Nghiên cứu về sự phân phối lực phanh tái sinh và lực phanh cơ khí trong hệ thống phanh tái tạo năng lượng

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM
Khoa Cơ Khí Động Lực – Bộ Môn Khung Gầm

BÁO CÁO TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SỰ PHÂN PHỐI LỰC PHANH TÁI SINH VÀ LỰC
PHANH CƠ KHÍ TRONG HỆ THỐNG PHANH TÁI TẠO NĂNG LƯỢNG
SVTH : Huỳnh Khánh Duy MSSV : 13145059

Võ Thành Luân MSSV : 13145153
GVHD : Th.S Dương Tuấn Tùng



Nội Dung Đề Tài:
Chương 1: TỔNG QUAN CÁC HỆ THỐNG PHANH TÁI
TẠO NĂNG LƯỢNG

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHÂN PHỐI LỰC
PHANH

Chương 3: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PHÂN
PHỐI LỰC PHANH TRÊN XE CÓ SỬ DỤNG HỆ THỐNG
PHANH TÁI TẠO NĂNG LƯỢNG


Chương 1: TỔNG QUAN CÁC HỆ THỐNG PHANH TÁI TẠO
NĂNG LƯỢNG

Các phương án tích trữ năng lượng phanh hiện nay :
Tích trữ năng lượng kiểu pin điện.
Tích trữ năng lượng kiểu tụ điện.

Tích trữ năng lượng kiểu bánh đà.
Tích trữ năng lượng kiểu lò xo cuộn.
Tích trữ năng lượng kiểu thủy lực.
Tích trữ năng lượng kiểu pin điện và tụ điện.
Tích trữ năng lượng kiểu khí nén.


Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHÂN PHỐI LỰC PHANH
Sự phân phối lực phanh ở xe thuần cơ khí.
Khi phanh đạt hiệu quả cao nhất thì tỷ số giữa các
lực phanh ở các bánh trước và ở các bánh sau là:

Thay các biểu thức (2.5), (2.6)vào (2.10)ta có :


Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHÂN PHỐI LỰC PHANH
Sự phân phối lực phanh ở xe có hệ thống phanh tái sinh:

Biểu đồ tính toán phanh với giới hạn ma sát


Chương 3: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PHÂN PHỐI LỰC PHANH
TRÊN XE CÓ SỬ DỤNG HỆ THỐNG PHANH TÁI TẠO NĂNG LƯỢNG
5 Cơng Trình Nghiên Cứu Phương Pháp Phân Phối Lực Phanh Tái Sinh
Cooperative control of regenerative braking and hydraulic braking of an electrified

passenger car – Tsinghua University
Braking force distribution strategy for HEV Based on braking strength – Jilin
University
Study on braking force distribution strategy for a hydraulic regenerative braking

system – Jilin University
Braking force distribution research in electric vehicle- Chendu University
The research of regenerative braking control strategy for advanced braking force
distribution – Harbin Institute of Technology


Chương 3: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PHÂN PHỐI
LỰC PHANH TRÊN XE CÓ SỬ DỤNG HỆ THỐNG PHANH
TÁI TẠO NĂNG LƯỢNG
I .Phương pháp phân phối dựa vào sự điều khiển kết hợp giữa
phanh tái sinh và phanh thủy lực
Junzhi Zhang, Chen Lv, Jinfang Gou and Decong Kong
Phương pháp tối đa hóa năng lượng thu hồi, phương pháp mang lại cảm giác chân

phanh tốt và phương pháp kết hợp.
Mục tiêu : tăng hiệu suất của phanh tái sinh cùng với đảm bảo êm dịu và an tồn
khi phanh.
Được mơ phỏng trên MATLAB/Simulink.


Chương 3: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PHÂN PHỐI
LỰC PHANH TRÊN XE CÓ SỬ DỤNG HỆ THỐNG PHANH
TÁI TẠO NĂNG LƯỢNG
Phương pháp điều khiển tối đa hóa mức năng lượng thu hồi
Phương pháp điều khiển mang lại cảm giác chân phanh tốt
Phương pháp điều khiển kết hợp


Chương 3: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PHÂN
PHỐI LỰC PHANH TRÊN XE CÓ SỬ DỤNG HỆ THỐNG

PHANH TÁI TẠO NĂNG LƯỢNG
So sánh kết quả mô phỏng bằng Matlab/Simulink của ba phương pháp

Phương pháp điều
khiển

Năng lượng Năng lượng Hiệu quả
phục
tái sinh(KJ)
tái
hồi(KJ)
sinh(%)
Tối đa hóa mức năng
39.688
26.33
65.92
lượng thu hồi
Mang lại cảm giác
39.868
22.48
56.39
chân phân tốt
Kết hợp
39.842
25.87
64.94


Chương 3: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PHÂN PHỐI LỰC PHANH TRÊN XE
CÓ SỬ DỤNG HỆ THỐNG PHANH TÁI TẠO NĂNG LƯỢNG

II.Phương pháp phân phối lực phanh tái sinh theo biểu đồ phân phối lực phanh lý tưởng

ZHANG Jing-ming, REN Dian-bo, SONG Bao-yu, CUI Shu-mei, SUN Gang đến

từ Viện Công Nghệ Harbin.
Phương pháp phân phối lực phanh tái sinh theo biểu đồ phân phối lực phanh lý
tưởng.
Tiêu chí :bánh sau và bánh trước có thể tận dụng tối đa hệ số bám khi xe phanh.
Được mô phỏng trên ADVISOR.


Chương 3: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PHÂN PHỐI
LỰC PHANH TRÊN XE CÓ SỬ DỤNG HỆ THỐNG PHANH
TÁI TẠO NĂNG LƯỢNG

Sự phân phối lực phanh theo biểu đồ phân phối lực phanh lý tưởng


Chương 3: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PHÂN PHỐI
LỰC PHANH TRÊN XE CÓ SỬ DỤNG HỆ THỐNG PHANH
TÁI TẠO NĂNG LƯỢNG

Thuật Toán Điều khiển của phương pháp phân phối lực phanh theo biểu đồ phân phối lực phanh lý tưởng


Chương 3: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PHÂN PHỐI
LỰC PHANH TRÊN XE CÓ SỬ DỤNG HỆ THỐNG PHANH
TÁI TẠO NĂNG LƯỢNG
Thông số mô phỏng
Thông số thân xe

Khối lượng (kg)

2.6

Khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu trước(m)

1.56

Khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu sau(m)

1.14

Chiều cao trọng tâm(m)

0.5

Hệ số kéo

0.335

Diện tích tiếp xúc gió(m2)

2

Bán kính bánh xe(m)
Thơng số motor

Loại motor
Cơng suất tối đa(W)

Dịng điện tối đa(A)

Thơng số động cơ

Loại động cơ

4.9x104
400
Động cơ Geo metro 1.0L SI
1.0

Công suất tối đa(W)

4.1x104/5700r

Loại pin

Thông số khác

0.282
Motor nam châm vĩnh cửu 49kw của Honda

Dung tích xi-lanh(L)
Momen tối đa(N.m)

Dụng cụ lưu trữ năng lượng

1390

Chiều dài cơ sở(m)

81/3477r
Pin xe điện lai ovonic 45Ah NiMH

Định mực dung lượng(A.h)

45

Định mức năng lượng(W.h)

598

Công suất tối đa

3.3x103

Tỷ số truyền

13.450 7.570 5.010 3.770 2.837

Công suất trang bị điện(W)

700


Chương 3: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PHÂN PHỐI
LỰC PHANH TRÊN XE CÓ SỬ DỤNG HỆ THỐNG PHANH
TÁI TẠO NĂNG LƯỢNG
Kết quả mô phỏng

 

Năng lượng
Năng lượng
phanh tổng(J) tiêu tốn của
xe(J)

Phanh lý tưởng 150490

448010

Tổng năng
lượng được
phục hồi(J)

Hiệu quả
phục hồi
năng
lượng(%)

81051

53.86

Hiệu suất
phục hồi
năng
lượng có
ích (%)
18.1

Chương 3: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PHÂN PHỐI LỰC PHANH TRÊN
XE CÓ SỬ DỤNG HỆ THỐNG PHANH TÁI TẠO NĂNG LƯỢNG
III.Phương pháp phân phối lực phanh tái sinh dựa vào quãng đường phanh.

Liang Chu, Mingli Shang, Yong Fang, Jianhua Guo, Feikun Zhou thuộc Đại Học

Jilin.
Nghiên cứu về sự giảm tốc của xe trong chu trình lái nội thành và sự ảnh hưởng
của phanh tái sinh.
Thiết kế một phương pháp phân phối lực phanh được gọi là độ nhạy của sự giảm
tốc để phân phối lực phanh tổng mong muốn đến cầu trước và cầu sau.
Mô phỏng trên phần mềm ADVISOR2002.


Chương 3: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PHÂN PHỐI LỰC PHANH
TRÊN XE CÓ SỬ DỤNG HỆ THỐNG PHANH TÁI TẠO NĂNG LƯỢNG
Sự phân phối lực phanh của phương pháp

Khi z≤0.15


Chương 3: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PHÂN PHỐI LỰC PHANH
TRÊN XE CÓ SỬ DỤNG HỆ THỐNG PHANH TÁI TẠO NĂNG LƯỢNG

Khi 0.15

Chương 3: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PHÂN PHỐI

LỰC PHANH TRÊN XE CÓ SỬ DỤNG HỆ THỐNG PHANH
TÁI TẠO NĂNG LƯỢNG
Khi 0.3Fm=

FHf=
FHr =(1-β)


Chương 3: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PHÂN PHỐI
LỰC PHANH TRÊN XE CÓ SỬ DỤNG HỆ THỐNG PHANH
TÁI TẠO NĂNG LƯỢNG

Khi z>0.6


Chương 3: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PHÂN PHỐI
LỰC PHANH TRÊN XE CÓ SỬ DỤNG HỆ THỐNG PHANH
TÁI TẠO NĂNG LƯỢNG
Kết quả mô phỏng : Trạng thái sạc của cả bốn chu trình


Chương 3: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PHÂN PHỐI LỰC PHANH
TRÊN XE CÓ SỬ DỤNG HỆ THỐNG PHANH TÁI TẠO NĂNG LƯỢNG
Các kết quả đánh giá các chu trình lái
Chu trình phanh

UDDS

EUDC

1015

NYCC

Khoảng cách dịch chuyển

12

7

4.2

1.9

Lượng tiêu thụ nhiên liệu trên một
chu trình lái,L/km

ADVISOR

5

4.3

5.6

11.1

DS

4.9

4.2

5.5

11

Năng lượng phanh,KJ

ADVISOR

1856

542

660

614

DS

1925

531

658

670

ADVISOR

1017

166

367

302

DS

1640

457

658

568

ADVISOR

0.55

0.31

0.56

0.49

DS

0.85

0.86

1

0.85

ADVISOR

0.112

0.209

0.087

0.033

DS

0.115

0.244

0.09

0.035

Năng lượng phanh tái sinh,KJ

Hiệu quả phanh tái sinh

Hiệu quả chung


Chương 3: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PHÂN PHỐI LỰC PHANH TRÊN XE CÓ SỬ DỤNG HỆ
THỐNG PHANH TÁI TẠO NĂNG LƯỢNG
IV.Phương pháp phân phối lực phanh cho hệ thống phanh tái sinh thủy lực.

Yuting Huang,Liang Chu,Yi Yang,Shitong Zhang thuộc Đại Học Jilin.
Nghiên cứu dựa trên một loại hệ thống phanh tái sinh của xe lai điện với mục tiêu

là giảm tiêu hao nhiên liệu và cải thiện tỷ lệ phục hồi năng lượng.
Phương pháp được nghiên cứu là phương pháp phân phối lực phanh dựa vào tiêu
chuẩn ECE.
Được mơ phỏng trên MATLAB/simulink, đưa ra phân tích mơ phỏng trong
CRUISE.


Chương 3: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PHÂN
PHỐI LỰC PHANH TRÊN XE CÓ SỬ DỤNG HỆ THỐNG
PHANH TÁI TẠO NĂNG LƯỢNG

Sự phân phối lực phanh cầu trước và cầu sau


Chương 3: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PHÂN PHỐI
LỰC PHANH TRÊN XE CÓ SỬ DỤNG HỆ THỐNG PHANH

TÁI TẠO NĂNG LƯỢNG
Kết quả mô phỏng

Mô phỏng sự phân phối lực phanh

Mômen của motor trong biện dạng NEDC