Nghiên cứu tối ưu tính năng bộ nguồn pin lithium ion và chi phí vận hành cho xe gắn máy tích hợp truyền động lai

Nghiên cứu tối ưu tính năng bộ nguồn pin lithium ion và chi phí vận hành cho xe gắn máy tích hợp truyền động lai Nghiên cứu tối ưu tính năng bộ nguồn pin lithium ion và chi phí vận hành cho xe gắn máy tích hợp truyền động lai Nghiên cứu tối ưu tính năng bộ nguồn pin lithium ion và chi phí vận hành cho xe gắn máy tích hợp truyền động lai

TỔNG QUAN

Tính cấp thiết của đề tài

Hệ thống giao thông là huyết mạch của nền kinh tế toàn cầu, đáp ứng nhu cầu vận chuyển hàng hóa và di chuyển của người dân Phần lớn phương tiện giao thông hiện nay sử dụng động cơ đốt trong, với ưu điểm như công suất lớn và khả năng chế tạo đa dạng kích cỡ Động cơ nhỏ như xe máy và máy công cụ cầm tay đến động cơ lớn như tàu hỏa, tàu thủy đều có thể sử dụng nhiên liệu hóa thạch với trị nhiệt cao, giúp giảm khối lượng và thể tích bình chứa nhiên liệu Tuy nhiên, nguồn nhiên liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt, hiệu suất nhiệt của động cơ đốt trong thấp và khí thải từ chúng gây ra tác động tiêu cực đến môi trường.

Kể từ những năm 80 của thế kỷ 20, sản lượng dầu khí ngày càng giảm trong khi nhu cầu tiêu thụ toàn cầu ngày càng tăng, dẫn đến các cuộc khủng hoảng giá dầu và gây ra các cuộc khủng hoảng kinh tế.

Hình 1.1: Sản lượng dầu, khí tìm thấy và lượng tiêu thụ hàng năm [1]

Theo ThS Phạm Mai Chi, vào năm 2015, trữ lượng dầu thô toàn cầu ước tính khoảng 1.686 tỷ thùng, trong khi tốc độ khai thác đạt khoảng 87 triệu thùng/ngày Nếu không phát hiện thêm các mỏ dầu mới, với mức khai thác hiện tại, nguồn dầu thô trên thế giới sẽ cạn kiệt trong chưa đầy 60 năm tới.

Nguồn nhiên liệu đang dần cạn kiệt, trong khi khí thải từ động cơ đốt trong là nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường và giảm chất lượng không khí, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người, dẫn đến các bệnh nguy hiểm như ung thư và đột quỵ Nghiên cứu của Silva và các cộng sự chỉ ra rằng quá trình cháy của động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu hóa thạch thải ra gần một phần ba khí thải nhà kính toàn cầu, góp phần vào biến đổi khí hậu và hiện tượng nóng lên toàn cầu.

Kết quả nghiên cứu trong 6 tháng đầu năm 2017 cho thấy, phương tiện giao thông đường bộ là nguồn chính phát thải khí ô nhiễm, với 55% khí NOx, 56% khí CO và 6% khí SO2.

Hình 1.2: Biểu đồ so sánh nguồn phát thải CO (a) và NOx (b) [7]

Mặc dù lượng khí thải độc hại từ phương tiện giao thông ngày càng gia tăng, nhu cầu thiết yếu của nền kinh tế vẫn dẫn đến sự tăng trưởng không ngừng về số lượng phương tiện Sự gia tăng này đã làm cho lượng khí xả hàng năm tăng mạnh, với CO tăng 18%, SOx tăng 24%, và NOx tăng đến 90% Đáng chú ý, mức độ phát thải không chỉ phụ thuộc vào số lượng phương tiện mà còn vào chất lượng của chúng.

Sau nhiều năm sử dụng, các loại phương tiện như ô tô và xe máy đã xuống cấp, dẫn đến hiệu quả sử dụng năng lượng giảm và nồng độ chất gây ô nhiễm cùng bụi trong khí xả ngày càng tăng.

Xe máy tiêu hao nhiên liệu và phát thải thấp hơn ô tô trên cùng một quãng đường, nhưng hiệu quả năng lượng của xe máy lại kém hơn do động cơ dung tích nhỏ và không tối ưu Xe máy thường hoạt động trong điều kiện đô thị với quãng đường ngắn và tốc độ thấp, khiến động cơ không duy trì hiệu suất cao Hơn nữa, xe máy không trang bị bộ xử lý khí thải, dẫn đến khí thải chứa nhiều thành phần độc hại Tuy nhiên, tại các thành phố lớn ở Việt Nam và châu Á, xe máy vẫn là phương tiện giao thông phổ biến nhờ tính cơ động cao, khả năng di chuyển nhanh và dễ dàng đỗ xe.

Trong bối cảnh hạ tầng giao thông tại Thành phố Hồ Chí Minh và Việt Nam còn hạn chế, giá ô tô cao so với khu vực và thế giới, xe máy trở thành phương tiện giao thông cá nhân phổ biến Điều này là do xe máy có chi phí đầu tư thấp, tính tiện dụng cao và phù hợp với mức sống của người dân, trong khi hệ thống giao thông công cộng chưa phát triển đủ để đáp ứng nhu cầu đi lại.

Hình 1.3: Tăng trưởng phương tiện giai đoạn 2011 – 2015 ở TPHCM [10]

Theo thống kê của Sở Giao thông vận tải TPHCM, vào cuối năm 2015, thành phố có 6,86 triệu xe máy và 0,56 triệu ô tô Đến quý II năm 2017, số lượng xe máy đã tăng lên khoảng 7,6 triệu và ô tô đạt 0,7 triệu Đến cuối năm 2018, TPHCM ghi nhận khoảng 8,5 triệu xe máy, chưa kể hơn 1 triệu xe máy từ các địa phương khác chuyển đến để sinh sống và làm ăn.

Tại TPHCM, xe máy chiếm ưu thế với số lượng gấp hơn 12 lần xe ô tô, tuy nhiên, chính sách của thành phố vẫn cho phép xe máy hoạt động đến năm 2030 Hiện nay, Việt Nam chưa có quy định nào yêu cầu kiểm định định kỳ chất lượng khí thải đối với động cơ xe máy Do đó, việc tối ưu hóa kinh tế nhiên liệu và giảm thiểu phát thải trở thành vấn đề cấp bách cho phương tiện giao thông, đặc biệt là xe máy.

Sự gia tăng ô nhiễm môi trường và tình trạng cạn kiệt nhiên liệu hóa thạch đã thúc đẩy các nghiên cứu phát triển dòng xe máy sử dụng nguồn năng lượng mới sạch hơn và tiết kiệm hơn Trong số đó, xe điện (EV) nổi bật như một bước tiến quan trọng, giúp giải quyết những vấn đề này một cách hiệu quả.

Bằng sáng chế xe máy điện đầu tiên được cấp cho H W Libbey vào năm 1895, nhưng đến cuối thế kỷ 20, một số mẫu xe máy điện như Quick Silver của Mike Corbin và KillaCycle đã đạt được những bước tiến đáng kể về tốc độ và hiệu suất Tuy nhiên, những mẫu xe này chưa thể thương mại hóa do giá thành cao, công nghệ chế tạo phức tạp, quãng đường di chuyển ngắn và thời gian nạp pin lâu Đến năm 1996, Peugeot đã giới thiệu và thương mại hóa xe máy điện đầu tiên trên thế giới, Peugeot Scoot’Elec, dựa trên mẫu xe gắn máy động cơ đốt trong Zenith.

Xe có trọng lượng 115 kg, được trang bị động cơ điện một chiều (DC) công suất 3,8 Hp (2,8 kW) và sử dụng pin Niken – Cadimi (Ni-Cd) 18V – 100Ah, cho phép di chuyển tối đa 40 km với tốc độ 45 km/h Nếu chạy ở chế độ kinh tế với tốc độ 30 km/h, quãng đường có thể được kéo dài hơn.

5 giá thành còn cao (khoảng 2500 $) nhưng trong vòng 10 năm (1996 - 2006), số lượng mẫu xe bán ra đạt khoảng 3.500 chiếc

Hình 1.4: Xe máy điện Peugeot Scoot’Elec [14]

Vào đầu thế kỷ 21, Peugeot đã dẫn đầu trong việc giới thiệu nhiều mẫu xe máy điện với tính năng cải tiến và mức giá đa dạng cho từng phân khúc thị trường Các mẫu xe điển hình được liệt kê dưới đây thể hiện sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp xe máy điện.

Bảng 1.1: Thống kê các mẫu xe máy điện điển hình giai đoạn 2000 – 2012 [15-20] Kiểu loại Nhà SX Hành trình (km) Giá bán ($) Chi tiết

Tổng quan về tình hình nghiên cứu

1.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Trên toàn cầu, nhiều nghiên cứu đã được thực hiện về mô hình hóa và mô phỏng xe lai, đặc biệt là ở ô tô và xe máy, với sự chú trọng lớn vào xe máy lai tại các quốc gia có số lượng phương tiện cao như Trung Quốc, Ấn Độ và Đài Loan Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu chưa cung cấp giải pháp tối ưu cho vấn đề nguồn năng lượng, chi phí đầu tư và khai thác Bên cạnh đó, các mô phỏng thường dựa trên điều kiện vận hành không phù hợp với thực tế giao thông tại Việt Nam Một số công trình nghiên cứu tiêu biểu đã được thực hiện trong lĩnh vực này.

Nghiên cứu của Chen và các cộng sự tập trung vào xe máy hybrid xăng – điện với động cơ điện gắn trực tiếp ở bánh trước, trong khi bánh sau được dẫn động bởi động cơ đốt trong qua hệ thống truyền lực đã điều chỉnh Xe có cấu trúc hybrid song song, cho phép cả hai bánh xe cung cấp lực kéo đồng thời khi cần thiết Bộ điều khiển phân phối công suất được thiết kế dựa trên thuật toán Rule-based control Đặc tính kinh tế của xe được đánh giá qua mô phỏng trong Matlab/Simulink theo chu trình thử nghiệm ECE R40, cho thấy xe hybrid xăng – điện tiêu hao nhiên liệu tốt hơn xe truyền thống, mặc dù mức độ cải thiện không đáng kể Tuy nhiên, kết quả chỉ mang tính chất tham khảo do chỉ được mô phỏng theo một chu trình, và nghiên cứu chưa đề xuất phương pháp phân phối công suất hiệu quả hơn cũng như không xem xét cấu hình plug-in hybrid.

Yap và Karri đã phát triển và mô phỏng mô hình xe hybrid xăng – điện sử dụng phần mềm Matlab/Simulink Xe có cấu trúc hybrid song song với hai nguồn động lực: động cơ đốt trong hai thì dẫn động bánh sau qua bộ truyền lực CVT và động cơ điện đặt đồng trục bánh xe trước Phương pháp đánh giá và phát triển điều khiển phân phối công suất được thực hiện thông qua mô phỏng trên nhiều chu trình khác nhau.

Nghiên cứu cho thấy mô hình phát triển khả thi và có giá trị thông qua 11 trình khác nhau Tuy nhiên, nghiên cứu chỉ tập trung vào việc phân tích các chế độ hoạt động và phân phối công suất trong quá trình chạy theo chu trình, mà chưa đánh giá tính kinh tế nhiên liệu và xây dựng phương pháp điều khiển tối ưu.

Sheu đã phát triển mô hình toán học và mô phỏng một hệ thống truyền lực mới cho xe tay ga, nổi bật với bộ phân phối công suất kết hợp từ hai nguồn động lực thông qua bánh răng hành tinh một bậc và hai bậc tự do Mô hình chi tiết các bộ phận được xây dựng trong Matlab/Simulink, kèm theo phương pháp điều khiển phân phối công suất đơn giản Hiệu quả của hệ thống được đánh giá qua bốn chu trình mô phỏng, cho thấy cấu trúc xe hybrid có khả năng hoạt động hiệu quả trong nhiều điều kiện khác nhau.

He và Hodgson đã phát triển một mô hình mô phỏng cho xe hybrid xăng điện song song cùng với mô hình cụm pin Mô hình này được mở rộng để áp dụng cho cả xe điện và ô tô truyền thống, nhằm dự đoán hiệu suất xe và phát triển hệ thống điều khiển thông minh cho xe và nguồn năng lượng Tuy nhiên, nghiên cứu chủ yếu tập trung vào bộ nguồn cao áp trên xe ô tô hybrid truyền lực song song.

Shetty và Dawnee đã trình bày mô hình hệ thống truyền lực điện cho xe hybrid, tập trung vào việc lựa chọn và thử nghiệm động cơ điện phù hợp Nghiên cứu sử dụng động cơ điện một chiều với nam châm vĩnh cửu, và các mô hình cũng như mô phỏng được thực hiện bằng Matlab Simulink Kết quả cho thấy một hệ thống truyền công suất điện hiệu quả cho xe hybrid xăng điện, mặc dù công suất và hiệu suất của động cơ này vẫn còn hạn chế.

Crosss [31] đã phát triển một phương pháp mô hình hóa và mô phỏng xe hybrid nối tiếp sử dụng Matlab Simulink Mô hình này cho phép thử nghiệm nhiều chiến lược quản lý năng lượng cho xe hybrid nối tiếp, tuy nhiên, nó vẫn còn một số hạn chế.

Động cơ đốt trong có hai trạng thái hoạt động là “tắt” và “mở” Mục tiêu quan trọng nhất cho xe hybrid là điều khiển động cơ để hoạt động ở vùng hiệu suất tối ưu.

Wishar [32] đã phát triển các mô hình toán học cho các khối bộ phận trong cấu trúc xe hybrid, sử dụng phần mềm ADVISOR Kết quả nghiên cứu cung cấp phương pháp xây dựng chiến lược quản lý năng lượng và điều khiển nhằm tối ưu hóa mức tiêu hao nhiên liệu Tuy nhiên, nghiên cứu này vẫn chỉ dừng lại ở việc mô phỏng với công cụ ADVISOR và chưa đưa ra phương pháp điều khiển động cơ đốt trong tối ưu cho thực tế.

Zhou [33] đã phát triển các mô hình toán học và mô phỏng cho hệ thống truyền lực hybrid trên hai nền tảng Matlab/Simulink và Modelica/Dymola Tuy nhiên, mô hình tích hợp toàn diện cho hệ thống vẫn chưa hoàn thiện, và tác giả chỉ mới đánh giá hiệu quả ở hai chế độ hoạt động của xe.

Mặc dù nhiều nghiên cứu đã được thực hiện về xe lai điện và xe điện, nhưng việc tối ưu hóa nguồn năng lượng và chi phí đầu tư cho xe máy lai cải tạo vẫn chưa đạt được sự hoàn thiện cần thiết để tiến tới sản xuất hiệu quả.

Molenda [34] đã trình bày mô hình điện hóa của pin Li-ion và viễn cảnh về việc ứng dụng pin Li-ion cho thị trường xe điện

Etacheri và các cộng sự đã thực hiện một tổng quan về công nghệ pin Li-ion, nhấn mạnh ứng dụng của nó trong việc phát triển các giải pháp tiên tiến cho pin Li-ion, đặc biệt là cho xe điện (EV), xe hybrid (HEV) và hệ thống cân bằng tải Nghiên cứu này cũng chỉ ra những hướng đi quan trọng trong tương lai cho việc cải tiến công nghệ pin này.

Sun đã đề xuất phương pháp lọc Kalman không có bậc thích ứng để ước lượng trạng thái sạc (SOC) của pin lithium-ion trong xe điện Phương pháp này điều chỉnh thích ứng nhiễu hiệp phương sai trong quá trình ước lượng SOC dựa trên ý tưởng kết hợp hiệp phương sai trong bộ lọc Kalman không bậc Kết quả thực nghiệm cho thấy thuật toán này đạt hiệu suất cao trong việc ước lượng SOC.

D Notter [37] và các cộng sự đã đánh giá chi tiết về tác động đến môi trường của việc sản xuất, sử dụng và tiêu hủy, tái chế pin Li-ion, từ đó cung cấp cái nhìn

13 khách quan và đầy đủ hơn trong quá trình đánh giá, so sánh ảnh hưởng môi trường của Pin Li-ion với động cơ đốt trong

Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài

1.3.1 Mục tiêu của đề tài

Mục tiêu của đề tài gồm:

Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa tính năng của bộ nguồn điện bằng cách thay thế bộ nguồn ắc quy truyền thống bằng bộ nguồn pin Li-ion trên xe máy lai cải tạo Việc áp dụng công nghệ pin Li-ion không chỉ nâng cao hiệu suất hoạt động của xe mà còn góp phần giảm trọng lượng và tăng cường độ bền cho hệ thống điện.

Nghiên cứu các chế độ phân phối công suất của xe và đặc tính của bộ nguồn pin Li-ion giúp xác định chế độ sử dụng hiệu quả nhất cho bộ nguồn này.

- Tính toán chi phí đầu tư, khai thác của xe gắn máy tích hợp truyền động lai và so sánh với chi phí khai thác xe nguyên bản

1.3.2 Nhiệm vụ của đề tài

- Nghiên cứu lý thuyết về xe hybrid, phân loại, cấu trúc và hoạt động của xe hybrid, xe máy hybrid

- Nghiên cứu về các phương pháp phân phối công suất của xe máy tích hợp truyền động lai

- Nghiên cứu về các nguồn năng lượng đã, đang và có khả năng sử dụng trên xe máy lai

- Nghiên cứu đặc tính của tế bào pin Li-ion

- Tính toán, thiết kế, chế tạo bộ nguồn pin Li-ion và mạch quản lý pin BMS

- Tính toán chi phí đầu tư khai thác, so sánh, đánh giá kết quả và đưa ra kết luận

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Hệ thống truyền lực và hệ thống lưu trữ năng lượng trên xe máy hybrid xăng điện được cải tạo từ xe nền Honda Lead 110cc

- Các nguồn năng lượng đang và có khả năng sử dụng trên xe máy lai

- Mô hình toán học các bộ phận trong hệ thống truyền lực và lưu trữ năng lượng trên xe cải tạo

- Phương pháp giải bài toán tối ưu

- Công cụ tính toán và mô phỏng

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu Đề tài chỉ tập trung vào hai vấn đề chính là nghiên cứu tối ưu tính năng làm việc của bộ nguồn pin Li-ion và tính toán chi phí đầu tư, khai thác trên xe máy lai hybrid xăng điện được cải tạo trên nền Honda Lead 110cc đang được nghiên cứu tại phòng thí nghiệm trọng điểm động cơ đốt trong tại trường Đại học Bách Khóa Tp Hồ Chí Minh theo điều kiện hoạt động tại Thành phố Hồ Chí Minh.

Phương pháp nghiên cứu

1.5.1 Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết

Nghiên cứu về xe hybrid và xe máy hybrid bao gồm việc phân tích và tổng hợp các kiến thức liên quan đến lý thuyết tối ưu, lý thuyết phân phối công suất và điều khiển Những kiến thức này đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất và hiệu quả năng lượng của các phương tiện giao thông hiện đại.

Nghiên cứu tổng quan về tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước giúp xác định những thành tựu và hạn chế của các nghiên cứu trước đó, từ đó định hướng các vấn đề cần được tiếp tục nghiên cứu.

Xây dựng và giải quyết phương trình tối ưu, mô hình hóa và tính toán các mô hình toán học đã được xây dựng

Thí nghiệm đo kiểm bộ nguồn pin Li-ion và ắc quy nhằm xác định nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển công suất (PMS) và bộ điều khiển nạp xả (BMS), cũng như đánh giá định mức nạp xả cho từng nguồn năng lượng điện (SOC) Nghiên cứu được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Đo lường hữu tuyến điện, thuộc Khoa Tiêu chuẩn – Đo lường – Chất lượng, Trường Đại học Trần Đại Nghĩa.

Thí nghiệm kiểm tra khả năng hoạt động của bộ nguồn mới trên xe máy lai cải tạo tại ở các chế độ hoạt động khác nhau

1.5.5 Phương pháp mô hình hóa và mô phỏng

Mô phỏng hoạt động phân phối công suất của bộ nguồn mới cho xe máy lai cải tạo được thực hiện theo các chu trình chạy thử tương tự điều kiện hoạt động tại Thành phố Hồ Chí Minh.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Xe hybrid, các phương pháp phân phối công suất cho xe hybrid

Các phương tiện giao thông sử dụng động cơ đốt trong (ICE) có ưu điểm về thời gian hoạt động liên tục lâu dài, khả năng dự trữ hành trình lớn và thời gian nạp nhiên liệu ngắn Tuy nhiên, chúng cũng gặp phải nhược điểm như hiệu quả sử dụng nhiên liệu kém và gây ô nhiễm không khí Các yếu tố chính dẫn đến hiệu quả sử dụng nhiên liệu thấp bao gồm

- Hiệu suất nhiệt của chu trình làm việc nhỏ (thường không quá 45% kể cả đã áp dụng nhiều biện pháp nhằm tăng hiệu suất nhiệt của động cơ)

Đặc tính kéo của động cơ không tương thích với đặc tính kéo lý tưởng của xe khi hoạt động trên đường, do đó, hệ thống truyền lực cần bổ sung thêm hộp số Việc này dẫn đến tăng tổn hao trong hệ thống truyền lực, đặc biệt là với hộp số thủy lực hoặc thủy cơ.

- Suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ không phù hợp với yêu cầu hoạt động thực tế của xe

Động năng của xe khi phanh là năng lượng bị lãng phí, đặc biệt trong môi trường đô thị với tốc độ thay đổi liên tục.

Hình 2.1: Bản đồ suất tiêu hao nhiên liệu ở đường đô thị EPA FTP75 [45]

Xe điện (EV - Electric Vehicle) mang lại nhiều ưu điểm so với động cơ đốt trong truyền thống, bao gồm hiệu suất năng lượng cao, đặc tính gần với lý tưởng và ít gây ô nhiễm môi trường Tuy nhiên, xe điện cũng gặp phải một số nhược điểm như giá thành cao do sử dụng nhiều kim loại màu, quãng đường di chuyển ngắn do dung lượng ắc quy hạn chế và thời gian sạc lâu Để tận dụng những ưu điểm và khắc phục nhược điểm của từng loại nguồn năng lượng, xe hybrid hay xe lai đã được phát triển, kết hợp cả hai nguồn công suất trên cùng một phương tiện.

Xe hybrid là loại xe sử dụng hai nguồn động lực, bao gồm động cơ đốt trong kết hợp với các nguồn năng lượng như pin hoặc ắc quy Khi một trong những nguồn động lực là điện, xe được gọi là xe lai điện (HEV - Hybrid Electric Vehicle) Nếu xe HEV có khả năng sạc từ nguồn điện bên ngoài, nó được phân loại là Plug-in Hybrid (P-HEVs).

Sự kết hợp giữa các nguồn động lực trong xe hybrid (HEV) giúp tối ưu hóa hiệu suất sử dụng nhiên liệu và giảm thiểu ô nhiễm môi trường Hệ thống này điều chỉnh hoạt động của động cơ để đạt hiệu suất cao nhất, đồng thời thu hồi động năng bị tổn hao trong quá trình phanh, nạp lại cho nguồn điện hoặc tái sử dụng sau đó.

Cấu trúc HEV được sử dụng phổ biến nhờ vào nhiều ưu điểm nổi bật của nó Trong nghiên cứu này, chúng tôi tập trung vào các xe hybrid thuộc kiểu HEV.

Sơ đồ nguyên lý hoạt động chung của các loại xe HEVs được thể hiện như sơ đồ sau:

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý chung hệ thống hybrid

2.1.2 Các chế độ làm việc của xe hybrid

Với sơ đồ nguyên lý chung như vậy, các chế độ làm việc của HEV bao gồm:

Chế độ động cơ đốt trong là phương thức hoạt động tối ưu, giúp nâng cao hiệu suất nhiệt và giảm thiểu suất tiêu hao nhiên liệu cũng như khí thải Khi xe đạt đến tốc độ xác định từ đặc tính động cơ, động cơ sẽ khởi động Khi đạt số vòng quay tối ưu, động cơ điện sẽ ngắt, và xe sẽ được dẫn động hoàn toàn bằng động cơ đốt trong.

Chế độ động cơ điện được sử dụng khi xe khởi hành, vận hành ở tốc độ thấp hoặc trên địa hình hạn chế ô nhiễm như trong thành phố Động cơ điện có mô men lớn ở số vòng quay thấp, giúp tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải, trong khi động cơ đốt trong tiêu hao nhiên liệu nhiều hơn ở tốc độ thấp.

Chế độ cả hai động cơ cùng dẫn động xe được sử dụng khi tăng tốc hoặc leo dốc, giúp tối ưu hóa hiệu suất Khi động cơ đốt trong đạt tốc độ hoặc công suất vượt quá dải tối ưu, động cơ điện sẽ được khởi động để bổ sung năng lượng Sự kết hợp công suất từ cả hai động cơ cho phép xe tăng tốc mạnh mẽ và vượt dốc dễ dàng Nhờ vào sự hỗ trợ của động cơ điện, công suất cần thiết của động cơ đốt trong được giảm xuống, đưa về dải tối ưu cho hiệu suất tốt nhất.

Chế độ nạp lại nguồn điện được kích hoạt khi dung lượng lưu trữ (SOC) giảm xuống mức tối thiểu, khiến xe dừng hoặc hoạt động ở tải thấp và trung bình Trong tình huống này, động cơ đốt trong hoạt động không hiệu quả, và dòng công suất từ động cơ được chia thành hai nhánh: một nhánh dẫn động bánh xe, nhánh còn lại kéo máy phát để nạp điện cho bộ nguồn Quá trình nạp lại sẽ dừng lại nếu tải của xe tăng, làm động cơ đốt trong vượt quá vùng công suất tối ưu.

Chế độ phanh tái sinh là một công nghệ quan trọng giúp xe tiết kiệm năng lượng Khi xe thả dốc, giảm tốc độ hoặc phanh, động năng của xe sẽ được chuyển đổi thành điện năng và truyền tới máy phát hoặc động cơ điện Điều này không chỉ giúp tăng cường hiệu suất năng lượng mà còn góp phần bảo vệ môi trường bằng cách giảm lượng khí thải.

22 máy phát) để phát điện nạp lại cho nguồn điện hoặc lưu trữ vào siêu tụ để cấp ngược lại cho động cơ điện khi xe cần công suất

2.1.3 Cấu trúc của xe hybrid

So với xe truyền thống, xe hybrid xăng – điện có cấu trúc phức tạp hơn, bao gồm hệ thống lưu trữ năng lượng, động cơ điện, động cơ đốt trong, hệ thống truyền lực và bộ điều khiển điện tử Hệ thống lưu trữ năng lượng là một phần quan trọng, giúp tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu cho xe.

Hệ thống lưu trữ năng lượng đóng vai trò quan trọng trong xe hybrid, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả vận hành Các thiết bị lưu trữ năng lượng như pin, ắc quy hóa học, siêu tụ và bánh đà cao tốc đã được đề xuất, trong đó ắc quy hóa học và pin là phổ biến nhất Các yêu cầu cho thiết bị lưu trữ năng lượng bao gồm chỉ số năng lượng riêng, công suất riêng, hiệu suất, bảo trì, giá cả, tính thân thiện với môi trường và an toàn Đối với xe hybrid (HEV), công suất riêng được ưu tiên hàng đầu, vì năng lượng chủ yếu xuất phát từ nguồn hóa năng của nhiên liệu, do đó, việc tạo ra đủ công suất là cần thiết để đảm bảo hoạt động hiệu quả, đặc biệt trong các tình huống tăng tốc, leo dốc và phanh tái sinh.

Các loại ắc quy và pin hiệu quả cho xe điện (EV) và xe hybrid (HEV) bao gồm ắc quy axit-chì, pin Nickel (Ni/Fe, Ni/Cd, Ni/Mh) và pin Lithium như Lithium-polymer và Lithium-ion Đây là những nguồn công suất chính cho các phương tiện này.

Các nguồn lưu trữ năng lượng đang sử dụng cho xe điện và xe lai

Với sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp điện và điện tử, nhu cầu về các nguồn lưu trữ năng lượng điện ngày càng tăng Các bộ nguồn điện hiện nay được nghiên cứu và chế tạo với kích thước nhỏ gọn, khối lượng nhẹ, mật độ năng lượng cao và giá thành hợp lý Chúng hoạt động tin cậy, có tuổi thọ lâu dài, đồng thời ít gây ô nhiễm môi trường và đảm bảo an toàn cho người sử dụng Hiện nay, các nguồn năng lượng này đang được ứng dụng rộng rãi cho xe điện.

Xe điện và xe lai chủ yếu sử dụng ắc quy axit-chì, nhưng do mật độ năng lượng thấp và tác động tiêu cực đến môi trường, pin nhiên liệu và pin Lithium-ion đang ngày càng được ưa chuộng hơn.

2.2.1 Ăc quy Axit - chì Ắc quy axit - chì là một thiết bị điện hoá thuận nghịch, dùng để biến đổi năng lượng dưới dạng điện năng thành hoá năng (khi nạp) và ngược lại biến hoá năng thành điện năng (khi phóng) Với các điện cực được làm bằng chì (Pb) và Ô xít chì (PbO2) được đặt trong dung dịch axit Sulfuric (H2SO4) a) Cấu tạo

Bình ắc quy thường có 3, 6 hoặc 12 ngăn, trong đó loại 6 ngăn là phổ biến nhất Mỗi ngăn ắc quy cung cấp điện áp 2V, và khi nối tiếp 6 ngăn, tổng điện áp của bộ nguồn ắc quy sẽ đạt 12V.

Vỏ bình ắc quy được sản xuất từ vật liệu cứng có khả năng chịu axit và nhiệt, thường được đúc bằng nhựa cứng hoặc ebonite Bên trong, vỏ bình có các vách ngăn tạo thành những ngăn riêng biệt, mỗi ngăn được gọi là một ắc quy đơn Đáy bình được thiết kế với hai yên đỡ, gọi là yên đỡ bản cực, nhằm hỗ trợ các bản cực, ngăn ngừa hiện tượng ngắn mạch do cặn bẩn lắng đọng.

Các bản cực trong ắc quy thường có cấu trúc phẳng, dẹp, được làm bằng hợp kim chì-antimon (Pb-Sb) và có chất độn là các hạt hóa chất tích cực Trên bề mặt các bản cực, có các xương dọc và ngang nhằm tăng độ cứng và tạo ô cho chất hoạt tính Bản cực dương sử dụng đioxit chì làm chất hoạt tính, trong khi bản cực âm sử dụng chì xốp Khi ắc quy hoạt động, chất hoạt tính tham gia vào các phản ứng hóa học, do đó, để tối ưu hóa bề mặt tiếp xúc với dung dịch điện phân, chất hoạt tính được chế tạo với độ xốp cao và các tấm cực cùng loại được ghép song song thành chùm cực trong mỗi ngăn của ắc quy.

Chùm bản cực dương và chùm bản cực âm được lồng xen kẽ nhau, với một tấm cách điện đặt giữa hai bản cực khác tên Tấm cách này thường được làm từ các chất liệu cách điện như nhựa xốp, thủy tinh hoặc gỗ, nhằm đảm bảo an toàn và ngăn chặn sự tiếp xúc giữa các bản cực.

Nắp của ắc quy có chức năng bảo vệ các bộ phận bên trong khỏi bụi bẩn và vật lạ, đồng thời ngăn chặn dung dịch điện phân tràn ra ngoài Trên nắp bình có các lỗ để đổ và kiểm tra dung dịch điện phân, được nút kín bằng các nút có lỗ thông hơi nhỏ Một số loại ắc quy có lỗ thông hơi riêng biệt để đảm bảo độ kín Để tăng cường khả năng kín của bình, người ta thường sử dụng nhựa chuyên dụng quanh mép nắp và các lỗ cực đầu ra Dung dịch điện phân trong ắc quy chủ yếu là hỗn hợp axit sunfuric H2SO4 pha với nước cất theo tỷ lệ nhất định.

Khi ắc quy được lắp ráp hoàn chỉnh, việc đổ dung dịch axit sulfuric H2SO4 vào các ngăn bình sẽ tạo ra lớp mỏng chì sunfat PbSO4 trên các bản cực Phản ứng giữa chì và axit diễn ra như sau:

Khi nối nguồn điện một chiều vào hai đầu cực của ắcquy, dòng điện sẽ khép kín qua mạch ắcquy, di chuyển từ cực dương của nguồn đến dung dịch điện phân, rồi qua hai đầu cực của ắcquy và quay về cực âm của nguồn Dòng điện một chiều này sẽ làm dung dịch điện phân phân ly theo phương trình PbO + H2SO4 → PbSO4 + H2O Dung dịch điện phân có nồng độ từ 1.22 đến 1.27 g/cm3, hoặc từ 1.29 đến 1.31 g/cm3 trong điều kiện khí hậu lạnh.

Cation H + theo dòng điện đi về phía bản cực nối với âm nguồn điện và tạo thành phản ứng tại đó:

Các anion SO 2- 4 chạy về phía chùm bản cực nối với dương nguồn điện và cũng tạo thành phản ứng tại đó:

Kết quả cho thấy rằng ở bản cực nối với dương nguồn điện có chì đioxit (PbO2), trong khi ở bản cực còn lại có chì (Pb), điều này dẫn đến sự khác biệt về cực tính giữa hai bản cực.

Trong quá trình nạp điện, phản ứng hóa học tạo ra axit sunfuric H2SO4 bổ sung vào dung dịch điện phân, đồng thời dòng điện phân tích ra khí hydro H2 và oxy O2, tạo bọt nước và làm tăng nồng độ dung dịch Ắcquy được coi là đã nạp đầy khi xuất hiện hiện tượng sôi với bọt khí sủi đều, lúc này có thể ngắt nguồn nạp và kết thúc quá trình nạp điện cho ắcquy.

Trong quá trình phóng điện, hai cực Pb và PbO2 chuyển đổi thành PbSO4, dẫn đến việc axit sulfuric bị hấp thụ và loãng do nước được tạo ra Cực dương nhận thêm electron trong khi cực âm thiếu electron Khi kết nối hai cực với tải điện, dòng electron tự do chảy từ cực dương qua dây dẫn về cực âm, tạo ra dòng điện có chiều ngược lại với chiều chuyển động của các electron.

Khi nối hai cực của ắc quy đã được nạp điện với một tải như bóng đèn, năng lượng trong ắc quy sẽ được phóng thích, khiến bóng đèn sáng Dòng điện từ ắc quy di chuyển từ cực dương đến tải (bóng đèn), sau đó trở về cực âm của ắc quy, tiếp tục qua dung dịch điện phân và quay lại cực dương.

Quá trình phóng điện, phản ứng hoá học xảy ra trong ắc quy như sau:

Khi ắc quy phóng điện, phản ứng hóa học diễn ra là Pb + SO4^2- → PbSO4 + 2e, dẫn đến sự hình thành chì sunfat PbSO4 ở hai bản cực, làm cho các bản cực trở lại giống nhau Đồng thời, dung dịch H2SO4 phân tách thành cation 2H+ và anion SO4^2-, tạo ra nước trong dung dịch Quá trình này làm giảm nồng độ dung dịch và sức điện động của ắc quy.

Lý thuyết về mô hình hóa và mô phỏng

2.3.1 Khái niệm, vai trò của mô hình hóa và mô phỏng hệ thống a) Các khái niệm

Mô hình hóa là quá trình sử dụng các mô hình để thay thế một đối tượng gốc, cho phép thực hiện tính toán và thí nghiệm trên mô hình Mục tiêu là thu thập thông tin về đối tượng gốc, đảm bảo rằng các kết quả từ mô hình phản ánh chính xác những gì xảy ra với đối tượng thực tế.

Đối tượng nghiên cứu bao gồm tất cả các sự vật và hiện tượng mà con người tác động hoặc mong muốn tác động đến Mục tiêu là để khám phá quy luật hoạt động và thuộc tính của đối tượng, từ đó phục vụ cho việc nghiên cứu, tìm hiểu và cải tạo chúng.

- Hệ thống là tập hợp những đối tượng có mối quan hệ nhất định với nhau trong vấn đề nghiên cứu

Trạng thái của hệ thống được định nghĩa là tổng hợp các thuộc tính, tham số và biến số nhằm mô tả hệ thống tại một thời điểm cụ thể dưới những điều kiện nhất định.

Mô hình là các sơ đồ hoặc vật mẫu, phản ánh một hoặc nhiều thuộc tính của đối tượng mà con người cần nghiên cứu, nhằm thay thế cho việc nghiên cứu trực tiếp trên đối tượng thật.

Mô phỏng là quá trình tạo ra mô hình cho hệ thống thực và thực hiện các phép tính thực nghiệm để xác định trạng thái của hệ thống tại một thời điểm cụ thể Quá trình này giúp giải thích, dự đoán hành vi và phản ứng của hệ thống thực Mô hình hóa và mô phỏng đóng vai trò quan trọng trong việc phân tích và tối ưu hóa các hệ thống phức tạp.

Nghiên cứu hệ thống có thể được thực hiện ngay cả khi chưa có hệ thống thực tế, và trong trường hợp này, việc sử dụng mô hình là giải pháp tối ưu để đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật, cũng như lựa chọn cấu trúc và thông số phù hợp cho hệ thống.

Cho phép theo dõi và phân tích mức độ đáp ứng của hệ thống khi có sự thay đổi về các tham số đầu vào hoặc cấu trúc của hệ thống, cũng như khi tín hiệu điều chỉnh được thay đổi.

Số liệu 51 khiển được sử dụng để thiết kế hệ thống và lựa chọn các thông số tối ưu, nhằm đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả nhất.

Trong một số trường hợp, việc nghiên cứu trên hệ thống thực gặp nhiều khó khăn do chi phí cao, thời gian dài, và công sức tốn kém, hoặc thậm chí không thể thực hiện thí nghiệm Khi đó, phương pháp mô hình hóa và mô phỏng hệ thống trở thành giải pháp hiệu quả.

2.3.2 Phân loại mô hình hóa

Trong phương pháp mô hình hóa, mô hình phải đạt được hai tính chất cơ bản là tính đồng nhất và tính thực dụng:

- Tính đồng nhất: mô hình phải đồng nhất với đối tượng mà nó thay thế trong hệ thống theo những tiêu chuẩn định trước

- Tính thực dụng: Sử dụng mô hình phải nghiên cứu được các thuộc tính cần nghiên cứu của đối tượng

Để tăng tính đồng nhất trong mô hình, cần đưa vào nhiều yếu tố phản ánh đầy đủ các thuộc tính của đối tượng Tuy nhiên, điều này có thể làm cho mô hình trở nên quá phức tạp, thậm chí không thể tính toán được, dẫn đến mất đi tính thực dụng Ngược lại, nếu quá chú trọng vào tính thực dụng và xây dựng mô hình quá đơn giản, sẽ có sự sai lệch lớn giữa mô hình và đối tượng thực, gây ra kết quả nghiên cứu, tính toán và mô phỏng không chính xác.

Vì vậy, tùy thuộc vào mục đích nghiên cứu mà người ta lựa chọn tính đồng nhất và tính thực dụng của mô hình một cách thích hợp

Trong nghiên cứu, mô hình hóa được chia làm hai phương pháp điển hình là mô hình vật lý và mô hình toán học

Mô hình vật lý là loại mô hình được tạo thành từ các phần tử vật lý, với các thuộc tính của đối tượng phản ánh các định luật vật lý Mô hình vật lý được chia thành hai loại chính: mô hình thu nhỏ và mô hình tương tự Mô hình thu nhỏ có cấu trúc giống đối tượng thực tế nhưng với kích thước nhỏ hơn, phù hợp cho việc nghiên cứu trong phòng thí nghiệm Trong khi đó, mô hình tương tự được xây dựng bằng các phần tử có tính chất tương tự với đối tượng gốc.

52 vật lý không giống với đối tượng thực nhưng các quá trình xảy ra trong mô hình tương đương với quá trình xảy ra trong đối tượng thực

Mô hình toán học là một dạng mô hình trừu tượng, trong đó các thuộc tính được thể hiện thông qua các biểu thức và phương trình toán học Mô hình này được phân chia thành hai loại chính: mô hình giải tích và mô hình số.

Mô hình giải tích được xây dựng từ các biểu thức toán học, mang lại kết quả rõ ràng và tổng quát Tuy nhiên, nhược điểm của mô hình này là thường phải chấp nhận một số giả thiết đơn giản hóa, điều này khiến nó chủ yếu phù hợp cho các hệ thống tiền định và tuyến tính.

Mô hình số được phát triển thông qua các chương trình máy tính, cho phép mô phỏng quá trình hoạt động của các đối tượng thực Nhờ sự tiến bộ trong công nghệ thông tin và kỹ thuật máy tính, các mô hình mô phỏng hiện nay có khả năng mô tả các yếu tố ngẫu nhiên và tính phi tuyến, giúp chúng gần gũi hơn với thực tế Điều này dẫn đến kết quả mô phỏng chính xác hơn và sát với thực nghiệm.

Ngày nay, sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thông tin đã dẫn đến sự ra đời của nhiều loại máy tính, bao gồm cả siêu máy tính, có khả năng xử lý các bài toán phức tạp trong thời gian ngắn Điều này giúp tiết kiệm thời gian và công sức so với việc tính toán thủ công, từ đó mô hình mô phỏng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.

Phương pháp mô phỏng được ứng dụng vào nhiều giai đoạn khác nhau của việc nghiên cứu, thiết kế và vận hành hệ thống:

Lý thuyết tối ưu

2.4.1 Phương pháp qui hoạch động

Phương pháp quy hoạch động, do Bellman đề xuất vào năm 1957, là một thuật toán giúp xác định dãy giá trị điều khiển tối ưu nhằm tối thiểu hóa chỉ tiêu chất lượng Phương pháp này chia bài toán tối ưu hóa toàn cục thành các bài toán con tương tự hoặc gối nhau, dựa trên nguyên lý tối ưu mà Bellman giới thiệu Nguyên lý này khẳng định rằng "Mỗi đoạn cuối của quỹ đạo trạng thái tối ưu cũng là một quỹ đạo trạng thái tối ưu".

Bài toán tìm đường đi ngắn nhất từ A đến J là một ví dụ điển hình của phương pháp quy hoạch động, trong đó yêu cầu xác định lộ trình tối ưu trong mạng lưới đường đã cho.

Bài toán tìm đường đi ngắn nhất được giải quyết bằng nguyên lý tối ưu Bellman, bắt đầu từ nút đích đến nút đầu Quá trình phân tích được chia thành năm bước, trong đó Nki biểu thị nút thứ i tại bước k Khoảng cách ngắn nhất từ nút Nki đến nút J được ký hiệu là 𝐽 𝑘 ∗ (𝑁 𝑘𝑖 ), trong khi khoảng cách từ Nki đến N k+1,j được ký hiệu là 𝑑(𝑁 𝑘𝑖 , 𝑁 𝑘+1,𝑗 ).

Phương trình Bellman thể hiện đường đi ngắn nhất từ nút Nkiđến nút J như sau:

𝐽 𝑘 ∗ (𝑁 𝑘𝑖 ) = 𝑚𝑖𝑛{𝑑(𝑁 𝑘𝑖 , 𝑁 𝑘+1,𝑗 ) + 𝐽 𝑘+1 ∗ (𝑁 𝑘+1,𝑗 )} (2.1) Để giải phương trình Bellman, thực hiện theo hai vòng

- Vòng ngược: đi ngược từ nút cuối đến nút đầu để tìm đoạn đường cuối ngắn nhất

Bước 5: bắt đầu từ nút đích: 𝐽 5 ∗ (𝑁 51 ) = 0

Bước 4: đoạn đường ngắn nhất từ nút N41 hoặc N42 đến đích:

Bước 3: đoạn đường ngắn nhất từ nút N3i đến nút đích, sử dụng kết quả tối ưu tìm được ở bước 4:

Bảng 2.2: Xác định đoạn đường ngắn nhất từ nút N3i đến nút đích

𝐽 3 ∗ (𝑁 3𝑖 ) Đoạn đường ngắn nhất từ nút N3i đến N4j

Bước 2: Xác định đoạn đường ngắn nhất từ nút N2i đến nút đích, sử dụng kết quả tối ưu tìm được ở bước 3

Bảng 2.3: Xác định đoạn đường ngắn nhất từ nút N2i đến nút đích

𝐽 2 ∗ (𝑁 2𝑖 ) Đoạn đường ngắn nhất từ nút N2i đến N3j

Bước 1: Tìm đoạn đường ngắn nhất từ nút N1i đến nút đích, sử dụng kết quả tối ưu tìm được ở bước 2

Bảng 2.4: Xác định đoạn đường ngắn nhất từ nút N1i đến nút đích

𝐽 2 ∗ (𝑁 2𝑖 ) Đoạn đường ngắn nhất từ nút N1i đến N2j

- Vòng xuôi: đi từ nút đầu đến nút cuối để tìm đường đi tối ưu Đường đi tối ưu: N11→N23→N31→N41→N51

2.4.2 Phương pháp quy hoạch động giải bài toán tối ưu rời rạc a) Bài toán điều khiển tối ưu rời rạc

Cho đối tượng được mô tả bởi phương trình:

Trong đó, 𝑥(𝑘) là véc tơ trạng thái của đối tượng và 𝑢(𝑘) là véc tơ tín hiệu điều khiển

Trạng thái ban đầu 𝑥(0) = 0, trang thái cuối 𝑥(𝑁) = 𝑥 𝑁

Bài toán điều khiển tối ưu là bài toán tìm tín hiệu điều khiển 𝑢(𝑘) sao cho :

𝐽 = Ф(𝑁, 𝑥 𝑁 ) + ∑ 𝑁−1 𝑘=0 𝐿(𝑥(𝑘), 𝑢(𝑘)) → 𝑚𝑖𝑛 (2.7) Trong đó: Ф(𝑁, 𝑥 𝑁 ) = 𝐽 𝑁 ∗ (𝑥 𝑁 ) = 0 nếu bài toán tối ưu điểm cuối cố định, Ф(𝑁, 𝑥 𝑁 ) ≠ 0 nếu bài toán điểm cuối tự do;

𝐿(𝑥(𝑘), 𝑢(𝑘)) là hàm chi phí tại trạng thái thứ k b) Phương pháp quy hoạch động giải bài toán tối ưu rời rạc

56 Đặt hàm mục tiêu tối ưu cho đoạn quỹ đạo trạng thái cuối kể từ trạng thái 𝑥(𝑘):

Hàm tối ưu cho đoạn quỹ đạo trạng thái được xác định bởi phương trình tối ưu Bellman Bằng cách giải phương trình Bellman từ N-1 đến 0, chúng ta có thể tìm ra tín hiệu điều khiển tối ưu.

2.4.3 Ứng dụng phương pháp quy hoạch động giải bài toán tối ưu tính năng bộ nguồn pin Lithium-ion trên xe máy hybrid Đối với bài toán điều khiển phân phối công suất trên xe máy plug – in hybrid xăng – điện để tối ưu tính năng bộ nguồn pin Li-ion, vector trạng thái của đối tượng gồm ba đầu vào của bộ điều khiển (𝑃 𝑑𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑 , 𝑉, 𝑆𝑂𝐶), tín hiệu điều khiển là công suất phân phối ra bánh sau 𝑃 𝑒 Chỉ tiêu cần tối ưu hóa là kinh tế nhiên liệu, quãng đường di chuyển tối đa mà không cần sạc, cả hai chỉ tiêu trên

Mục tiêu của bài toán là xác định quy luật π điều khiển công suất động cơ dựa trên trạng thái 𝑥 = (𝑃 𝑑𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑, 𝑉, 𝑆𝑂𝐶) Công suất kéo cần thiết 𝑃 𝑒 được xác định bởi hàm 𝜋 (𝑥), và giá trị này đã được biết trước khi xe thực hiện một chu trình cụ thể, chẳng hạn như chu trình chạy thử JAPAN 10.

15 MODE, lúc này hàm mục tiêu 𝐽 𝜋 được xác định theo công thức:

Hàm chi phí tức thời 𝑔 𝑒 ở trạng thái thứ k bao gồm lượng tiêu hao nhiên liệu Gfuel (g) và quãng đường đi bị rút ngắn do sự giảm SOC.

Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã xem xét 57 trạng thái trước đó mà không tính đến yêu cầu tối ưu khí xả Do đó, các hệ số ảnh hưởng đến khí xả đã được loại bỏ khỏi hàm chi phí.

Biểu diễn hàm mục tiêu 𝐽 𝜋 theo phương trình tối ưu Bellman, ta có:

Để đảm bảo tính năng động lực học cần thiết cho xe trong quá trình vận hành, cần tuân thủ các điều kiện quan trọng nhằm đảm bảo tính hợp lý và chính xác của thuật toán điều khiển Cụ thể, công thức 𝜋(𝑘){𝑔 𝑒 (𝑥 𝑘 , 𝜋(𝑥 𝑘 )) + 𝐽 𝑘+1 (𝑥 𝑘+1 )} (2.13) cần được áp dụng đúng cách để đạt được hiệu quả tối ưu trong điều khiển.

Để giải bài toán tối ưu hóa, ta thực hiện theo vòng ngược để tìm giá trị nhỏ nhất \( J_k \) tại từng trạng thái, sau đó xuôi theo vòng lặp để cập nhật giá trị của hàm mục tiêu Thuật toán điều khiển tối ưu \( \pi \) được tính toán dựa trên các giá trị này.

TỐI ƯU TÍNH NĂNG BỘ NGUỒN PIN LI-ION CHO XE GẮN MÁY TÍCH HỢP TRUYỀN ĐỘNG LAI

TÍNH TOÁN CHI PHÍ ĐẦU TƯ KHAI THÁC