Nghiên cứu tính toán thiết kế hệ động lực xe hybird TT

MỞ ĐẦU
i. Lý do chọn đề tài
Cùng với sự phát triển của xã hội, nhu cầu sử dụng các phương
tiện giao thông ngày một tăng về số lượng, đa dạng về chủng loại
trong đó phương tiện sử dụng động cơ đốt trong (ĐCĐT) vẫn là
nguồn động lực chính cho nhiều ngành kinh tế khác nhau, đặc biệt là
ngành giao thông vận tải. Song song với sự phát triển đó là nhu cầu
về năng lượng tiêu thụ ngày một tăng, trong khi đó trữ lượng nhiên
liệu hóa thạch đang dần bị cạn kiệt [1]. Mặt khác, bầu khơng khí bị ơ
nhiễm một cách trầm trọng do khói bụi, chất độc hại thải ra từ q
trình sử dụng nhiên liệu hóa thạch, trong đó phương tiện giao thơng
(PTGT) sử dụng nhiên liệu hóa thạch là ngun nhân chính gây ơ
nhiễm mơi trường [2,3], đặc biệt tại các đơ thị.
Với trình độ cơng nghệ hiện có và nếu chỉ xét từ góc độ bảo vệ
mơi trường thì xe chạy bằng động cơ điện (ĐCĐ) là giải pháp triệt để
cho tình trạng ơ nhiễm bởi khí thải của xe cơ giới hiện nay. Thực tế
đã có hàng loạt mẫu xe cơ giới chạy bằng điện được sinh ra từ các
tấm pin mặt trời gắn trực tiếp trên xe hoặc chạy bằng điện từ ắc quy
đã được thiết kế và chế tạo [4]. Tuy nhiên, nếu xét một cách toàn
diện, khi thay thế phương tiện sử dụng nguồn động lực ĐCĐT sang
phương tiện sử dụng nguồn động lực ĐCĐ, thì khả năng phải huỷ bỏ
hàng ngàn dây chuyền chế tạo và lắp ráp ĐCĐT dẫn đến lãng phí và
thiệt hại cho các nhà chế tạo và lắp ráp phương tiện giao thông, cùng
với các sự kết hợp phát triển các ngành sử dụng ĐCĐT cũng ảnh
hưởng không nhỏ tới sự thay thế này. Do vậy việc giảm tính phụ
thuộc vào nhiên liệu có nguồn gốc từ hóa thạch và phát triển cơng
nghệ tiết kiệm nhiên liệu cùng giảm sự ơ nhiễm mơi trường do khí
thải gây ra vẫn cần được phát triển và vai trò quan trọng trong nền
kinh tế. Phát triển xe hybrid được xem là một trong những giải pháp
quá độ nhằm tiết kiệm nhiên liệu hóa thạch và giảm mức độ gây ô
nhiễm môi trường bởi khí thải của ĐCĐT trang bị trên xe cơ giới [5].

Xe hybrid là phương tiện di động có hệ thống động lực được cấu
thành từ hai hoặc nhiều nguồn động lực khác biệt nhau. Các loại
phương tiện có thể coi là xe hybrid như xe đạp điện chạy bằng cách
sử dụng bàn đạp và bằng động cơ điện, xe ô tô được trang bị cả
ĐCĐT và ĐCĐ để dẫn động bánh xe chủ động, xe lửa được trang bị
1


cả ĐCĐ để chạy bằng điện lưới và động cơ diesel để chạy ở những
khu vực khơng có lưới điện.
Xe hybrid có hệ động lực được cấu thành từ ĐCĐT và ĐCĐ đã
được chế tạo từ những năm cuối thế kỷ XVIII và đã tạo được ấn
tượng mạnh mẽ trong giai đoạn đầu mới phát triển nhờ các tính năng
vượt trội so với ô tô truyền thống [6]. Tuy nhiên, do vận hành và sửa
chữa đơn giản hơn, giá thành ĐCĐT ngày càng giảm do được sản
xuất hàng loạt, nhu cầu sử dụng ngày càng rộng. Xe truyền thống đã
chiếm lĩnh gần như toàn bộ thị trường của xe hybrid trong giai đoạn
trước năm 1990. Dưới áp lực ngày càng tăng của yêu cầu tiết kiệm
nhiên liệu hóa thạch và các tiêu chuẩn về khí thải ngày càng khắt
khe, xe hybrid lại được quan tâm trở lại từ đầu những năm 1990 và
đã đạt được những thành tựu đáng kể. Bên cạnh những ưu điểm vốn
có của phương án hybrid, cùng với đó là những tiến bộ vượt bậc của
cơng nghệ chế tạo như cơ khí, điện - điện tử, thơng tin,… cũng được
xem là yếu tố quan trọng góp phần làm nên thành công của xe hybrid
hiện đại.
Trong quá trình khai thác kỹ thuật, giải pháp hybrid hóa ơ tơ chỉ
có thể đạt được khi tối ưu hóa được các chế độ làm việc của các
nguồn năng lượng. Đây là vấn đề thuộc nội hàm của khái niệm tối ưu
hóa tham số điều khiển nguồn năng lượng của hệ động lực trên xe
hybrid. Qua tìm hiểu tài liệu cho thấy đến thời điểm hiện nay, ở Việt

Nam chưa có cơng trình khoa học chun sâu nào đã cơng bố về hệ
động lực xe hybrid. Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu trong nước về
xe hybrid vẫn cịn ít và chưa nhiều về tính mới chỉ đề cập đến những
khái niệm cơ bản hoặc giới thiệu những thành tựu mới của các hãng
chế tạo xe hybrid hay thiết kế chế tạo cụm thiết bị nên vẫn còn nhiều
vấn đề nghiên cứu cần được giải quyết. Mặt khác, công nghệ chế tạo
cũng như đánh giá hiệu quả các nguồn động lực hybrid vẫn cịn là bí
quyết của một số hãng chế tạo xe hybrid hàng đầu trên thế giới.
Do vậy, đề tài “Nghiên cứu tính tốn thiết kế hệ động lực xe
hybird” góp phần bổ sung những kiến thức và cơng nghệ liên quan
đến lĩnh vực xe hybrid ở Việt Nam.
ii. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận án
- Đưa ra giải pháp công nghệ phối hợp nguồn động lực ĐCĐT ĐCĐ - Máy phát - Ắc quy và quy trình tính tốn thiết kế hệ động lực
xe hybrid.
2


- Áp dụng giải pháp và quy trình trên để tính tốn thiết kế một mơ
hình hệ động lực trên xe hybrid.
iii. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Mơ hình xe hybrid phối hợp kiểu hỗn hợp với hệ động lực được
cấu thành từ ĐCĐT - ĐCĐ - Máy phát - Ắc quy.
iv. Phương pháp nghiên cứu
Luận án sử dụng phương pháp kết hợp giữa nghiên cứu lý
thuyết, tính tốn mơ phỏng và nghiên cứu thực nghiệm, trong đó:
• Nghiên cứu lý thuyết để đưa ra giải pháp phối hợp các
nguồn động lực theo kiểu hỗn hợp và cơ sở lý thuyết tính
tốn thiết kế hệ động lực xe hybrid.
• Nghiên cứu mơ phỏng, gồm:
- Tính tốn thiết kế các bộ truyền dẫn của hệ động lực trên phần

mềm Inventor ;
- Nghiên cứu mơ phỏng mơ hình xe hybrid kiểu hỗn hợp theo chu
trình thử bằng phần mềm AVL - Cruise.
• Nghiên cứu thực nghiệm trong phịng thí nghiệm để đánh
giá khả năng phối hợp các nguồn động lực trên xe hybrid.
v. Phạm vi và giới hạn nghiên cứu
- Nghiên cứu tính tốn thiết kế, chế tạo hệ động lực xe hybird
phối hợp kiểu hỗn hợp, gồm ĐCĐT - ĐCĐ - Máy phát - Ắc quy cỡ
nhỏ.
- Việc nghiên cứu và thực nghiệm được thực hiện tại Trung tâm
nghiên cứu Động cơ, nhiên liệu và khí thải, Viện Cơ khí động lực,
Trường đại học Bách khoa Hà Nội.
vi. Ý nghĩa khoa học của đề tài
- Luận án đã đưa ra quy trình tính tốn thiết kế hệ động lực xe
hybrid và áp dụng quy trình để tính tốn thiết kế một hệ động lực cho
xe hybrid 2 chỗ ngồi.
- Luận án sử dụng thành công phần mềm AVL - Cruise trong tính
tốn mơ phỏng động học, động lực học và tính năng kinh tế, kỹ thuật
và phát thải của xe hybrid theo chu trình thử.
- Đã thành cơng trong thiết kế, chế tạo và thử nghiệm để đánh giá
khả năng phối hợp các nguồn động lực trong hệ động lực xe hybrid.
- Kết quả của luận án là một trong những giải pháp có thể lựa
chọn để góp phần giảm phát thải ô nhiễm môi trường và tiêu hao
nhiên liệu cho các phương tiện tham gia giao thông nội đô.
3


vii. Bố cục của luận án
Thuyết minh của luận án được trình bày gồm các phần chính sau:
- Mở đầu

- Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
- Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính tốn thiết kế hệ động lực xe
hybrid
- Chương 3: Tính tốn thiết kế và mô phỏng hệ động lực xe
hybrid
- Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm
- Kết luận chung và hướng phát triển
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 Tổng quan về phương tiện giao thông và ô nhiễm môi
trường
Theo số liệu của Cục Đăng kiểm Việt Nam, năm 2020 tồn quốc
có 41.941.332 phương tiện (4.180.478 xe ô tô, 37.760.854 xe mô tơ,
xe máy) [7,8].
Tính đến tháng 7/2020, thành phố Hồ Chí Minh có 8,94 triệu
phương tiện cá nhân, tăng gần 7% so với cùng kỳ năm 2018. Trong
đó, có hơn 825.000 ô tô (tăng gần 16%) và 8,12 triệu xe máy (tăng
hơn 6%). Như vậy, chỉ trong khoảng 10 năm (từ năm 2010 đến nay)
đã tăng thêm hơn 4 triệu phương tiện giao thơng. Theo thống kê,
bình qn mỗi tháng có 30.000 phương tiện giao thông đăng ký mới,
tức mỗi ngày có 1.000 phương tiện đăng ký mới [7].
Về số lượng xe điện và xe hybrid, tại Việt Nam số lượng nhập và
bán xe vẫn còn rất hạn chế so với xe thông thường.
1.2 Nguồn động lực thay thế ĐCĐT
Sử dụng nguồn năng lượng sạch, thân thiện với môi trường đang
là hướng đi mà các nhà khoa học đang thực hiện nhằm giải quyết các
vấn đề như giảm sự phụ thuộc nhiên liệu có nguồn gốc hóa thạch
ngày càng cạn kiệt, giảm ô nhiễm môi trường do ĐCĐT gây ra.
1.2.1 Động cơ điện
1.2.2 Động cơ sử dụng khí nén áp suất cao
1.2.3 Nguồn động lực hybrid

1.3 Các phương án phối hợp nguồn động lực của xe
hybrid

4


1.3.1 Xe hybrid kiểu nối tiếp
1.3.2 Xe hybrid song song
1.3.3 Xe hybrid hỗn hợp
1.4 Ưu và nhược điểm của xe hybrid
Xe hybrid đã và đang được sử dụng rộng rãi nhờ những ưu điểm
vượt trội so với phương tiện giao thông sử dụng ĐCĐT truyền thống.
Cụ thể như:
- Thu hồi năng lượng: với hiệu suất chuyển hóa năng lượng từ
hóa năng sang cơ năng một cách hiệu quả hơn, xe hybrid còn được
thiết kế nhằm thu hồi năng lượng bị tổn hao trong q trình vận
hành. Đối với xe thơng thường khi được phanh lại, năng lượng được
chuyển hóa từ cơ năng sang nhiệt năng làm nóng đĩa phanh. Trong
khi đó, đối với xe hybrid, cơ năng có thể được chuyển hóa thành điện
năng và nạp vào ắc quy, vì thế rất nhiều năng lượng hao phí trong
q trình vận hành xe được thu hồi và tái sử dụng. Tuy nhiên xe
hybrid vẫn được trang bị hệ thống phanh như xe thông thường trong
trường hợp người lái cần phanh khẩn cấp [10,15].
- Giảm mức tiêu thụ nhiên liệu: xe hybrid tiêu thụ lượng nhiên
liệu ít hơn nhiều so với ĐCĐT thơng thường nhờ có các chiến lược
phối hợp nguồn động lực một cách hợp lý. Ngoài ra, khi vận hành
trên đường trường, nguồn động lực chính là ĐCĐT hoạt động ở chế
độ có hiệu suất cao nên sẽ giảm đáng kể mức tiêu thụ nhiên liệu [5].
- ĐCĐ được dùng trong các chế độ gia tốc hoặc tải lớn nên
ĐCĐT chỉ cần cung cấp công suất vừa đủ giúp làm giảm được kích

thước của hệ thống.
- Phạm vi vận hành rộng và tính năng kỹ thuật đảm bảo như
những phương tiện sử dụng ĐCĐT truyền thống.
- Xe hybrid vẫn dùng xăng làm nhiên liệu nên người vận hành
không phải quan tâm tới vấn đề nạp điện cho ắc quy.
- Xe hybrid có mức phát thải ơ nhiễm mơi trường thấp hơn xe sử
dụng ĐCĐT thơng thường. Trong q trình vận hành sẽ có sự phối
hợp giữa hai nguồn động lực, do đó ĐCĐT sẽ được hạn chế vận hành
ở các chế độ chuyển tiếp nhờ đó sẽ giảm được đáng kể lượng phát
thải độc hại [43].
Tuy nhiên, xe hybrid vẫn có những khuyết điểm như chất lượng,
tuổi thọ, giá thành và thời gian sạc của ắc quy.
1.5 Các thành phần chính trong xe hybrid
5


1.5.1 Động cơ đốt trong
1.5.2 Động cơ điện
1.5.3 Ắc-quy
1.5.4 Hệ thống truyền lực
1.6 Một số vấn đề quản lý năng lượng xe hybrid
a) Tối ưu hóa ĐCĐT
b) Giảm thiểu động lực học ĐCĐT
c) Tối ưu hóa tốc độ hoạt động của ĐCĐT
d) Giảm thiểu thời gian bật/tắt ĐCĐT
e) Quản lý tối ưu trạng thái sạc pin (SOC)
1.7 Nghiên cứu ngoài nước
Một số nghiên cứu có tính chất điển hình được trình bày sau đây:
Nhóm nghiên cứu gồm Saurabh Mahapatra và các cộng sự đã đưa
ra cơ sở thiết kế và các yêu cầu cơ bản của các kiểu xe hybrid [17].

Nhóm nghiên cứu đã đưa ra quy trình thiết kế nguồn động lực hybrid
dựa trên nền tảng Matlab Simulink.
Nhóm nghiên cứu gồm Feng Wang, Xiaojian Mao và Bin Zhuo
đã thực hiện cơng trình nghiên cứu tích hợp ly hợp điện điều khiển
phân phối mô men trên xe bus hybrid [18].
Năm 2004, nhóm nghiên cứu của K.David Huang và các cộng sự
đã nghiên cứu xây dựng một hệ dẫn động Hybrid song song mới
[19].
Tác giả Han và cộng sự đã thực hiện một nghiên cứu về hệ thống
phân phối năng lượng trên hệ động lực hybrid [22].
1.8 Nghiên cứu trong nước
Dưới đây là một số kết quả nghiên cứu đã đạt được trong thời
gian qua ở Việt Nam về xe hybrid:
Nhóm nghiên cứu của tác giả Bùi Văn Ga đã thực hiện nghiên
cứu thiết kế hệ thống động lực trên xe hybrid 2 chỗ ngồi [24].
Năm 2009, nhóm nghiên cứu của tác giả Bùi Văn Ga tiếp tục
nghiên cứu tính tốn thiết kế và chế tạo thử nghiệm xe máy Hybrid
điện – LPG.
Cũng trong năm 2009, tác giả Hồ Sĩ Xuân Diệu đã nghiên cứu
chế tạo hệ thống động lực ô tô hybrid 2 chỗ ngồi với nguồn động lực
ĐCĐT sử dụng nhiên liệu LPG [26].

6


Tác giả Nguyễn Văn Định – Khoa Cơ khí, Trường Đại học Nha
Trang đã thực hiện nghiên cứu thiết kế chế tạo mơ hình xe hybrid hai
chỗ ngồi [27].
1.9 Các dòng xe hybrid trên thị trường [28]
1.10 Phương pháp tiếp cận của đề tài

Thơng qua việc tìm hiểu về các hệ thống hybrid cho thấy hệ thống
hybrid hỗn hợp ngày càng được sử dụng phổ biến do sự kết hợp được
ưu điểm của hệ thống hybrid nối tiếp và hybrid song song khi xe
chạy cả trong đơ thị và ngồi xa lộ. Tuy nhiên, một trong những vấn
đề thách thức hiện nay đối với hệ thống hybrid hỗn hợp đó là bộ phối
hợp công suất và chiến lược phối hợp cơng suất giữa ĐCĐ và
ĐCĐT. Đây cũng chính là hai nội dung mà NCS sẽ nghiên cứu trong
nội dung của luận án.
1.11 Kết luận
- Xe hybrid thân thiện môi trường và có nhiều ưu điểm khi sử
dụng cho ĐCĐT giúp nâng cao hiệu suất và giảm phát thải gây ô
nhiễm mơi trường.
- Hiện nay, các nguồn năng lượng hóa thạch ngày càng suy kiệt,
thêm vào đó là các quy định ngặt nghèo về kiểm sốt khí thải từ các
phương tiện giao thơng truyền thống (sử dụng ĐCĐT) do đó để giải
quyết các vấn đề liên quan đến khí thải từ các phương tiện giao thông
các nhà nghiên cứu đã đưa ra rất nhiều phương án khác nhau trong
đó phương án sử dụng nguồn động lực thay thế là sự lựa chọn tối ưu
hơn cả, đồng thời nguồn động lực cho xe hybrid đã được nghiên cứu
và phát triển phù hợp trong giai đoạn hiện nay với nhiều sản phẩm đã
được đưa vào sản xuất hàng loạt và có doanh số đáng kể trên nhiều
thị trường khó tính như châu Âu và cả các thị trường vốn quen với
việc sử dụng các phương tiện truyền thống như châu Á.
Luận án tập trung nghiên cứu, tính tốn thiết kế xe hybrid hai chỗ
ngồi cũng như xây dựng hệ phối hợp công suất giữa ĐCĐ và ĐCĐT,
đồng thời đưa ra chiến lược vận hành tối ưu cho hệ xe hybrid và tiến
hành kiểm nghiệm lại việc tính tốn thiết kế trong phịng thí nghiệm.
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ
ĐỘNG LỰC XE HYBRID
2.1 Quan điểm và quy trình tính toán thiết kế hệ động lực

xe hybrid
2.1.1 Quan điểm thiết kế hệ động lực xe hybrid
7


Xe hybrid sử dụng 2 nguồn động lực, gồm ĐCĐT và ĐCĐ, trong
đó ĐCĐT ln được đảm bảo làm việc ở vùng có tiêu hao nhiên liệu
thấp, hiệu suất cao. Đây là một trong các yếu tố quan trọng quyết
định tăng hiệu suất của hệ động lực xe hybrid so với xe truyền thống.
Vì vậy trong tính tốn thiết kế chọn nguồn động lực và chiến lược sử
dụng nguồn động lực trên xe hybrid phải đảm bảo ĐCĐT luôn làm
việc trong vùng có suất tiêu hao nhiên liệu thấp, hiệu suất cao.
2.1.2 Xây dựng quy trình tính tốn thiết kế hệ động lực
xe hybrid
Quá trình nghiên cứu phối hợp hiệu quả nguồn động lực hybrid
địi hỏi cần có một sơ đồ quy trình thực hiện rõ ràng và mạch lạc. Sơ
đồ phải bao gồm các bước thực hiện cũng như đưa ra các tiêu chuẩn
để đánh giá các kết quả thu được.
- Bước 1: Xác định quan điểm thiết kế.
- Bước 2: Lựa chọn phương pháp để phối hợp công suất.
- Bước 3: Thiết kế, tính tốn hệ thống phối hợp các nguồn động
lực trên xe hybrid.
- Bước 4: Song song với việc thiết kế hệ thống phối hợp ở bước 3
là việc xây dựng chiến lược sử dụng và quản lý các nguồn động lực.
- Bước 5: Tính tốn các thơng số đặc trưng, xây dựng các đường
đặc tính của các nguồn động lực là ĐCĐ và ĐCĐT.
- Bước 6: Đưa các thơng số đã tính tốn, chọn lựa vào phần mềm
AVL-Cruise để tiến hành mô phỏng và đưa ra kết quả mô phỏng.
- Bước 7: Đánh giá kết quả chạy mô phỏng của phần mềm AVLCruise sử dụng các điều kiện về suất tiêu hao nhiên liệu và lượng
phát thải của ĐCĐT. Nếu thỏa mãn thì sẽ chuyển sang bước kế tiếp,

cịn nếu khơng thỏa mãn thì phải quay lại bước 3 và bước 4.
- Bước 8: Nếu thỏa mãn điều kiện ở bước 7 thì sẽ đến bước chế
tạo sản phẩm theo thông số mô phỏng và đã tinh chỉnh của phần
mềm AVL-Cruise.
- Bước 9: Cuối cùng là đưa sản phẩm đi thử nghiệm và lấy các
thông số thử nghiệm để kiểm nghiệm lại mơ hình mơ phỏng.
2.2 Cơ sở tính tốn thiết kế hệ động lực xe hybrid
2.2.1 Các chế độ phối hợp nguồn động lực xe hybrid
a) Trường hợp chỉ có ĐCĐ làm việc
b) Trường hợp cả ĐCĐT nạp điện cho ắc quy và ĐCĐ làm việc
c) Trường hợp chỉ có ĐCĐT làm việc
8


d) Trường hợp ĐCĐT và ĐCĐ làm việc
e) Trường hợp phanh tái sinh
2.2.2 Cơ sở xác định kết cấu bộ phối hợp các nguồn
động lực xe hybrid
2.2.2.1 Hệ thống phối hợp kiểu kết nối mô men và tốc độ
a) Hệ phối hợp kiểu kết nối mô men
b) Hệ thống phối hợp kiểu kết nối tốc độ
c) Hệ phối hợp công suất kiểu hỗn hợp
2.2.2.2 Xác định kết cấu bộ phối hợp công suất
- Lựa chọn kiểu bộ kết hợp công suất:
+ Bộ kết hợp công suất kiểu mô men;
+ Bộ kết hợp công suất kiểu nối cứng tốc độ;
+ Bộ kết hợp công suất kiểu hỗn hợp (nối cứng và vi sai tốc
độ).
2.2.2.3 Cơ sở tính tốn thiết kế bộ truyền đai
2.2.3 Cơ sở tính tốn các nguồn động lực xe hybrid

2.2.3.1 Sơ đồ thiết kế hệ động lực
a) Các quy định ban hành về tốc độ và điều kiện làm việc của xe
b) Thiết kế hệ động lực hybrid

Hình 2.14 Sơ đồ hệ động lực hybrid hỗn hợp
Hệ động lực hybrid cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Bộ phối hợp các nguồn động lực phải đảm bảo hoạt động ổn
định, tin cậy, kết hợp dễ dàng hai nguồn động lực ĐCĐ và ĐCĐT.
- Trong quá trình làm việc, khi ở tốc độ thấp, nguồn động lực từ
ĐCĐ hoạt động chính, ở tốc độ trung bình thì ĐCĐT hoạt động, còn
9


khi tăng tốc hoặc leo dốc thì cả hai nguồn động lực cùng hoạt động.
Nguồn ắc quy được nạp từ máy phát điện và sạc bên ngồi.
2.2.3.2 Cơ sở tính tốn xác định cơng suất của nguồn động
lực, ĐCĐT, ĐCĐ, ắc quy
a) Tính tốn xác định cơng suất xe Hybrid
b) Tính tốn xác định cơng suất ĐCĐ
c) Phân chia tỷ lệ cơng suất
d) Tính tốn ĐCĐT
e) Tính cơng suất hệ động lực (ĐCĐT kết hợp với ĐCĐ) khi xe
làm việc ở Vmax
f) Cơ sở tính tốn thiết kế hệ thống nạp điện cho ắc quy
2.2.4 Chiến lược phối hợp nguồn động lực
2.2.4.1 Chiến lược phối hợp các nguồn động lực trên xe
Hybrid
a) Các quy tắc
Để thỏa mãn các yêu cầu về hiệu suất, phát thải và tính nhịp
nhàng thì việc kết hợp công suất của ĐCĐ và ĐCĐT phải thỏa mãn

các quy tắc sau:
- Quy tắc 1: Ở các chế độ khơng có ĐCĐT thì ĐCĐ sẽ hoạt động
độc lập.
- Quy tắc 2: ĐCĐT chỉ làm việc trong các vùng cơng suất và tốc
độ có suất tiêu hao nhiên liệu thấp, đặc tính phát thải thấp.
- Quy tắc 3: ĐCĐT là nguồn động lực chính, ĐCĐ là nguồn động
lực bổ sung, lợi dụng sự linh hoạt của ĐCĐ để bù đắp cho ĐCĐT.
- Quy tắc 4: Ở các chế độ cần công suất cao, cả ĐCĐ và ĐCĐT
sẽ cùng hoạt động.
- Quy tắc 5: ĐCĐT còn được sử dụng để chạy máy phát sạc điện
cho ắc quy.
b) Sơ đồ tổng quan về chiến lược phối hợp các nguồn động lực
trên xe Hybrid
2.2.4.2 Chiến lược sạc ắc quy trên xe hybrid
a) Các quy tắc
Chiến lược quản lý việc sạc ắc quy trên xe hybrid sẽ tuân theo các
quy tắc sau:
- Quy tắc 1: ĐCĐT sẽ hoạt động để kéo máy phát nhằm sạc ắc
quy khi SOC của ắc quy thấp dưới ngưỡng cho phép.
10


- Quy tắc 2: Công suất của hệ động lực phải được đảm bảo khi
sạc ắc quy.
- Quy tắc 3: Ở chế độ cần cơng suất cao thì sẽ khơng sạc ắc quy
để đảm bảo công suất đầu ra cho xe.
- Quy tắc 4: Ngưỡng SOC max, min sẽ được tính tốn sao cho
trong q trình sạc nhanh, tuổi thọ cho ắc quy sẽ được đảm bảo.
b) Sơ đồ tổng quan về chiến lược sạc ắc quy trên xe hybrid
2.3 Cơ sở lý thuyết phần mềm AVL-Cruise

2.3.1 Phạm vi của AVL-Cruise
Điểm nổi bật của phần mềm AVL-Cruise [41,42]:
- Tối ưu hóa thiết kế và kết cấu của xe (tiết kiệm nhiên liệu, tăng
hiệu suất của xe)
- Định nghĩa nhiều loại cấu hình xe và hệ thống truyền lực gồm
HEV, BEV và FCE
- Mơ hình hóa các loại xe hiện đại (ví dụ: xe điện hybrid, pin
nhiên liệu, xe điện)
- Phân tích các hiệu ứng hệ thống truyền lực của xe
- Thiết kế hệ quản trị nguồn năng lượng cho phương tiện
- Mơ-đun trình điều khiển thơng minh để mơ phỏng thực tế vận
hành của xe
2.3.2 Phương pháp tính toán trong AVL-Cruise [13,41,42]
Trong AVL Cruise, mô phỏng được thực hiện bằng một số giải
thuật độ lợi (Variable Step Size) để tính tốn đối với bài tốn của
Euler, dùng trong tính tốn mô phỏng hệ xe hybrid. Đối với phương
pháp VSS bước thời gian mô phỏng tối đa được đặt là 0,05s.
2.3.2.1 Các chế độ tính tốn trong phần mềm AVL Cruise
a) Tính tốn ở trạng thái tĩnh
b) Tính tốn bán tĩnh
c) Mơ phỏng
d) Giao diện tính tốn của phần mềm
2.3.2.2 Tính toán cho ĐCĐT
a) Chế độ khởi động ĐCĐT
b) Chế độ tắt ĐCĐT
c) Chế độ không tải
d) Chế độ ĐCĐT làm việc
e) Tính tốn tiết kiệm nhiên liệu và tính tốn phát thải [13,58]
2.3.2.3 Tính tốn cho ĐCĐ
11

a) Khi ĐCĐ hoạt động ở chế độ đẩy
b) Động cơ hoạt động ở chế độ phanh tái sinh
2.3.2.4 Cơ sở tính tốn ắc quy
a) Mơ hình hóa đặc tính năng lượng của ắc quy
b) Cơ sở tính tốn trạng thái nạp (SOC)
2.3.3 Tạo chu trình thử mới trong phần mềm AVL-Cruise
2.3.4 Các bước thực hiện mô phỏng bằng phần mềm AVLCruise
- Bước 1: Tạo một file cho dự án mơ phỏng.
- Bước 2: Tạo mơ hình xe cần mơ phỏng: xe hybrid.
- Bước 3: Tạo các mô đun bộ phận trong mơ hình.
- Bước 4: Nhập dữ liệu cho mơ hình.
- Bước 5: Tạo liên kết giữa các thành phần.
- Bước 6: Tạo thư mục nhiệm vụ, thêm nhiệm vụ để mô phỏng.
- Bước 7: Thiết lập các cài đặt mô phỏng.
- Bước 8: Chạy mô phỏng.
- Bước 9: Thu nhận và đánh giá kết quả.
2.4 Cơ sở liên kết giữa phần mềm Matlab/Simulink và
phần mềm AVL-Cruise
2.5 Kết luận
Trên cơ sở lý thuyết về nguồn động lực và mô phỏng xe hybrid
Chương 2 đã đưa ra được:
- Sơ đồ các bước thực hiện đề tài nghiên cứu và đánh giá một hệ
động lực hybrid.
- Xây dựng được cơ sở lý thuyết cho việc tính tốn nguồn động
lực và tỷ lệ phân chia công suất giữa các nguồn động lực xe hybrid.
- Xây dựng được lưu đồ chiến lược điều khiển nguồn động lực,
nạp điện ắc quy cho xe hybrid.
- Xây dựng được cơ sở cho nguồn động lực, nạp điện trong mô

phỏng AVL- Cruise cho xe hybrid.
- Xây dựng được hàm nhiên liệu tiêu thụ và khí thải cho nguồn
động lực xe hybrid.
Chương 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ MƠ PHỎNG HỆ
ĐỘNG LỰC XE HYBRID
3.1 Tính tốn thiết kế hệ động lực xe hybrid
3.1.1 Thiết kế hệ phối hợp nguồn động lực xe hybrid
a) Yêu cầu chung
12


b) Thiết kế bộ kết hợp cơng suất

Hình 3.1 Sơ đồ thiết kế xe hybrid
3.1.2 Tính toán xác định nguồn động lực cho xe hybrid
3.1.2.1 Các chế độ vận hành của xe hybrid
Chế độ 1, tốc độ tối đa cho phép khi xe đi trong thành phố và khu
vực đông dân cư là V1= 30 (km/h), khi đó chỉ có ĐCĐ làm việc
Chế độ 2, trường hợp có tốc độ giao động từ V1 đến V2 tức từ 30
đến 40 km/h, ở chế độ này, chỉ có ĐCĐT hoạt động tương ứng V2 =
40 (km/h).
Chế độ 3, tốc độ khi xe chạy ở khu vực ngoại ô là V3 = 4060
(km/h), khi đó xe sử dụng phối hợp cả hai nguồn động lực.
Chế độ 4, tốc độ cực đại khi xe chạy bằng cả hai nguồn động lực
ĐCĐT và ĐCĐ, tốc độ Vmax = 6080 km/h.
3.1.2.2 Tính tốn xác định cơng suất hệ động lực xe hybrid
3.1.2.3 Tính tốn cơng suất ĐCĐ
a) Hiệu điện thế của ĐCĐ
b) Lựa chọn máy phát điện
3.1.2.4 Tính tốn xác định cơng suất của ĐCĐT

3.1.2.5 Xác định các thông số cho ắc quy
3.2 Chiến lược điều khiển các nguồn động lực trên xe
hybrid
3.2.1 Chiến lược phối hợp các nguồn động lực trên xe
hybrid
13


3.2.1.1. Chọn các khoảng tốc độ
3.2.1.2. Xây dựng chiến lược chi tiết phối hợp các nguồn
động lực

Hình 3.4 Sơ đồ chiến lược phối hợp các nguồn động lực
3.2.1.3 Chiến lược phân phối các nguồn động lực
3.2.2 Chiến lược sạc ắc quy trên xe hybrid
3.2.2.1 Các cận của tình trạng nạp ắc quy
3.2.2.2 Xây dựng chiến lược sạc ắc quy trên xe hybrid
3.2.2.3 Chiến lược sạc ắc quy trên xe hybrid
3.2.3 Chiến lược điều khiển ở các chế độ chuyển tiếp của
xe hybrid
3.2.3.1 Đưa ra chiến lược điều khiển ở các chế độ chuyển
tiếp
3.2.3.2 Chiến lược điều khiển ở các chế độ chuyển tiếp
3.2.4 Chiến lược điều khiển dựa theo mô men
3.2.4.1 Đưa ra chiến lược điều khiển dựa theo mô men
3.2.4.2 Chiến lược điều khiển theo mơ men
3.2.5 Chu trình tắt và khởi động ĐCĐT
3.3 Tính toán thiết kế cơ cấu phối hợp của hệ động lực
3.3.1 Tính toán bộ truyền CVT
a) Tính tốn dải tỷ số truyền bộ truyền đai

b) Tính tốn kích thước puly hộp số
3.3.2 Tính tốn, thiết kế bộ truyền đai truyền động giữa
trục ra CVT và trục chính
3.3.3 Tính toán, thiết kế bộ truyền đai truyền động giữa
ĐCĐ và trục chính
14


3.3.4 Tính toán, thiết kế trục chính
3.3.5 Thiết kế hệ thống điều khiển nguồn động lực xe
hybrid
3.3.5.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển và chức năng làm
việc của các khối điều khiển

Hình 3.14 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển điện tử nguồn động lực
xe hybrid
3.3.5.2 Khối đo thông số đầu vào
a) Bộ xử lí trung tâm – ECU
b) Cảm biến vị trí bàn đạp ga
c) Cảm biến tốc độ
d) Cảm biến vị trí bàn đạp phanh
3.3.6.3 Khối đầu ra
a) Mạch điều khiển ĐCĐT
b) Mạch điều khiển nạp ắc quy
3.3.6 Hiệu śt xe hybrid
3.4 Tính tốn mơ phỏng hệ động lực xe hybrid trên phần
mềm AVL – Cruise

15

3.4.1 Mơ hình tổng chung của xe truyền thống và xe
hybrid

Hình 3.23 Mơ phỏng xe
hybrid dùng bộ đồng tốc
kết hợp CVT

Hình 3.22 Bố trí chi tiết
trong mơ phỏng xe truyền
thống

3.4.2 Thông số đầu vào xe hybrid và xe truyền thống
a) Thông số xe
b) Nguồn động lực ĐCĐT
c) Nguồn động lực ĐCĐ
d) Ắc quy
3.4.3 Chu trình chạy sử dụng trong chu trình mơ phỏng xe
hybrid và xe truyền thống trong AVL-Cruise
3.4.3.1 Chu trình thử UDC
3.4.3.2 Các chu trình thử với tốc độ không đổi
3.4.4 Kết quả chạy mô phỏng
Bảng 3.12 Bảng thống kê kết quả sau khi đã chạy
Loại xe
STT

Hybrid

Xe truyền
thống

Đơn
vị

0,0134
0
0,009
0,0008
0,0027
0,0063
0,89
5,29

0,0534
0,0282
0,0181
0,0008
0,0063
0
1,87
19,84

kg
kg
kg
kg
kg
kWh
g
g

Nội dung
1
2
3
4
5
6
7
8

Tổng tiêu hao nhiên liệu
Tổng tiêu hao nhiên liệu không tải
Tổng tiêu hao nhiên liệu tăng tốc
Tổng tiêu hao nhiên liệu tốc độ không đổi
Tổng tiêu hao nhiên liệu giảm tốc
Tổng năng lượng điện tiêu thụ
Phát thải NOx
Phát thải CO

16


9
10

Phát thải HC
Phát thải CO2

0,23

59,933

0,54
211,29

g
g/km

3.4.4.1 Kết quả đánh giá so sánh tốc độ giữa xe truyền thống
và xe hybrid
3.4.4.2 Kết quả đánh giá so sánh mô men giữa xe truyền
thống và xe hybrid
3.4.4.3 Kết quả đánh giá so sánh công suất giữa xe truyền
thống và xe hybrid
3.4.4.4 Kết quả đánh giá về HC giữa xe truyền thống và xe
hybrid
3.4.4.5 Kết quả đánh giá về CO giữa xe truyền thống và xe
hybrid
3.4.4.6 Kết quả đánh giá về NOx giữa xe truyền thống và xe
hybrid
3.4.4.7 Kết quả đánh giá về lượng nhiên liệu tiêu thụ giữa xe
truyền thống và xe hybrid
3.4.4.8 Kết quả đánh giá về gia tốc giữa xe truyền thống và
xe hybrid
3.4.4.9 Kết quả đánh giá về lực kéo giữa xe truyền thống và
xe hybrid
3.4.4.10 Kết quả đánh giá về lực cản khơng khí giữa xe
truyền thống và xe hybrid
3.4.5 Kết quả chạy mơ phỏng với chu trình có tốc độ ổn
định

3.5 Kết luận
Đã tính tốn thiết kế được hệ động lực cho xe hybrid 2 chỗ ngồi
có cơng suất P = 8,7kW, đạt tốc độ tối đa Vmax = 80 km/h, gồm:
Sử dụng phương án phối hợp kiểu hỗn hợp theo phương pháp
đồng tốc độ kết hợp với bộ CVT đảm bảo: ĐCĐ làm việc ở chế độ
không tải và tốc độ thấp V1 = 40km/h; ĐCĐT làm việc ở V2 = 40÷60
km/h; khi cả hai nguồn động lực ĐCĐ và ĐCĐT cùng làm việc Vmax
= 80 km/h đồng tốc độ và mômen khi phối hợp công suất ĐCĐT với
ĐCĐ ở chế độ tốc độ cao; máy phát làm việc khi ĐCĐT không làm
việc ở chế độ tăng tốc hoặc tốc độ cao.
Tính tốn các nguồn động lực, ĐCĐT với công suất PĐCĐT = 5,7
kW, ĐCĐ với công suất PĐCĐ = 3 kW, Máy phát P = 1,5 kW và ắc
quy U = 48V (4 bình ắc quy 12 V).
17


Tính tốn xây dựng chiến lược và viết chương trình điều khiển
phối hợp các nguồn động lực và phanh tái sinh của xe hybrid, với các
chế độ: Khởi động và tắt ĐCĐT, không tải, tốc độ ổn định, tăng tốc,
giảm tốc và phanh tái sinh.
Tính tốn thiết kế bộ điều khiển hệ động lực xe hybrid: điều khiển
trung tâm, điều khiển ĐCĐT, nạp ắc quy.
Xây dựng được mơ hình và tiến hành mô phỏng hệ động lực xe
hybrid trên phần mềm AVL-Cruise, trong đó thực hiện chạy mơ
phỏng theo chu trình thử UDC và các chu trình có tốc độ xe khơng
đổi, kết quả mơ phỏng theo chu trình UDC cho thấy:
- Suất tiêu hao nhiên liệu của xe hybrid giảm được 38,68% so với
xe thông thường (với xe hybrid là 3,71 (lít/km), cịn xe truyền thống
là 6,05 lít/km).
- Các thành phần khí thải của xe hybrid cũng giảm so với xe

truyền thống lần lượt là 52,41% với NOx, 73,34% với CO và 57,41%
với HC.
Chương 4: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM
4.1 Mục tiêu và phạm vi thử nghiệm
4.1.1 Mục tiêu thử nghiệm
Quá trình thử nghiệm của bộ phối hợp trên băng thử mục đích
đánh giá tính kinh tế, kỹ thuật và phát thải của ĐCĐT sau khi đưa
vào nguồn ĐCĐT của xe hybrid. Kết quả thử nghiệm được so sánh
với ĐCĐT nguyên bản và ĐCĐT của bộ phối nguồn xe hybrid trong
phần mềm AVL - Cruise, để từ đó khẳng định lại tính chính xác của
mơ hình mơ phỏng.
4.1.2 Đối tượng và phạm vi thử nghiệm
Nghiên cứu tiến hành thử nghiệm xây dựng đặc tính của động cơ
xăng Piaggio 150cc nguyên bản làm cơ sở phân tích đối chứng sau
khi phối hợp nguồn động lực. Ngoài ra, bộ số liệu cơ sở này được sử
dụng làm thông số đầu vào cho bài tốn mơ phỏng trên phần mềm
AVL-Cruise.
Nghiên cứu thiết kế và chế tạo hệ phối hợp nguồn động lực phù
hợp lắp trên băng thử tại Trung tâm nghiên cứu động cơ, nhiên liệu
và khí thải - Viện Cơ khí động lực – Trường Đại học Bách khoa Hà
Nội để đánh giá lại ĐCĐT cũng như đánh giá tính năng kinh tế, kỹ
thuật và phát thải của hệ động lực.
18


Các thông số làm việc của ĐCĐ và ĐCĐT cũng như thông số
chung của hệ động lực được đo đạc xác định bằng các thiết bị chuyên
dụng.
Thử nghiệm khảo sát các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng và phát thải
của các nguồn động lực xe hybrid.

4.2 Nội dung thử nghiệm
Mô hình hệ thống phối hợp nguồn động lực giữa ĐCĐ và ĐCĐT
được thiết kế trên cơ sở phương án phối hợp kiểu nối tiếp – song
song. Hệ thống gồm một ĐCĐT một ĐCĐ, máy phát và bộ sạc điện
cho ắc quy. Thành phần khí thải HC, CO, NOx và lượng CO2 được
đo đạc và đánh giá để làm rõ được lợi ích về mặt phát thải của hệ
thống hybrid.
4.3 Trang thiết bị thử nghiệm
- Băng thử phanh kiểu dòng điện xốy
- Thiết bị phân tích khí thải
- Thiết bị đo tiêu thụ nhiên liệu AVL 733S
- Thiết bị đo tiêu thụ dịng điện
4.3.1 Lắp đặt mơ hình lên băng thử
4.3.2 Băng thử phanh kiểu dịng điện xốy
4.3.3 Thiết bị phân tích khí thải
4.3.4 Thiết bị đo tiêu hao hiên liệu
4.3.5 Thiết bị đo dòng điện tiêu thụ
4.3.6 Nhiên liệu thử nghiệm
4.3.7 Sơ đồ bố trí hệ thống thử nghiệm

Hình 4.12 Sơ đồ hệ thống thực nghiệm
19


4.3.8 Chế độ thử nghiệm
Nghiên cứu thử nghiệm được thực hiện theo phương pháp đối
chứng giữa 3 trường hợp: chạy độc lập ĐCĐT, độc lập ĐCĐ và phối
hợp ĐCĐT-ĐCĐ. Trong đó, ở trường hợp chạy phối hợp, ĐCĐ lần
lượt cung cấp năng lượng để thay thế 30%, 50% và 70% cơng suất
của ĐCĐT.

Q trình thử nghiệm được thực hiện trên hai đường đặc tính:
(i) Đặc tính tốc độ: tốc độ ĐCĐT thay đổi trong khoảng làm
việc từ 1000 v/ph đến 7000 v/ph, tương ứng tốc độ của phanh từ 150
đến 1200 v/ph.
(ii) Đặc tính tải ở tốc độ ĐCĐT 7000, 6000 và 4000 v/ph và
mô men phanh được điều chỉnh ở các mức từ 1, 3, 7, 9 và 12Nm.
Mỗi điểm đo được thực hiện 3 lần, kết quả là trung bình cộng của
3 lần đo. Phụ tải ngồi được thay đổi thông qua bộ điều khiển lực
phanh bằng cách điều chỉnh điện áp cấp vào cuộn dây của phanh.
Các thông số đo đạc bao gồm: mức tiêu thụ nhiên liệu xăng, dòng
điện tiêu thụ ở chế độ phối hợp hoặc chạy độc lập ĐCĐ, tốc độ
ĐCĐT, tốc độ băng thử, mô men phanh và các thành phần phát thải
CO, CO2, HC và NOx.
4.4 Kết quả thử nghiệm và thảo luận
4.4.1 Đánh giá tính năng kinh tế năng lượng
Hình 4.14 thể hiện kết quả so sánh tiêu hao năng lượng ở các chế
độ tốc độ khác nhau.
Tại tốc độ động cơ ổn định 7000 v/ph và thay đổi lực phanh, khi
cắt giảm mô men của ĐCĐT đi lần lượt 30%, 50% và 70% đồng thời
bổ sung năng lượng qua ĐCĐ thì thiêu thụ năng lượng có xu hướng
giảm 3,34%, 13,18% và 21,53%. Tương tự, tại các tốc độ làm việc
khác, mức tiêu hao năng lượng khi hoạt động ở chế độ phối hợp đều
có xu hướng giảm. Cụ thể, tại 6000 v/ph, tiêu hao năng lượng giảm
1,38%, 9,8% và 35,88%; tại 4000 v/ph, giá trị này tăng lần lượt là
23,45%, 14,08% và 2,43%

20


Hình 4.14 So sánh đặc tính tiêu hao năng lượng ở các chế độ

tốc độ khác nhau
a) nđcđt = 4000 v/ph; b) nđcđt = 6000 v/ph; c) nđcđt = 7000 v/ph
4.4.2 Đánh giá về thành phần khí thải của động cơ
a) Phát thải CO
Tại tốc độ 7000 v/ph, phát thải CO giảm trung bình 64,07%,
70,51% và 81,04% lần lượt khi ĐCĐ cung cấp 30%, 50% và 70%
cho nguồn động lực chung. Tại tốc độ 4000 v/ph, phát thải CO giảm
trung bình từ 33,2%, 57%và 79,1%. Tại tốc độ 6000 v/ph, phát thải
CO giảm lần lượt 6,1%, 21,8% và 64,5% khi phối hợp hai nguồn
động lực.
b) Phát thải HC
Tại tốc độ 7000 v/ph, phát thải HC có xu hướng giảm mạnh khi
hệ thống hoạt động ở chế độ phối hợp. HC giảm lần lượt 29,7%,
42,4% và 59,1% khi ĐCĐ đóng góp 30%, 50% và 70% nguồn lực.
Trong khi đó, tại vùng tốc độ thấp hơn, 6000 v/ph và 4000 v/ph thì
phát thải HC có xu hướng giảm ít hơn. Cụ thể, HC giảm 23,3%,
33,8% và 64,7% ở tốc độ 6000 v/ph và 10,8%, 31,2% và 53,3% tại
tốc độ 4000 v/ph.
c) Phát thải NOx
Khi ĐCĐ đóng góp 30% cơng suất cho hệ thống thì phát thải NOx
có giảm một chút so với trường hợp sử dụng một nguồn động lực
21


ĐCĐT, lần lượt là 21,2%, 36,1% và 45,3%. Tuy nhiên, khi ĐCĐ
đóng góp phần năng lượng lớn hơn vào hệ thống, 50% và 70% thì
thành phần NOx có xu hướng giảm do ĐCĐT làm việc ở vùng tải
nhỏ hơn. Tại tốc độ 7000 v/ph, NOx giảm 43,3%, 69,5% ứng với tỷ
lệ phân phối công suất của ĐCĐ là 50% và 70%. Tại tốc độ 6000
v/ph và 4000 v/ph giá trị này là 33% và 54,4% và 36,1% và 45,3%.

4.5 So sánh kết quả mô phỏng và thử nghiệm
4.5.1 Các công thức tính tốn khi thực nghiệm
4.5.2 So sánh kết quả thực nghiệm và mô phỏng
Tổng hợp lại ta thấy sai lệch giữa mô phỏng trên AVL - Cruise và
thử nghiệm không quá lớn và nằm ở mức chấp nhận được. Do đó, có
thể nói rằng mơ hình được xây dựng có độ tin cậy cao.
4.6 Kết luận
Từ nội dung đã thực hiện tại Chương 4 có thể rút ra một số kết
luận sau:
- Đã lắp đặt được mơ hình trên băng thử và đấu nối với các thiết
bị đo kiểm và thực hiện đo kiểm.
- Thử nghiệm đã chứng minh tính đúng đắn của cơ sở lý thuyết ở
Chương 2 và mơ hình mơ phỏng ở Chương 3.
- Hệ thống động lực được thiết kế và chế tạo ổn định khi hoạt
động kết hợp cả hai nguồn động lực cũng như hoạt động riêng lẻ của
mỗi nguồn động lực.
- Khi hoạt động ở tốc độ thấp nguồn năng lượng điện được sử
dụng do vậy việc phát thải ô nhiễm là khơng có, khi sử dụng ĐCĐT
thì mức phát thải giảm đi đáng kể so với khi chạy nguồn năng lượng
ĐCĐT cho xe truyền thống.
- Kết quả thử nghiệm cho thấy ở các chế độ đo kiểm thì ĐCĐT
trên xe truyền thống và ĐCĐT trên xe hybrid tương đối khác nhau về
mức độ tiêu thụ nhiên liệu, phát thải và công suất.
- Từ các kết quả thử nghiệm, ta thấy được lượng phát thải của xe
hybrid đã giảm đáng kể khi ĐCĐ hỗ trợ nguồn động lực chính là
ĐCĐT với NOx giảm từ 16,1% đến 63,3%, HC giảm từ 3% đến
66,9%, CO giảm từ 30,6% đến tối đa 85,3% ở các chế độ phối hợp
khác nhau của ĐCĐT và ĐCĐ so với xe truyền thống.
- Lượng tiêu hao năng lượng của xe hybrid cũng giảm so với xe
truyền thống từ 3,3% đến 38,6% so với xe truyền thống.

22


KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
KẾT LUẬN
Qua những nội dung đã được trình bày, phân tích và đánh giá
xun suốt toàn bộ nội dung của luận án đồng thời qua q trình
nghiên cứu đánh giá giữa mơ phỏng, lý thuyết và thử nghiệm ta có
thể đi đến những kết luận sau:
(1) Nghiên cứu phát triển dòng xe hybrid theo hướng tối ưu về
quãng đường và phát thải là một hướng đi đúng đắn và có nhiều triển
vọng trong thời gian tới.
(2) Có nhiều phương pháp kết hợp nguồn động lực để tạo ra hiệu
suất cao và giảm phát thải gây ô nhiễm ra môi trường, trong đó NCS
đã sử dụng phương pháp phối hợp hỗn hợp để phối hợp nguồn động
lực ĐCĐT - ĐCĐ - Máy phát - Ắc quy, đây là một phương pháp hiệu
quả, có nhiều ưu điểm nổi trội và đã được chứng minh trong thực tế.
(3) Việc chế tạo bằng công nghệ trong nước xe hybrid 2 chỗ ngồi
tốc độ tối đa 80 km/h là hoàn tồn khả thi bằng cách phối hợp ĐCĐ
một chiều cơng suất 3 kW và một ĐCĐT công suất 5,7 kW. Cơ sở
tính tốn phối hợp các nguồn động lực được trình bày trong Chương
2 làm tiền đề cho các nghiên cứu về xe hybrid sau này.
(4) Sử dụng thành công phần mềm AVL-Cruise trong tính tốn
mơ phỏng động học, động lực học và tính năng kinh tế, kỹ thuật và
phát thải của xe hybrid theo chu trình thử. Những kết quả nghiên cứu
sau có thể được xem là đóng góp về thực tiễn của luận án:
Luận án đã xác định được vùng làm việc thường xuyên tối ưu của
động cơ xăng trên xe hybrid mà có tiêu hao nhiên liệu và phát thải
thấp.
Luận án đã xây dựng được lưu đồ thực hiện luận án cũng như lưu

đồ chiến lược điều khiển nguồn động lực, nạp điện ắc quy cho xe
hybrid, các lưu đồ điều khiển xe hybrid theo độ biến thiên tốc độ và
độ biến thiên mơ men góp phần nâng cao hiệu quả khai thác sử dụng
nguồn động lực xe hybrid.
Luận án đã tiến hành tính tốn các nguồn năng lượng cho ĐCĐT
và ĐCĐ để xe làm việc một cách hiệu quả nhất.
Luận án đã chế tạo thành công bộ phối hợp các nguồn động lực
cho xe hybrid cỡ nhỏ và tiến hành chạy thực nghiệm.
Luận án đã xây dựng mơ đun mơ phỏng thực nghiệm tối ưu hóa
độ lớn các nguồn năng lượng bằng phần mềm AVL-Cruise.
23


(5) Xe hybrid khi lắp đặt hệ động lực thiết kế có những ưu điểm
vượt trội về mặt phát thải, kinh tế và nhiên liệu: Từ các kết quả thử
nghiệm, ta thấy được lượng phát thải của xe hybrid đã giảm đáng kể
khi ĐCĐ hỗ trợ nguồn động lực chính là ĐCĐT với NOx giảm từ
16,1% đến 63,3%, HC giảm từ 3% đến 66,9%, CO giảm từ 30,6%
đến tối đa 85,3% ở các chế độ phối hợp khác nhau của ĐCĐT và
ĐCĐ so với xe truyền thống. Lượng tiêu hao năng lượng của xe
hybrid cũng giảm so với xe truyền thống từ 3,3% đến 38,6%.
(6) Hệ thống động lực sử dụng bộ CVT kết hợp với khớp một
chiều cho phép kết hợp hai nguồn động lực, phân chia công suất hợp
lí giữa nguồn động lực ĐCĐ và ĐCĐT.
Xe hybrid phối hợp theo kiểu hỗn hợp được thiết kế và chế tạo
trong luận án hồn tồn có thể được nghiên cứu phát triển thêm để có
thể đưa vào ứng dụng sản xuất ô tô hybrid cỡ nhỏ tại Việt Nam.
Tuy vậy, kết quả nghiên cứu vẫn chưa thực sự được như mong
muốn của NCS, còn nhiều điểm hạn chế, lớn nhất là việc mới chỉ
dừng ở mức chạy thử nghiệm trong phịng thí nghiệm chứ chưa chạy

trong điều kiện vận hành thực tế ngoài đường. Trong tương lai, NCS
mong muốn sẽ tiếp tục phát triển và hoàn thiện nghiên cứu để có thể
đưa sản phẩm xe hybrid cỡ nhỏ vào sản xuất hàng loạt tại Việt Nam.
HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Nội dung nghiên cứu được trình bày trong luận án có thể được
tiếp tục phát triển và hoàn thiện theo các hướng sau đây:
(1) Ứng dụng cơng nghệ điện tử vào lập trình giải quyết bài toán
chiến lược điều khiển của hệ động lực hybrid một cách tối ưu.
(2) Tiến hành chạy thử nghiệm xe hybrid trên đường thực tế nhằm
mục đích kiểm định kết quả mơ phỏng thực nghiệm được trình bày
trong luận án và tinh chỉnh phần mềm AVL-Cruise phục vụ mô
phỏng thực nghiệm những nội dung nghiên cứu liên quan sau này.
(3) Nâng cao hiệu quả của việc sử dụng phanh tái sinh để sạc điện
ắc quy.
(4) Nghiên cứu nâng cao hiệu suất của hệ truyền động, giảm tổn
thất cơ giới.

24