TỔNG QUAN
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Trong bối cảnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa diễn ra mạnh mẽ trên toàn cầu, nhu cầu về năng lượng ngày càng gia tăng, đòi hỏi các quốc gia và ngành công nghiệp, đặc biệt là ngành ô tô, phải chú trọng đến việc tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường Giải pháp hiệu quả được đề xuất là kết hợp linh hoạt giữa động cơ xăng và động cơ điện, nhằm tối ưu hóa việc bảo tồn và chuyển đổi năng lượng Xe lai điện Hybrid đã ra đời như một giải pháp tiềm năng cho vấn đề này Mặc dù xe Plug-in Hybrid, với động cơ điện hoàn toàn, đang trở thành xu hướng tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm, nhưng tại Việt Nam, hạ tầng hỗ trợ cho loại xe này vẫn còn hạn chế.
Nhóm nghiên cứu của chúng em, dưới sự phân công của khoa Cơ khí động lực tại Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM và sự hướng dẫn của ThS Huỳnh Quốc Việt, đã tiến hành nghiên cứu đề tài "Ứng dụng MATLAB trong mô phỏng điều khiển xe lai điện kiểu hỗn hợp", nhằm phát triển giải pháp thực tiễn cho ngành giao thông vận tải tại Việt Nam.
1.1.2 Mục tiêu của đề tài
Nắm vững cơ sở lý thuyết, nguyên lý hoạt động của dòng xe lai điện kiểu hỗn hợp
Xây dựng mô hình mô phỏng xe lai kiểu hỗn hợp trên phần mềm Matlap/Simulink
Điều khiển và chạy được mô hình đó phú hợp với chu trình thử nghiệm
Chỉ mô phỏng trên Matlab Simulink, chưa tiến hành xây dựng mô hình thực nghiệm
Sử dụng cơ sở lí thuyết của các nguồn tài liệu tham khảo để xây dựng mô hình mới
Tính toán những thông số cần thiết đến mô hình hoặc tham khảo từ những thông số xe có sẵn trên thực tế để tiến hành mô phỏng
Sử dụng Matlab Simulink để xây dựng mô hình theo các chu trình thực nghiệm.
TỔNG QUAN VỀ XE HYBRID
1.2.1 Giới thiệu chung và nguyên nhân ra đời xe Hybrid Được phát minh vào khoảng 300 năm trước bởi nhà phát minh người Pháp Nicolas - Joseph Cugnot (1725-1804), xe ô tô ngày nay đã trở thành một trong những phương tiện giao thông không thể thiếu trong xã hội loài người Cũng chính vì thế mà tình trạng ô nhiễm không khí trầm do khí thải từ động cơ ô tô đang là một trong những vấn đề nhức nhối của nhiều quốc gia hiện nay Để có thể giảm thiểu được ô nhiễm môi trường từ ô tô, từ lâu đã có nhiều giải pháp kỹ thuật mang nhiều hứa hẹn như: ô tô chạy điện, ô tô dùng pin nhiên liệu, động cơ khí nén v.v Tuy nhiên, những công nghệ kể trên vẫn chưa thể đưa vào sử dụng được vì còn nhiều giới hạn về công nghệ Đối với ô tô chạy điện, việc nạp lại pin cần đến ít nhất 4 giờ đồng hồ, khuyết điểm này giới hạn tầm sử dụng của ô tô chạy điện Đối với công nghệ fuel cell, hydro lỏng phải được lưu trữ ở nhiệt độ cực thấp; vì thế chỉ có thể thích hợp với những quốc gia có khí hậu băng giá Cả hai cộng nghệ trên cùng vướng phải một vấn đề chung đó là phải xây dựng lại toàn bộ hệ thống cơ sở cung cấp nhiên liệu Những sự giới hạn trên của hai công nghệ tương lai này tạo ra một khoảng trống giữa nhu cầu bảo về môi trường và công nghệ ô tô truyền thống
Gần đây, một kỹ thuật chế tạo ô tô mới đã ra đời nhằm tiết kiệm năng lượng không tái sinh và bảo vệ môi trường, trong khi công nghệ pin điện và fuel cell đang được hoàn thiện Công nghệ Hybrid hiện đang được coi là giải pháp thành công và đã được áp dụng rộng rãi tại các nước phát triển, đặc biệt là ở Châu Âu.
Hình 1.1 Cấu tạo một chiếc xe Hybrid
Ngành công nghiệp ôtô toàn cầu đang đối mặt với thách thức lớn về việc sản xuất xe ôtô thân thiện với môi trường và tiết kiệm năng lượng Mặc dù ôtô Hydro, ôtô điện và ôtô pin mặt trời đều gặp nhiều khó khăn trong quá trình phát triển, nhưng ôtô Hybrid - loại xe sử dụng nguồn năng lượng kết hợp - đã đưa ra giải pháp hiệu quả Ôtô Hybrid không chỉ giảm đáng kể lượng khí thải độc hại mà còn giúp tiết kiệm tới 50% lượng nhiên liệu tiêu thụ.
Ôtô Hybrid (Hybrid Electric Vehicle - HEV) là loại xe sử dụng động cơ tổ hợp, kết hợp giữa hai nguồn năng lượng trở lên Theo Bách Khoa Toàn Thư Wikipedia, phương tiện giao thông này được gọi là Hybrid Vehicle, tức là Phương Tiện Giao Thông Ghép Một ví dụ điển hình là sự kết hợp giữa Hệ thống Chứa Năng Lượng Nạp Lại Được (RESS) và Nguồn Năng Lượng Nhiên Liệu như xăng hay dầu diesel.
Xe đạp điện là loại xe đạp sử dụng sức người kết hợp với động cơ điện, mang lại sự tiện lợi và hiệu quả Tàu buồm hiện đại cũng có thể tích hợp mô-tơ điện để tăng cường khả năng di chuyển Động cơ Hybrid kết hợp giữa động cơ đốt trong truyền thống và động cơ điện sử dụng năng lượng từ ắc quy, giúp tối ưu hóa hiệu suất Bộ điều khiển điện tử sẽ quyết định thời điểm sử dụng động cơ để đảm bảo hiệu quả năng lượng tốt nhất.
4 điện, khi nào thì dùng động cơ đốt trong, khi nào dùng vận hành đồng bộ và khi nào nạp điện vào ắc quy để sử dụng về sau
Trong bối cảnh hiện nay, thuật ngữ "Phương Tiện Giao Thông Ghép" thường được sử dụng để chỉ các phương tiện kết hợp năng lượng điện và xăng, được gọi là "Petroleum Electric Hybrid Vehicle" (PEHV) hoặc "Hybrid Electric Vehicle" (HEV) Trong tiếng Việt, chúng ta thường gọi là "Xe điện xăng" hoặc "Hybrid Car" trong tiếng Anh.
1.2.3 Nguyên lý hoạt động Ôtô Hybrid Ôtô Hybrid hoạt động theo nguyên tắc: Động cơ điện được sử dụng để khởi động xe, trong đó trong quá trình chạy bình thường sẽ vận hành đồng bộ Động cơ điện còn có công dụng tăng cường cung cấp năng lượng để xe gia tốc hoặc leo dốc Khi phanh xe hoặc xuống dốc, động cơ điện được sử dụng như một máy phát để nạp điện cho ắc quy Không giống như các phương tiện sử dụng động cơ điện khác, động cơ Hybrid không cần nguồn điện bên ngoài, động cơ đốt trong sẽ cung cấp năng lượng cho ắc quy Với sự phối hợp giữa động cơ đốt trong và động cơ điện, động cơ Hybrid được mở rộng giới hạn làm việc, giảm tiêu thụ nhiên liệu cho động cơ đốt trong hiệu suất tổ hợp động cơ cao, mô-mem lớn ở số vòng quay nhỏ và giảm thiểu ô nhiễm môi trường
Tổ hợp động cơ Hybrid có những ưu điểm sau:
Khi phanh hoặc giảm tốc độ, động cơ điện hoạt động như một máy phát điện, tận dụng năng lượng phanh để tạo ra điện năng, giúp nạp cho ắc-quy.
Giảm lượng tiêu thụ nhiên liệu (động cơ Hybrid tiêu thụ lượng nhiên liệu ít hơn nhiều so với động cơ đốt trong thông thường, chỉ bằng một nửa)
Động cơ điện thường được sử dụng trong các chế độ gia tốc hoặc khi chịu tải lớn, trong khi đó, động cơ đốt trong chỉ cần cung cấp công suất vừa đủ, điều này giúp động cơ đốt trong có kích thước nhỏ gọn hơn.
Sử dụng vật liệu nhẹ giúp giảm khối lượng tổng thể của ôtô, cho phép xe hoạt động mạnh mẽ và di chuyển xa như những ô tô chạy xăng truyền thống.
Ô tô Hybrid vẫn dùng xăng làm nhiên liệu nên người vận hành không phải lo việc nạp điện, thông thường tốn rất nhiều thời gian
Ô tô Hybrid ít gây ô nhiễm môi trường hơn so với ô tô chạy xăng truyền thống nhờ vào động cơ điện có hiệu suất cao hơn Đặc biệt, động cơ Hybrid tiết kiệm nhiên liệu hơn 100% so với động cơ xăng thông thường.
Theo phương pháp truyền động, động cơ Hybrid được chia thành hai loại chính: tổ hợp ghép nối tiếp và tổ hợp ghép song song Hệ thống Hybrid kết hợp này cho phép tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng.
1.2.5.1 Tổ hợp ghép nối tiếp
Hệ thống hybrid nối tiếp sử dụng động cơ điện làm nguồn động lực chính để xoay bánh xe, trong khi động cơ đốt trong chỉ có nhiệm vụ phát điện nhằm nạp pin và cung cấp năng lượng cho động cơ điện.
Trong sơ đồ nối tiếp, động cơ đốt trong (gồm động cơ xăng, động cơ diesel hoặc pin nhiên liệu) kéo máy phát điện cung cấp năng lượng cho ắc quy và động cơ điện, mà không có sự liên hệ cơ khí giữa nguồn động lực và bánh xe Năng lượng được chuyển đổi từ hóa năng của nhiên liệu thành cơ năng thông qua việc quay rô-to của máy phát, tạo ra điện năng, sau đó chuyển đổi thành cơ năng để làm quay bánh xe Ưu điểm của sơ đồ này bao gồm việc động cơ đốt trong luôn hoạt động ở chế độ tối ưu, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, và có thể không cần hộp số.
Tổ hợp ghép nối tiếp có một số nhược điểm như kích thước và dung tích ắc quy lớn hơn so với tổ hợp ghép song song Hơn nữa, động cơ đốt trong hoạt động ở chế độ nặng nhọc để cung cấp điện cho ắc quy, dẫn đến nguy cơ quá tải.
Hình 1.2 Sơ đồ truyền động kiểu nối tiếp
1.2.5.2 Tổ hợp ghép song song
CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG HYBRID HỖN HỢP
CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG HYBRID HỖN HỢP
Hộp số Hybrid bao gồm MG1, MG2 và cụm bánh răng hành tinh
Cụm bộ chuyển đổi bao gồm: một bộ chuyển đổi DC-DC, và một bộ chuyển đổi A/C
ECU HV thu thập tín hiệu từ các cảm biến và truyền kết quả tính toán đến ECM, cụm biến đổi, ECU ắc quy và ECU để điều khiển hệ thống Hybrid.
Cảm biến vị trí số
Cảm biến vị trí bàn đạp ga, biến đổi góc mở bướm ga thành tín hiệu điện
ECU điều khiển trượt, điều khiển phanh tái sinh
ECU ắc quy, kiểm tra tình trạng nạp của ắc quy HV và điều khiển sự hoạt động của quạt làm mát
SMR (System Main Relay), nối và ngắt mạch công suất cao áp
Ắc qui phụ, lưu trữ 12V DC cho hệ thống điều khiển xe
Hình 2.2 Động cơ 1NZ-FXE
Động cơ 1NZ-FXE là nguồn công suất chính của xe Prius, được thiết kế với 4 xy lanh thẳng hàng và dung tích 1.5l Được trang bị hệ thống VVT-I giúp điều khiển thời điểm nạp thông minh và hệ thống ETCS-I cho phép kiểm soát bướm ga điện tử, 1NZ-FXE mang lại hiệu suất tối ưu Các điều chỉnh trên động cơ này không chỉ cải thiện tính cân đối mà còn nâng cao hiệu quả nhiên liệu và giảm thiểu khí thải, góp phần vào sự thân thiện với môi trường của xe Hybrid.
Động cơ 1NZ-FXE sở hữu một thiết kế độc đáo với chu trình Atkinson, giúp giảm khí thải nhờ điều chỉnh tỷ lệ giữa thì nén và thì giãn nở Ngoài ra, các xe hybrid thế hệ từ năm 2004 trở đi còn được trang bị hệ thống tích hợp tiên tiến, nâng cao hiệu suất hoạt động.
Hệ thống 15 nhiệt cho nước làm mát thu hồi nước nóng từ động cơ và lưu trữ trong thùng cách nhiệt, giữ nhiệt trong ba ngày Sau đó, bơm điện sẽ luân chuyển nước nóng qua động cơ, giúp giảm khí thải HC khi động cơ khởi động còn lạnh.
❖ Đặc điểm thông số kỹ thuật:
Loại động cơ 1NZ-FXE
Số lượng xi lanh và cách bố trí 4-xi lanh, thẳng hàng
Cơ cấu van 16 van DOHC, xích dẫn động ( với VVT-i)
Buồng đốt Kiểu vát nghiêng Đường ống nạp Dòng chéo
Hệ thống nhiên liệu SFI
Thể tích công tác cm3(cu.in) Đường kính x hành trình mm (in)
Công suất cực đại (SEA-NET) 57kW tại 5000 v/p
Mômen cực đại (SEA-NET) 111 N.m tại 4200 v/p
Thời điểm đóng mở van
Trị số ốc tan xác định theo phương pháp nghiên cứu RON 91 hoặc cao hơn
Trị số ốc tan 87 hoặc cao hơn
Cấp dầu API SJ, SL, EC hoặc
Tuần hoàn khí thải ống pô SULEV
Tuần hoàn khí thải bay hơi AT-PZEV, ORVR
Bảng 2.1 Đặc điểm thông số kỹ thuật của động cơ1NZ-FXE
Một cụm bánh răng hành tinh, cung cấp tỉ số truyền vô cấp và điều khiển như một bộ phân chia công suất
Một bộ giảm tốc bao gồm bộ truyền động xích, bộ bánh răng giảm tốc và bộ truyền lực cuối cùng
❖ Thông số kĩ thuật của hộp số Hybrid:
Bộ bánh răng hành tinh
Số răng của bánh răng mặt trời 78
Số răng của bánh răng hành tinh 23
Số răng của bánh răng bao 30
Tỉ số truyền của bộ vi sai 4.113
Bộ bánh răng giảm tốc
Bộ truyền động cuối cùng Bánh răng chủ động 26
Dung tích dầu Lít(US qts, Imp qts) 4.6(4.9, 4.0)
ATF T-IV hoặc đẳng trị
Bảng 2.2 Thông số kĩ thuật của hộp số Hybrid
Cả MG1 và MG2 có kích thướt nhỏ, trọng lượng nhẹ, đạt hiệu quả cao của loại mô tơ điện đồng bộ nam châm vĩnh cữu xoay chiều 3 pha
MG1 và MG2 là hai thành phần quan trọng trong hệ thống, kết hợp hiệu quả giữa máy phát đồng bộ xoay chiều và mô tơ điện Chúng hoạt động như nguồn cung cấp hỗ trợ lực kéo cho động cơ xăng khi cần thiết, nâng cao hiệu suất hoạt động của toàn bộ hệ thống.
MG1 có chức năng nạp lại cho ắc quy HV và cung cấp điện năng cho MG2, đồng thời điều chỉnh lượng điện năng phát ra để kiểm soát hiệu quả sự truyền động vô cấp Ngoài ra, MG1 còn hoạt động như một máy khởi động.
MG2 kết hợp với động cơ xăng để dẫn động bánh xe, tối ưu hóa hiệu suất nhờ vào mômen lớn hơn Trong quá trình phanh tái sinh, MG2 chuyển đổi động năng thành năng lượng điện, được lưu trữ trong ắc quy HV, hoạt động như một máy phát điện.
Một hệ thống làm mát thông qua bơm nước làm mát MG1 và MG2
❖ Thông số kỹ thuật của MG1:
Loại động cơ Động cơ nam châm vĩnh cữu
Chức năng Máy phát; máy khởi động Điện áp cực đại (V) AC 273.6
Hệ thống làm mát Làm mát bằng nước
Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật của MG1
❖ Thông số kỹ thuật của MG2:
Loại động cơ Động cơ nam châm vĩnh cữu
Chức năng Máy phát; dẫn động bánh xe Điện áp cực đại (v) AC 273.6
Công suất cực đại kW(PS)/(v/p) 33(45)/1040-5600
Hệ thống làm mát Làm mát bằng nước
Bảng 2.4 Thông số kỹ thuật của MG2
Hình 2.4 Sơ đồ hệ thống điều khiển MG1, MG2
2.1.4 Bộ phân chia công suất (Power-Split Device)
Trái tim của hệ thống Hybrid là bộ phân chia công suất PSD (Power Split Device), một thiết bị nhỏ gọn với cấu trúc tương tự như bộ bánh răng hành tinh trong hộp số tự động, nhưng hoạt động hoàn toàn khác biệt.
Bánh răng hành tinh trong bộ phân chia công suất được sắp xếp xung quanh bánh răng mặt trời, với các bánh răng hành tinh có kích thước và khoảng cách đồng nhất so với tâm quay Các trục của bánh răng hành tinh được cố định với cần dẫn, cho phép chúng quay quanh bánh răng mặt trời Ngoài cùng, bánh răng bao ăn khớp với các bánh răng hành tinh, tạo nên sự ăn khớp hoàn hảo trong hệ thống.
Hình 2.5 Bộ bánh răng hành tinh
Trong hệ thống Hybrid, bộ bánh răng hành tinh có vai trò quan trọng trong việc phân chia công suất Động cơ đốt trong (ICE) kết nối với cần dẫn, trong khi mô tơ máy phát 1 (MG1) gắn liền với bánh răng mặt trời và mô tơ máy phát 2 (MG2) được kết nối với bánh răng bao.
Tất cả các bánh răng trong hệ thống đều quay với tốc độ khác nhau, cho phép điều chỉnh tốc độ của ICE và MG2 MG2 hoạt động như một mô tơ và máy phát, với tốc độ có thể đạt tới 6,500 vòng/phút và được kết nối với các bánh xe chủ động qua hệ thống truyền động Khi tốc độ lực truyền từ MG2 đến vòng răng thay đổi, tốc độ của xe cũng sẽ thay đổi Tuy nhiên, nếu chỉ thay đổi tốc độ của ICE mà không có sự can thiệp của MG2 (MG2=0), tốc độ của xe sẽ không thay đổi trực tiếp.
ICE có khả năng điều chỉnh tốc độ quay chậm hoặc nhanh tùy thuộc vào công suất cần thiết Khi gặp sức cản hoặc nhận được sự trợ giúp từ động cơ máy phát, xe có thể hoạt động liên tục trong suốt quá trình động cơ hoạt động.
Tốc độ quay của MG1, MG2 và ICE có mối liên hệ chặt chẽ với nhau; khi thay đổi tốc độ của MG2 hoặc ICE, tốc độ quay của MG1 cũng sẽ thay đổi theo Đặc biệt, MG1 có khả năng đạt tốc độ tối đa lên đến 10.000 vòng/phút.
ICE hoạt động hiệu quả trong khoảng tốc độ từ 800 v/p đến 4,500 v/p và có khả năng dừng hoàn toàn Tuy nhiên, khi tốc độ giảm xuống dưới 800 v/p, ICE không thể hoạt động hiệu quả và ECU sẽ nhận diện tình trạng này để ngừng hoạt động của ICE Khi cần công suất cao hơn hoặc tốc độ vòng quay lớn hơn, MG1 sẽ khởi động lại ICE.
Động cơ đốt trong (ICE) được kết nối với cần dẫn, khi cần dẫn quay, các bánh răng hành tinh sẽ tác động đến bánh răng mặt trời và bánh răng bao, khiến chúng quay cùng chiều Bằng cách lựa chọn số răng phù hợp cho bánh răng mặt trời và bánh răng bao, Toyota đã xác định được kích thước bộ phận phân chia công suất hợp lý, với tỷ lệ phân phối là 72% mô men truyền đến bánh răng bao và 28% mô men truyền đến bánh răng mặt trời.
Mối quan hệ về vận tốc góc, moment xoắn trong bộ phân chia công suất:
❖ Vận tốc góc: ny = ns + nr
Hình 2.6 Bộ phận chia công suất
Trong đó: ny, ns, nr lần lượt là vận tốc góc của cần dẫn, bánh răng mặt trời, bánh răng bao
PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN
2.2.1 Các chế độ hoạt động
Hệ thống truyền động kiểu hỗn hợp bao gồm khớp nối moment và khớp nối tốc độ, với cấu hình chi tiết như hình trên Đơn vị bánh răng hành tinh đảm nhận vai trò khớp nối tốc độ, kết nối động cơ với motor hoặc máy phát điện.
Các bánh răng hành tinh được kết nối với bánh lái thông qua cần dẫn và bánh răng mặt trời, bao gồm các bánh răng Z1, Z2, Z4, Z5, cùng với bộ vi sai Một motor kéo cũng được liên kết với bánh lái qua các bánh răng Z3, Z2, Z4, Z5 và bộ vi sai, nhằm kết hợp momen xoắn đầu ra từ cả bánh răng bao và motor kéo.
Trong cấu hình này, hệ thống bao gồm một ly hợp và hai khóa, với ly hợp dùng để kết nối hoặc ngắt kết nối động cơ với cần dẫn của bánh răng hành tinh Khóa 1 có chức năng khóa hoặc nhả bánh răng mặt trời và trục của motor/máy phát điện đến sườn xe, trong khi Khóa 2 được sử dụng để khóa hoặc nhả cần dẫn đến sườn xe Qua việc điều khiển ly hợp, các khóa, động cơ, motor/máy phát điện và motor kéo, nhiều chế độ hoạt động khác nhau có thể được áp dụng.
Hình 2.23 Sơ đồ của hệ thống truyền động
❖ Chế độ khớp nối tốc độ: Trong chế độ này, motor kéo sẽ không hoạt động các chế độ hoạt động như sau:
Ly hợp chỉ hoạt động khi động cơ đang chạy, kết nối động cơ với cần dẫn và khóa bánh răng mặt trời vào sườn xe, do đó motor hoặc máy phát điện không hoạt động Dòng năng lượng được minh họa trong hình dưới đây.
Hình 2.24 Dòng năng lượng ở chế độ chỉ có động cơ hoạt động
PLG: Bánh răng hành tinh
Trong trường hợp này, động cơ tự cung cấp mô men xoắn cho bánh xe chủ động Mối quan hệ tốc độ giữa động cơ và bánh xe:
Với ndw và ne là tốc độ của bánh xe chủ động và động cơ, tỷ số truyền từ bánh răng bao đến bánh xe được thể hiện qua irw.
Trong đó Z1, Z2, Z4, và Z5 là số răng của bánh răng Z1, Z2, Z4, và Z5
Mối quan hệ mômen giữa bánh lái và động cơ :
Mô-men xoắn tại bánh xe được xác định bởi moment xoắn động cơ Te, trong đó ηyr là hiệu suất từ cần dẫn đến bánh răng bao và ηrw là hiệu suất từ bánh răng bao đến bánh lái.
Trong chế độ chỉ có motor/máy phát điện kéo, động cơ sẽ tắt và bộ ly hợp có thể hoạt động hoặc không Khóa 1 sẽ nhả bánh răng mặt trời và trục của motor/máy phát điện khỏi sườn xe, trong khi khóa 2 sẽ khóa cần dẫn vào sườn xe Khi đó, xe sẽ được vận hành hoàn toàn bởi motor/máy phát điện.
Dòng năng lượng được thể hiện trong hình sau
Hình 2.25 Dòng năng lượng ở chế độ chỉ có motor / máy phát điện kéo
Mối quan hệ tốc độ và momen xoắn giữa motor / máy phát và bánh lái :
Mômen kéo trên bánh lái (Tdw) được tạo ra bởi mô men xoắn của motor hoặc máy phát điện (Tm/g), trong khi hiệu suất từ bánh răng mặt trời đến bánh răng bao được ký hiệu là ηsr.
Cần lưu ý rằng motor / máy phát điện phải được vận hành ở góc phần tư thứ ba, nghĩa là vận tốc góc âm (ngược hướng với chiều quay động cơ)
Trong chế độ hoạt động đồng thời của động cơ và motor/máy phát điện, khóa 1 và 2 được nhả từ sườn xe Mối quan hệ giữa vận tốc góc của bánh lái, động cơ và motor/máy phát điện là rất quan trọng.
Và mômen xoắn có mối quan hệ
Trong đó, hằng số b xác định mối quan hệ giữa dòng công suất từ motor/máy phát điện đến bánh răng mặt trời, với nm/g < 0 dẫn đến b = 1 và ngược lại b = -1 Phương trình này cho thấy rằng, với tốc độ xe cố định, tốc độ động cơ có thể được điều chỉnh thông qua tốc độ của motor/máy phát điện.
Mối quan hệ giữa mô men động cơ, mô men motor/máy phát điện và mô men tải trên bánh xe dẫn động luôn duy trì sự cố định Điều này có nghĩa là bất kỳ sự thay đổi nào trong một thành phần moment xoắn sẽ dẫn đến sự thay đổi ở hai thành phần còn lại, từ đó làm thay đổi các điểm hoạt động của động cơ và motor/máy phát điện.
Dòng năng lượng được trình bày trong hình sau
Hình 2.26 Dòng năng lượng ở chế độ động cơ và motor / máy phát điện cùng hoạt động
Chế độ khớp nối mô-men cho phép motor kéo nạp năng lượng và kết hợp mô men xoắn với bánh răng bao, tạo ra chế độ khớp nối moment Khi motor kéo hoạt động ở chế độ motor hoặc phát điện, nó sẽ tạo ra sáu chế độ hoạt động cơ bản khác nhau.
Động cơ độc lập kết hợp với motor kéo : Chế độ này giống như chế độ kiểu song song Dòng năng lượng được thể hiện trong hình 2.26
Hình 2.27 Dòng năng lượng ở chế độ động cơ độc lập kết hợp với motor kéo
Động cơ độc lập kết hợp với motor phát điện hoạt động tương tự như chế độ PPS trong hệ thống truyền động Hybrid, cho phép sạc từ động cơ Dòng năng lượng trong chế độ này được minh họa trong hình ảnh đi kèm.
Hình 2.28 Dòng năng lượng ở chế độ động cơ độc lập kết hợp với motor phát điện
Motor và máy phát điện hoạt động đồng bộ: Trong chế độ này, động cơ được thay thế bằng motor hoặc máy phát điện, tạo ra dòng năng lượng như được minh họa trong hình ảnh sau.
Hình 2.29 Dòng năng lượng ở chế độ Motor/ máy phát điện hoạt động kết hợp với motor kéo
Motor và máy phát điện hoạt động kết hợp tạo thành một vòng tròn năng lượng Trong chế độ này, động cơ được thay thế bằng motor/máy phát điện, tuy nhiên chế độ này thường không được sử dụng vì nó có thể gây lãng phí năng lượng Motor/máy phát điện hoạt động nhờ vào PPS và cuối cùng trở lại PPS thông qua motor/máy phát điện và moto kéo.
Hình 2.30 Dòng năng lượng ở chế độ Motor/ máy phát điện hoạt động kết hợp với motor phát điện
Khớp nối tốc độ kết hợp với motor kéo: Chế độ này sử dụng các chức năng đầy đủ của khớp nối tốc độ và khớp nối mô-men