cho thấy xe hybrid đạt được hiệu suất năng lượng cao hơn đáng kể so với xe truyền thống. Đặc biệt, trong điều kiện lái xe trong thành phố, xe hybrid tiết kiệm được nhiều nhiên liệu nhờ khả năng tái tạo năng lượng khi phanh. Kết quả mô phỏng cũng chỉ ra rằng Toyota Prius có khả năng giảm khí thải một cách hiệu quả, góp phần bảo vệ môi trường.

III. Ứng dụng thực tiễn

Luận văn không chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu và mô phỏng mà còn đề cập đến ứng dụng thực tiễn của công nghệ hybrid trong ngành công nghiệp ô tô. Toyota Prius là một ví dụ điển hình về việc áp dụng công nghệ hybrid để tạo ra những chiếc xe thân thiện với môi trường và tiết kiệm nhiên liệu. Luận văn cũng đề xuất các giải pháp để phát triển công nghệ hybrid tại Việt Nam, nơi mà cơ sở hạ tầng cho xe điện còn hạn chế.

3.1. Phát triển bền vững

Phát triển bền vững là mục tiêu hàng đầu của công nghệ hybrid. Luận văn nhấn mạnh vai trò của công nghệ hybrid trong việc giảm thiểu sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và giảm khí thải gây ô nhiễm môi trường. Toyota Prius là một minh chứng cho việc áp dụng công nghệ hybrid để tạo ra những chiếc xe thân thiện với môi trường và tiết kiệm nhiên liệu.

3.2. Triển vọng tại Việt Nam

Triển vọng tại Việt Nam của công nghệ hybrid được đánh giá cao, đặc biệt trong bối cảnh cơ sở hạ tầng cho xe điện còn hạn chế. Luận văn đề xuất các giải pháp để phát triển công nghệ hybrid tại Việt Nam, bao gồm việc đầu tư vào nghiên cứu và phát triển, cũng như xây dựng chính sách hỗ trợ từ chính phủ. Toyota Prius có thể là mẫu xe tiên phong trong việc thúc đẩy phát triển bền vững tại Việt Nam.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa toàn cầu, nhu cầu năng lượng ngày càng tăng cao, đặc biệt trong ngành công nghiệp ô tô. Việc tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường trở thành yêu cầu cấp thiết đối với các quốc gia và doanh nghiệp. Xe hybrid, kết hợp động cơ xăng và động cơ điện, được xem là giải pháp hiệu quả nhằm giảm tiêu hao nhiên liệu và khí thải độc hại. Tại Việt Nam, mặc dù xe điện thuần túy chưa phát triển do hạn chế về hạ tầng, xe hybrid như Toyota Prius được đánh giá cao về tính thực tiễn và phù hợp với điều kiện hiện tại.

Luận văn tập trung nghiên cứu lý thuyết và mô phỏng vận hành mô hình xe Toyota Prius hybrid trên phần mềm MATLAB/Simulink, với mục tiêu làm chủ nguyên lý hoạt động, xây dựng mô hình mô phỏng và điều khiển phù hợp với chu trình thử nghiệm. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào mô hình xe hybrid loại kết hợp (series-parallel) trong giai đoạn năm 2022 tại TP. Hồ Chí Minh. Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao hiểu biết về công nghệ hybrid, hỗ trợ phát triển các giải pháp tiết kiệm năng lượng và giảm ô nhiễm môi trường trong ngành ô tô tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai lý thuyết chính: nguyên lý hoạt động của xe hybrid và mô hình truyền động kết hợp series-parallel. Xe hybrid sử dụng hai nguồn năng lượng: động cơ đốt trong (ICE) và động cơ điện (MG1, MG2), phối hợp thông qua thiết bị phân chia công suất (Power Split Device - PSD). Các khái niệm trọng tâm bao gồm:

• Power Split Device (PSD): Bộ truyền hành tinh phân chia công suất giữa động cơ xăng và động cơ điện, cho phép điều chỉnh tỉ lệ công suất linh hoạt.
• MG1 và MG2: Động cơ điện MG1 hoạt động như máy phát điện và khởi động động cơ xăng, MG2 cung cấp lực kéo chính cho bánh xe và tái tạo năng lượng khi phanh.
• Chu trình Atkinson: Động cơ 2ZR-FXE sử dụng chu trình Atkinson giúp tăng hiệu suất và giảm khí thải.
• Các chế độ vận hành: Khởi động, tăng tốc, chạy đường trường, phanh tái tạo, chế độ EV (chạy bằng điện thuần túy), và chế độ leo dốc.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ tài liệu kỹ thuật, báo cáo ngành và các nghiên cứu trước đây về xe hybrid Toyota Prius. Phương pháp nghiên cứu bao gồm:

• Xây dựng mô hình mô phỏng: Sử dụng MATLAB/Simulink để mô phỏng hoạt động của hệ thống hybrid dựa trên các thông số kỹ thuật thực tế như công suất động cơ, mô-men xoắn, tốc độ vòng quay.
• Phân tích mô phỏng: Thực hiện các chu trình lái thử nghiệm để đánh giá hiệu suất, mức tiêu hao nhiên liệu và khả năng tái tạo năng lượng.
• Cỡ mẫu: Mô hình mô phỏng dựa trên thông số kỹ thuật của xe Toyota Prius đời 2010, không xây dựng mô hình vật lý thực nghiệm.
• Timeline: Nghiên cứu và mô phỏng được thực hiện trong năm 2022, với các giai đoạn thu thập dữ liệu, xây dựng mô hình, chạy mô phỏng và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu: Mô hình mô phỏng cho thấy xe hybrid có thể giảm tiêu hao nhiên liệu đến khoảng 50% so với xe chạy động cơ xăng truyền thống, đặc biệt trong điều kiện đô thị với nhiều điểm dừng và khởi động lại.
2. Tái tạo năng lượng khi phanh: Hệ thống phanh tái tạo giúp thu hồi khoảng 20-30% năng lượng bị mất trong quá trình phanh, góp phần tăng hiệu suất tổng thể của xe.
3. Phân bổ công suất động cơ: Trong chế độ vận hành bình thường, động cơ xăng cung cấp khoảng 60-75% công suất ở tốc độ cao (trên 60 mph), trong khi động cơ điện hỗ trợ chính khi tăng tốc và chạy ở tốc độ thấp.
4. Chế độ EV: Xe có thể chạy hoàn toàn bằng động cơ điện ở tốc độ thấp (dưới 30 mph) trong khoảng thời gian ngắn, giúp giảm phát thải và tiếng ồn.

Thảo luận kết quả

Kết quả mô phỏng phù hợp với các nghiên cứu thực tế và báo cáo ngành về xe hybrid, khẳng định tính khả thi và hiệu quả của công nghệ hybrid trong việc giảm tiêu hao nhiên liệu và ô nhiễm môi trường. Việc sử dụng PSD giúp tối ưu hóa phân bổ công suất giữa động cơ xăng và điện, nâng cao hiệu suất vận hành. Các biểu đồ mô phỏng mô-men xoắn, tốc độ vòng quay của MG1, MG2 và động cơ xăng minh họa rõ sự phối hợp linh hoạt giữa các thành phần. So với xe điện thuần túy, xe hybrid không phụ thuộc hoàn toàn vào hạ tầng sạc điện, phù hợp với điều kiện phát triển hạ tầng tại Việt Nam. Tuy nhiên, chi phí pin cao và tuổi thọ pin vẫn là thách thức cần giải quyết trong tương lai.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Phát triển mô hình thực nghiệm: Xây dựng mô hình vật lý dựa trên mô phỏng để kiểm chứng và tối ưu hóa các tham số vận hành, dự kiến trong vòng 1-2 năm tới, do các viện nghiên cứu và trường đại học thực hiện.
2. Nâng cao công nghệ pin: Đầu tư nghiên cứu và ứng dụng pin lithium-ion hoặc polymer lithium nhằm giảm chi phí và tăng tuổi thọ pin, hướng tới mục tiêu giảm giá thành xe hybrid trong 3-5 năm.
3. Xây dựng hạ tầng hỗ trợ: Chính phủ và doanh nghiệp cần phối hợp phát triển hệ thống trạm sạc và bảo dưỡng chuyên biệt cho xe hybrid, đặc biệt tại các thành phố lớn, trong vòng 5 năm tới.
4. Đào tạo nguồn nhân lực: Tổ chức các khóa đào tạo kỹ thuật về công nghệ hybrid cho kỹ sư và kỹ thuật viên ô tô nhằm nâng cao năng lực bảo trì, sửa chữa, đảm bảo vận hành hiệu quả, thực hiện liên tục hàng năm.
5. Chính sách khuyến khích: Đề xuất các chính sách ưu đãi thuế, hỗ trợ tài chính cho người tiêu dùng và doanh nghiệp đầu tư xe hybrid, thúc đẩy thị trường phát triển bền vững trong 3 năm tới.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Sinh viên và nghiên cứu sinh ngành cơ khí ô tô: Nắm vững kiến thức về công nghệ hybrid, mô hình mô phỏng và điều khiển xe hybrid, phục vụ học tập và nghiên cứu chuyên sâu.
2. Kỹ sư thiết kế và phát triển sản phẩm ô tô: Áp dụng các kết quả mô phỏng để thiết kế, tối ưu hóa hệ thống truyền động hybrid, nâng cao hiệu suất và giảm tiêu hao nhiên liệu.
3. Doanh nghiệp sản xuất và lắp ráp ô tô: Tham khảo để phát triển sản phẩm xe hybrid phù hợp với thị trường Việt Nam, đồng thời xây dựng chiến lược phát triển bền vững.
4. Cơ quan quản lý và hoạch định chính sách: Sử dụng luận văn làm cơ sở khoa học để xây dựng chính sách hỗ trợ phát triển công nghệ xanh trong ngành ô tô, góp phần bảo vệ môi trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Xe hybrid hoạt động như thế nào?
   Xe hybrid kết hợp động cơ xăng và động cơ điện, sử dụng bộ phân chia công suất để điều phối năng lượng, giúp tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải. Ví dụ, khi tăng tốc, động cơ điện hỗ trợ động cơ xăng, khi phanh, năng lượng được tái tạo và lưu trữ trong pin.

2. Mô hình mô phỏng trên MATLAB/Simulink có chính xác không?
   Mô hình dựa trên thông số kỹ thuật thực tế của Toyota Prius và các chu trình lái tiêu chuẩn, cho phép mô phỏng chính xác các chế độ vận hành và hiệu suất xe, hỗ trợ phân tích và tối ưu hóa hệ thống.

3. Ưu điểm của xe hybrid so với xe điện thuần túy là gì?
   Xe hybrid không phụ thuộc hoàn toàn vào hạ tầng sạc điện, có thể sử dụng nhiên liệu xăng khi cần, phù hợp với điều kiện hạ tầng hiện tại tại Việt Nam, đồng thời vẫn giảm được lượng khí thải và tiết kiệm nhiên liệu.

4. Pin của xe hybrid có tuổi thọ bao lâu?
   Pin nickel-metal hydride hiện tại có tuổi thọ khoảng 8-10 năm tùy điều kiện sử dụng. Công nghệ pin lithium-ion đang được phát triển để tăng tuổi thọ và giảm chi phí.

5. Làm thế nào để tối ưu hóa hiệu suất xe hybrid?
   Thông qua điều khiển thông minh của ECU, phân bổ công suất hợp lý giữa động cơ xăng và điện, sử dụng phanh tái tạo hiệu quả và duy trì trạng thái sạc pin ổn định, giúp xe vận hành tiết kiệm và bền bỉ.

Kết luận

• Luận văn đã làm chủ được nguyên lý hoạt động và lý thuyết của xe hybrid, đặc biệt là mô hình Toyota Prius series-parallel.
• Mô hình mô phỏng trên MATLAB/Simulink thể hiện hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu và khả năng tái tạo năng lượng rõ rệt.
• Kết quả nghiên cứu phù hợp với thực tế và các báo cáo ngành, khẳng định tiềm năng phát triển xe hybrid tại Việt Nam.
• Đề xuất các giải pháp phát triển công nghệ pin, xây dựng hạ tầng và đào tạo nhân lực nhằm thúc đẩy ứng dụng xe hybrid.
• Các bước tiếp theo bao gồm xây dựng mô hình thực nghiệm, hoàn thiện công nghệ và phối hợp chính sách hỗ trợ, kêu gọi các tổ chức nghiên cứu và doanh nghiệp cùng tham gia.

Hãy tiếp tục nghiên cứu và ứng dụng công nghệ hybrid để góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững ngành công nghiệp ô tô Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FINAL REPORT STUDENT'S SCIENTIFIC RESEARCH TOPIC RESEARCHING ON MANUFACTURING AND SIMULATING THE OPERATION OF THE TOYOTA PRIUS HYBRID'S MODEL S K C 0 0 3 9 5 9 TOPIC NUMBER: SV2022-153 PROJECT LEADER: NGUYEN QUOC VU SKC008096 Ho Chi Minh City, November, 2022 HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FALCUTY FOR HIGH QUALITY TRAINING SCIENTIFIC RESEARCH RESEARCHING ON MANUFACTURING AND SIMULATING THE OPERATION OF THE TOYOTA PRIUS HYBRID’S MODEL Project code: SV2022-153 Student: Nguyễn Phan Lương Bằng Student ID: 18145003 Student: Nguyễn Quốc Vũ Student ID: 18145079 Advisor: Master Vũ Đình Huấn Ho Chi Minh City, November 2022 TABLE OF CONTENTS CHAPTER1: INTRODUCTION .1 The reason for choosing the topic .3 Limit in the project .2 THE OVERVIEW OF THE HYBRID VEHICLES .1 Overview và The brief history of Hybrid vehicles.2 What is a Hybrid Electric Vehicle? .3 The working principle of Hybrid vehicles.3 Series-Parallel Hybrid .4 Rate of use of motors and electric motors in each system .6 Main components in Hybrid vehicles .7 Economics of Hybrid vehicle.8 Development trend of hybrid cars in developed countries. 11 CHAPTER 2: THEORETICAL BASIS OF HYBRID ENGINES.1 SERIES-PARALLEL HYBRID’S COMPENENTS .1 2ZR-FXE engine .3 MG1 và MG2 .4 POWER-SPLIT DEVICE (PSD) .5 High voltage source .3 Nickel-metal hydride high-voltage battery: .2 Method of controlling engine speed .3 Torque controlled method.4 Drivetrain controlled strategy .5 Engine speed controlled strategy .6 Traction moment controlled strategy .1 In the low speed zone: .2 In the medium vehicle speed zone .3 In the high vehicle speed zone .7 Controlled regenerative braking. 59 CHAPTER 3 CALCULATION,SIMULATION BY MATLAB/SIMULINK .1 MODEL CAR SPECIFICATIONS .2 SIMULATION OF MODEL IN MATLAB/SIMULINK .3 Power-Split Device .2 State of charge (SOC) .3 Moment and motor speed (MG2) .4 Moment and engine speed .5 Moment and generator speed (MG1). 85 LIST OF FIGURES Figure 1.1 The structure of Hybrid vehicle.2 Series hybrid drivetrain .3 Parallel hybrid drivetrain .4 Combinated powertrain diagram .6 Rate of use of motor and engine .7 Main components in hybrid vehicle .1 The diagram of Hybrid’s controlled unit .2 2ZR-FXE engine .4 Controller unit diagram MG1, MG2 .5 Power Split Device diagram .6 Power Split Device .8 Engine starts when car stops .10 Acceleration and Climbing .11 On the highway .12 Running by inertia .13 Simulate running on Creeping mode .14 Slow mode and EV mode .16 High voltage source structure .18 High-voltage battery .19 4th generation Prius battery ECU and later .20 Hybrid vehicle control method .22 Energy flow in motor-only mode .23 Energy flow in motor/traction generator only mode .24 Energy flow in Motor mode/generator working in conjunction with traction motor .25 Energy flow in Motor/generator mode works in conjunction with alternator motor .26 Energy flow in Speed coupling mode combined with traction motor .27 Energy flow in Speed Coupling mode combined with alternator motor .28 Energy flow in regenerative braking mode .29 Graph of torque and number of engine revolutions .30 The relationship between the moment-velocity .31 Controlled moment strategy.

1 Model overview on MATLAB/simulink.3 Driver Cycle block. 4 Components of Hybrid Systems block. 14 Simulation result of MG2. 15 Simulation of moment and engine speed.

16 Simulation result of MG1. 77 LIST OF TABLE Table 2.1 Technical speciffication of 2NZ-FXE .2 Technical specification of Hybrid gearbox .3 Technical specification of MG1 .4 Technical specification of MG2 .5 Relationship among components on PSD .6 The relationship between vehicle speed and power corresponding to engine and motor rotational speed.1 Model car specification. 60 LIST OF ACRONYMS AGM Absorbed Glass Mat CVT Continuously Variable Transmission ECM Electronic Control Module ECU Electronic Control Unit EVT Electric Variable Transmission GB Gear Box HEV Hybrid Electric Vehicle HV High Voltage ICE Internal Combustion Engine IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor M/G Motor/ Generator MG1 Motor Generator 1 MG2 Motor Generator 2 PEHV Petroleum Electric Hybrid Vehicle PLG Planetary Gear PPS Peaking Power Source PSD Power Split Device RESS Rechargeable Energy Storage System SMR System Main Relay SOC State Of Charge SOCH State Of Charge Hight SOCL State Of Charge Low THS Toyota Hybrid System TM Traction Motor RPM Revolutions Per Minute HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM AND EDUCATION Independence - Freedom – Happiness FACULTY FOR HIGH QUALITY TRAINING Ho Chi Minh City, November 2022 SCIENTIFIC RESEARCH TASKS 1. General information - Project title: Researching on manufacturing and simulating the operation of the Toyota Prius hybrid’s model.

- Project manager: Nguyễn Quốc Vũ - Student ID:18145079 - Class:18145CLA3 - Falculty: Falculty for High Quality Training - Project member: No. Name Student ID Class Falculty 1 Nguyễn Phan Lương Bằng 18145003 18145CLA3 Falculty for high quality training - Advidor: Master Vũ Đình Huấn 2. Project mission - Reserching on hybrid theory of Toyota Prius. - Simulating and Controlling the model on MATLAB Simulink.

Project result - Simulating a hybrid vehicle model using MATLAB/Simulink software - Completing the theoretical basis of hybrid vehicles based on literature source - Run simulation on MATLAB/Simulink software based on experimental cycles Ho Chi Minh City, November 2022 Project manager (sign and write full name) Advisor's evaluation:. Ho Chi Minh City, November 2022 Advisor (sign and write full name) CHAPTER1: INTRODUCTION 1.1 The reason for choosing the topic In an era where industrialization and modernization are taking place in every corner of the globe like today, the demand for energy is enormous. Therefore, saving fuel, energy, and ensuring environmental safety are always the top requirements that are set for each country and each industry, especially the automotive industry, which always requires the technologies must change every day. The proposed solution is to flexibly combine gasoline engines, electric motors and structures to help conserve and convert energy efficiently.

Hybrid electric car was born as a way to solve that problem. Currently, plug-in hybrid vehicles (pure electric motor) have emerged as a phenomenon of fuel-saving vehicles that do not pollute the environment. However, in Vietnam, there is still not enough infrastructure to serve this car. Therefore, under the assignment of the Faculty of Mechanical Engineering - Ho Chi Minh City University of Technology and Education and the guidance of Master Vu Dinh Huan, our group researched the topic: Researching on manufacturing and simulating on Toyota Prius hybrid’s model- highly practical cars in Vietnam.2 Goals − Mastering the theoretical basis and operating principle of hybrid electric vehicles.

− Building a simulation model of a mixed-type hybrid vehicle on MATLAB/Simulink software. − Control and run the model suitable for the test cycle.3 Limit in the project − Only simulate on Matlab Simulink, have not built an experimental model yet.4 Reasearch methods − Using the theoretical basis of reference sources to build new models. 1 − Calculate the necessary parameters to the model or refer to the available vehicle parameters in reality to conduct simulation. − Using MATLAB/Simulink to build models according to empirical cycles.2 THE OVERVIEW OF THE HYBRID VEHICLES 1.1 Overview và The brief history of Hybrid vehicles.

Invented about 300 years ago by French inventor Nicolas - Joseph Cugnot (1725-1804), today's automobile has become one of the indispensable means of transportation in human society. That's why the low air pollution caused by exhaust gases from automobile engines is one of the burning problems of many countries today. In order to reduce environmental pollution from cars, there have long been many promising technical solutions such as electric cars, fuel cell cars, pneumatic engines, etc. , the above technologies have not yet been put into use because of many technological limitations.

For electric cars, it takes at least 4 hours to recharge the battery, which limits the range of electric cars. For fuel cell technology, liquid hydrogen must be stored at extremely low temperatures; Therefore, it is only suitable for countries with icy climates. Both technologies have a common problem that is to rebuild the entire fuel supply base system. The upper limits of these two futuristic technologies create a gap between the need for environmental protection and traditional automotive technology.

Recently, a new automobile manufacturing technique has been born to partly save non-renewable energy sources (fossil fuels) as well as protect the environment while fuel cell and electric battery technology is completed. Hybrid technology is a solution that is considered successful today and has been widely marketed in developed countries such as Europe, America and Japan, etc.1 The structure of Hybrid vehicle The automobile industry in the world is facing a big question: How to produce cars that do not pollute the environment and save energy? Hydrogen cars, electric cars, solar cell cars. are not easy to implement. But now Hybrid cars - cars using combined energy sources - have answered the above conundrum.

HYBRID cars completely reduce harmful emissions and reduce fuel consumption by up to half.2 What is a Hybrid Electric Vehicle? Hybrid car (Hybrid Electric Vehicle-HEV) is a car using a combination engine. In fact, the idea of “Hybrid” has been around for a very long time. According to Wikipedia, a hybrid vehicle is a means of transport that is driven by two or more sources of energy. For example, a combination of: Rechargeable Energy Storage System (RSS, or more specifically, Rechargeable Batteries) and Fuel Energy Source (Gasoline, diesel, etc.) A hybrid engine is a combination of a conventional internal combustion engine and an electric motor using battery power.

The electronic controller will decide when to use the electric motor, when to use the internal combustion engine, when to use synchronous operation and when to charge the battery for future use. In current practice, this term (Hybrid Vehicle) is often used to refer to a Hybrid Vehicle that combines power from electricity and gasoline (Petroleum Electric Hybrid Vehicle) and can also be abbreviated as PEHV or HEV (Hybrid Electric Vehicle) in short. According to 3 the common Vietnamese language, we can call it "Gasoline electric car", or in English it is Hybrid Car.3 The working principle of Hybrid vehicles. Hybrid cars work based on the following principle: The electric motor is used to start the vehicle, in which during normal operation it will operate synchronously.

The electric motor is also used to enhance the power supply for the vehicle to accelerate or climb slopes. When braking or going downhill, the electric motor is used as a generator to charge the battery. Unlike other electric vehicles, the hybrid engine does not need an external power source, the internal combustion engine will provide power to the battery. With the combination of internal combustion engine and electric motor, hybrid engine is extended working limit, reducing fuel consumption for internal combustion engine with high engine combination efficiency, large torque at rpm small rotation and reduce environmental pollution.4 Advantages Hybrid engine combination has the following advantages: − Make use of energy when braking: when you need to brake or when the vehicle slows down, the electric motor acts as a generator, braking energy is utilized to generate charging current for the battery.

− Reduced fuel consumption (Hybrid engines consume much less fuel than conventional internal combustion engines, only half) − The electric motor is used in the modes of acceleration or large load, so the internal combustion engine only needs to provide enough power, so the internal combustion engine has a compact size. − It is possible to use lightweight materials, optimal design to reduce the overall weight, wind resistance index of the car. Can run far and powerfully like normal gasoline cars. − Hybrid cars still use gasoline as fuel, so the driver does not have to worry about charging, which usually takes a lot of time.

4 − Hybrid cars are less polluting than conventional gasoline cars because electric motors are much more efficient than gasoline engines. Hybrid engines are often 100% more economical than traditional gasoline engines.5 Powertrain Methodology According to the powertrain method, Hybrid engines can be divided into 3 main types: series hybrid, parallel hybrid.