Nghiên cứu HCMUTE về phương án tích trữ năng lượng khi phanh trên ô tô

• Tác giả: ThS. Dương Tuấn Tùng
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Khoa Cơ Khí Động Lực
• Đề tài: Phương Án Tích Trữ Năng Lượng Khi Phanh Ô Tô
• Loại tài liệu: báo cáo tổng kết
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

• MỞ ĐẦU
• 1.1. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.2. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.3. Mục tiêu đề tài
• 1.4. Giới hạn đề tài
• 1.5. Cách tiếp cận
• 1.6. Phương pháp nghiên cứu
• 1.7. Nội dung đề tài
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC HỆ THỐNG PHANH TÁI SINH
• 1.1. Lịch sử hình thành của hệ thống phanh RBS
• 1.2. Các phương án tích trữ năng lượng phanh hiện nay
• 1.2.1. Hệ thống tái tạo năng lượng động học bằng lò xo cuộn
• 1.2.1.1. Cấu tạo
• 1.2.1.2. Nguyên lý làm việc
• 1.2.2. Hệ thống tích trữ năng lượng thủy lực HHV
• 1.2.2.1. Động cơ hybrid thủy lực HHV
• 1.2.2.2. Cấu tạo của hệ thống hybrid thủy lực
• 1.2.2.3. Hiệu quả của HHV
• 1.2.2.4. Các kiểu bố trí hệ thống trên xe hybrid thủy lực
• 1.2.2.4.1. Kiểu bố trí thứ 1
• 1.2.2.4.2. Kiểu bố trí thứ 2
• 1.2.2.4.3. Kiểu bố trí thứ 3
• 1.2.2.4.4. Kiểu bố trí thứ 4
• 1.2.2.5. Nguyên lý làm việc hệ thống hybrid thủy lực
• 2. CHƯƠNG 2: NHỮNG NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI VỀ HỆ THỐNG PHANH TÁI SINH SỬ DỤNG BÁNH ĐÀ
• 3. CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỬ NGHIỆM ẢO
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

I. Tổng quan về Nghiên cứu đề xuất phương án tích trữ năng lượng khi phanh trên ô tô từ HCMUTE

Đề tài nghiên cứu của Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (HCMUTE) tập trung vào phương án tích trữ năng lượng phanh trên ô tô, nhằm giải quyết vấn đề tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường. Nghiên cứu này thuộc lĩnh vực công nghệ ô tô tương lai, hướng đến nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu và giảm thiểu tiêu hao năng lượng. Nghiên cứu HCMUTE tập trung vào việc thu hồi năng lượng phanh, một nguồn năng lượng bị lãng phí đáng kể trên các phương tiện giao thông hiện nay. Việc chuyển đổi năng lượng phanh thành dạng năng lượng có thể tích trữ và tái sử dụng là mục tiêu chính. Đây là một hướng nghiên cứu quan trọng trong xu hướng phát triển ô tô điện (EV) và năng lượng xanh. Các phương pháp được đề xuất nhằm tăng hiệu suất nhiên liệu, góp phần giảm thiểu khí thải và giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Nghiên cứu cũng xem xét các yếu tố an toàn năng lượng, chi phí năng lượng, và quản lý năng lượng trong hệ thống tích trữ.

1.1. Thu hồi năng lượng phanh và Phanh tái sinh Regenerative braking

Đề tài nhấn mạnh tầm quan trọng của thu hồi năng lượng phanh. Regenerative braking, hay phanh tái sinh, là công nghệ cốt lõi được nghiên cứu. Nghiên cứu phân tích các hệ thống phanh tái sinh phổ biến, bao gồm cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng. Một ví dụ được đề cập trong báo cáo chỉ ra rằng việc thu hồi 25% năng lượng bị mất trong quá trình phanh đủ để gia tốc một chiếc xe từ 0 đến 32 km/h. Điều này cho thấy tiềm năng tiết kiệm nhiên liệu đáng kể. Nghiên cứu cũng đề cập đến việc ứng dụng phanh tái sinh trên tàu điện, nơi công nghệ này đã đạt được hiệu quả cao (giảm 37% năng lượng tiêu thụ). Tuy nhiên, ứng dụng trên ô tô đòi hỏi những thách thức riêng do sự khác biệt về cơ cấu động cơ và khối lượng phương tiện. Hệ thống thu hồi năng lượng phanh được xem xét là một yếu tố quan trọng trong việc phát triển công nghệ ô tô điện và hướng đến năng lượng tái tạo.

1.2. Phương án tích trữ năng lượng phanh và các công nghệ liên quan

Đề tài trình bày nhiều phương án tích trữ năng lượng phanh, bao gồm: tích trữ năng lượng kiểu pin điện, bánh đà, lò xo cuộn, thủy lực, tụ điện (capacitor), và kết hợp pin điện và tụ điện, cũng như khí nén. Mỗi phương án được phân tích chi tiết về nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm và khả năng ứng dụng. Ví dụ, hệ thống lò xo cuộn được mô tả chi tiết về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, và cách thức chuyển đổi năng lượng động học thành năng lượng tiềm năng. Hệ thống tích trữ năng lượng thủy lực (HHV) cũng được đề cập, với các kiểu bố trí khác nhau và hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu đáng kể (lên đến 70%). Nghiên cứu cũng đề cập đến các thành phần quan trọng như pin năng lượng, siêu tụ điện, và thiết bị tích trữ năng lượng. Việc lựa chọn phương án tích trữ năng lượng phù hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm hiệu quả, chi phí, kích thước và trọng lượng.

1.3. Mô hình và phân tích hệ thống tích trữ năng lượng

Nghiên cứu bao gồm việc xây dựng mô hình toán và mô phỏng để đánh giá hiệu quả của các phương án tích trữ năng lượng. Kết quả phân tích hệ thống sẽ giúp lựa chọn phương án tối ưu. Mô hình tích trữ năng lượng được xây dựng dựa trên các dữ liệu thực nghiệm và tham khảo tài liệu. Quá trình thí nghiệm và phân tích kết quả là một phần quan trọng của nghiên cứu. Việc sử dụng mở rộng mô hình để đánh giá hiệu quả của các hệ thống phanh tái sinh khác nhau, cũng như ảnh hưởng của các thông số khác nhau lên hiệu quả của hệ thống, được đề cập. Phân tích chi phí năng lượng và an toàn năng lượng cũng là yếu tố được xem xét. Mục tiêu của phần này là định lượng hiệu quả của các phương án tích trữ năng lượng và đưa ra khuyến nghị cho các ứng dụng thực tiễn.