Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành giao thông vận tải toàn cầu đang đứng trước những thách thức nghiêm trọng liên quan đến sự suy giảm nguồn nhiên liệu hóa thạch và tình trạng ô nhiễm môi trường do khí thải từ động cơ đốt trong truyền thống. Nhằm đáp ứng các tiêu chuẩn khí thải ngày càng khắt khe và hướng đến sự phát triển bền vững, việc nghiên cứu các giải pháp sử dụng nguồn năng lượng thay thế và công nghệ thân thiện với môi trường trở thành nhiệm vụ cấp thiết của ngành công nghiệp ô tô. Trong giai đoạn chuyển tiếp trước khi tiến tới các phương tiện thuần điện (EV), công nghệ ô tô điện lai (Hybrid Electric Vehicle - HEV) kết hợp giữa động cơ đốt trong (ICE) và mô tơ điện (EM) là giải pháp kỹ thuật tối ưu nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng, giảm tiêu hao nhiên liệu và cắt giảm lượng khí thải độc hại trong khu vực đô thị.

Tại Việt Nam, phần lớn các nghiên cứu trong nước về xe Hybrid trước đây chủ yếu dừng lại ở việc tiếp cận các khái niệm cơ bản, khảo sát công nghệ của các nhà sản xuất quốc tế hoặc cải tiến cục bộ trên một số cụm chi tiết rời rạc. Các quy trình tính toán, thiết kế tích hợp và chiến lược quản lý năng lượng phối hợp giữa các nguồn động lực đa phần vẫn là bí quyết công nghệ được các hãng xe lớn bảo hộ nghiêm ngặt. Xuất phát từ thực tiễn đó, đề tài "Calculation and design methodology for powertrain system in hybrid vehicles" (Phương pháp tính toán và thiết kế hệ thống truyền động trên xe Hybrid) được nhóm tác giả Trần Nguyễn An Thịnh và Đỗ Hoàng Minh Nguyên, dưới sự hướng dẫn của ThS. Trần Đình Quý tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, thực hiện nhằm xây dựng một quy trình kỹ thuật hoàn chỉnh phục vụ công tác nghiên cứu và đào tạo.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án được xác định cụ thể như sau:

  1. Đưa ra giải pháp công nghệ tích hợp quy trình tính toán và thiết kế hệ thống truyền động xe Hybrid, bao gồm các nguồn động lực chính: động cơ đốt trong, mô tơ điện, máy phát điện (generator), bộ lưu trữ năng lượng (battery) và các hệ thống phụ trợ.
  2. Thiết lập cơ sở lý thuyết về động lực học chuyển động ô tô, đặc tính làm việc và phương pháp điều khiển công suất của động cơ đốt trong và mô tơ điện trên phương tiện lai.
  3. Xây dựng phương pháp tính toán tham số động lực học, phân chia tỷ lệ công suất và thiết lập chiến lược điều khiển cho ba cấu hình truyền động Hybrid cơ bản: Nối tiếp (Series), Song song (Parallel) và Hỗn hợp (Series-Parallel / Power-Split).
  4. Áp dụng quy trình tính toán vào các trường hợp nghiên cứu cụ thể (case studies) để kiểm chứng phương pháp luận thiết kế.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hệ thống truyền động ô tô Hybrid, tập trung vào mối quan hệ phối hợp năng lượng giữa động cơ đốt trong, mô tơ điện, máy phát điện và pin. Phạm vi không gian và thời gian của đồ án được thực hiện tại Khoa Đào tạo Chất lượng cao, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM trong khoảng thời gian từ ngày 30/09/2022 đến ngày 15/12/2022.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết của đồ án được xây dựng dựa trên nguyên lý động lực học kéo của ô tô (Vehicle Dynamics) kết hợp với lý thuyết điều khiển và truyền động điện tử công suất. Cơ sở động lực học chuyển động sử dụng phương trình cân bằng lực kéo trên trục bánh xe chủ động:

$$F_k = F_f \pm F_i \pm F_j + F_\omega + F_m$$

Trong đó, các thành phần lực cản bao gồm:

  • Lực cản lăn ($F_f = G \cdot f \cdot \cos\alpha$), phát sinh do biến dạng đàn hồi của lốp và ma sát mặt đường.
  • Lực cản lên dốc ($F_i = G \cdot \sin\alpha \approx G \cdot i$), phụ thuộc vào độ dốc mặt đường.
  • Lực cản quán tính ($F_j = \delta \cdot \frac{G}{g} \cdot \frac{dv}{dt}$), phát sinh khi ô tô chuyển động không ổn định (tăng tốc hoặc giảm tốc).
  • Lực cản không khí ($F_\omega = 0{,}625 \cdot K \cdot F \cdot v^2$ hoặc tính theo hệ số khí động học $C_D$ và diện tích cản chính diện $A_f$).
  • Lực cản tại móc kéo ($F_m$).

Về cơ sở máy nhiệt và truyền động điện, nghiên cứu phân tích đặc tính ngoài, vùng tiêu hao nhiên liệu tối ưu của động cơ đốt trong (xăng - Spark Ignition và diesel - Compressed Ignition), nguyên lý làm việc của mô tơ một chiều không chổi than (BLDC Motor), cùng nguyên lý ghép nối năng lượng thông qua hai cơ chế cơ bản:

  • Thiết bị ghép mô-men xoắn (Torque-coupling device): Cho phép cộng mô-men từ hai nguồn động lực độc lập trong khi tốc độ góc của các trục bị ràng buộc cứng theo một tỷ số truyền cố định.
  • Thiết bị ghép tốc độ (Speed-coupling device): Phổ biến nhất là bộ truyền bánh răng hành tinh (Planetary gear unit) hoặc mô tơ có stato quay (Transmotor), cho phép điều khiển độc lập tốc độ của từng nguồn động lực trong khi mô-men xoắn được phân chia theo quy luật bảo toàn công suất.

Phương pháp nghiên cứu thực tế bao gồm:

  • Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết kỹ thuật chuyên ngành ô tô và điện tử công suất.
  • Phương pháp thiết kế tham số (Parametric design): Xác định công suất và mô-men danh định cho từng thành phần trong hệ truyền lực dựa trên các điều kiện vận hành giới hạn (tăng tốc, leo dốc cực đại, vận tốc tối đa, phanh tái sinh).
  • Phương pháp tính toán kỹ thuật theo tình huống thực tế (Case study): Sử dụng thông số kỹ thuật thực của các dòng động cơ thương mại để tính toán kiểm nghiệm các công thức thiết kế.

Nguồn dữ liệu của nghiên cứu được trích xuất từ các giáo trình chuyên ngành kỹ thuật ô tô, dữ liệu kỹ thuật của các dòng xe hybrid thương mại (Toyota Prius, Honda Insight) và các động cơ thương phẩm (Kia Morning, Toyota Wigo, động cơ xăng Ford 20kW).

Nội dung chính theo từng chương

Chapter 1: Introduction (Giới thiệu)

Chương này trình bày bối cảnh công nghiệp và môi trường dẫn đến sự phát triển của dòng xe Hybrid. Nhóm tác giả nêu rõ vấn đề khí thải độc hại, nguy cơ cạn kiệt nguồn dầu mỏ và nhu cầu cấp thiết trong việc nâng cao hiệu quả năng lượng. Tác giả chỉ ra rằng các công nghệ sản xuất và đánh giá hiệu năng hệ thống hybrid quốc tế thường không được công bố chi tiết. Do đó, đồ án xác định mục tiêu cung cấp giải pháp công nghệ tích hợp quy trình tính toán, thiết kế hệ thống truyền động xe hybrid, thiết lập cơ sở lý thuyết và phương pháp luận thiết kế tham số tại Việt Nam.

Chapter 2: Overview of Hybrid Electric Vehicles (Tổng quan về xe điện Hybrid)

Chương 2 phân tích lịch sử, xu hướng phát triển, cấu trúc và phân loại hệ thống truyền động HEV. Bắt đầu từ mẫu xe thương mại đại trà Toyota Prius năm 1997 với doanh số tăng trưởng mạnh mẽ trên thế giới, chương này phân loại chi tiết ba cấu hình truyền động chính:

Cấu hình truyền động Đặc điểm kết nối động lực Ưu điểm chính Nhược điểm chính
Series HEV (Nối tiếp) Động cơ đốt trong chỉ kéo máy phát điện để nạp pin hoặc cấp điện cho mô tơ; mô tơ điện truyền 100% công suất đến bánh xe. Động cơ luôn chạy ở vùng tối ưu; không cần hộp số nhiều cấp phức tạp; giảm khí thải đô thị. Bộ pin lớn, nặng; tổn hao năng lượng qua nhiều lần biến đổi (cơ - điện - cơ); dung lượng pin yêu cầu cao.
Parallel HEV (Song song) Cả động cơ đốt trong và mô tơ điện đều kết nối cơ khí trực tiếp với bánh xe thông qua cơ cấu ly hợp/hộp số. Bộ pin nhỏ gọn, khối lượng xe nhẹ; tận dụng tốt công suất tổng hợp từ cả hai nguồn. Động cơ đốt trong phải hoạt động trên dải tốc độ rộng; chiến lược điều khiển phối hợp mô-men phức tạp.
Series-Parallel HEV (Hỗn hợp) Kết hợp hai cấu hình trên thông qua bộ phân chia công suất (Power-Split Device / Planetary gear). Linh hoạt chuyển đổi các chế độ làm việc; tối ưu hóa tiêu hao nhiên liệu và khí thải ở mọi dải tốc độ. Cấu trúc cơ khí và hệ thống điều khiển điện tử rất phức tạp; chi phí chế tạo cao.

Chương này cũng phân tích chi tiết bốn thành phần cốt lõi: Động cơ đốt trong (ICE với tỷ số nén cao), Mô tơ điện (vận hành ở chế độ sinh công và tái sinh), Bộ lưu trữ năng lượng (Ắc quy/Pin năng lượng cao và siêu tụ điện), cùng Hệ thống truyền lực chuyên dụng (hộp số điều khiển điện tử EVT, hộp số phân chia công suất PST).

Chapter 3: Basic Theory for Designing Internal Combustion Engine and Electric Motor on Hybrid Electric Vehicles (Cơ sở lý thuyết thiết kế động cơ đốt trong và mô tơ điện trên xe Hybrid)

Chương 3 đi sâu vào cơ sở lý thuyết của hai nguồn sinh công:

  • Động cơ đốt trong: Nghiên cứu so sánh chiến lược điều chỉnh công suất của động cơ diesel (điều khiển hệ số dư lượng không khí $\lambda$, hỗn hợp không đồng nhất) và động cơ xăng (điều khiển lượng khí nạp và tỷ lệ hòa khí). Đề tài lựa chọn động cơ xăng (Spark Ignition - SI) làm nguồn năng lượng sơ cấp do tính tương thích cao và khả năng đáp ứng điều chỉnh tải nhanh.
  • Mô tơ điện: Tập trung phân tích động cơ một chiều không chổi than (BLDC) và các mô hình động cơ DC khác (kích từ độc lập, nối tiếp, song song, hỗn hợp). Ba phương pháp điều khiển tốc độ mô tơ được phân tích gồm: điều khiển điện áp phần ứng (áp dụng dưới tốc độ cơ bản), điều khiển từ thông kích từ (áp dụng khi cần dải tốc độ cao vượt tốc cơ bản) và điều khiển điện trở phần ứng. Nhóm tác giả lựa chọn phương pháp điều khiển từ thông kết hợp với mô tơ BLDC kiểu kích từ nối tiếp.
  • Phương pháp phối hợp năng lượng: Trình bày chi tiết các mô hình ghép nối:
    • Ghép mô-men (Torque-coupling): Cấu hình 1 trục (đặt trước hoặc sau hộp số) và cấu hình 2 trục sử dụng hộp số giảm tốc hai cặp bánh răng.
    • Ghép tốc độ (Speed-coupling): Sử dụng bộ bánh răng hành tinh với 3 cổng vào/ra (bánh răng mặt trời - sun gear, vành răng - ring gear, cần dẫn - carrier) hoặc động cơ transmotor có hai roto quay tương đối.

Chapter 4: Calculation and Control for Powertrain System on Hybrid Electric Vehicles (Tính toán và điều khiển hệ thống truyền động trên xe Hybrid)

Chương 4 là phần nội dung trọng tâm của đồ án, thiết lập hệ thống công thức tính toán và các chiến lược điều khiển cho từng cấu hình:

  • Quy tắc thiết kế: Xác lập 5 mục tiêu phối hợp nguồn động lực nhằm đảm bảo hiệu suất năng lượng và giảm thiểu phát thải.
  • Tính toán động lực học: Xây dựng công thức xác định công suất cản chuyển động tổng $P_V$ khi xe chạy ổn định trên đường bằng và công suất yêu cầu của mô tơ điện $P_m$ dựa trên thời gian tăng tốc $t_a$ từ trạng thái dừng đến tốc độ $V_f$:

$$P_m = \frac{\delta M}{2 t_a} (V_f^2 + V_b^2) + \frac{2}{3} M g f_r V_f + \frac{1}{5} \rho_a C_D A_f V_f^3$$

  • Lựa chọn mức điện áp: Nhóm nghiên cứu chọn mức điện áp danh định 48V cho hệ thống mô tơ điện nhằm đảm bảo an toàn kỹ thuật trong quá trình vận hành, giảm bớt số lượng bình ắc quy ghép nối tiếp, tối ưu hóa thể tích khoang chứa và phù hợp với thực tế nguồn linh kiện tại Việt Nam.
  • Đánh giá các loại mô tơ: Khảo sát 7 chủng loại mô tơ điện ứng dụng trên ô tô gồm Brushed DC, BLDC, PMSM, SRM, SyRM và Axial Flux Ironless PM.
  • Thiết kế tham số và Chiến lược điều khiển:
    • Series HEV: Chiến lược điều khiển trạng thái sạc pin cực đại (Max SOC-of-PPS) và chiến lược điều khiển nhiệt/đóng ngắt động cơ (Thermostat / Engine on-off). Tính toán chọn công suất máy phát bằng công suất trung bình của chu trình lái.
    • Parallel HEV: Chiến lược điều khiển động cơ đóng ngắt có ràng buộc (Constrained engine on-off), phân chia tỷ lệ công suất động cơ/mô tơ (thông thường 80/20).
    • Series-Parallel HEV: Chiến lược điều khiển tốc độ động cơ thông qua bộ phân chia công suất bánh răng hành tinh và chiến lược phanh tái sinh năng lượng.
  • Tính toán tình huống thực tế (Case Studies): Thực hiện tính toán kiểm chứng thông số kích thước, công suất động cơ đốt trong, mô tơ điện, máy phát điện, bộ truyền bánh răng và dung lượng pin cho các dòng động cơ cụ thể gồm: Kia Morning, Toyota Wigo và động cơ xăng Ford 20kW.

Chapter 5: Conclusion and Development Recommendations (Kết luận và kiến nghị phát triển)

Chương cuối tóm tắt toàn bộ quy trình tính toán, phương pháp luận đã xây dựng cho ba cấu hình xe hybrid, đồng thời đưa ra các đề xuất tiếp nối nhằm mở rộng nghiên cứu trong tương lai.

Thiết kế và tính toán hệ thống động lực

Hệ thống điều khiển và tính toán hệ thống truyền lực trong đồ án tuân thủ nghiêm ngặt 5 mục tiêu thiết kế cốt lõi:

  1. Khi động cơ đốt trong tắt, mô tơ điện hoạt động độc lập để dẫn động xe trong các điều kiện tải thấp hoặc bắt đầu di chuyển.
  2. Động cơ đốt trong chỉ được phép vận hành trong dải tốc độ và vùng công suất có mức tiêu hao nhiên liệu riêng thấp nhất và phát thải ít nhất.
  3. Động cơ đốt trong đóng vai trò là nguồn động lực sơ cấp; mô tơ điện đóng vai trò hỗ trợ và bù đắp mô-men xoắn tức thời.
  4. Ở các chế độ tải cao hoặc tăng tốc cực đại, cả động cơ đốt trong và mô tơ điện cùng hoạt động đồng thời để cung cấp toàn bộ công suất kéo.
  5. Khi vận hành ở chế độ tải nhẹ hoặc hành trình ổn định, động cơ đốt trong vừa truyền lực dẫn động vừa kéo máy phát điện để nạp điện cho bộ pin.

Các chế độ hoạt động cơ bản và công thức phân bổ công suất yêu cầu ($P_{demand}$) được thiết lập như sau:

  • Chế độ tăng tốc và leo dốc: $P_{demand} = P_m$ (sử dụng ưu thế mô-men xoắn lớn ở dải vòng tua thấp của mô tơ điện).
  • Chế độ hành trình (Cruising): $P_{demand} = P_e$ (động cơ đốt trong làm việc độc lập ở vùng tải tối ưu, phần công suất dư thừa cấp cho máy phát nạp pin).
  • Chế độ tốc độ tối đa: $P_{demand} = P_e + P_m$ (phối hợp toàn bộ công suất từ cả hai nguồn).
  • Chế độ phanh tái sinh: Mô tơ đóng vai trò máy phát, chuyển đổi một phần động năng của xe thành điện năng nạp lại cho pin.

Về mặt lựa chọn công nghệ động cơ điện, các loại mô tơ chính được phân tích và so sánh trong đồ án:

Loại mô tơ điện Đặc tính hiệu suất Ưu điểm kỹ thuật Nhược điểm chính Đánh giá ứng dụng
Brushed DC (Một chiều có chổi than) Thấp đến trung bình Cung cấp mô-men xoắn lớn ở số vòng quay thấp; không cần bộ biến tần phức tạp. Cồng kềnh, sinh nhiệt lớn tại chổi than, mài mòn cơ khí, khó tản nhiệt roto. Không còn được sử dụng trên các dòng HEV hiện đại (từng dùng trên Fiat Panda Elettra).
BLDC (Một chiều không chổi than) Cao (95% - 98%) Mật độ công suất cao; chuyển mạch điện tử; điều khiển linh hoạt; độ bền cao; phù hợp xe công suất dưới 60 kW. Dải công suất không đổi hẹp; mô-men suy giảm khi tốc độ tăng cao; giá thành nam châm vĩnh cửu cao. Lựa chọn tối ưu cho mô hình tính toán trong đồ án (từng dùng trên Toyota Prius).
PMSM (Đồng bộ nam châm vĩnh cửu) Rất cao Mật độ công suất rất lớn; dải điều chỉnh rộng; hiệu suất cao ở dải công suất lớn. Chi phí chế tạo cao do sử dụng nam châm đất hiếm; hệ thống điều khiển biến tần phức tạp. Ứng dụng phổ biến trên các dòng xe Hybrid thương mại công suất lớn.
SRM & SyRM (Từ trở thay đổi / Từ trở đồng bộ) Trung bình - Cao Kết cấu roto đơn giản, không dùng nam châm vĩnh cửu; độ bền cơ học cao; chi phí thấp. Độ gợn mô-men xoắn lớn; tiếng ồn âm học cao; chiến lược điều khiển dòng phức tạp. Đang được nghiên cứu phát triển để thay thế động cơ nam châm vĩnh cửu.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã đạt được các kết quả kỹ thuật và đóng góp chuyên môn cụ thể:

  1. Xây dựng hoàn chỉnh phương pháp luận và lưu đồ thuật toán tính toán tham số hệ thống truyền động cho cả ba cấu hình xe Hybrid (Nối tiếp, Song song, Hỗn hợp), bao gồm công thức xác định công suất kéo tổng, công suất mô tơ điện, công suất động cơ đốt trong, công suất máy phát điện, dung tích bộ pin và thông số các cơ cấu ghép nối (bánh răng hành tinh, hộp số giảm tốc).
  2. Thiết lập các chiến lược điều khiển năng lượng phù hợp với từng cấu hình, cụ thể là chiến lược điều khiển Max SOC-of-PPS, chiến lược đóng ngắt động cơ theo nhiệt độ/tải (Thermostat control), và chiến lược điều khiển tốc độ động cơ qua cơ cấu phân chia công suất nhằm duy trì động cơ đốt trong làm việc tại dải hiệu suất cao nhất.
  3. Hoàn thành việc tính toán kiểm nghiệm các thông số động lực học trên các case study cụ thể sử dụng dữ liệu kỹ thuật của động cơ Kia Morning, Toyota Wigo và động cơ xăng Ford 20kW, chứng minh tính khả thi của quy trình thiết kế lý thuyết đã đề xuất.
  4. Đóng góp tài liệu học thuật hoàn chỉnh bằng tiếng Anh và tiếng Việt tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, cung cấp cơ sở phương pháp luận phục vụ công tác giảng dạy, học tập và phát triển công nghệ xe lai trong nước.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài:

  • Thời gian nghiên cứu và thực hiện bị giới hạn (từ 30/09/2022 đến 15/12/2022), do đó đề tài chỉ tập trung chủ yếu vào cơ sở lý thuyết, quy trình phương pháp luận tính toán thiết kế và tính toán thông số tham số hóa trên lý thuyết.
  • Đề tài chưa tiến hành mô phỏng chuyên sâu trên các phần mềm chuyên ngành (như MATLAB/Simulink, AVL Cruise) và chưa có điều kiện chế tạo mô hình thực nghiệm thực tế để đo kiểm, đánh giá lượng phát thải và mức tiêu hao nhiên liệu thực tế.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

  • Xây dựng mô hình mô phỏng động lực học và chiến lược quản lý năng lượng (EMS) thời gian thực trên các phần mềm mô phỏng chuyên dụng.
  • Nghiên cứu chế tạo băng thử hoặc mô hình thử nghiệm hệ thống truyền động hybrid thực tế để kiểm chứng sai số giữa tính toán lý thuyết và vận hành thực nghiệm.
  • Mở rộng thuật toán tối ưu hóa đa mục tiêu nhằm nâng cao độ êm dịu chuyển số và độ bền cho bộ lưu trữ năng lượng.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo chuyên ngành hữu ích cho:

  • Giảng viên và sinh viên ngành Kỹ thuật Ô tô, Kỹ thuật Cơ điện tử và Kỹ thuật Điều khiển - Tự động hóa tại các trường đại học kỹ thuật, đặc biệt là những người làm đồ án tốt nghiệp hoặc nghiên cứu khoa học liên quan đến xe điện và xe hybrid.
  • Các kỹ sư nghiên cứu và phát triển (R&D) trong ngành công nghiệp ô tô quan tâm đến phương pháp luận lựa chọn thông số động lực học, tính toán công suất mô tơ - động cơ và phân tích cơ cấu ghép nối bánh răng hành tinh.
  • Phần đáng tham khảo nhất là Chương 3 và Chương 4, nơi trình bày chi tiết các công thức cân bằng lực kéo, nguyên lý ghép mô-men/tốc độ và các bước tính toán công suất thành phần trên từng cấu hình truyền động cụ thể.

Câu hỏi thường gặp

1. Đề tài lựa chọn mức điện áp nào cho hệ thống mô tơ điện và dựa trên các căn cứ kỹ thuật nào?
Đề tài lựa chọn mức điện áp 48V cho hệ thống mô tơ điện. Lựa chọn này dựa trên ba căn cứ kỹ thuật: số lượng bình ắc quy 12V cần ghép nối tiếp ở mức vừa phải giúp thể tích bộ pin nhỏ gọn; các dòng mô tơ điện 48V rất phổ biến tại thị trường Việt Nam; và mức điện áp này đảm bảo độ an toàn cao cho người vận hành trong quá trình thử nghiệm và sử dụng.

2. Năm mục tiêu cốt lõi trong thiết kế hệ thống phối hợp nguồn động lực xe Hybrid của đồ án là gì?
Năm mục tiêu gồm: (1) Mô tơ điện hoạt động độc lập khi động cơ đốt trong tắt; (2) Động cơ đốt trong chỉ hoạt động trong dải tốc độ và công suất có mức tiêu hao nhiên liệu và khí thải thấp nhất; (3) Động cơ đốt trong là nguồn dẫn động chính, mô tơ điện là nguồn phụ trợ bù đắp công suất; (4) Ở chế độ công suất cao, cả hai nguồn cùng hoạt động đồng thời; (5) Động cơ đốt trong đồng thời kéo máy phát điện để sạc pin khi có công suất dư thừa.

3. Sự khác biệt cơ bản giữa thiết bị ghép mô-men (Torque-coupling) và thiết bị ghép tốc độ (Speed-coupling) trong hệ truyền động hybrid là gì?
Thiết bị ghép mô-men kết hợp mô-men xoắn từ động cơ đốt trong và mô tơ điện lại với nhau để truyền tới bánh xe chủ động (mô-men từng nguồn được điều khiển độc lập, nhưng tốc độ của các nguồn bị khóa cứng theo tỷ số truyền cố định). Ngược lại, thiết bị ghép tốc độ (như bộ truyền bánh răng hành tinh) cho phép điều khiển độc lập tốc độ của từng nguồn động lực, trong khi mô-men xoắn của chúng bị ràng buộc cơ khí theo quy luật cân bằng công suất.

4. Vì sao mô tơ điện một chiều có chổi than (Brushed DC) không còn được sử dụng trên các xe Hybrid hiện đại?
Mặc dù có ưu điểm tạo mô-men xoắn lớn ở vòng tua thấp và không cần bộ điều khiển phức tạp, mô tơ Brushed DC có cấu trúc cồng kềnh, hiệu suất thấp, chổi than bị mài mòn cơ khí và sinh nhiệt lượng lớn ở ngay lõi roto khiến việc tản nhiệt gặp nhiều khó khăn, do đó đã bị thay thế hoàn toàn bởi mô tơ BLDC và PMSM.

5. Những mẫu động cơ thương mại nào được nhóm tác giả lựa chọn để tính toán trong các bài toán tình huống (Case Studies)?
Nhóm tác giả đã sử dụng dữ liệu thông số kỹ thuật thực tế của động cơ xăng xe Kia Morning, động cơ xăng xe Toyota Wigo và động cơ xăng Ford công suất 20kW để thực hiện tính toán thiết kế tham số công suất và cơ cấu truyền lực trong Chương 4.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Trần Nguyễn An Thịnh và Đỗ Hoàng Minh Nguyên đã hệ thống hóa thành công cơ sở lý thuyết và phương pháp luận tính toán, thiết kế hệ thống truyền động cho xe ô tô điện lai (HEV). Nghiên cứu đã làm rõ các nguyên lý ghép nối năng lượng, so sánh đặc tính kỹ thuật của các loại mô tơ điện, và đề xuất các chiến lược điều khiển phân bổ công suất tối ưu cho ba cấu hình Series, Parallel và Series-Parallel. Các kết quả tính toán trên các dòng động cơ cụ thể chứng minh tính khả thi của quy trình thiết kế, tạo nền tảng tài liệu học thuật có giá trị tham khảo cao cho công tác nghiên cứu và đào tạo kỹ thuật ô tô tại Việt Nam.