TỔNG QUAN
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Trong bối cảnh công nghiệp hoá và hiện đại hoá diễn ra mạnh mẽ trên toàn cầu, nhu cầu năng lượng ngày càng tăng cao Việc tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường trở thành ưu tiên hàng đầu cho các quốc gia và ngành công nghiệp, đặc biệt là ngành ô tô Giải pháp hiệu quả là kết hợp linh hoạt giữa động cơ xăng và động cơ điện, cùng với các cơ cấu giúp bảo tồn và chuyển đổi năng lượng Xe lai điện Hybrid đã ra đời như một giải pháp tối ưu để đáp ứng yêu cầu này.
Xe Plug-in Hybrid đang trở thành xu hướng nổi bật với khả năng tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu ô nhiễm môi trường Tuy nhiên, Việt Nam vẫn thiếu cơ sở hạ tầng cần thiết để hỗ trợ sự phát triển của dòng xe này.
Nhóm nghiên cứu chúng em, dưới sự phân công của Bộ môn Động cơ ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô, Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TpHCM và sự hướng dẫn của ThS Huỳnh Quốc Việt, đã tiến hành nghiên cứu đề tài về ứng dụng MATLAB trong mô phỏng điều khiển xe lai điện kiểu hỗn hợp, một dòng xe có tính thực tiễn cao tại Việt Nam.
1.1.2 Mục tiêu của đề tài
Nắm vững cơ sở lý thuyết, nguyên lý hoạt động của dòng xe Hybrid.
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 và Fuzzy logic, 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 trọng do khí thải từ động cơ ô tô đang là một trong những vấn đề nhức nhối của nhiều quốc gia hiện nay.
Ôtô hybrid đang thu hút sự chú ý của nhiều nhà khoa học và hãng sản xuất ôtô trên toàn cầu nhờ vào những ưu điểm nổi bật Sự gia tăng mẫu mã ôtô hybrid trên thị trường cho thấy nhu cầu sử dụng loại phương tiện này ngày càng cao Để giảm thiểu ô nhiễm môi trường từ ôtô, nhiều giải pháp kỹ thuật hứa hẹn như ôtô điện, ôtô dùng pin nhiên liệu, và động cơ khí nén đã được nghiên cứu Tuy nhiên, các công nghệ này vẫn gặp nhiều hạn chế, chẳng hạn như ôtô điện cần ít nhất 4 giờ để nạp pin, làm hạn chế tầm sử dụng Công nghệ fuel cell yêu cầu lưu trữ hydro lỏng ở nhiệt độ cực thấp, phù hợp với khí hậu lạnh Cả hai công nghệ này đều cần xây dựng lại hệ thống cung cấp nhiên liệu, tạo ra khoảng trống giữa nhu cầu bảo vệ môi trường và công nghệ ôtô truyền thống.
Gần đây, một kỹ thuật chế tạo ô tô mới đã được phát triển nhằm tiết kiệm năng lượng không tái sinh và bảo vệ môi trường Công nghệ Hybrid đã trở thành giải pháp thành công, được áp dụng rộng rãi tại các nước phát triển như châu Âu, châu Mỹ và Nhật Bản.
Xe Hybrid là một loại phương tiện kết hợp giữa động cơ xăng và động cơ điện, giúp tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải Cấu tạo chính của xe Hybrid bao gồm động cơ xăng, động cơ điện, bộ pin và hệ thống điều khiển Động cơ xăng cung cấp năng lượng khi cần thiết, trong khi động cơ điện hỗ trợ trong các tình huống giảm tốc hoặc khởi động Bộ pin lưu trữ năng lượng điện để sử dụng khi cần, giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của xe.
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 Các giải pháp như ôtô Hydro, ôtô điện và ôtô pin mặt trời gặp nhiều khó khăn trong thực hiện Tuy nhiên, ôtô Hybrid, sử dụng nguồn năng lượng kết hợp, đã đưa ra giải pháp khả thi, giúp giảm đáng kể lượng khí thải độc hại và tiêu thụ nhiên liệu, đạt hiệu quả tiết kiệm lên tới 50%.
Ôtô Hybrid (Hybrid Electric Vehicle - HEV) là loại phương tiện giao thông sử dụng động cơ kết hợp, cho phép hoạt động bằng hai nguồn năng lượng trở lên Khái niệm "Hybrid" đã xuất hiện từ lâu, và theo Bách Khoa Toàn Thư Wikipedia, phương tiện giao thông lai này thường kết hợp giữa Hệ thống Chứa Năng Lượng Nạp Lại Được (RESS) và Nguồn Năng Lượng Nhiên Liệu như xăng hoặc dầu diesel.
Xe đạp điện là loại xe đạp sử dụng sức người kết hợp với động cơ điện, ví dụ như xe đạp điện Tàu buồm cũng có thể được trang bị mô-tơ điện để hỗ trợ Động cơ Hybrid kết hợp động cơ đốt trong với động cơ điện sử dụng năng lượng từ ắc quy Bộ điều khiển điện tử sẽ quyết định thời điểm sử dụng động cơ điện, động cơ đốt trong, vận hành đồng bộ hoặc nạp điện cho ắc quy để sử dụng sau này.
Trong thực tế hiện nay, thuật ngữ "Phương Tiện Giao Thông Ghép" thường được dùng để chỉ các loại xe kết hợp năng lượng từ điện và xăng, được gọi là Phương Tiện Điện Xăng (Petroleum Electric Hybrid Vehicle) hay viết tắt là PEHV, và cũng có thể viết tắt là HEV (Hybrid Electric Vehicle) Trong tiếng Việt, chúng ta thường gọi loại xe này là "Xe điện xăng".
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 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 tải lớn, trong khi đó động cơ đốt trong chỉ cần cung cấp công suất vừa đủ, dẫn đến kích thước của động cơ đốt trong trở nên nhỏ gọn hơn.
Việc sử dụng vật liệu nhẹ trong thiết kế ô tô giúp giảm khối lượng tổng thể, mang lại hiệu suất tối ưu Những chiếc ô tô này có khả năng vận hành mạnh mẽ và di chuyển xa như các mẫu 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 thông thường nhờ vào hiệu suất cao của động cơ điện Động cơ Hybrid thường tiết kiệm hơn 100% so với động cơ xăng truyền thống, góp phần giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.
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 có thể hoạt động theo cả hai phương thức này, mang lại hiệu suất tối ưu cho phương tiện.
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 Động cơ xăng chỉ có nhiệm vụ phát điện, nạp pin và cung cấp năng lượng cho động cơ điện.
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 một cách hiệu quả.
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 Hình Hình Hình Hình Hình 9 Động cơ 1NZ-FXE.9 Động cơ 1NZ-FXE.9 Động cơ
1NZ-FXE.9 Động cơ 1NZ-FXE.9 Động cơ 1NZ-FXE.9 Động cơ 1NZ-FXE
Động cơ 1NZ-FXE là một trong hai nguồn công suất chính của xe Prius, được thiết kế với 4 xy lanh thẳng hàng và dung tích 1.5l Nó tích hợp hệ thống VVT-I, giúp điều khiển thời điểm nạp một cách thông minh, cùng với hệ thống ETCS-I, cho phép kiểm soát bướm ga điện tử hiệu quả Nhờ vào những điều chỉnh này, 1NZ-FXE mang lại hiệu suất cân đối, tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu khí thải, phù hợp với tiêu chuẩn của xe Hybrid.
Động cơ 1NZ-FXE có đặc điểm độc đáo với chu trình Atkinson, giúp giảm khí thải nhờ điều chỉnh mối quan hệ giữa thì nén và thì giãn nở Ngoài ra, các xe hybrid thế hệ 2004 trở đi được trang bị hệ thống tích nhiệt cho nước làm mát, thu hồi nước nóng từ động cơ và giữ trong thùng cách nhiệt lên đến ba ngày Bơm điện sau đó sẽ luân chuyển nước nóng qua động cơ, giảm khí thải HC khi động cơ khởi động ở nhiệt độ thấp.
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
Động cơ 1NZ-FXE là một trong những động cơ nổi bật với nhiều đặc điểm kỹ thuật đáng chú ý Bảng thông số kỹ thuật của động cơ này cung cấp thông tin chi tiết về hiệu suất và khả năng vận hành Động cơ 1NZ-FXE được thiết kế để tối ưu hóa hiệu quả nhiên liệu và giảm thiểu khí thải, phù hợp với tiêu chuẩn hiện đại.
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.
Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình 10 Hộp số Hybrid.10 Hộp số Hybrid.10 Hộp sốHybrid.10 Hộp số Hybrid.10 Hộp số Hybrid.10 Hộp số Hybrid.10 Hộp số Hybrid
Thông số kĩ thuật của hộp số Hybrid:
Loại hộp số P111 đời Prius 2010
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 3.905
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
Hộp số Hybrid có những thông số kỹ thuật quan trọng, bao gồm khả năng tiết kiệm nhiên liệu, hiệu suất vận hành và độ bền Các thông số này giúp tối ưu hóa hiệu quả sử dụng và giảm thiểu khí thải, đồng thời nâng cao trải nghiệm lái xe Việc nắm rõ thông số kỹ thuật của hộp số Hybrid là cần thiết để đảm bảo lựa chọn đúng cho nhu cầu di chuyển của bạn.
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 kết hợp hiệu quả giữa máy phát đồng bộ xoay chiều và mô tơ điện, hoạt động như nguồn cung cấp hỗ trợ lực kéo cho động cơ xăng khi cần thiết.
MG1 có chức năng nạp lại ắc quy HV và cung cấp điện năng cho MG2 Bên cạnh đó, thông qua hệ thống phanh tái sinh, MG2 chuyển đổi động năng thành điện năng để lưu trữ trong ắc quy HV.
MG2 hoạt động như một máy phát.
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 thông số kỹ thuật của MG1 cung cấp các chi tiết quan trọng về hiệu suất và tính năng của sản phẩm Các thông số này giúp người dùng hiểu rõ hơn về khả năng hoạt động của MG1, từ đó đưa ra quyết định mua sắm hợp lý Việc nắm bắt thông tin kỹ thuật sẽ hỗ trợ trong việc so sánh với các sản phẩm khác trên thị trường.
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)/
Hệ thống làm mát Làm mát bằng nước
Bảng thông số kỹ thuật của MG2.4 cung cấp thông tin chi tiết về các đặc điểm và tính năng của sản phẩm này Thông số kỹ thuật bao gồm các yếu tố quan trọng như hiệu suất, kích thước và công nghệ sử dụng Việc nắm rõ thông số kỹ thuật giúp người tiêu dùng lựa chọn sản phẩm phù hợp với nhu cầu của mình.
Sơ đồ hệ thống điều khiển MG1 và MG2 là một phần quan trọng trong việc thiết kế và vận hành các hệ thống tự động Các sơ đồ này giúp minh họa cấu trúc và chức năng của hệ thống, từ đó hỗ trợ việc quản lý và điều khiển hiệu quả Việc hiểu rõ sơ đồ hệ thống điều khiển MG1 và MG2 sẽ giúp người dùng tối ưu hóa quy trình làm việc và nâng cao hiệu suất.
MG1, MG2.11 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 giống như bộ bánh răng hành tinh trong hộp số tự động, nhưng hoạt động hoàn toàn khác biệt.
Bộ phân chia công suất sử dụng hệ thống bánh răng hành tinh, trong đó bánh răng mặt trời nằm ở trung tâm và các bánh răng hành tinh bao quanh Các bánh răng hành tinh có trục cố định với cần dẫn, quay quanh tâm bánh răng mặt trời với kích thước và khoảng cách đồng nhất Ngoài cùng, bánh răng bao khớp với các bánh răng hành tinh, tạo nên sự ăn khớp hoàn hảo trong hệ thống.
Bộ bánh răng hành tinh là một hệ thống cơ khí quan trọng, thường được sử dụng trong các ứng dụng truyền động Với 12 bộ bánh răng hành tinh, hệ thống này cung cấp hiệu suất cao và khả năng điều chỉnh tốc độ linh hoạt Thiết kế của bộ bánh răng hành tinh cho phép tối ưu hóa không gian và giảm thiểu trọng lượng, làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho nhiều loại máy móc và thiết bị công nghiệp.
Trong hệ thống Hybrid, bộ bánh răng hành tinh đóng 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) được gắn với bánh răng mặt trời và mô tơ máy phát 2 (MG2) 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, vừa là mô tơ vừa là máy phát, có thể đạt tốc độ lên đến 6,500 vòng/phút và được kết nối với các bánh xe chủ động qua hệ thống truyền động Khi tốc độ truyền từ MG2 đến vòng răng thay đổi, tốc độ của xe cũng sẽ thay đổi, trong khi việc thay đổi tốc độ của ICE (khi MG2 bằng 0) không trực tiếp ảnh hưởng đến tốc độ xe ICE có thể hoạt động với tốc độ khác nhau tùy thuộc vào công suất cần thiết, và sự trợ giúp hoặc cản trở từ động cơ máy phát cho phép xe duy trì hoạt động liên tục.
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 đơn vị bánh răng hành tinh kết nối động cơ và máy phát điện Động cơ và máy phát điện liên kết với cần dẫn và bánh răng mặt trời, trong khi các bánh răng hành tinh kết nối với bánh lái thông qua cần dẫn và các bánh răng Z1, Z2, Z4, Z5, cùng với bộ vi sai Motor kéo kết nối với bánh lái thông qua bánh răng Z3, Z2, Z4, Z5 và bộ vi sai, nhằm kết hợp các momen xoắn đầu ra của bánh răng bao và motor kéo.
Trong cấu hình này, ly hợp và hai khóa đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối và ngắt kết nối động cơ với cần dẫn của bánh răng hành tinh Khóa 1 khóa hoặc nhả bánh răng mặt trời và trục của motor/máy phát điện đến sườn xe, trong khi khóa 2 thực hiện chức năng tương tự với cần dẫn Việc điều khiển ly hợp và các khóa cho phép nhiều chế độ hoạt động khác nhau cho động cơ, motor/máy phát điện và motor kéo.
Sơ đồ của hệ thống truyền động là một phần quan trọng trong việc hiểu cách thức hoạt động của các thành phần trong hệ thống này Nó cung cấp cái nhìn tổng quan về cấu trúc và mối liên hệ giữa các bộ phận, giúp tối ưu hóa hiệu suất và nâng cao độ tin cậy của hệ thống Việc phân tích sơ đồ truyền động cũng hỗ trợ trong việc phát hiện và khắc phục sự cố kịp thời.
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:
Chỉ khi động cơ hoạt động, ly hợp sẽ kết nối động cơ với cần dẫn, khóa bánh răng mặt trời vào sườn xe, do đó motor và máy phát điện sẽ không hoạt động Dòng năng lượng được minh họa trong hình dưới đây.
Dòng năng lượng hoạt động ở chế độ chỉ có động cơ, cho phép tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng Chế độ này đảm bảo rằng động cơ hoạt động hiệu quả nhất, giúp nâng cao hiệu suất tổng thể của hệ thống Việc sử dụng dòng năng lượng trong chế độ này không chỉ cải thiện hoạt động mà còn giảm thiểu lãng phí năng lượng.
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:
Tốc độ của bánh xe chủ động (ndw) và động cơ (ne) cùng với tỷ số truyền từ bánh răng bao đến bánh xe (irw) là những yếu tố quan trọng trong cơ chế hoạt động của hệ thống truyền động.
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 tạo ra bởi moment xoắn động cơ Te, trong khi hiệu suất từ cần dẫn đến bánh răng bao được ký hiệu là ηyr, và hiệu suất từ bánh răng bao đến bánh lái được ký hiệu là ηrw.
Trong chế độ chỉ có motor hoặc 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 hoặc máy phát điện từ sườn xe, trong khi khóa 2 sẽ khóa cần dẫn vào sườn xe Khi đó, xe sẽ được vận hành hoàn toàn bởi motor hoặc máy phát điện.
Dòng năng lượng được thể hiện trong hình sau.
Dòng năng lượng hoạt động trong chế độ chỉ có motor hoặc máy phát điện kéo, đảm bảo hiệu suất tối ưu cho các ứng dụng khác nhau Việc sử dụng chế độ này giúp tối ưu hóa năng lượng và tiết kiệm chi phí vận hành.
Mối quan hệ tốc độ và momen xoắn giữa motor / máy phát và bánh lái :
Với Tdw là mômen kéo trên bánh lái được tạo ra bởi mô men xoắn motor / máy phát điện
Tm/g, và ηsr là hiệu suất từ bánh răng mặt trời đến bánh răng bao.
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 sẽ được nhả từ sườn xe Mối quan hệ giữa vận tốc góc của bánh lái, động cơ và motor/máy phát điện rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất hoạt động của hệ thống.
Và mômen xoắn có mối quan hệ
Trong đó, b là hằng số xác định mối quan hệ giữa dòng công suất từ motor/máy phát điện đến bánh răng mặt trời; cụ thể, nếu nm/g < 0 thì b = 1, ngược lại, b = -1 Phương trình này cho thấy rằng, với một tốc độ xe nhất định, tốc độ của động cơ có thể được điều chỉnh thông qua tốc độ của motor/máy phát điện.
Mô men động cơ, mô men motor/máy phát điện và mô men tải trên bánh xe dẫn động luôn duy trì một mối quan hệ cố định Sự thay đổi bất kỳ thành phần moment xoắn nào sẽ dẫn đến sự thay đổi của 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.
Dòng năng lượng trong chế độ động cơ và máy phát điện hoạt động đồng thời, tạo ra hiệu suất tối ưu cho các ứng dụng công nghiệp Việc kết hợp này giúp tăng cường hiệu quả sử dụng năng lượng và giảm thiểu lãng phí Sự đồng bộ giữa động cơ và máy phát điện là yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động liên tục và ổn định của hệ thống.
Chế độ khớp nối mô-men là khi motor kéo nạp năng lượng, cho phép thêm mô men xoắn vào đầu ra của bánh răng bao, tạo thành chế độ khớp nối moment Khi motor kéo hoạt động ở chế độ motor hoặc phát điện, sẽ xuất hiện sáu chế độ hoạt động cơ bản.
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
Dòng năng lượng ở chế độ động cơ độc lập kết hợp với motor kéo mang lại hiệu suất cao và tiết kiệm năng lượng Hệ thống này tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng, giúp cải thiện hiệu suất hoạt động của phương tiện Việc áp dụng công nghệ này không chỉ nâng cao khả năng vận hành mà còn góp phần bảo vệ môi trường.
Dòng năng lượng ở chế độ động cơ độc lập kết hợp với motor kéo
