CHUYÊN ĐỀ ĐIỆN TỬ Ô TÔ PHANH TÁI SINH TRÊN XE HYBRID

CHUYÊN ĐỀ ĐIỆN TỬ Ô TÔ

PHANH TÁI SINH TRÊN XE HYBRID

Chương 1
SỰ TÍCH HỢP MÁY KHỞI ĐỘNG VÀ
MÁY PHÁT ĐIỆN TRÊN XE LAI ĐIỆN


Nội dung
ØMục đích của sự tích hợp máy khởi động và máy phát
điện trên xe lai
ØQúa trình điện từ trong máy phát điện một chiều.
Ø Kết cấu chung của hệ thống ISG
ØCác điều kiện trong thiết kế lắp đặt hệ thống ISG

Ø Các loại máy điện ISG
ØCấu trúc cơ bản của máy điện ISG.


1.1.Mục đích
• Loại bỏ máy khởi động
• Loại bỏ máy phát
• Tăng công suất phát điện
• Tăng momen khởi động
Chức năng của ISG:
§ Start-stop,
§ Phát điện,
§ Kéo hỗ trợ
§ Phanh (tái sinh)

Ưu điểm của ISG:
• Giảm được tiếng ồn và độ rung động cải thiện tính tiện
nghi.
• ISG không bị hao mòn và giảm chi phí bảo trì vì thiết kế
không chổi than.
• ISG có khả năng thực hiện làm êm mô-men xoắn của
đường truyền lực.
• ISG có thể lắp đặt dễ dàng trên hầu hết các xe.
• ISG có thể khởi động ICE trong điều kiện nhiệt độ rất
thấp.


1.2. Qúa trình điện từ trong máy phát điện một
chiều:
Sức điện động và công suất điện từ.
etd = Btb.l.v

Máy pháy

Động cơ


SDD của dây quấn phần ứng:

N
pN
Eu = etd =
fd n = Cefd n(V )
2a

60a
=> Eư = Cefdn
Trong đó:
fd tính bằng (Wb);
n (vg/ph); Ce =pN/60a là hệ số
Khi trong thanh dẫn có dòng điện iư với chiều như
hình trên thì thanh dẫn sẽ chịu một lực điện từ tác
động, chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái, độ lớn:


Fđt = Btb.l.iư,
với iư = Iư/2a
=> Fđt = Btb.l.iư/2a
Và

M = NfD/2 với D = 2pt/p
và Btb = fd / tl

Ta có:

M = CMfd Iư (N/m)

Trong đó CM = pN/2pa là hệ số mômen

Hoặc

1
M =
C M × fd × lu ( kg .m )
9,81

Trong chế độ máy phát:
M ngược chiều n
Eư cùng chiều iư
Chế độ động cơ ngược lại
M cùng chiều n
Eư ngược chiều iư


Công suất điện từ:
Đây là công suất ứng với M lấy vào ở chế độ máy
phát và đưa ra ở chế độ động cơ.
Pđt = M.w

Vậy

2pn pN
pN
Pdt =
×
fd × I u =
fd × I u = Eu × I u
60 2pa
60a

pN
Eu =
fd n
với

60a
Vậy

Pđt = EưIư


Chế độ máy phát:
Đầu vào c/s cơ P = M.w;
Đầu ra c/s điện P = Eư Iư
Chế độ động cơ:
Đầu vào c/s điện P = Eư Iư;
Đầu ra c/s cơ P = M.w


Quá trình năng lượng và các phương trình cân
bằng:
Tổn hao trong máy điện 1 chiều:
Tổn hao cơ (pcơ)
Tổn hao sắt (pFe)
Tổn hao không tải
Tổn hao đồng (pCu),
Tổn hao phụ (pf)


Quá trình năng lượng và các phương trình cân
bằng:
Máy phát điện:
Gọi P1 là c/s cơ đưa vào đầu trục của máy phát, để
biến thành c/s điện từ nó phải mất đi các tổn hao pcơ
và pFe

Pđt = P1 – (pcơ +PFe) = P1 –P0 =Eư .Iư
Pđt = P1 – p0 hay M.w = M1.w - M0 .w
Ta có phương trình cân bằng mô men: M = M1 - M0


Công suất điện đưa ra bé hơn công suất điện từ một
lượng tổn hao trên Rư
P2 = Pđt - Pcu.ư = Eư.Iư -

2
I ư.Rư

Vậy ta được phương trình điện áp:
U = Eư - Iư Rư

= U.Iư


Động cơ điện:
Công suất lấy vào là c/s điện, c/s đưa ra là c/s cơ
P1 = Pđt + Pcu.ư = Eư.Iư + I2ư.Rư = U.Iư
Ta có phương trình cân bằng điện áp:
U = Eư + Iư Rư
Công suất cơ đưa ra đầu trục bé hơn c/s điện lượng
tổn hao không tải.
P2 = Pđt – P0
Hay

Pđt = P2 + p0

Hoặc

Mw = M2w + M0w

Ta có phương trình cân bằng mômen:
M = M2 + M
Từ sự phân tích trên ta vẽ được giản đồ năng lượng:

Giản đồ năng lượng động cơ


Tính chất thuận nghịch của máy điện một chiều:
Giả sử máy đang làm việc với chế độ máy phát với:

EU - U
Iu =
>0
Ru
Eư > U và M là mômen hãm.
Nếu giảm It thì ft giảm xuống, dẫn tới Eư giảm xuống,
cho tới khi Eư < U thì Iư đổi dấu, máy chuyển sang chế độ
động cơ.


1.3. Kết cấu chung của hệ thống ISG:

Bố trí ISG trong
hệ thống truyền
lực HEV

ISG kiểu dẫn động đai


ISG kiểu dẫn động trục


1.4. Các điều kiện quan trọng trong việc thiết kế
lắp đặt hệ thống ISG:
• Mô-men khởi động lớn ở hầu hết các điều kiện hoạt động
của xe.
• Dải tốc độ trong chế độ máy phát điện rộng.
• Hiệu quả cao trong dải tốc độ rộng (600 ÷ 8000 rpm).
• Phải chịu được rung động cao.
• Độ bền cao (trên 10 năm).
• Nhiệt độ hoạt động: -30 ° C đến 115 ° C môi trường xung
quanh, 180 ° C dưới mui xe.
• Phải bảo trì thuận lợi, độ tin cậy cao, chi phí chấp nhận được


1.5. Các loại máy điện ISG:
Máy điện cảm ứng (IM),
Máy điện nam châm vĩnh cửu đồng bộ
(PMSM),
Máy điện không chổi than (BDCM)
Động cơ từ trở biến thiên (VRM).


CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG PHANH TÁI

SINH TRÊN XE HYBRID
Ø Các chỉ tiêu đánh giá hệ thống phanh.
Ø Tính toán năng lượng trên phanh tái sinh.
Ø Sự phân bố lực phanh trên xe hybrid.
Ø Công suất và năng lượng phanh ở bánh trước
và bánh sau

Ø

Sự kết hợp phanh cơ khí và phanh tái sinh trên xe
lai điện


2.1. Các chỉ tiêu đánh giá hệ thống
phanh trên xe hybrid:
Ø Gia tốc phanh,
Ø Thời gian phanh,
Ø Quãng đường phanh,
Ø Lực phanh và lực phanh riêng
Ø Năng lượng thu hồi khi phanh


2.2. Tính toán năng lượng trên phanh
tái sinh:
Ta có phương trình cân bằng lực kéo
của xe:
Ftrac

2
2

2
2
æ
I driveline N t N f I M / G N t N f ö
I
w
/
t
÷ax
= Faero + Frr + ç mv + 4 2 +
+
2
2
ç
÷
r
r
r
r
r
r
è
ø

Công suất kéo:

Ptrac = FtracV


Hoặc

Ptrac

2
2
2
2
æ
æ
ö ö
I
N
N
I
N
N
I
driveline
t
f
M
/
G
t
f
w
/
t
÷
÷
= V ç Faero + Frr + çç mv + 4 2 +

+
a
x
2
2
÷
ç
÷
r
r
r
r
r
r
è
ø ø
è

§ Công suất kéo P dương, thì xe được kéo
§ Công suất kéo P là âm, thì xe đang giảm tốc.

§ Công

suất kéo P bằng không, thì xe dừng hoặc

xuống dốc.