Xem mẫu
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
SỬ DỤNG PHẦN MỀM AVL - CRUISE MÔ PHỎNG XE HYBRID
PHỐI HỢP NGUỒN ĐỘNG LỰC KIỂU SONG SONG
Nguyễn Tường Vi, Trần Tuấn Anh1
Trường Đại học Thủy lợi, email: Nguyentuongvi1978@tlu.edu.vn
1. GIỚI THIỆU CHUNG trường. Chính vì vậy, với xu thế phát triển
chung thì ôtô hybrid sẽ được đưa vào sử
Cùng xu hướng phát triển của các ngành
dụng nhiều ở nước ta.
khoa học và công nghệ, trong thời gian qua
Do đó, bài báo này thực hiện nghiên cứu
ngành công nghiệp ô tô thế giới đã không
các phương pháp phối hợp nguồn động lực
ngừng được nghiên cứu phát triển và ứng
cho xe hybrid và thực hiện xây dựng mô hình
dụng các công nghệ mới và hiện đại để đáp
mô phỏng hệ thống phối hợp nguồn động lực
ứng các tiêu chuẩn phát thải ngày càng ngặt
kiểu song song bằng phần mềm AVL-Cruise,
nghèo cũng như yêu cầu cao về tiêu thụ nhiên
phân tích và đánh giá kết quả để làm tài liệu
liệu đối với các dòng xe mới. Hiện nay, chất
tham khảo cho việc nghiên cứu ôtô hybrid,
lượng không khí của các trung tâm thành phố
từng bước làm chủ công nghệ cũng như định
là rất thấp [2]. Trong các biện pháp nhằm
hướng cho việc nghiên cứu thực nghiệm.
giảm thiểu ô nhiễm môi trường thì việc sử
dụng xe điện đang là xu thế phát triển vì nó 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
có thành phần khí thải rất nhỏ gần như bằng
không [3]. Tuy nhiên, những vấn đề xe điện Nghiên cứu được thực hiện bằng mô
gặp phải: thời gian nạp điện dài và quãng phỏng trên phần mềm AVL-Cruise về việc
đường chạy xe còn ngắn, chất thải của hệ phối hợp nguồn động lực kiểu song song cho
thống điện, giá thành... Vì vậy xe điện chưa xe hybrid. So sánh tốc độ đông cơ, tiêu hao
được sử dụng rộng rãi. Từ đó, xe hybrid ra nhiên liệu và phát thải của xe ban đầu và xe
đời, đó là sự kết hợp của động cơ đốt trong hybrid khi chạy theo chu trình thử NEDC
truyền thống và động cơ điện [4,5]. Hệ thống (theo các tiêu chuẩn sau Euro II) dùng cho xe
xe hybrid cho phép tối đa hiệu quả phát huy con và xe tải nhẹ. Động cơ xăng là động cơ
lực kéo, quãng đường hoạt động dài [6,7]. 1NZ-FE của TOYOTA và động cơ điện với
Với sự hỗ trợ của động cơ điện thì động cơ các thông số được ghi trong Bảng 1 và Bảng 2.
đốt trong giảm tối đa các trường hợp vận Bảng 1. Thông số kỹ thuật động cơ 1NZ-FE
hành bất lợi, có suất tiêu hao nhiên liệu,
thành phần các phát thải độc hại lớn: chế độ Model động cơ D4BB
không tải, chế độ tốc độ thấp, các chế độ gia Dung tích xi lanh (cm3) 1.497
tốc. Hơn nữa, nhờ có động cơ điện có thể Công suất lớn nhất (Kw - vòng/phút) 79-6.000
chuyển thành máy phát điện khi phanh để Mô-men lớn nhất (N.m - vòng/phút) 139-4.200
nạp điện cho Ăcquy. Bảng 2. Thông số kỹ thuật động cơ điện
Với các ưu điểm nổi bật như đã nêu, ôtô
hybrid đang được sự quan tâm nghiên cứu và Điện áp (V) 185
chế tạo của rất nhiều nhà khoa học và các Công suất định mức (Kw) 30
hãng sản xuất ôtô trên thế giới. Ngày càng có Số vòng quay định mức (vòng/phút) 2850
nhiều mẫu ô tô hybrid xuất hiện trên thị Số vòng quay cực đại (vòng/phút) 9000
231
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Nguyên nhân là sự thay đổi tốc độ của xe
phần lớn là do động cơ điện, vì vậy cho phép
3.1. Lựa chọn phối hợp nguồn động lực
dễ dàng điều khiển, giảm tiêu hao nhiên liệu
Các nghiên cứu chỉ ra các kiểu xe hybrid ở hầu hết các điểm trên 3 pha thử nghiệm khi
khác nhau, thông thường thì việc phân loại xe động cơ đốt trong được sử dụng trên xe
hybrid liên quan đến các khớp nối và dòng hybrid (Hình 3).
truyền năng lượng trong hệ thống [8]. Với
điều kiện giao thông ở Việt Nam, phối hợp
nguồn động lực hybrid kiểu song song là phù
hợp [9,10] và được lựa chọn (Hình 1), Cả
động cơ đốt trong và động cơ điện cùng kết
nối đến hộp số. Khi đó, bánh xe có thể nhận
được năng lượng từ động cơ điện, động cơ
đốt trong hoặc cả hai, việc lựa chọn phối hợp
mô men xoắn lúc này cho phép tối đa hóa
hiệu quả làm việc của hệ thống truyền động. Hình 3. Tiêu hao nhiên liệu động cơ thường
và động cơ lắp trên xe hybrid
3.3. Kết quả Phát thải độc hại
- Phát thải NOx (Hình 4): Phát thải NOx
của xe hybrid hầu hết đều thấp hơn đáng kể
so với phát thải của xe thường, thậm chí bằng
0 khi ngắt động cơ. Tuy nhiên, ở giai đoạn
chuyển tiếp từ động cơ điện sang động cơ đốt
trong phải khởi động và tăng công nhanh
Hình 1. Sơ đồ phối hợp nguồn động công suất để đảm bảo tốc độ và sự ổn định
lực kiểu song song của xe nên lượng nhiên liệu chu trình tăng
nhanh làm tăng nhiệt độ trung bình trong
3.2. Kết quả tốc độ động cơ và tiêu hao xilanh động cơ của chu trình công tác làm
nhiên liệu tăng NOx.
Hình 2. Tốc độ động cơ thường
và động cơ lắp trên xe hybrid Hình 4. Phát thải NOx động cơ thường
Tốc độ động cơ ổn định hơn khi lắp trên và động cơ lắp trên xe hybrid
xe có hệ thống Hybrid so với lắp trên xe - Phát thải CO (Hình 5): Phát thải CO của
thường qua mức độ thay đổi tốc độ khi chạy xe Hybrid hầu hết đều thấp hơn đáng kể so
trên 3 pha là rất nhỏ, tại những vị trí khi tốc với phát thải của xe thường. Do trong tất cả
độ xe bằng 0 thì xe hybrid cho phép ngắt các trường hợp, động cơ đốt trong trên xe
động cơ đốt trong, còn xe thường động cơ đốt hybrid đều được giảm tải (giảm công suất)
trong thực hiện chạy không tải (Hình 2). lượng CO tổng cộng tính theo g/km sẽ giảm.
232
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
4. KẾT LUẬN
Khi sử dụng xe hybrid cho phép sử giảm
lượng tiêu thụ nhiên liệu (30%), giảm phát
thải gây ô nhiêm môi trường (NOx giảm
60%, CO giảm 25% và HC giảm 25%), tốc
độ xe ổn định hơn xe thường.
Hình 5. Phát thải CO động cơ thường và Kết quả của đề tài làm tài liệu tham khảo
động cơ lắp trên xe hybrid cho việc nghiên cứu ôtô hybrid, từng bước
làm chủ công nghệ cũng như định hướng cho
- Phát thải HC (Hình 6): Phát thải HC là
việc nghiên cứu thực nghiệm.
sản phẩm của phần nhiên liệu chưa cháy do
Kết quả của đề tài nếu được kiểm chứng
thiếu ô xy hoặc thành phần hỗn hợp không
bằng thực nghiệm sẽ cho tính thuyết phục
đồng nhất. Phát thải HC của xe hybrid hầu
cao hơn.
hết đều thấp hơn đáng kể so với phát thải của
xe thường. Tuy nhiên, ở hai chế độ chuyển 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
tiếp từ động cơ điện sang động cơ đốt trong
[1] AVL guide, 2009. AVL Cruise software
và ngược lại đều cho phát thải HC tăng. version.
Nguyên nhân là ở giai đoạn này động cơ đốt [2] J.Fuglestvedt, T.Berntsen, G.Myhre, K.Ryp
trong phải thay đổi nhanh lượng nhiên liệu dal, R.B.Skeie, 2007. Climate Forcing from
chu trình trong khi lượng không khí không the Transport Sectors, Proceedings of the
kịp thay đổi theo theo yêu cầu làm tăng khả National Academy of Sciences of the
năng thiếu ôxy, làm tăng HC. United States of America.
[3] A.Emadi, 2005. Handbook of automotive
power electronics and motor drives. Taylor
& Francis Inc.
[4] K.Jonasson, 2005. Control of hybrid electric
vehicles with diesel engines, PhD thesis.
Department of Industrial Electrical
Engineering and Automation, Lund
University, Lund, Sweden.
[5] A.Emadi, K.Rajashekara, S.Williamson,
S.Lukic, 2005. Topological Overview of
Hình 6. Phát thải HC động cơ thường Hybrid Electric and Fuel Cell Vehicular
và động cơ lắp trên xe hybrid Power System Architectures and
Configurations. IEEE Transactions on
Vehicular Technology, Vol. 54, n.3.
[6] M.Ehsani, Y.Gao, S.Gay, A.Emadi, 2004.
Modern electric, hybrid electric, and fuel
cell vehicles: fundamentals, theory and
design. CRC Press.
[7] H.B.Pacejka, 2006. Tyre and Vehicle
Dynamics. BH Elsevier – Second edition
[8] M. Olszewski, 2005. Evaluation of 2004
Hình 7. Kết quả tổng thể 2 loại xe Toyota Prius Hybrid Electric Drive System.
U.S. Department of Energy.
- Kết quả tổng thể (Hình 7): Các thành [9] K.C.Bayindir, M.A.Gozu kucuk, A. Teke,
phần tiêu thụ nhiên liệu và phát thải của xe 2011. A comprehensive overview¨ of hybrid
Hybrid đều thấp hơn đáng kể so với phát thải electric vehicle: Powertrain configurations,
của xe thường. Tiêu thụ nhiên liệu giảm tới powertrain control techniques and electronic
control units. Energy Conversion and
30%, phát thải NOx giảm 60%, CO giảm
Management, Vol. 52, pp. 1305-1313.
25% và HC giảm 25%.
233
nguon tai.lieu . vn
