Nghiên cứu điều khiển lực kẹp CVT cho xe điện dựa trên đặc tính trượt | Tài liệu Môn Công nghệ Kĩ thuật ô tô Trường đại học sư phạm kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh

Nghiên cứu điều khiển lực kẹp CVT cho xe điện dựa trên đặc tính trượt
Nguyễn Bảo Duy[0987939282]
1 Khoa Cơ khí động lực, Đại học Sư phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam
2 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam
3 Số 1, Võ Văn Ngân, P. Linh Chiểu, TP. Thủ Đức, TP. Hồ Chí Minh Abstract.
thông vì bảo vệ môi trường, tiếng ồn thấp và chi phí
Hiệu suất cơ học thấp của hộp số biến thiên liên vận hành nhỏ, đã nhận được sự quan tâm sâu sắc từ
tục (CVT) của vành đai này bị hạn chế ứng dụng
các nhà sản xuất ô tô và người tiêu dùng.
của nó trong các phương tiện năng lượng mới. Để
Ngày nay, hộp số một tốc độ được chế, hộp số
cải thiện hơn nữa hiệu suất CVT và giảm mức tiêu
một tốc độ hy sinh một số nền kinh tế năng lượng.
thụ năng lượng của xe điện (EV) với CVT, bài viết
Để nâng cao hơn nữa hiệu quả tổng thể, các chuyên
này đề xuất cấu hình CVT thuần điện và chiến lược
gia và học giả đã bắt đầu nghiên cứu ứng dụng
kiểm soát lực kẹp. Các đặc tính trượt của CVT thu
truyền đa tốc độ cho EV. Một số nghiên cứu đã chỉ
được thông qua thử nghiệm băng ghế dự bị, mô hình
ra rằng hộp số hai tốc độ và multi tốc độ khác có
động của trượt CVT được thiết lập và chiến lược
thể cải thiện hiệu quả truyền tải của EV, do đó tăng
điều khiển mờ lực kẹp được thiết kế. Chiến lược này
cường động lực học của xe. Một số học giả đã phát
được nghiên cứu bằng cách mô phỏng trong điều
triển hộp số đa tốc độ mới cho EV để cải thiện nền
kiện extreme và chu kỳ lái xe tiêu chuẩn. Kết quả
kinh tế năng lượng xe. Ngoài ra, chiến lược thay đổi
mô phỏng cho thấy chiến lược kiểm soát lực kẹp
của hộp số đa tốc độ cũng đã trở thành trọng tâm
được đề xuất có khả năng thích ứng tốt.Trong điều
của nghiên cứu và một loạt các chiến lược thay đổi
kiện khắc nghiệt, chiến lược này có thể đảm bảo
cho truyền đa tốc độ đã được đề xuất trong tài liệu.
rằng CVT không bị trượt vĩ mô, đồng thời giảm lực
Bộ điều khiển tương ứng đã được phát triển để nâng
kẹp xuống 12,86-21,65%. Tiêu thụ năng lượng trên
cao hiệu quả của xe và cải thiện sự thoải mái khi lái
100 km là 14,90 kWh ở NEDC, thấp hơn 6,67% so
xe. Như có thể thấy từ các tài liệu trên, nhiều tốc độ
với chiến lược truyền thống. Hiệu suất trung bình và
đã trở thành xu hướng tất yếu đối với việc truyền tải
hiệu suất truyền động trung bình của CVT tăng lần cho xe điện. Một số EV được phát triển gần đây đã
lượt là 3,71% và 6,40%. Kết quả nghiên cứu cho
bắt đầu áp dụng các phương pháp tấn công đa tốc
thấy việc điều chỉnh lực kẹp CVT thông qua điều
độ, chẳng hạn như BMW i8 và Volvo XC90. CVT
khiển dựa trên tốc độ trượt có thể cải thiện hiệu
có thể nhận ra sự thay đổi liên tục của tỷ lệ trong
suất CVT và tiết kiệm năng lượng của EV, cung cấp
một phạm vi tỷ lệ tốc độ nhất định.
một tài liệu tham khảo nhất định cho việc phát triển
Các đặc tính của tỷ lệ biến thiên liên tục có thể
chiến lược kiểm soát lực kẹp CVT và ứng dụng
điều chỉnh điểm vận hành động cơ linh hoạt hơn, cải CVT trên EV.
thiện năng lượng xe sinh thái nomy. Các tài liệu so
sánh CVT và truyền đa speed thông qua mô phỏng.
Kết quả cho thấy CVT là hộp số tiềm năng và lý Keywords:
tưởng nhất cho xe điện. Tuy nhiên, nghiên cứu đã
không xem xét ảnh hưởng của hiệu quả CVT, dẫn
hộp số biến đổi liên tục; lực kẹp; hiệu
đến hiệu quả tiết kiệm năng lượng thấp. Ruan et al.
quả; trượt; điều khiển mờ; xe điện
đã so sánh hành động imp của các hộp số khác nhau
về hiệu suất và chi phí của EV thông qua mô
phỏng. EV với CVT cho thấy mức tiêu thụ năng Introduction
lượng thấp hơn và công suất mạnh hơn, trong khi
CVT có thể tiết kiệm tiền của khách hàng từ góc độ
sử dụng trong hầu hết các EV được sản xuất hàng
dài hạn. Nghiên cứu đã so sánh CVT và hộp số một
loạt để tiết kiệm chi phí, chẳng hạn như Volkswagen
tốc độ thông qua các thí nghiệm và thấy rằng CVT
e-Golf, Nissan Leaf và các loại khác. Tuy nhiên, vì
giúp giảm 4,3% mức tiêu thụ năng lượng cho EV.
khả năng điều chỉnh động cơ rất hạn chế. Với sự gia
Ngoài ra, một số học giả thiết kế các chiến lược
tăng của cuộc khủng hoảng năng lượng và ô nhiễm
kiểm soát tỷ lệ tốc độ CVT để cải thiện hiệu quả hệ
môi trường, nhiều cơ quan quản lý đã xây dựng các
thống ion truyền cho EV. Nghiên cứu hiện tại về
quy định ngày càng nghiêm ngặt để hạn chế tiêu thụ
CVT điện tập trung vào phân tích so sánh định tính
năng lượng xe cộ và khí thải ô nhiễm. EV được coi
các hộp số khác nhau, một số tài liệu tiến hành
là một sự thay thế phù hợp cho các phương tiện giao
nghiên cứu chuyên sâu về hiệu quả của CVT đối với 2
EV. Tuy nhiên, hiệu suất CVT là từ 75% đến 90%
Chiến lược trol dựa trên đặc điểm trượt. Mô hình
tùy thuộc vào điều kiện làm việc. Không thể bỏ qua
động lực trượt CVT và mô hình mô phỏng xe được
tác động của hiệu suất CVT đối với mức tiêu thụ
thiết lập. Tính khả thi của chiến lược kiểm soát lực
năng lượng của EV, điều này là cần thiết để tiến
kẹp được đề xuất và tính ưu việt so với chiến lược
hành nghiên cứu liên quan.
kiểm soát lực kẹp truyền thống được xác minh bằng
Đặc tính trượt là một đặc tính vốn có của đai kim mô phỏng.
loại CVT. Trượt thích hợp có thể cải thiện hiệu suất
CVT, trong khi trượt quá mức sẽ gây ra thiệt hại
cho CVT. Làm thế nào để CVT hoạt động trong
phạm vi trượt hiệu quả cao luôn là trọng tâm của References
nghiên cứu CVT. Trong những năm gần đây, ngày
càng có nhiều học giả tiến hành nghiên cứu về
Carbone, G., Mangialardi, L., Bonsen, B., Tursi, C.,
các phương pháp kiểm soát trượt. Asayama et al. và
& Veenhuizen, P. (2007). CVT dynamics:
Kobyyashi et al. đã tiến hành nghiên cứu từ góc độ
Theory and experiments. Mechanism and
lý thuyết và thực nghiệm bằng cách phân tích mối Machine Theory 42 , (4), 409-428.
quan hệ giữa lực kẹp và tốc độ trượt. Kim và cộng
Fu, B., Zhu, T., Liu, J., & Hu, X. (2022). Research
sự. nghiên cứu hành vi đai chữ V kim loại của CVT
on Clamping Force Control of CVT for
cả về mặt phân tích và thực nghiệm. Họ đã thu
Electric Vehicles Based on Slip Character-
được mối quan hệ lực dọc trục tải tỷ lệ-mô-men istics. Sensors, (6), 2131. 22
xoắn và thấy rằng khả năng truyền mô-men xoắn
He, L., Li, L., Yu, L., & Song, J. (2013). Nonlinear
của phía dẫn động xác định độ trượt tổng thể.
sliding mode control of switched systems
Nishizawa et al. đã nghiên cứu các đặc tính ma sát
on continuously variable transmission
giữa đai kim loại CVT và ròng rọc và đề xuất mô
shifting. International journal of vehicle
hình f riction và thu được trạng thái truyền tải điện
design, 62(2-4), 289-311.
gần giới hạn trượt vĩ mô. Đã thiết lập một mô hình
Hu, J., Xiao, F., Peng, H., & Zhao, W. (2022). CVT
phân phối tải CVT hiệu quả, phân tích ảnh hưởng
discrete speed ratio optimizations based on
của vận tốc slip đến truyền tải điện và xác minh tính
energy efficiency for PHEV. Alexandria
hợp lệ của kết quả tính toán thông qua các thí
Engineering Journal, 61(5), 4095-4105.
nghiệm. Bonsen et al. và Klaassen et al. đã nghiên
Mohamed, E. S. (2013). Design and performance
cứu các đặc tính trượt của kim loại bằng cách kết
analysis of the hybrid powertrain strategies
hợp lý thuyết với các thí nghiệm. Họ đề xuất một
for split hybrid vehicles with CVT. Inter-
mô hình trượt CVT và phát triển bộ điều khiển
national Journal of Electric and Hybrid
kiểm soát trượt tương ứng. Kết quả nghiên cứu cho
Vehicles, 5(3), 195-214.
thấy việc kiểm soát trượt có thể cải thiện hiệu quả
Van de Meerakker, K., Rosielle, P., Bonsen, B., &
CVT. Trong tài liệu, các bộ điều khiển khác nhau
Klaassen, T. (2004). Design of an electro-
như bộ điều khiển PI thích ứng và bộ điều khiển
mechanical ratio and clamping force actu-
LQR được thiết kế để cải thiện hiệu quả của kiểm
ator for a metal v-belt type CVT.
soát trượt. Kết quả mô phỏng cho thấy bộ điều khiển
Van der Sluis, F., Romers, L., Van Spijk, G.-J., &
được thiết kế có thể làm giảm hiệu suất của CVT mà
Hupkes, I. (2019). CVT, promising solu-
không làm mất đi độ bền. Ngoài ra, đã thiết lập một
tions for electrification. SAE Tech. Pap , 1,
phương pháp nhận dạng trạng thái lái xe và phân 0359.
tích tính khả thi của kiểm soát trượt ở trạng thái
Yang, Y., He, X., Zhang, Y., & Qin, D. (2018). Re-
không ổn định. Họ đã đề xuất một phương pháp
generative braking compensatory control
kiểm soát lực kẹp ở trạng thái uns teady và xác minh
strategy considering CVT power loss for
phương pháp này thông qua các thí nghiệm. Nghiên
hybrid electric vehicles. Energies, 11(3),
cứu các đặc tính truyền công suất dưới các vùng 497.
trượt khác nhau trong điều kiện rung động bên
Ye, M., & Ren, H. (2015). Shifting Energy Based
ngoài. Kết quả chỉ ra rằng có sự khác biệt về đặc
Optimization for All-Electric Vehicle
tính truyền rung động bên ngoài giữa vùng trượt vi
Equipped with Electric-Mechanical Con-
mô và vùng trượt vĩ mô. Các tài liệu được đề cập
tinuously Variable Transmission. Recent
chủ yếu nghiên cứu các đặc tính trượt CVT tách biệt
Patents on Mechanical Engineering, 8(3),
với các thí nghiệm hoặc kết hợp kiểm soát trượt 235-241.
CVT với các phương tiện truyền thống, và một số
Yildiz, A., Piccininni, A., Bottiglione, F., & Car-
nghiên cứu kết hợp EV với kiểm soát trượt CVT để
bone, G. (2016). Modeling chain continu-
nghiên cứu tối ưu hóa hiệu quả .
ously variable transmission for direct im- 3
plementation in transmission control.
Mechanism and Machine Theory, 105, 428-440.
Zhang, L., Yu, W., Zhao, X., Meng, A., & Muham-
mad, F. (2016). Force-tracking control of a
novel electric parking brake actuator based
on a load-sensing, continuously variable
transmission. Proceedings of the Institution
of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering , 230(11), 1569- 1582.