Luận án Nghiên cứu tính toán thiết kế hệ động lực xe hybird

Tên luận án:

Nghiên cứu tính toán thiết kế hệ động lực xe hybird

Ngành:

Cơ khí động lực

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Tài liệu này tập trung giải quyết vấn đề tăng cường hiệu quả sử dụng năng lượng và giảm thiểu ô nhiễm môi trường do các phương tiện giao thông sử dụng động cơ đốt trong (ĐCĐT) truyền thống gây ra. Đề tài đề xuất xe hybrid là giải pháp quá độ tối ưu, giúp tiết kiệm nhiên liệu hóa thạch đang cạn kiệt và giảm phát thải độc hại, đặc biệt tại các đô thị.

Nghiên cứu được thực hiện với mục tiêu tính toán, thiết kế hệ động lực xe hybrid phối hợp kiểu hỗn hợp cho xe 2 chỗ ngồi, bao gồm ĐCĐT, động cơ điện (ĐCĐ), máy phát và ắc quy. Phương pháp nghiên cứu kết hợp lý thuyết, mô phỏng trên phần mềm (AVL-Cruise, Inventor) và thực nghiệm tại phòng thí nghiệm.

Các kết quả chính cho thấy xe hybrid có nhiều ưu điểm vượt trội. Mô phỏng cho thấy mức tiêu hao nhiên liệu của xe hybrid giảm 38,68% so với xe truyền thống (từ 6,05 lít/km xuống 3,71 lít/km). Đồng thời, các thành phần khí thải cũng giảm đáng kể: NOx giảm 52,41%, CO giảm 73,34% và HC giảm 57,41% theo chu trình thử UDC. Kết quả thử nghiệm trên băng thử đã chứng minh tính đúng đắn của mô hình, xác nhận hệ thống động lực hybrid được thiết kế và chế tạo hoạt động ổn định, với mức giảm phát thải NOx từ 16,1% đến 63,3%, HC từ 3% đến 66,9%, CO từ 30,6% đến 85,3% và giảm tiêu hao năng lượng từ 3,3% đến 38,6% so với xe truyền thống.

Luận án đã thành công trong việc chế tạo bộ phối hợp nguồn động lực cho xe hybrid cỡ nhỏ (công suất tổng 8,7kW, tốc độ tối đa 80 km/h) và xây dựng chiến lược điều khiển hiệu quả. Các hướng phát triển trong tương lai bao gồm tối ưu hóa chiến lược điều khiển bằng công nghệ điện tử, thử nghiệm thực tế trên đường và nâng cao hiệu quả phanh tái sinh.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • i. Lý do chọn đề tài

• ii. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận án

• iii. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

• iv. Phương pháp nghiên cứu

• v. Phạm vi và giới hạn nghiên cứu

• vi. Ý nghĩa khoa học của đề tài

• vii. Bố cục của luận án

  • Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

    • 1.1 Tổng quan về phương tiện giao thông và ô nhiễm môi trường

    • 1.2 Nguồn động lực thay thế ĐCĐT

      • 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

      • 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

    • 1.5 Các thành phần chính trong xe hybrid

      • 1.5.1 Động cơ đốt trong

      • 1.5.2 Động cơ điện

      • 1.5.3 Ac-quy

      • 1.5.4 Hệ thống truyền lực

    • 1.6 Một số vấn đề quản lý năng lượng xe hybrid

    • 1.7 Nghiên cứu ngoài nước

    • 1.8 Nghiên cứu trong nước

    • 1.9 Các dòng xe hybrid trên thị trường

    • 1.10 Phương pháp tiếp cận của đề tài

    • 1.11 Kết luận

  • Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN 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

      • 2.1.2 Xây dựng quy trình tính toán thiết kế hệ động lực xe hybrid

    • 2.2 Cơ sở tính toán thiết kế hệ động lực xe hybrid

      • 2.2.1 Các chế độ phối hợp nguồn động lực xe hybrid

      • 2.2.2 Cơ sở xác định kết cấu bộ phối hợp các nguồn động lực xe hybrid

      • 2.2.3 Cơ sở tính toán các nguồn động lực xe hybrid

      • 2.2.4 Chiến lược phối hợp nguồn động lực

    • 2.3 Cơ sở lý thuyết phần mềm AVL-Cruise

      • 2.3.1 Phạm vi của AVL-Cruise

      • 2.3.2 Phương pháp tính toán trong AVL-Cruise

      • 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 AVL-Cruise

    • 2.4 Cơ sở liên kết giữa phần mềm Matlab/Simulink và phần mềm AVL-Cruise

    • 2.5 Kết luận

  • Chương 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ ĐỘNG LỰC XE HYBRID

    • 3.1 Tính toán thiết kế hệ động lực xe hybrid

      • 3.1.1 Thiết kế hệ phối hợp nguồn động lực 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

      • 3.1.2.2 Tính toán xác định công suất hệ động lực xe hybrid

      • 3.1.2.3 Tính toán công suất ĐCĐ

      • 3.1.2.4 Tính toán xác định công 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

      • 3.2.2 Chiến lược sạc ắc quy trên xe hybrid

      • 3.2.3 Chiến lược điều khiển ở các chế độ chuyển tiếp của xe hybrid

      • 3.2.4 Chiến lược điều khiển dựa theo mô 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

      • 3.3.2 Tính toán, 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

    • 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

      • 3.3.5.2 Khối đo thông số đầu vào

      • 3.3.6.3 Khối đầu ra

    • 3.3.6 Hiệu suất xe hybrid

    • 3.4 Tính toán mô phỏng hệ động lực xe hybrid trên phần mềm AVL – Cruise

      • 3.4.1 Mô hình tổng chung của xe truyền thống và xe hybrid

      • 3.4.2 Thông số đầu vào xe hybrid và xe truyền thống

      • 3.4.3 Chu trình chạy sử dụng trong chu trình mô phỏng xe hybrid và xe truyền thống trong AVL-Cruise

      • 3.4.4 Kết quả chạy mô phỏng

      • 3.4.5 Kết quả chạy mô phỏng với chu trình có tốc độ ổn định

    • 3.5 Kết luận

  • Chương 4: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM

    • 4.1 Mục tiêu và phạm vi thử nghiệm

      • 4.1.1 Mục tiêu thử nghiệm

      • 4.1.2 Đối tượng và phạm vi thử nghiệm

    • 4.2 Nội dung thử nghiệm

    • 4.3 Trang thiết bị thử nghiệm

      • 4.3.1 Lắp đặt mô hình lên băng thử

      • 4.3.2 Băng thử phanh kiểu dòng điện xoáy

      • 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

    • 4.3.8 Chế độ thử nghiệm

    • 4.4 Kết quả thử nghiệm và thảo luận

      • 4.4.1 Đánh giá tính năng kinh tế năng lượng

      • 4.4.2 Đánh giá về thành phần khí thải của động cơ

    • 4.5 So sánh kết quả mô phỏng và thử nghiệm

      • 4.5.1 Các công thức tính toán khi thực nghiệm

      • 4.5.2 So sánh kết quả thực nghiệm và mô phỏng

    • 4.6 Kết luận

  • KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

    • KẾT LUẬN

    • HƯỚNG PHÁT TRIỂN