Nghiên cứu thiết kế giải thuật điều khiển xe hybrid honda lead research, design the algorithm controling hybrid honda lead scooter

Nhờ công nghệ hybrid, động cơ đốt trong chỉ phải hoạt động ở các chế độ tải, tốc độ mà động cơ đốt trong có hiệu suất cao, ít phát thải; còn trong điều kiện hoạt động trong điều kiện tải

-

TRANG HOÀNG TRUNG

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN

XE HYBRID HONDA LEAD RESEARCH, DESIGN THE ALGORITHM CONTROLING

HYBRID HONDA LEAD SCOOTER

Chuyên ngành : Cơ Điện Tử

Mã số: 60 52 01 14

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2016

Cán bộ hướng dẫn khoa học :

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 1 :

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 2 :

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày tháng năm

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) 1

2

3

4

5

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA…………

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngày, tháng, năm sinh: 22/10/1990 Nơi sinh: TP.HCM

I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên Cứu Thiết Kế Giải Thuật Điều Khiển Xe Hybrid Honda Lead

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Nghiên cứu và tìm hiểu xe Hyrid Honda Lead

- Thiết kế giải thuật điều khiển xe Hybrid Honda Lead

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 11/01/2016

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 17/06/2016

V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Nguyễn Duy Anh

Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy TS Nguyễn Duy Anh đã giúp

đỡ và giới thiệu tôi rất nhiều trong quá trình làm luận văn tốt nghiệp Không những thế, trong quá trình thực tập thầy đã chỉ bảo và hướng dẫn tận tình cho tôi những kiến thức lý thuyết, cũng như các kỹ năng trong lập trình, cách giải quyết vấn đề, đặt câu hỏi … Thầy luôn là người truyền động lực trong tôi, giúp tôi hoàn thành tốt luận văn này

Cho phép tôi gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy TS Nguyễn Tuấn Anh (giảng viên khoa giao thông vận tải) đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi nghiên cứu và khảo sát xe Hybrid Honda Lead

Chân thành cảm ơn đến các anh chị trong công ty TNHH Robert Bosch Engineering and Business Solution đã hỗ trợ kiến thức để tôi có thể hoàn thành tốt công việc được giao

Tôi xin chân thành biết ơn sự tận tình dạy dỗ của tất cả các quý thầy cô Bộ Môn

Cơ Điện Tử – Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TPHCM

Lời cảm ơn chân thành và sâu sắc, tôi xin gửi đến gia đình, đã luôn sát cánh và động viên tôi trong những giai đoạn khó khăn nhất

TP Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 06 năm 2016

Sinh viên Trang Hoàng Trung  

Trong bối cảnh thế giới đang phải đối mặt với hiện tượng biến đổi khí hậu toàn cầu và sự cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, vấn đề bảo vệ môi trường và sử dụng hiệu quả các nguồn năng lượng đang trở nên cần thiết và cấp bách Đối với lĩnh vực giao thông vận tải vấn đề này càng phải được quan tâm bởi vì các phương tiện giao thông chính là nguồn phát thải chính các chất khí gây hiệu ứng nhà kính và cũng là lĩnh vực tiêu thụ lượng nhiên liệu rất lớn Khái niệm xe sạch, thân thiện với môi trường nhờ đó

mà nhận được quan tâm đặc biệt Trong đó, xe hybrid là giải pháp hiệu quả và được nhiều hãng xe cụ thể hóa thành sản phẩm thương mại Sự kết hợp giữa động cơ điện

và động cơ đốt trong trong công nghệ hybrid vừa giải quyết được vấn đề cắt giảm khí thải, vừa có thể sử dụng hiệu quả năng lượng

Tại Việt Nam, một quốc gia có số lượng phương tiện giao thông rất lớn chủ yếu

là xe máy, nhiều công trình nghiên cứu về xe máy hybrid đã được thực hiện để khắc phục nhược điểm của xe máy khi hoạt động trong điều kiện giao thông đô thị Nhờ công nghệ hybrid, động cơ đốt trong chỉ phải hoạt động ở các chế độ tải, tốc độ mà động cơ đốt trong có hiệu suất cao, ít phát thải; còn trong điều kiện hoạt động trong điều kiện tải thấp, tốc độ thấp động cơ điện sẽ đảm nhận vai trò làm nguồn động lực cho xe hoạt động, và đồng thời chuyển hóa nguồn năng lượng được tạo ra từ quá trình hãm xe thành điện năng và lưu trữ nó

Trong đề tài này, tôi sẽ nghiên cứu thiết kế giải thuật điều khiển xe Hybrid dựa trên xe nền Honda Lead Dựa trên việc tính toán các đặc tính kỹ thuật và các chế độ hoạt động của xe sau cải tạo, luận văn sẽ đưa ra phương án thiết kế lại hệ thống truyền lực trên xe và xây dựng giải thuật điều khiển của xe trong điều kiện giao thông tại Tp

Hồ Chí Minh

Today, Global warming and Depletion of Natural Resources is the most important environmental issue facing the World Strategies to reduce the use of fossil energy resources are therefore becoming more critical The environmental impact

of transport is significant because it is a major user of energy, and burns most of the world's petroleum This creates air pollution, including nitrous oxides and particulates, and is a significant contributor to global warming through emission of carbon dioxide Besides, it also is clear that transport requires very large amount of fuel Environmentally Friendly Concept Vehicles received special attention due to above problems Particularly, Hybrid vehicles have an appeal to those looking for a more practical and cost-effective solution for their traveling and driving needs in cities A hybrid electric vehicle (HEV) is a type of hybrid vehicle that combines a conventional internal combustion engine (ICE) propulsion system with an electric propulsion system

In Vietnam, Motorcycles accounts for the majority in the city Many studies of hybrid motorcycles were made to overcome the drawbacks of the motorcycles when operating in urban traffic conditions Thanks to the combination of combustion engine and electric drive, hybrid drive systems deliver impressively low consumption, but with high performance The electric motor is able to replace or support the combustion engine in situations where the combustion engine does not perform quite so well, and makes practical use of energy generated while braking by converting it into electric energy and storing it

In this thesis, I will study and design control algorithms based on platform of Hybrid Honda Lead scooter drivetrain solutions and vehicle control algorithms are proposed based on the calculation of the technical characteristics and operating mode under traffic condition in Ho Chi Minh city

Tôi xin cam kết luận văn này do tôi tự làm, không sao chép hay chỉnh sửa từ một bản luận văn nào cả

Tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật của nhà trường về những lời cam kết của mình  

MỤC LỤC

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1

1.1 Tổng quan 1

1.2 Xu Hướng Phát Triển Xe Sạch Trên Thế Giới 2

1.3 Xu Hướng Phát Triển Xe Sạch Trong Nước 3

1.4 Ý tưởng khoa học 4

1.5 Tính cấp thiết và tính mới 5

1.6 Mục tiêu 5

1.7 Đối tượng nghiên cứu 5

1.8 Lý do chọn xe Honda Lead – lợi thế và thách thức 5

1.9 Phương pháp nghiên cứu 6

1.10 Nội dung nghiên cứu 7

Chương 2: GIỚI THIỆU XE HYBRID HONDA LEAD 8

2.1 Thông số kỹ thuật của xe honda lead 8

2.2 Các chế độ hoạt động của xe hybrid honda lead 9

2.3 Hiệu suất hoạt động ở chế độ điện năng 10

2.4 Khả năng leo dốc của xe 11

2.5 Thời gian hoạt động của xe ở chế độ điện 13

2.6 Bố trí chung và mục tiêu điều khiển của xe 14

2.7 Các thông số kích thước và trọng lượng của xe 15

2.7.1 Thông số về kích thước xe sau cải tạo 15

2.7.2 Thông số về trọng lượng của xe sau cải tạo 15

Chương 3: ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA XE 17

3.1 Đặc tính gia tốc động cơ đốt trong 17

3.2 Đặc tính lực kéo động cơ đốt trong 18

3.3 Xây dựng đặc tính lực kéo của động cơ điện 20

Chương 4: THIẾT KẾ GIẢI THUẬT 23

4.1 Hệ thống điều khiển của xe 23

4.2 Tổng quan về giải thuật 24

4.3 Định nghĩa về các tham số trong chương trình 25

4.3.1 Message 25

4.4 Giải thuật xác định chế độ vận hành của xe 26

4.5 Xác định trạng thái quá tải của động cơ điện 30

4.6 Giải thuật điều khiển động cơ điện 31

4.7 Giải thuật điều khiển bướm ga 35

4.8 Giải thuật khuyến cáo của xe 36

4.8.1 Xác định trạng thái của pin và xăng 36

4.8.2 Xác định chế độ khuyến cáo cho xe 37

4.8.3 Điều khiển đèn led khuyến cáo chuyển chế độ 42

4.8.4 Điều khiển đèn led báo quá tải 42

4.8.5 Điều khiển loa báo 42

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 44

5.1 Kết luận 44

5.2 Hướng phát triển đề tài 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO 46

THÔNG TIN CÁC THAM SỐ 49

Ý NGHĨA VỀ CÁC KÝ HIỆU TRONG GIẢI THUẬT 51

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1.1 Nguyên lý HTĐK của xe 2 bánh hybrid Piaggio MP3 [1] 1

Hình 1.2 Sơ đồ phát triển công nghệ hybrid của Toyota [2] 2

Hình 1.3 Vùng vận hành thường xuyên của động cơ xăng [9] 4

Hình 2.1 Động cơ BLW-16B (BLDC Hub Motor) 10

Hình 2.2 Đồ thị hiệu suất của động cơ điện BLW-16B [35] 11

Hình 2.3 Bố trí chung của xe sau cải tạo 14

Hình 3.1 Đồ thị gia tốc động cơ đốt trong của xe Hybrid 17

Hình 3.2 Đường đặc tính lực kéo động cơ đốt trong của xe Hybrid 19

Hình 3.3 Đồ thị lực kéo của động cơ điện 22

Hình 4.1 Sơ đồ phân bố các bộ điều khiển của xe 23

Hình 4.2 Lưu đồ tổng quan của giải thuật 24

Hình 4.3 Minh họa xe chuyển chế độ đột ngột 27

Hình 4.4 Giải thuật xác định chế độ vận hành của xe 27

Hình 4.5 Đồ thị mô phỏng chế độ vận hành của xe 28

Hình 4.6 Đồ thị mô phỏng tín hiệu tốc độ xe 28

Hình 4.7 Đồ thị mô phỏng tín hiệu công tắc 29

Hình 4.8 Mô hình mô phỏng chế độ vận hành của xe 29

Hình 4.9 Mô hình mô phỏng vận tốc của xe 30

Hình 4.10 Mô hình mô phỏng trạng thái công tắc 30

Hình 4.11 Giải thuật xác định trạng thái quá tải của động cơ điện 30

Hình 4.12 Giải thuật xác định vận tốc yêu cầu 31

Hình 4.13 Giải thuật xác định phần trăm góc kéo ga 32

Hình 4.14 Giải thuật xác định vận tốc hiện tại của xe 33

Hình 4.15 Giải thuật xác định số vòng quay của xe 33

Hình 4.16 Đồ thị so sánh gia tốc mô phỏng của motor và ICE trước cải tạo 34

Hình 4.17 Mô hình mô phỏng gia tốc của xe 34

Hình 4.18 Giải thuật điều khiển bướm ga 35

Hình 4.19 Giải thuật xác định trạng thái của pin và xăng 36

Hình 4.20 Giải thuật xác định chế độ khuyến cáo của xe lần 1 37

Hình 4.21 Giải thuật xác định chế độ khuyến cáo của xe lần 2 38

Hình 4.22 Đồ thị mô phỏng tín hiệu tốc độ của xe 38

Hình 4.23 Đồ thị mô phỏng vị trí công tắc 38

Hình 4.24 Đồ thị mô phỏng trạng thái xăng 39

Hình 4.25 Đồ thị mô tả trạng thái pin 39

Hình 4.26 Đồ thị mô phỏng chế độ vận hành của xe 39

Hình 4.27 Đồ thị mô phỏng chế độ khuyến cáo của xe 40

Hình 4.28 Mô hình mô phỏng trạng thái pin và xăng 41

Hình 4.29 Mô Hình mô phỏng chế độ khuyến cáo của xe 41

Hình 4.30 Giải thuật điều khiển đèn led khuyến cáo chuyển chế độ 42

Hình 4.31 Giải thuật điều khiển đèn led báo quá tải 42

Hình 4.32 Giải thuật bật loa cảnh báo 43

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật xe Honda Lead 8

Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật của motor BLW-16B 10

Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật của Motor BLW-16B [35] 12

Bảng 2.4 Thông số kỹ thuật của ắc quy CSBEVX12300 13

Bảng 2.5 Đặc tính phóng điện của ắc quy CSBEVX12300 [18] 13

Bảng 3.1 Bảng so sánh lực kéo trước và sau cải tạo 19

Bảng 3.2 Thông số lực cản và kéo của xe Hybrid Honda Lead 21

Bảng 4.1 Bảng giá trị của EMotor_aAcc_MAP 32

Bảng 5.1 Bảng thông tin về các message 49

Bảng 5.2 Bảng thông tin về các calibration 49

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BLDC motor : Brushless DC motor – Động cơ DC không chổi than ECU : Engine Control Unit – Bộ điều khiển động cơ đốt trong eSP : Enhanced smart power – Động cơ thông minh thế hệ mới HEV : Hybrid electric vehicle – Xe điện hybrid

HTĐK : Hệ thống điều khiển

ICE : Internal combustion engine - Động cơ đốt trong

LPG : Liquid petroleum gas – Khí hóa lỏng

Motor : Động cơ điện

PMS : Power Management system – Bộ quản lý nguồn cấp PWM : Pulse width modulation – bộ điều chỉnh độ rộng xung

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Tổng quan

Trong bối cảnh thế giới đang phải đối mặt với hiện tượng biến đổi khí hậu toàn cầu và sự cạn kiệt của tài nguyên thiên nhiên; việc đáp ứng ngày càng tốt hơn các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về khí thải và ô nhiễm môi trường, cũng như sử dụng hiệu quả nguồn năng lượng là những yêu cầu vô cùng cấp thiết Đối với lĩnh vực nghiên cứu phát triển của ngành công nghiệp ô tô gần đây, “Green vehicle” [1] là một khái niệm rất được chú ý Dựa trên cơ sở sử dụng các loại nhiên liệu sạch, nhiên liệu sinh học (biodiesel, biogasoline), các nguồn năng lượng mới (điện, hydrogen…) hoặc kết hợp nhiều nguồn năng lượng khác nhau (hybrid), “Green vehicle” có thể đáp ứng các tiêu chuẩn về môi trường, sử dụng hiệu quả và tiết kiệm nhiên liệu Trong đó, xe “Hybrid” hay còn gọi là xe lai được xem là phương án khả thi nhất và có thể áp dụng rộng rãi trong thời điểm hiện tại

Hình 1.1 Nguyên lý HTĐK của xe 2 bánh hybrid Piaggio MP3 [1]

Song song với sự phát triển của các dòng xe ô tô hybrid, nhiều hãng sản xuất xe hai bánh trên thế giới cũng đã tập trung và đưa ra các sản phẩm xe hai bánh hybrid ra thị trường, đặc biệt là thị trường ở các quốc gia đang phát triển với thị phần xe gắn máy rất lớn và các quy định về khí thải gây ô nhiễm môi trường đối với loại phương tiện giao thông này ngày càng nghiêm ngặt Hình 1.1 thể hiện sơ đồ nguyên lý của hệ

thống điều khiển xe máy hybrid Về cơ bản, xe gắn máy hybrid sử dụng hai nguồn động lực chính là động cơ điện (Motor) và động cơ đốt trong (ICE) chạy bằng xăng

Việc thiết kế bộ điều khiển ECU (Engine Control Unit) là một phần rất quan trọng trong phát triển công nghệ xe hybrid Các nguồn động lực trong xe hybrid được phối hợp tối ưu trong các điều kiện vận hành nhờ bộ điều khiển ECU của xe; nhờ vậy nâng cao được hiệu quả sử dụng năng lượng và góp phần giảm lượng khí thải gây ô nhiễm

Honda là hãng đi tiên phong trong việc áp dụng hybrid lên xe hai bánh, Honda

đã giới thiệu mẫu xe máy hybrid đầu tiên vào tháng 8 năm 2004, xe là một sự kết hợp hoạt động của một động cơ phun xăng điện tử 50cc và một động cơ điện xoay chiều sử dụng ắc quy niken-hydro [3] Năm 2009, mẫu xe máy Piaggio MP3 gắn động cơ hybrid [4] cũng đã được hãng xe Ý giới thiệu tại Tp.HCM trong một triển lãm về giải pháp kinh doanh xanh của Liên minh châu Âu Gần đây, vào năm 2012, hãng xe máy

Ấn Độ Hero Motor đã giới thiệu dòng xe tay ga mới Hero Leap [5] sử dụng động cơ hybrid với mức tiêu thụ nhiên liệu 1 lít xăng trên 100km, động cơ chạy xăng có thể vừa giúp xe chạy, vừa sạc pin cho xe Qua thống kê trên có thể thấy rằng các hãng sản xuất trên thế giới đã làm chủ được công nghệ xe máy hybrid và đang nổ lực để thương mại hóa sản phẩm

Tuy nhiên, rào cản lớn nhất hiện nay trong việc ứng dụng rộng rãi công nghệ này trong đời sống chính là giá thành sản phẩm còn rất cao Trong tương lai, các nghiên cứu chuyên sâu hơn cần được tiến hành để giảm giá thành sản phẩm nhằm nâng cao khả năng thương mại hóa và tính cạnh tranh so với các sản phẩm xe máy khác, đặc biệt là thị trường tiềm năng ở các quốc gia đang phát triển

1.2 Xu Hướng Phát Triển Xe Sạch Trên Thế Giới

Hình 1.2 Sơ đồ phát triển công nghệ hybrid của Toyota [2]

Phương tiện giao thông vận tải cơ giới sử dụng động cơ nhiệt nói chung là nguồn ô nhiễm chính đối với bầu khí quyển Vì vậy việc làm giảm mức độ phát thải ô nhiễm của chúng luôn là đối tượng nghiên cứu của các nhà sản xuất ô tô, xe gắn máy

Có nhiều giải pháp được đề ra trong đó giải pháp được chú ý và khả thi nhất chính là công nghệ xe điện và xe hybrid Trong đó, công nghệ xe hybrid có phần nổi bật hơn vì

có thể kết hợp ưu điểm của xe điện và xe sử dụng động cơ đốt trong (ICE) thông thường Mặt khác, công nghệ hybrid đã được phát triển ở hầu hết các nhà sản xuất ô tô

và tỏ ra rất thành công đối với các dòng sản phẩm của Toyota (Hình 1.2) và Honda

Tuy nhiên, nhược điểm dẫn đến tính thương mại của những mẫu xe hybrid còn thấp chính là giá thành cho một chiếc xe hybrid khá cao so với đại đa số người tiêu dùng, kể cả ở những quốc gia có chính sách hỗ trợ cho dòng xe thân thiện với môi trường này Các nhà sản xuất đang nghiên cứu để có thể đưa vào sản xuất hàng loạt những dòng xe hybrid và tung ra thị trường trong thời gian sớm nhất với giá thành hợp

lý Góp phần tiết kiệm chi phí vận hành cho người tiêu dùng trong bối cảnh giá nhiên liệu ngày càng tăng, nguồn nhiên liệu đang cạn kiệt dần, đồng thời có thể đạt được các tiêu chuẩn khí thải ngày càng nghiêm ngặt ở các quốc gia trên thế giới

1.3 Xu Hướng Phát Triển Xe Sạch Trong Nước

Lượng xe gắn máy ở nước ta trong những năm gần đây gia tăng nhanh chóng, vượt xa so với dự báo của các cơ quan quản lí nhà nước Hiện tại và trong tương lai, xe gắn máy vẫn đóng vai trò quan trọng trong hoạt động di chuyển của người dân do có tính cơ động cao, giá cả phù hợp với túi tiền của đại đa số người dân lao động

Mặt khác, do nước ta có số lượng xe máy hai bánh trên bình quân đầu người rất lớn nên vấn đề giảm ô nhiễm môi trường và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng của loại xe này đang là một trong các vấn đề được nhà nước đặt ra hết sức cấp bách Với những yêu cầu đó, trong những năm gần đây, công nghệ hybrid cũng đã và đang thu hút khá nhiều nghiên cứu của các nhà khoa học trong nước, đặc biệt GS.TS Bùi Văn Ga và nhóm cộng sự [7,8] đã thiết kế, chế tạo thành công mẫu xe gắn máy hybrid kết hợp giữa động cơ LPG và động cơ điện Tuy nhiên, hạn chế của công trình này là chưa có điều kiện thử nghiệm các chỉ tiêu về ô nhiễm môi trường mà chỉ dừng lại ở việc ước lượng Bên cạnh đó, vấn đề khảo sát điều kiện vận hành và hiệu quả sử dụng của xe máy trong điều kiện giao thông đô thị (Tp.HCM, Hà Nội…) để làm cơ sở thiết

kế kỹ thuật, xây dựng các thuật toán phù hợp cho việc phát triển xe gắn máy 2 bánh hybrid vẫn chưa được đề cập trong các nghiên cứu tại Việt Nam

Ngoài việc phát triển xe hybrid thì xe điện và xe sử dụng năng lượng sạch cũng

là những đề tài hấp dẫn thu hút nhiều nhà nghiên cứu trong nước Nhiều hãng sản xuất

xe điện nổi tiếng đã chú ý đến thị trường Việt Nam như Terra motors tuy nhiên chưa

thu hút được khách hàng do giá thành sản phẩm quá cao và tiêu chuẩn khí thải ở nước

ta còn thấp, chính sách hỗ trợ đối với xe thân thiện với môi trường yếu kém

1.4 Ý tưởng khoa học

Hình 1.3 trình bày vùng vận hành thường xuyên của động cơ xăng qua việc biểu diễn mối quan hệ giữa hiệu suất động cơ, tốc độ và các chế độ tải Thông qua biểu

đồ, có thể nhận thấy rằng ở các chế độ tốc độ thấp và tải thấp (tương ứng với các chế

độ vận hành của xe trong khu vực đô thị), hiệu suất của động cơ đốt trong dao động ở mức từ 5-15% thấp hơn nhiều so với hiệu suất công bố của động cơ xăng (thông thường từ 25-30%) Với công nghệ hybrid, động cơ điện sẽ đóng vai trò dẫn động chính cho xe ở các chế độ hoạt động này, vì thế động cơ đốt trong không phải hoạt động ở chế độ có hiệu suất thấp giúp nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng và giảm phát thải khí thải

Hình 1.3 Vùng vận hành thường xuyên của động cơ xăng [9]

Những năm gần đây, hệ thống phun xăng điện tử đã được thương mại hóa trên

xe gắn máy (Honda Wave RSX, Suzuki Viva 115, Sirius FI…) nhằm thay thế cho việc

sử dụng bộ chế hòa khí Tuy nhiên, khi vận hành trong điều kiện nội thành (Tp.HCM,

Hà Nội…) động cơ phun xăng điện tử vẫn còn một số chế độ hoạt động gây tiêu hao nhiên liệu lớn như:

+ Giữ máy ở chế độ cầm chừng khi không cần thiết

+ Tăng tốc, giảm tốc thường xuyên do kẹt xe, dừng đèn đỏ

+ Hiệu suất thấp khi hoạt động ở vùng tốc độ thấp

về mặt xã hội rất lớn

1.6 Mục tiêu

Đề tài này bao gồm 2 mục tiêu:

- Giới thiệu xe Hybrid Honda Lead kết hợp giữa động cơ xăng sẵn có trên xe và một động cơ điện mua trên thị trường (với các thông số phù hợp điều kiện vận hành tại Tp.HCM)

- Đưa ra giải thuật điều khiển xe Hybrid Honda Lead phù hợp với điều kiện giao thông tại Tp Hồ Chí Minh theo các tiêu chí sau:

 Xe sau cải tạo đảm bảo đặc tính chịu tải ở chế độ 2 người

 Cảm giác tăng tốc của xe sau cải tạo ở chế độ chạy điện và xăng tương đồng nhau

 Thời gian hoạt động liên tục: 2-3 tiếng/nạp điện

 Động cơ điện chủ yếu giúp xe 02 bánh hybrid hoạt động ở điều kiện đường

xá bằng phẳng có độ dốc tối đa là 300

1.7 Đối tượng nghiên cứu

Xe Honda Lead đã qua cải tạo thành xe hybrid

1.8 Lý do chọn xe Honda Lead – lợi thế và thách thức

Việc thiết kế một chiếc xe máy hai bánh hybrid trên nền một xe máy có sẵn đặt

ra những thách thức và khó khăn không nhỏ, làm sao để lựa chọn một xe nền phù hợp

và dễ dàng thiết kế cải tạo thành một chiếc xe hybrid hoàn chỉnh, kết cấu gọn gàng mà vẫn giữ được tính thẩm mỹ cho xe, đồng thời hạ thấp giá thành sản phẩm là những vấn

đề cần phải được giải quyết

Việc lựa chọn xe Honda Lead làm xe nền để thiết kế cải tại thành xe máy hai bánh hybrid dựa trên những lý do sau đây:

- Honda là thương hiệu sản xuất ô tô – xe máy hàng đầu thế giới, riêng tại Việt Nam Honda là hãng sản xuất xe máy chiếm giữ thị phần cao nhất trong nhiều năm liền (khoảng 60 – 65% thị phần xe máy cả nước) [18] Những dòng xe máy Honda được nhiều người dân nước ta yêu thích bởi mẫu mã đẹp, chất lượng tốt,

độ bền cao, giá cả hợp lý, luôn biết làm mới mình bằng những công nghệ hiện đại được áp dụng lên các dòng xe máy sau này…

- Honda Lead được trang bị eSP – động cơ thông mình thế hệ mới, 4 kỳ, xi lanh đơn, làm mát bằng dung dịch và tích hợp các công nghệ tiên tiến nhất

- Honda Lead là một trong những mẫu xe máy rất được ưa chuộng, kiểu dáng trẻ trung thanh lịch

- Ngoài ra, xe Honda Lead còn có giá thành phù hợp, việc này sẽ góp phần giảm giá thành của sản phẩm sau cải tạo làm tăng tính khả thi của đề tài

Tuy nhiên, do xe Honda Lead còn sử dụng bộ chế hòa khí nên lượng tiêu hao nhiên liệu vẫn còn khá lớn Việc vận hành trong điều kiện giao thông đô thị, hoạt động

ở tốc độ thấp hay hoạt động ở chế độ cầm chừng (dừng đèn đỏ…) cũng làm hiệu suất động cơ giảm và phát thải nhiều chất gây ô nhiễm ra môi trường

Để khắc phục những nhược điểm của xe Honda Lead, phương án xe hybrid được xem là giải pháp tối ưu và khả thi nhất Để thiết kế cải tạo một chiếc xe máy bình thường thành xe hybrid ta cần tính toán, lựa chọn các thiết bị gắn thêm lên xe để tạo thành một hệ thống hybrid hoàn chỉnh như: động cơ điện, pin, mạch điều khiển điện

tử Vì vậy, xe nền cũng có thiết kế phù hợp để dễ dàng bố trí thêm các cụm chi tiết mà

ít ảnh hưởng đến tính thẩm mỹ cũng như không làm ảnh hưởng đến các đặc tính kỹ thuật của xe nền Với thiết kế truyền thống xe Honda Lead có trọng tâm bị lệch về phía sau ít nên việc bố trí động cơ điện, pin không làm ảnh hưởng nhiều đến các đặc tính về động lực học và tính ổn định của xe

1.9 Phương pháp nghiên cứu

- Thu thập tài liệu có liên quan: Thống kê – so sánh – tính toán – phân tích và lựa chọn

- So sánh động học và động lực học của xe trước và sau cải tạo bằng phương pháp mô phỏng

- Tìm hiểu về các loại động cơ điện – ắc quy – các phương pháp điều khiển

- Phương án bố trí ắc quy – động cơ điện và hệ thống điều khiển

- Kiểm nghiệm các hệ thống cải tạo mới

- Đánh giá trên lý thuyết phương án thiết kế trước và sau cải tạo

1.10 Nội dung nghiên cứu

Để giải quyết mục tiêu nghiên cứu là đưa công nghệ hybrid vào ứng dụng trên

xe Honda Lead, đề tài này đã đề cập đến những vấn đề như sau:

Chương 1 – Tổng quan: Giới thiệu giải pháp xe “Xanh” (Green vehicle) nhằm tạo ra các dòng xe thân thiện với môi trường, giảm thiểu phát thải chất gây ô nhiễm và

sử dụng hiệu quả nguồn năng lượng, nhất là mảng xe hybrid Tìm hiểu sơ lược về tình hình nghiên cứu xe hybrid trong và ngoài nước, định hướng và một số hạn chế của các

đề tài nghiên cứu trong nước nhằm tạo nên tính mới của đề tài này Đưa ra đối tượng, phương pháp, và nội dung nghiên cứu của đề tài “Nghiên Cứu Thiết Kế Giải Thuật Điều Khiển Xe Hybrid Honda Lead” Mặt khác, còn cho thấy tính khả thi của đề tài khi hoàn thành

Chương 2 – Giới thiệu xe hybrid honda lead: Trình bày các thông số kỹ thuật

của xe Honda Lead, các chế độ hoạt động của xe Hybrid Honda Lead Hiệu suất hoạt động, khả năng leo dốc và thời gian hoạt động của xe khi hoạt động ở chế độ điện năng Bố trí chung của xe cũng sẽ được phân tích chi tiết ở chương này

Chương 3 – Đánh giá đặc tính kỹ thuật của xe: Trình bày các công thức để tính

toán lực kéo và gia tốc của xe, xây dựng đồ thị đường đặc tính lực kéo của xe, đánh giá khả năng chịu tải của xe, xây dựng đặc tính gia tốc của xe, đánh giá cảm giác lái của xe

Chương 4 – Thiết kế giải thuật: Trình bày giải thuật điều khiển xe Hybrid

Honda Lead bao gồm: giải thuật xác định chế độ đang chạy của xe, giải thuật khuyến cáo chuyển chế độ xe, giải thuật điều khiển động cơ điện của xe, giải thuật điều khiển bướm ga, giải thuật xác định trạng thái quá tải của xe, giải thuật chuyển chế độ…

Chương 5 – Kết luận và hướng phát triển đề tài: Trình bày kết luận về những gì

đã đạt được sau khi thực hiện đề tài bằng cách đánh giá phương án thiết kế theo các tiêu chí sau: hiệu quả sử dụng nhiên liệu, tính khả thi và phù hợp với điều kiện giao thông tại Tp.HCM, từ đó nêu lên hạn chế và hướng phát triển của đề tài

Chương 2: GIỚI THIỆU XE HYBRID HONDA LEAD

2.1 Thông số kỹ thuật của xe honda lead

Tham khảo trang web chính thức của Honda Việt Nam và tài liệu sửa chữa Honda Lead, ta có được các thông số kỹ thuật của xe Honda Lead như sau [20, 21]:

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật xe Honda Lead THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHUNG XE LEAD

Số vòng quay tại công suất cực

Mômen cực đại 11.6 Nm

Hệ thống bôi trơn Bơm ướt, áp suất cưỡng bức

Hệ thống làm mát Làm mát bằng dung dịch

2.2 Các chế độ hoạt động của xe hybrid honda lead

Xe được thiết kế để vận hành ở 2 chế độ điện và xăng độc lập nhau, không có

sự phối hợp công suất giữa hai chế độ Trong đó, khi chạy ở chế độ dùng điện năng, động cơ đốt trong sẽ được tắt và động cơ điện có vai trò dẫn động bánh trước Khi chạy ở chế độ điện, vận tốc tối đa mà người sử dụng có thể chạy là 40 km/h, không cho phép người sử dụng vượt quá tốc độ ở chế độ này, và xe không tự động chuyển đổi sang chế độ chạy xăng khi người sử dụng yêu cầu vận tốc lớn hơn 40 km/h ở chế

độ này

Người sử dụng chỉ có thể chuyển đổi chế độ khi dừng xe, nghĩa là không được phép chuyển đổi chế độ khi xe đang chạy Người sử dụng sẽ chuyển chế độ bằng một công tắc được thiết kế trên xe

Khi người sử dụng chuyển sang chạy ở chế độ dùng xăng thì động cơ điện được tắt hoàn toàn, và lúc này xe sẽ được dẫn động bằng bánh sau người sử dụng có thể chạy ở chế độ xăng ở vận tốc thấp

Trên xe sẽ có một đèn led để khuyến cáo người sử dụng nên chuyển chế độ, khi đèn led phát sáng nghĩa là người sử dụng nên chuyển sang chế độ còn lại Xe chỉ khuyến cáo người sử dụng chuyển đổi sang chế độ xăng trong trường hợp xe đang chạy chế độ điện mà hết pin, và chỉ khuyến cáo người sử dụng chuyển sang chế độ sử dụng điện năng khi xe đang chạy ở chế độ xăng mà hết xăng Trong trường hợp, xe đang chạy mà người sử dụng gạt công tắc chuyển chế độ, thì lúc này đèn led này cũng

sẽ phát sáng để yêu cầu người sử dụng gạt công tắc quay chở lại hoặc người sử dụng dừng xe để cập nhật chế độ vận hành mới ứng với vị trí công tắc vừa chuyển

Trên xe có một đèn led báo quá tải khi xe chạy ở chế độ sử dụng điện năng Nếu người sử dụng yêu cầu vận tốc mà ở chế độ này không thể đáp ứng, đèn led báo quá tải sẽ phát sáng để yêu cầu người sử dụng chuyển sang chạy ở chế độ xăng

Trên xe cũng có một loa dùng để phát ra âm thanh báo cho người sử dụng biết khi đèn led khuyến cáo hoặc đèn led quá tải phát sáng Song song đó, một màn hình LCD cũng được bố trí trên xe để thông báo cho người sử dụng vận tốc xe đang chạy, chế độ vận hành hiện tại của xe, và dung lượng pin

2.3 Hiệu suất hoạt động ở chế độ điện năng

Trong đề tài này, nhóm thiết kế đã chọn loại động cơ điện như sau:

Loại động cơ: BLW-16B (BLDC Hub Motor) [29]

Model: BLW-16B

Nhà sản xuất: Leaf Motor

Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật của motor BLW-16B

Motor BLW-16B (BLDC Hub Motor) được bố trí thay cho bánh trước của xe nền Honda Lead Và motor này được tích hợp trong bánh xe có đường kính 16 inch nên tiện lợi cho việc lắp đặt thay thế bánh trước

Từ đồ thị ở Hình 2.2 được cung cấp bởi hãng sản xuất motor, ta nhận thấy motor cho hiệu suất cao trên 75% khi sử dụng nguồn 48V-1000W ở vận tốc từ 20 đến 40 (km/h) Như vậy Motor BLDC có khả năng cho hiệu suất cao trên 75% khi xe hoạt động ở vận tốc thấp từ 20 đến 40 (km/h)

Hình 2.2 Đồ thị hiệu suất của động cơ điện BLW-16B [35]

2.4 Khả năng leo dốc của xe

Trọng lượng bản thân của xe sau cải tạo

Trong đó:

G0: trọng lượng bản thân xe nền G0 = 1150 (N)

Gm: trọng lượng motor điện sau cải tạo Gm = 120 (N)

Gp: trọng lượng của bộ pin và hộp chứa pin, Gp = 416 (N) (tham khảo bảng 2.4 cho khối lượng của pin)

Gbt: trọng lượng của bánh xe trước, Gbt = 50 (N)

Ge: trọng lượng của các board mạch, dây điện, tấm đệm giữa pin…, Ge = 50(N) Thay số liệu vào công thức (2.1) ta có:

Xe được thiết kế để có thể chạy được ở chế độ tải 2 người, với khối lượng trung bình mỗi người là 65kg

Vậy tổng trọng lượng xe khi đầy tải là:

G = 1686 + 1300 = 2986 (N) Khi leo dốc xe sẽ chịu thêm tải trọng do trọng lực tác dụng lên Để giải quyết vấn đề leo dốc của xe ta sẽ cộng thêm trọng lượng an toàn khi leo dốc cho xe là 5014 (N) Như vậy ta cần phải thiết kế xe có khả năng di chuyển với trọng lượng tối đa là

Gmax = 2986 + 5014 = 8000 (N) Với lực kéo là 8000 (N) ứng với việc motor cần phải cung cấp một torque là

Tmax = Gmax.R = 8000 x 0.4/2 = 1600 (N.m) Trong đó bánh xe motor điện có đường kính là 0.4 m

Căn cứ theo bảng 2.3 Thông số kỹ thuật của motor điện BLW-16B được nhà sản xuất cung cấp, ta thấy nếu chọn dòng điện tối đa cung cấp cho motor là 9.24 A thì motor sẽ cung cấp một torque là 3360 (N.m) có thể đáp ứng về yêu cầu torque tối đa là 1600 (N.m) Như vậy ta chọn dòng điện tối đa là 9.24 A với Tmax là 3360 (N.m)

Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật của Motor BLW-16B [35]

Thông số kỹ thuật Motor BLW-16B (BLDC Hub Motor): 48V-1000W

T, N.m

Eff.,

%

Vận tốc xe, (km/h)

Kiểm tra khả năng leo dốc của xe:

Khi xe leo dốc với độ dốc là 300, khi ấy lực cản do leo dốc là:

Pi = 2986sin (300) = 1493 (N) Vậy tổng trọng lượng của xe khi leo dốc lúc này là:

G’ = G + Pi = 2986 + 1493 = 4479 (N) Lúc này motor cần phải cấp một torque là:

T’ = G’ R = 4479.0.2 = 895.8 (N.m)

Ở đây ta thấy, vì T’ < Tmax nên trong trường hợp này xe có khả năng leo dốc với độ dốc 300

2.5 Thời gian hoạt động của xe ở chế độ điện

Trong đề tài này nhóm thiết kế đã tiến hành chọn loại ắc quy CSBEVX12300

Ắc quy CSBEVX12300 có những đặc điểm như sau:

Hãng sản xuất: CSB BATTERY COMPANY LIMITED

Model: CSBEVX12300

Nơi sản xuất: Đài Loan

Bảng 2.4 Thông số kỹ thuật của ắc quy CSBEVX12300

Kích thước (dài x rộng x cao) 166x125x175 mm

Bảng 2.5 Đặc tính phóng điện của ắc quy CSBEVX12300 [18]

F.V/Time

30

MIN

60 MIN

90 MIN 2HR 3HR 4HR 5HR 8HR 10HR 20HR 1.60V 31.2 17.7 12.7 10.3 7.48 6.05 5.03 3.39 2.82 1.61 1.67V 30.6 17.3 12.3 9.94 7.26 5.87 4.9 3.29 2.75 1.58 1.70V 30 16.8 11.9 9.66 7.04 5.7 4.76 3.21 2.68 1.54 1.75V 29.2 16.3 11.6 9.38 6.83 5.54 4.64 3.12 2.61 1.5 1.80V 28.4 15.8 11.3 9.07 6.61 5.37 4.51 3.04 2.53 1.45 1.85V 27.6 15.3 10.9 8.79 6.4 5.21 4.39 2.94 2.46 1.41

Để đạt được nguồn điện áp 48V-1000W nhóm thiết kế đã lắp nối tiếp 4 ắc quy CSBEVX12300 có tổng trọng lượng là 416N Căn cứ theo bảng 2.5 – Đặc tính phóng điện của ắc quy do hãng sản xuất cung cấp, ta thấy với dòng điện tối đa mà ta cấp cho motor là 9.24 A (tham khảo mục 2.4) thì nguồn ắc qui có khả năng hoạt động trong 2 giờ

Nguồn pin hiện tại được nhóm chọn dựa trên tiêu chí tiết kiệm kinh phí và có sẵn trên thị trường Việt Nam nhưng vẫn phải đảm bảo về yêu cầu thời gian sử dụng là 2h Về tương lai, nếu có sự đầu tư kinh phí, nhóm sẽ thiết kế nguồn pin Lithium của hãng LeafMotor hoặc hãng JTT Electronics, đây là hai hãng lớn chuyên sản xuất pin dành cho xe máy điện (eBike) Với nguồn pin này sẽ cho ta công suất lớn hơn nhưng khối lượng pin cũng sẽ nhẹ hơn nhiều

Kích thước (dài x rộng x cao) 325x150x84 mm 155x145x225mm

2.6 Bố trí chung và mục tiêu điều khiển của xe

Hình 2.3 Bố trí chung của xe sau cải tạo Với bố trí chung của xe Hybrib Honda Lead, ta thấy các kết cấu truyền động của động cơ đốt trong hầu như không đổi Do đó, đường đặc tính của động cơ đốt trong sau cải tạo sẽ có biên dạng giống với trước cải tạo, nhưng vì khối lượng xe sau

Các kết cấu truyền động phía sau không thay đổi

Việc thay đổi kết cấu điều khiển bướm ga bằng cách lắp DC servo thay cho dây kéo lò xo sẽ làm ảnh hưởng đến đường đặc tính của động cơ đốt trong Nhưng sự ảnh hưởng này có thể loại bỏ bằng cách ta điều khiển DC servo mô phỏng lại đúng với cách thức hoạt động của bướm ga

Ta thấy, khi người sử dụng kéo tay ga một góc α, thì lúc này bướm ga sẽ ngay lập tức mở một góc α Chính vì vậy để DC servo mô phỏng lại đúng cách thức hoạt động của bướm ga, thì DC servo cần phải được điều khiển đáp ứng nhanh để khi người

sử dụng kéo tay ga thì bướm ga sẽ được mở tức thì một góc tương ứng Và ở đây, bộ điều khiển PID sẽ được sử dụng cho yêu cầu này, nhưng chú ý ở đây là quá trình điều khiển không được có độ vọt lố (để đảm bảo lượng xăng không được bơm quá nhiều khiến xe tăng tốc đột ngột gây mất an toàn cho người sử dụng)

Đối với motor điện được lắp ở bánh trước, quá trình điều khiển của motor này

sẽ hướng tới mục tiêu mô phỏng lại đường đặc tính gia tốc giống với động cơ đốt trong sau cải tạo để tạo cho người sử dụng cảm giác lái tương đồng ở hai chế độ Chú

ý rằng, đường đặc tính gia tốc quyết định cảm giác lái của người sử dụng

Do xe Lead có ưu điểm là cốp xe rộng, nên 4 cục ắc quy được lắp vừa cốp xe

2.7 Các thông số kích thước và trọng lượng của xe

2.7.1 Thông số về kích thước xe sau cải tạo

Vì động cơ điện BLW-16B (BLDC Hub Motor) được lắp đặt ở bánh trước, không thay đổi gì đến cơ cấu truyền động của xe trước cải tạo (xe truyền động bánh sau), cộng với việc động cơ điện điện tích hợp trong bánh xe với kích thước 16 inch bằng với với kích thước bánh xe trước, nên kích thước chung của xe không thay đổi sau khi cải tạo (tham khảo bảng 2.1 Thông số kỹ thuật xe Honda Lead)

2.7.2 Thông số về trọng lượng của xe sau cải tạo

Như đã trình bày ở mục 2.4, trọng lượng của xe sau cải tạo khi ở chế độ đầy tải

là 2986 (N)

Chương này đã giới thiệu các thông số kỹ thuật của xe, cách thức hoạt động của

xe Đối với khả năng leo dốc như đã trình bày, giải pháp hiện tại của đề tài là bao phủ tải an toàn cho xe, nghĩa là khi xe leo dốc, ta không quan tâm đến độ dốc của xe là bao nhiêu, chỉ quan tâm đến tải thêm vào do trọng lực tác dụng lên xe, và nếu như tổng trọng lượng của xe mà nhỏ hơn tải an toàn thì xe sẽ leo được lên dốc đó Với sản phẩm này, ta sẽ không chịu trách nhiệm về việc xe không leo dốc được nếu như tổng trọng lượng của xe lớn hơn tải an toàn Với Thiết kế như vậy, xe sẽ không cần phải lắp thêm

nhìn tải trọng Với động cơ điện đã chọn lựa, cho ta hiệu suất sử dụng năng lượng là trên 75% trong phạm vi vận tốc 20 ÷ 40 km/h, đây là khoảng vận tốc mà ta hay dùng khi lưu thông trong thành phố, hiệu suất này lớn hơn việc vận hành bằng động cơ đốt trong (tối đa là 30%) Việc bố trí động cơ điện, nguồn ắc quy, các bản mạch không làm thay đổi kích thước chung của xe, nhưng tải trọng của xe thì tăng Việc tải trọng tăng lên này có làm thay đổi khả năng chịu tải 2 người của xe khi chạy ở chế độ xăng hay không? Vì vấn đề này sẽ ảnh hưởng đến tính thương mại của sản phẩm Chúng ta cần đảm bảo rằng, sản phẩm này khi chịu tải 2 người vẫn có khả năng gia tốc, di chuyển như bình thường Vấn đề này sẽ được trình bày ở chương sau

Chương 3: ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA XE

3.1 Đặc tính gia tốc động cơ đốt trong

Sự khác biệt giữa xe hybrid với các loại xe đạp điện là động cơ điện của xe hybrid được điều khiển theo đường đặc tính gia tốc Với các loại xe đạp điện, tốc độ của động cơ điện được điều khiển tỉ lệ thuận với góc kéo tay ga, nghĩa là khi ta kéo ga 100% thì tốc độ động cơ đạt giá trị lớn nhất, nếu như kéo ở vị trí 50% thì tốc độ còn phân nửa, v…v… Việc điều khiển như thế này sẽ sinh ra một gia tốc lớn do vận tốc có thể tăng cao trong một khoảng thời gian ngắn, mà khiến cho người dùng không kịp thích nghi với sự thay đổi gia tốc này Ví dụ: Khi người sử dụng điều khiển một chiếc

xe đạp điện, xe đang ở vận tốc 5km/h, đột nhiên người sử dụng kéo tay ga 100%, thì ngay lúc này động cơ điện sẽ đáp ứng với vận tốc tối đa (khoảng 30 km/h cho xe đạp điện) Ta thấy ở đây, do vận tốc thay đổi đột ngột trong trường hợp này, người sử dụng không kịp thích nghi nên rất dễ gây tai nạn trong khi lưu thông Ngược lại, với xe hybrid, khi xe đang ở vận tốc 5km/h mà người sử dụng kéo tay ga 100%, thì lúc này động cơ điện sẽ thay đổi gia tốc theo từng vị trí vận tốc hiện tại của xe, cho tới khi nào

xe đạt được giới hạn vận tốc của nó Ta thấy trong trường hợp này, vận tốc của xe được tăng theo từng nấc, đủ thời gian để cho người sử dụng thích nghi với tốc độ mới của xe Để xe Hybrid làm được điều này thì gia tốc của xe phải được thay đổi theo vận tốc hiện tại và vị trí tay ga (đây cũng chính là nguyên lý hoạt động củ động cơ đốt trong) Và đây là lý do ta cần xây dựng lại đường đặc tính gia tốc của động cơ đốt trong Vì đường đặc tính gia tốc này sẽ được dùng làm mục tiêu điều khiển cho động

cơ điện, nhằm mục đích tạo cảm giác lái tương đồng cho cả hai chế độ

Hình 3.1 Đồ thị gia tốc động cơ đốt trong của xe Hybrid

Đường đặc tính gia tốc quyết định cảm giác tốc độ trong khi lái của người sử dụng Do trọng lượng của xe sau khi cải tạo lớn hơn xe trước cải tạo nên đường đặc tính sau cải tạo có giá trị thấp hơn trước cải tạo (xem Hình 3.1) Nguyên nhân này là

do trọng lượng tăng lên của xe làm thay đổi tỉ sồ truyền của hộp số vô cấp Tỉ số truyền của hộp số vô cấp sẽ tự động thay đổi, người sử dụng không thể can thiệp vào giống như xe số Tỉ số truyền giảm đi khiến cho vận tốc bánh xe sau nhận được sẽ giảm đi

Đồ thị Hình 3.1 được nhóm thiết kế kiểm tra trên băng thử với chế độ tải hai người (tương ứng với việc thêm vào xe 1300N) và góc kéo tay ga là 100%, chỉ kiểm tra trong khoảng vận tốc từ 0 đến 60 km/h Và kết quả cho thấy, xe sau cải tạo khi chạy ở chế độ động cơ đốt trong vẫn đảm bảo được đặc tính chịu tải như xe trước cải tạo (nghĩa là xe vẫn có thể gia tốc được ở chế độ tải 2 người) Do độ chênh lệch giữa hai đường đặc tính không nhiều (dưới 6%) nên cảm giác lái hầu như là không có sự chênh lệch nhiều

3.2 Đặc tính lực kéo động cơ đốt trong

Trên thực tế lực kéo của xe, cũng ảnh hưởng đến cảm giác lái của người sử dụng Vì nếu xét trên cùng vận tốc, nếu như xe vận hành với mô-men lớn hơn thì người sử dụng sẽ cảm giác xe ì hơn Điều này dễ thấy nhất trên các dòng xe số, với cùng một điểm vận tốc, nếu như ta chạy ở số thấp hơn thì sẽ cảm giác xe nặng hơn rất nhiều Và đây cũng là lý do, ta cần phải quan tâm đến đường đặc tính lực kéo của xe

Đường đặc tính lực kéo của xe sẽ phản ánh cho ta được 2 điều:

 Đặc tính chịu tải của xe (như mục tiêu đã đề ra, xe phải có khả năng chịu tải 2 người)

 Phản ánh cảm giác lái của xe (đường đặc tính sau cải tạo càng gần với đường trước cải tạo thì cảm giác lái trước và sau cải tạo sẽ càng tương đồng nhau)

Đồ thị Hình 3.2, được nhóm thiết kế kiểm tra trên băng thử bằng cách tăng dần tải trọng của con lăn được đặt tiếp xúc với bánh xe sau Con lăn này thực chất là một motor điện được cấp torque để tạo tải trọng Khi tải trọng của con lăn tăng lên, nó sẽ

có xu hướng ghì bánh xe sau lại Để bánh xe sau có thể quay được thì nó phải thắng được tải trọng của con lăn Từ đồ thị Hình 3.2, ta thấy lực kéo của xe trước cải tạo tăng nhanh chóng trong khoảng vận tốc từ 0 ÷ 10 km/h, quá trình tăng lực kéo này là để xe thắng được lực ma sát lăn và tăng tốc cho xe với giá trị lực kéo tối đa là 1152N (xem bảng 3.1) Giai đoạn từ 10 ÷ 60 km/h, lúc này xe đã có trớn vận tốc, tỉ số truyền của hộp số vô cấp cũng sẽ tăng lên, nên lực kéo yêu cầu không cần cao, chính vì vậy mà lực kéo của xe sẽ giảm dần theo vận tốc, và giữ ở một mức cố định

Hình 3.2 Đường đặc tính lực kéo động cơ đốt trong của xe Hybrid

Bảng 3.1 cho ta thấy lực kéo của xe sau cải tạo bị giảm xuống Lý do giảm này

là vì, cùng với một torque mà động cơ đốt trong cấp cho xe, xe sau cải tạo phải giải quyết một lực ma sát lăn lớn hơn (do khối lượng xe tăng), chính vì vậy mà lực kéo để gia tốc cho xe sẽ giảm xuống Từ giai đoạn 0 ÷ 10 km/h, lực kéo của xe sau cải tạo bị giảm với một lượng lớn (99.85 N), lý do là vì, khi ở vận tốc thấp, tỉ số truyền của xe thấp, cộng với lực ma sát lớn, nên lực kéo để tăng tốc xe trong khoảng này giảm mạnh Khi vận tốc tăng dần, sự ảnh hưởng của lực ma sát giảm dần, cộng với việc tỉ số truyền tăng theo nên độ sai lệch của lực kéo cũng sẽ giảm theo

Bảng 3.1 Bảng so sánh lực kéo trước và sau cải tạo Vận tốc

(km/h)

Lực kéo Pk (N) trước cải tạo

Lực kéo Pk (N) sau cải tạo

Sai lệch (N)