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

ược bao phủ, số thực tế hoặc tốc độ động cơ thực tế, được xác định. 
- Độ co giãn: Bắt đầu với một vận tốc xác định và một số có thể xác định, xe 
được tăng tốc đến giới hạn vận tốc cuối cùng đã xác định. Vận tốc cuối cùng được 
định nghĩa là một điểm đo, do đó các phép tính độ co giãn khác nhau có thể được 
thực hiện trong một phép tính (miễn là các điều kiện bắt đầu giống nhau). 
+ Lực kéo tối đa 
Tác vụ này có thể được sử dụng để tạo sơ đồ lực kéo. Tính toán này tương tự 
như hiệu suất leo dốc. Việc tính toán được thực hiện đối với dải tốc độ động cơ ở tất 
cả các tay số. 
+ Cruising 
Cruising rất giống với chạy chu trình. Sự khác biệt chính là cấu hình được xác 
định là giới hạn tốc độ dựa trên khoảng cách. Định nghĩa trong chạy chu trình được 
thực hiện dưới dạng vận tốc theo khoảng cách mà không thể vượt quá giá trị đó. Một 
sự khác biệt nữa là đối với Cruising, các giá trị gia tốc và giảm tốc tối đa có thể được 
xác định mà không được vượt quá trong quá trình tính toán. Với tính toán này, quãng 
đường dịch chuyển có thể tính được (với giới hạn tốc độ,...) từ đó tính được mức tiêu 
thụ nhiên liệu tổng thể. 
+ Phanh 
Phần này phục vụ cho việc tính toán hiệu suất phanh của xe. Số truyền và lực 
phanh thực tế có thể được xác định. Bằng cách thay đổi một số thông số, có thể thực 
hiện phân tích từ dưới lên để kiểm tra xem các lực cản trong mô hình xe được thiết 
lập đã chính xác hay chưa. 
2.3.2.2 Tính toán cho ĐCĐT 
ĐCĐT chuyển đổi năng lượng hóa học của nhiên liệu thành năng lượng cơ học 
thông qua các quá trình cháy tương đối phức tạp, quá trình này có nhiệt độ và áp suất 
cao tác động trực tiếp gây ra chuyển động của các chi tiết như pít tông. Quy trình làm 
việc của ĐCĐT rất phức tạp, đã có nhiều mô hình được phát triển phục vụ cho các 
mục đích khác nhau. Mô hình được trình bày ở phần này mô tả các đặc tính cơ học, 
kỹ thuật đầu vào - đầu ra của ĐCĐT và được giới hạn trong khuôn khổ phân tích tính 
hiệu quả cũng như tính kinh tế của xe hybrid và không đề cập đến quá trình cháy và 
các định luật nhiệt động lực học. Vì ĐCĐT thường có bốn trạng thái hoạt động: chế 
độ khởi động, không tải, bật và tắt động cơ, mỗi một mô hình tính toán riêng lẻ tương 
ứng với những trạng thái này được trình bày dưới đây. 
a) Chế độ khởi động ĐCĐT 
Ở trạng thái này, động cơ cung cấp mô-men âm và bộ khởi động phải vượt qua 
được giá trị mô-men đó để khởi động động cơ, khi đó ly hợp đang ở trạng thái ngắt. 
Mô hình động cơ ở trạng thái này được xây dựng dựa trên các định luật của Newton 
[13]: 
 55 
0
1
(M M M )dt
kd dc acc cct
t
dc kd acc cct
dc
d
M J M M
dt
J


= + + 
 = − −
 (2.26) 
Trong đó Mkd là mô men cần thiết để khởi động động cơ, Jđc là mô men quán 
tính của động cơ (kgm2), ωdc là vận tốc góc của động cơ (rad/s), Macc là mô men cục 
bộ từ các chi tiết cơ khí phụ đòi hỏi mô men không đổi (Nm), và Mcct là mô men động 
cơ khi bướm ga đóng kín (Nm). Vì mô men động cơ khi đó sinh ra bởi ma sát tĩnh, 
ma sát nhớt, ma sát Coulomb và mô men hãm, mô men xoắn τcct được tính theo công 
thức: 
 Mcct = α1(Т).dδ(t) + α2(T)sgn(ω)+ α3(T)(
𝜔
𝜔𝑑𝑐_𝑚𝑎𝑥
) + α4(T)(
𝜔
𝜔𝑑𝑐_𝑚𝑎𝑥
)
2
 (2.27) 
Trong đó d là dịch chuyển của động cơ, δ (t) là hàm delta Dirac, ω là vận tốc 
góc (rad/s), ωdc_max là vận tốc góc cực đại cho phép (rad/s) của động cơ, T là nhiệt độ 
(0C), và α1(T), α2(T), α3(T), α4(T) lần lượt là hệ số ma sát tĩnh, hệ số ma sát Columb, 
hệ số ma sát nhớt và hệ số mô men hãm. Các hệ số này có thể được ước tính dựa trên 
dữ liệu thực nghiệm, mô men ma sát tĩnh đại diện cho một mô men hãm có xu hướng 
ngăn cản chuyển động quay của một vật đứng yên. Mô men ma sát tĩnh này chỉ tồn 
tại khi vật thể đứng yên nhưng có xu hướng quay. Mô men ma sát tĩnh này triệt tiêu 
khi vật bắt đầu quay và được thay thế bởi các loại ma sát khác. Mô men ma sát tĩnh 
được tính bởi: 
 0 1( ) (T ) (T)ds sM t  == = (2.28) 
Ma sát Coulomb thể hiện một mô men hãm có biên độ không đổi so với sự thay 
đổi của vận tốc góc, nhưng dấu của mô men ma sát thay đổi khi thay đổi chiều quay. 
Biểu thức toán học để xác định ma sát Coulumb có dạng: 
 2 2 2( ) (T) (T) (T)sgn( )C
d
dtM t
d
dt


 
 
 = = = 
 (2.29) 
Mô men ma sát nhớt đại diện cho mô men hãm là mối quan hệ tuyến tính giữa 
mô men lực tác dụng và vận tốc góc: 
3
_ max
( ) (T) (T)V
dc
d
M t k
dt
 

= = 
 (2.30) 
Mô men lực nén không khí đại diện cho một mô men hãm được tạo ra bên trong 
xi lanh bởi lực ép không khí và khí trước khi đốt cháy. Biểu thức toán học tính toán 
mô men nén là: 
2
2
4
_ max
( ) (T) (T)com
dc
d
M t k
dt
 

= = 
 (2.31) 
 56 
b) Chế độ tắt ĐCĐT 
Khi động cơ tắt, nó cung cấp mô men xoắn âm để đóng vai trò là như phanh. Ở 
trạng thái này, ly hợp truyền động sẽ hoạt động nếu xe đang chạy và trạng thái động 
cơ có thể được mô tả bằng các phương trình sau [13]: 
_off
acc
dc acc ctt
dc
dc tk
P
M M M

 
= + + 
 = 
 (2.32) 
Trong đó Macc và Mcct giống như đã trình bày ở trên, Pacc (W) là công suất cục 
bộ từ các chi tiết cơ khí đòi hỏi mô men không thay đổi và ωtk là tốc độ của trục 
khuỷu. 
c) Chế độ không tải 
Nếu ly hợp động cơ được ngắt, một bộ điều khiển sẽ giữ cho động cơ chạy ở 
tốc độ không tải. Nếu bộ điều tốc là bộ điều khiển PID (Proportional Integral 
Derivative) thì các đặc tính cơ học của động cơ có thể được mô hình hóa như sau 
[13]: 
_ _
M* ( (t))
(t)
ref acc cct
ref
kt thietke kt thucte
M M M
M f 
  
 = +
= + 
 = − 
 (2.33) 
Vì bộ điều khiển sử dụng là bộ điều khiển PID nên: 
 𝑓(𝛥𝜔(𝑡)) = 𝐾 (𝛥𝜔(𝑡) +
1
𝑇𝑖
∫ 𝛥𝜔(𝑡)𝑑𝑡 + 𝑇𝑑
𝑑𝛥𝜔(𝑡)
𝑑𝑡
𝑡
0
) (2.34) 
Các tham số điều khiển là khâu tỉ lệ K, thời gian khâu tích phân Ti, thời gian khâu đạo 
hàm Td. Sơ đồ nguyên lý điều khiển cho chế độ không tải của động cơ được trình bày 
trong Hình 2.21. 
Hình 2.21 Tính toán điều khiển động cơ ở chế độ không tải 
 57 
d) Chế độ ĐCĐT làm việc 
 Khi động cơ làm việc và ly hợp trục truyền động đóng, động cơ cung cấp 
lực kéo và có thể được mô tả bằng các phương trình sau [13]: 
- Mô men của các thành phần phụ: acc
acc
dc
P
M

= 
(2.35) 
- Mô men không tải: 
2
1 2 3 4
_ max _ max
( ) . ( ) ( )sgn( ) ( ). ( )cct
dc dc
M T d t T T T
 
   
 
= + + + 
 (2.36) 
- Mô men tăng tốc: 
a dc
d
M J
dt

= (2.37) 
- Mô men do động cơ sinh ra: taora yeucau ctt aM M M M= + + (2.38) 
- Mô men xoắn cực đại có thể tạo ra khi đó là: taora dcmax(M ) f( )M  = (2.39) 
Trong các công thức trên, Jđc là mô men quán tính của động cơ, Myeucau là mô 
men xoắn mà xe yêu cầu, ω là vận tốc góc của động cơ (rad/s) và dcmax(M ) f( )= là 
giá trị cực đại của mô men động cơ. 
e) Tính toán tiết kiệm nhiên liệu và tính toán phát thải [13,58]: 
Tính toán mức tiết kiệm nhiên liệu và lượng khí thải dựa trên công suất đầu ra 
động cơ Pdc, bộ dữ liệu về tiêu thụ nhiên liệu và khí thải cho mỗi chu trình lái như 
sau: 
* Tổng lượng nhiên liệu tiêu thụ và tính toán tính kinh tế nhiên liệu: 
0
1
_ _ _ ( , )
3600
ft
dc dcFC fc nl map gpkWh P dt= (2.40) 
Trong đó fc_nl_map_gpkWh là bộ dữ liệu về tiêu thụ nhiên liệu được xây dựng 
dựa trên công suất động cơ (kW) và tốc độ góc (rad/s) và FC (g) là mức tiêu thụ nhiên 
liệu cho cả chu trình. 
Ngoài ra, tổng lượng nhiên liệu tiêu thụ có thể được viết dưới dạng L/100km: 
5
0
.10
/100
. ( )
ft
FC
L km
d V t dt
=
 (2.41) 
Trong đó FC là mức tiêu thụ nhiên liệu được tính toán từ (2.39) d là trọng lượng 
riêng của nhiên liệu (kg/m3) (d = 720 ÷ 775 đối với xăng không chì, d = 815 ÷ 885 
đối với diesel) và V(t) là vận tốc của phương tiện (m/s). 
Khả năng tiết kiệm nhiên liệu của một chiếc xe thường được đánh giá theo đơn 
vị MPG (Miles Per Gallon) và nó có thể được chuyển đổi theo: 
 58 
235,21
( )
/100
282,48
( .)
/100
MPG US
L km
MPG Eng
L km
= 
 =
 (2.42) 
* Tính toán phát thải: 
Để đánh giá mức độ phát thải của ĐCĐT, mô hình ĐCĐT được xây dựng trên 
nền tảng Simulink, ở đó ta có thể bỏ qua các tác động của quá trình vận hành. Lượng 
phát thải carbon monoxide (CO), nitơ oxit (NOx), và phát thải hydrocacbon (HC) 
được tính toán bằng cách sử dụng các dữ liệu lấy trực tiếp từ nhà sản xuất động cơ 
hoặc trên băng thử động cơ, đồng thời dữ liệu này có thể lấy trực tiếp từ xe nhờ sử 
dụng giao tiếp CAN (Controller Area Network). Dữ liệu về phát thải CO, HC và NOx 
của động cơ này được sử dụng trong mô phỏng. Mô hình sử dụng các dữ liệu này để 
tính toán lượng khí thải theo công suất và tốc độ của ĐCĐT. Mối quan hệ giữa lượng 
phát thải và các dữ liệu lấy từ ĐCĐT được thể hiện qua các phương trình: 
0
1
_ _ (P , )
3600
ft
dc dcHC HC map gpkWh = (2.43) 
0
1
_ _ (P , )
3600
ft
dc dcCO CO map gpkWh = (2.44) 
0
1
_ _ (P , )
3600
ft
x x dc dcNO NO map gpkWh = (2.45) 
Mặt khác, lượng phát thải CO2 cũng là một yếu tố cần được giảm thiểu, đối với 
động cơ xăng lượng phát thải CO2 được xác định bằng một hàm tuyến tính như sau: 
2
2,65
fc
CO
m
m 
•
•
= (2.46) 
Trong đó fcm
•
 tốc độ tiêu thụ nhiên liệu (kg/s), ρ là khối lượng riêng của nhiên 
liệu và 2,65 là hệ số chuyển đổi sang đơn vị g/L đối với phát thải CO2. Sơ đồ tổng 
quát để tính toán lượng phát thải và tiêu thụ nhiên liệu cho ĐCĐT được trình bày trên 
Hình 2.22 
Hình 2.22 Sơ đồ tổng quát tính toán phát thải và tiết kiệm nhiên liệu cho ĐCĐT 
 59 
2.3.2.3 Tính toán cho ĐCĐ 
ĐCĐ một chiều không chổi than BLDC được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực 
xe hybrid. Động cơ BLDC có một số ưu điểm bao gồm hiệu quả và độ tin cậy cao 
hơn, tuổi thọ làm việc cao, giảm tiếng ồn, loại bỏ tia lửa điện và ít nhiễu điện từ 
(EMI). Tuy nhiên, do chi phí cao hơn, động cơ BLDC thường được sử dụng trong 
các phương tiện xehybrid cao cấp hơn và được sử dụng trong bài toán nghiên cứu của 
NCS. 
a) Khi ĐCĐ hoạt động ở chế độ đẩy 
Khi động cơ hoạt động ở chế độ này, nó cung cấp mô men đẩy, và các đặc tính 
của nó có thể được được mô tả bởi các phương trình sau [13]: 
- Mô men ở đầu ra: 
dcd yeucau tonthat dcd
d
M M M J
dt

= + + (2.47) 
- Giới hạn: _ maxdcd dcdM M (2.48) 
- Mô men tổn thất: 1 2 3(t) sgn( )tonthatM   = + + (2.49) 
- Công suất động cơ điện yêu cầu: 
(M , )
lv dcd
dc
dcd dcd
N M
N

  
= = (2.50) 
- Hiệu suất động cơ điện: (M , )dcd  (2.51) 
- Hiệu điện thế: Vdcd = Vbus (2.52) 
- Cường độ dòng điện yêu cầu: dcd
dcd
bus
P
I
V
= (2.53) 
Trong đó Jdcd là mô men quán tính của động cơ, Mdcd là mô men xoắn đẩy được 
cung cấp bởi động cơ (Nm), Mtonthat là mô men xoắn tổn thất do ma sát (Nm), Myeucau 
là mô men xoắn theo yêu cầu của chiếc xe (Nm), ω là vận tốc góc của động cơ (rad/s), 
Mdcd = f(ω) là giá trị cực đại của mô men xoắn , α1, α2 và α3 là hệ số ma sát tĩnh, hệ 
số ma sát nhớt và hệ số ma sát Coulomb, có thể được tính toán dựa trên dữ liệu thử 
nghiệm, ηdcd là hiệu suất cục bộ của động cơ, biến tần và bộ điều khiển, có thể tra 
Hình 2.23 Sơ đồ tính toán mô hình động cơ điện khi hoạt động ở chế độ đẩy 
 60 
trong bảng và Vbus là điện áp bus cao áp. Sơ đồ tính toán của mô hình động cơ ở chế 
độ đẩy được đưa ra trong Hình 2.23 [13,35]. 
b) Động cơ hoạt động ở chế độ phanh tái sinh 
Khi một động cơ hoạt động ở chế độ tái sinh, nó hoạt động như một máy phát 
điện và cung cấp mô men xoắn âm (phanh) cho xe. Trong chế độ này, đặc tính của 
động cơ có thể được mô tả bằng các phương trình sau [13,41]: 
- Mô men phanh: 
sinhtai yeucau tonthat dc
d
M M M J
dt

= − + (2.54) 
- Giới hạn: sinh sinhmax(M ) g( )tai taiM  = (2.55) 
- Mô men tổn thất: 1 2 3 sgn( )tonthatM  = + + (2.56) 
- Công suất động cơ tạo ra: sinh sinh. (M , ).M .dc taitao lv tai taiP P   = = (2.53) 
- Hiệu suất động cơ điện: sinh(M , )dcd tai  = (2.57) 
- Hiệu điện thế: dcd busV V= 
- Cường độ dòng điện yêu cầu: dcd
dcd
bus
P
I
V
= (2.58) 
Trong đó Jmot là mô men quán tính của động cơ, Mtaisinh là mô men xoắn âm 
(Nm) của động cơ, Myeucau là mô men xoắn theo yêu cầu của xe (Nm), ω là vận tốc 
góc của động cơ (rad/s), (Mtaisinh)max là mô men tái sinh tối đa của động cơ, và ηdcd là 
hiệu suất chung của động cơ, biến tần và bộ điều khiển ở chế độ tái tạo. 
2.3.2.4 Cơ sở tính toán ắc-quy 
a) Mô hình hóa đặc tính năng lượng của ắc quy 
Theo sơ đồ mạch tương đương Hình 2.24, mối quan hệ giữa điện áp đầu ra và 
dòng điện có thể được biểu thị bằng các phương trình sau [13,42,66]: 
- Điện áp đầu ra: 𝑉𝑑𝑎𝑢𝑟𝑎 = 𝑉𝑜𝑐 + 𝑉𝑜ℎ𝑚 + 𝑉𝑑𝑜𝑛𝑔 (2.59) 
Hình 2.24 Sơ đồ điện mạch tương đương 
 61 
- Điện áp không tải: 𝑉𝑜𝑐 = 𝑓(𝑆𝑂𝐶, 𝑇) (2.60) 
- Điện áp trên các điện trở: 𝑉𝑜ℎ𝑚 = 𝐼. 𝑅𝑜ℎ𝑚 = 𝐼. 𝑅𝑜ℎ𝑚(𝑆𝑂𝐶, 𝑇) (2.61) 
- Điện áp động: 
{
 𝐼𝑅𝑑𝑜𝑛𝑔 =
𝑉𝑑𝑜𝑛𝑔
𝑅𝑑𝑜𝑛𝑔(𝑆𝑂𝐶,𝑇)
𝐼𝐶𝑑𝑜𝑛𝑔 = 𝐶𝑑𝑜𝑛𝑔(𝑆𝑂𝐶, 𝑇)
𝑑𝑉𝑑𝑜𝑛𝑔
𝑑𝑡
𝐼 = 𝐼𝑅𝑑𝑜𝑛𝑔 + 𝐼𝑅𝑑𝑜𝑛𝑔
 (2.62) 
 Do đó, điện áp động có thể được mô tả bằng phương trình vi phân sau: 
𝑑𝑉𝑑𝑜𝑛𝑔
𝑑𝑡
+
𝑉𝑑𝑜𝑛𝑔
𝑅𝑑𝑜𝑛𝑔(𝑆𝑂𝐶,𝑇)𝐶𝑑𝑜𝑛𝑔(𝑆𝑂𝐶,𝑇)
=
𝐼
𝐶𝑑𝑜𝑛𝑔(𝑆𝑂𝐶,𝑇)
 (2.63) 
 Phương trình vi phân tổng thể của mạch điện là: 
𝑑𝑉𝑑𝑎𝑢𝑟𝑎
𝑑𝑡
+
𝑉𝑑𝑎𝑢𝑟𝑎
𝑅𝑑𝑜𝑛𝑔𝐶𝑑𝑜𝑛𝑔
= 𝑅𝑜ℎ𝑚
𝑑𝐼
𝑑𝑡
+
𝑅𝑑𝑜𝑛𝑔+𝑅𝑜ℎ𝑚
𝑅𝑑𝑜𝑛𝑔𝐶𝑑𝑜𝑛𝑔
𝐼 +
𝑉𝑜𝑐
𝑅𝑑𝑜𝑛𝑔𝐶𝑑𝑜𝑛𝑔
 (2.64) 
Trong đó I là cường độ dòng điện đầu ra hệ thống ắc quy (A), Vdaura là điện áp 
đầu ra hệ thống ắc quy (V), T là nhiệt độ của pin, Voc, Rohm, Rdong và Cdong là các thông 
số mô hình mạch điện và là hàm theo T và SOC. Các thông số này có thể được lấy từ 
các thử nghiệm đặc biệt như kiểm nghiệm HPPC. 
b) Cơ sở tính toán trạng thái nạp (SOC) 
Để phân tích và mô phỏng hiệu suất xe điện hybrid ở giai đoạn thiết kế, tính 
toán trạng thái nạp SOC của ắc quy có thể được thực hiện trên cơ sở phép lấy tích 
phân dưới đây và theo sơ đồ Hình 2.25: 
SOC: 𝑆𝑂𝐶(𝑡) = 𝑆𝑂𝐶(𝑡𝑖) +
1
3600.𝐶𝑎𝑝𝐴ℎ𝑟
∫ 𝐼(𝑡)𝜂𝑎𝑞(𝑆𝑂𝐶, 𝑇, 𝑠𝑖𝑔𝑛( 𝐼( 𝑡)))
𝑡
𝑡𝑖
𝑑𝑡 (2.65) 
- Trạng thái nạp ban đầu: 𝑆𝑂𝐶(𝑡𝑖) = 𝑆𝑂𝐶𝑖 
Trong đó ηaq là hiệu suất Coulombic của pin và CapAhr là công suất theo ampe-giờ. 
Hình 2.25 Sơ đồ tính toán nhiệt cho mô hình ắc quy 
 62 
2.3.3 Tạo chu trình thử mới trong phần mềm AVL-Cruise 
Phần mềm AVL-Cruise được sử dụng để chạy mô phỏng cho các loại xe dựa 
theo các chu trình thử có trong phần mềm như UDC, FTP 75 cũng như các chu trình 
khác được thiết lập sẵn trong phần mềm. Tuy nhiên, để phục vụ cho mục đích của 
nghiên cứu, cần phải thiết lập các chu trình chạy khác không có trong phần mềm phù 
hợp với các chế độ thử nghiệm cũng như mô phỏng được đặt ra [44,45,46]. Phần mềm 
AVL-Cruise cung cấp công cụ Random Cycle Generator để có thể xây dựng được 
một chu trình thử theo sát với mục tiêu của nghiên cứu. Hình ảnh của phần mềm được 
thể hiện trên Hình 2.26. 
Hình 2.26 Công cụ Random Cycle Generator của phần mềm AVL-Boost 
Hình 2.27 Chu trình thử mới được nạp vào mô hình mô phỏng trong phần mềm AVL-Boost 
 63 
Hình 2.27 thể hiện ví dụ về một chu trình được tạo bằng công cụ Random Cycle 
Generator. Chu trình này có vận tốc xe không đổi với mục đích sử dụng kết quả mô 
phỏng để so sánh với kết quả thử nghiệm, qua đó có thể đánh giá độ tin cậy của mô 
hình. Chi tiết về các bước tạo chu trình mô phỏng mới được thể hiện trong phụ lục 
2.1. 
2.3.4. Các bước thực hiện mô phỏng bằng phần mềm AVL-Cruise 
Sơ đồ khối ở Hình 2.28 thể hiện các bước cơ bản để mô phỏng một mô hình 
xe hybrid bằng phần mềm AVL-Cruise [22,41,42,47]. 
- Bước 1: Tạo một file cho dự án mô phỏng. 
- Bước 2: Tạo mô hình xe cần mô phỏng: xe hybrid. 
- Bước 3: Tạo các mô đun bộ phận trong mô hình. 
- Bước 4: Nhập dữ liệu cho mô hình và các bộ phận trong mô hình 
- Bước 5: Tạo liên kết giữa các thành phần. 
- Bước 6: Tạo thư mục nhiệm vụ, thêm nhiệm vụ để mô phỏng. 
- Bước 7: Thiết lập các cài đặt mô phỏng. 
- Bước 8: Chạy mô phỏng. 
- Bước 9: Thu nhận và đánh giá kết quả. 
Hình 2.28. Các bước thực hiện mô phỏng bằng phần mềm AVL-Cruise 
 64 
2.4. Cơ sở liên kết giữa phần mềm Matlab/Simulink và phần mềm 
AVL-Cruise 
Phần mềm Matlab/Simulink là phần mềm sử dụng để thiết kế, lập trình bộ điều 
khiển tuyến tính có thể được áp dụng cho các phần tử trong hệ thống mô phỏng của 
phần mềm AVL-Cruise. Hình 2.29 thể hiện sơ đồ tổng quan liên kết giữa 
Matlab/Simulink và AVL-Cruise. Các thông số như suất tiêu hao nhiên liệu, tốc độ 
của xe, tốc độ của các nguồn động lực, độ mở bướm ga, tình trạng phát thải sẽ được 
đưa vào làm thông số đầu vào cho trình điều khiển. Các thông số này sẽ được đưa 
qua các bộ chuyển đổi dữ liệu để định dạng lại dữ liệu cho phù hợp, sau đó chúng sẽ 
được đưa qua các cổng logic để xử lý. Các tín hiệu xử lý sẽ được chuyển đến các khối 
làm việc như ĐCĐ hay ĐCĐT ở đầu ra, nhờ các tín hiệu này, phần mềm AVL-Cruise 
sẽ thực hiện được các mô phỏng với nguồn động lực hybrid[13,41,42]. 
2.5. Kết luận 
Trên cơ sở lý thuyết về nguồn động lực và mô phỏng xe hybrid, Chương 2 đã 
đạt được các thành tựu sau: 
- Quy trình các bước thực hiện đề tài nghiên cứu và đánh giá một hệ động lực 
hybrid. 
- Xây dựng được cơ sở lý thuyết cho việc tính toán nguồn động lực cũng như 
tỷ lệ phân chia công suất giữa các nguồn động lực xe hybrid. 
- Xây dựng được lưu đồ thực hiện luận án cũng như lưu đồ tổng quan chiến 
lược điều khiển nguồn động lực, nạp điện ắc quy cho xe hybrid để chuẩn bị cho các 
nội dung ở chương sau khi nói về các chiến lược chi tiết. 
- Xây dựng được cơ sở lý thuyết tính toán cho nguồn động lực, nạp điện trong 
mô phỏng AVL-Cruise cho xe hybrid. 
- Tìm hiểu được hàm tính toán nhiên liệu tiêu thụ và khí thải cho nguồn động 
lực xe hybrid. 
Hình 2.29 Cơ sở liên kết giữa phần mềm Matlab/Simulink và phần mềm AVL-
Cruise 
 65 
Chương 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ 
ĐỘNG LỰC XE HYBRID 
Trên cơ sở lý thuyết đã nêu ở Chương 2, Chương 3 sẽ thực hiện tính toán thiết 
kế hệ động lực xe hybrid 2 chỗ ngồi, sau đó thực hiện xây dựng mô hình và mô phỏng 
xe hybrid trên phần mềm AVL-Cruise. 
3.1. Tính toán thiết kế hệ động lực xe hybrid 
3.1.1 Thiết kế hệ phối hợp nguồn động lực xe hybrid 
a) Yêu cầu chung 
Trong quá trình thiết kế xe truyền thống, công suất cực đại của động cơ được 
xác định trên cơ sở một số tính năng kỹ thuật của xe, ví dụ như: tính năng động lực 
học, tính năng khi chạy việt dã, v.v. được đặt ra khi thiết kế. Đối với xe hybrid, các 
nguồn động lực khác nhau cần có sự phối hợp sao cho tổng công suất cung cấp cho 
bánh xe chủ động phải bằng công suất cực đại của động cơ ở xe truyền thống có tính 
năng kỹ thuật tương đương, mà công suất của mỗi nguồn động lực còn phải được lựa 
chọn sao cho cả hệ thống làm việc với các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật - phát thải tốt 
nhất có thể. 
Để thực hiện đánh giá tính khả thi của phương án phối hợp nguồn động lực giữa 
ĐCĐT và ĐCĐ, cần thiết phải có bước tính toán các nguồn động lực. 
Sự cần thiết của việc quản lý năng lượng các nguồn động lực xe hybrid được 
xác định là một mục tiêu quan trọng và được tính toán theo một chiến lược cụ thể 
nhằm đảm bảo cho sự hoạt động liên tục và hiệu quả của hệ phối hợp. 
So sánh đối chứng giữa xe sử dụng ĐCĐT trên xe truyền thống với xe hybrid 
nhằm đánh giá mức phát thải và tiêu hao nhiên liệu. 
Chính vì những yêu cầu trên chương này sẽ tập trung thể hiện các nội dung trong 
quá trình tính toán xác định nguồn động lực, cũng như thực hiện thiết kế, chế tạo hệ 
thống phối hợp nguồn động lực xe hybrid, lập mô hình mô phỏng xe hybrid và xe 
truyền thống bằng phần mềm AVL-Cruise [48,49,50], đánh giá so sánh kết quả giữa 
xe hybrid và xe truyền thống. 
b) Thiết kế bộ kết hợp công suất 
Trong mục 2.2.2.2 của Chương 2, NCS đã phân tích các ưu, nhược điểm của 
các bộ kết hợp công suất cơ bản và đã chọn bộ kết hợp công suất kiểu kết nối tốc độ 
và công suất vì đây là bộ truyền cơ khí có kết cấu không phức tạp và đảm bảo được 
sự kết hợp linh hoạt giữa tốc độ của ha