Luận án Nghiên cứu tối ưu hóa thiết kế độ lớn và tham số điều khiển nguồn năng lượng hệ động lực xe hybrid

Luận án Nghiên cứu tối ưu hóa thiết kế độ lớn và tham số điều khiển nguồn năng lượng hệ động lực xe hybrid trang 1

Trang 1

Luận án Nghiên cứu tối ưu hóa thiết kế độ lớn và tham số điều khiển nguồn năng lượng hệ động lực xe hybrid trang 2

Trang 2

Luận án Nghiên cứu tối ưu hóa thiết kế độ lớn và tham số điều khiển nguồn năng lượng hệ động lực xe hybrid trang 3

Trang 3

Luận án Nghiên cứu tối ưu hóa thiết kế độ lớn và tham số điều khiển nguồn năng lượng hệ động lực xe hybrid trang 4

Trang 4

Luận án Nghiên cứu tối ưu hóa thiết kế độ lớn và tham số điều khiển nguồn năng lượng hệ động lực xe hybrid trang 5

Trang 5

Luận án Nghiên cứu tối ưu hóa thiết kế độ lớn và tham số điều khiển nguồn năng lượng hệ động lực xe hybrid trang 6

Trang 6

Luận án Nghiên cứu tối ưu hóa thiết kế độ lớn và tham số điều khiển nguồn năng lượng hệ động lực xe hybrid trang 7

Trang 7

Luận án Nghiên cứu tối ưu hóa thiết kế độ lớn và tham số điều khiển nguồn năng lượng hệ động lực xe hybrid trang 8

Trang 8

Luận án Nghiên cứu tối ưu hóa thiết kế độ lớn và tham số điều khiển nguồn năng lượng hệ động lực xe hybrid trang 9

Trang 9

Luận án Nghiên cứu tối ưu hóa thiết kế độ lớn và tham số điều khiển nguồn năng lượng hệ động lực xe hybrid trang 10

Trang 10

Tải về để xem bản đầy đủ

pdf 162 trang nguyenduy 25/02/2024 270
Bạn đang xem 10 trang mẫu của tài liệu "Luận án Nghiên cứu tối ưu hóa thiết kế độ lớn và tham số điều khiển nguồn năng lượng hệ động lực xe hybrid", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.

Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu tối ưu hóa thiết kế độ lớn và tham số điều khiển nguồn năng lượng hệ động lực xe hybrid

Luận án Nghiên cứu tối ưu hóa thiết kế độ lớn và tham số điều khiển nguồn năng lượng hệ động lực xe hybrid
ưới của SOC 
10 0 cs_hi_soc Giới hạn trên của SOC 
2.3.2.3. HÀM MỤC TIÊU, ĐIỀU KIỆN RÀNG BUỘC 
 VÀ QUI TRÌNH TỐI ƯU HÓA 
Biến đầu ra trong bài toán tối ưu hóa nguồn động lực cho ô tô Toyota Prius 
1998 gồm suất tiêu thụ nhiên liệu FC và hàm lượng phát thải HC, CO và NO. Mục 
tiêu tối ưu cho ô tô Toyota Prius 1998 trong nghiên cứu này là giảm tối đa suất tiêu 
thụ nhiên liệu FC và hàm lượng phát thải, đồng thời đảm bảo được các ràng buộc là 
chỉ tiêu của tính năng động lực học theo yêu cầu của Việt Nam. 
Hàm mục tiêu : 
1 2 3 4
4
1
( ) . . . .
1i
i
G X w FC w HC w CO w NO
w

 (2.35) 
Trong nghiên cứu này, các trọng số wi được thay đổi để khảo sát sự ảnh hưởng 
của chúng đến kết quả tối ưu. 
Giống như khi tối ưu hóa hệ động lực ô tô hybrid kiểu song song, các điều 
kiện ràng buộc cũng tương tự và ứng viên nào có tính năng động lực học vi phạm 
74 
điều kiện ràng buộc cũng sẽ bị phạt bằng cách cộng thêm một lượng vào hàm mục 
tiêu như trình bày ở Mục 2.3.1.3. 
Qui trình tối ưu hóa hệ động lực ô tô hybrid kiểu hỗn hợp bằng giải thuật đàn 
ong cơ sở và bằng giải thuật đàn ong dựa trên pheromone cũng tương tự như khi tối 
ưu hóa hệ động lực ô tô hybrid kiểu song song, được trình bày ở các Mục 2.3.1.4 và 
2.3.1.5 với tập biến đầu vào ở Bảng 2-6 và hàm mục tiêu ở phương trình 2.35. 
2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 
Bài toán lựa chọn độ lớn của các nguồn năng lượng (ICE, EM, EG, AQ) thuộc 
hệ thống động lực hybrid một cách hợp lý và điều khiển sao cho chúng chỉ làm việc 
ở những chế độ tối ưu nhất có thể về phương diện tiêu thụ nhiên liệu (FC) và phát 
thải gây ô nhiễm môi trường (HC, CO, NO) là bài toán đa biến đa mục tiêu, trong 
đó có các mục tiêu xung đột lẫn nhau. 
Trên trên cơ sở lý thuyết xây dựng hàm mục tiêu được ứng dụng phổ biến hiện 
nay và những kết quả nghiên cứu đã được công bố về đề tài tối ưu hóa hệ động lực 
ô tô hybrid, NCS đã xây dựng được mô hình tổng quát tối ưu hóa hệ động lực 
hybrid được cấu thành từ nhiều thành tố có đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt 
động rất khác nhau và hàm mục tiêu với các biến số là các tiêu chí cần được tối ưu 
hóa (FC, HC, CO, NO), điều kiện ràng buộc là những tính năng của ô tô có liên 
quan trực tiếp nhất về phương diện kỹ thuật đến mục tiêu tối ưu hóa. 
 NCS đã phối hợp với tiến sĩ Packianather M.S. cải tiến và nâng cấp giải thuật 
đàn ong cơ sở để làm công cụ giải bài toán tối ưu hóa nói trên với mục tiêu nâng 
cao khả năng tìm được điểm cực trị toàn cục và tăng tốc độ hội tụ so với các giải 
thuật tối ưu hóa thông dụng hiện nay. 
75 
 Chương 3 
MÔ PHỎNG THỰC NGHIỆM TỐI ƯU HÓA ĐỘ LỚN VÀ 
THAM SỐ ĐIỀU KHIỂN NGUỒN NĂNG LƯỢNG CỦA 
HỆ ĐỘNG LỰC Ô TÔ HYBRID 
Thông thường, kết quả nghiên cứu lý thuyết chỉ có thể được khẳng định một 
cách đầy đủ trên cơ sở kết quả thực nghiệm trên đối tượng thực trong phòng thí 
nghiệm hoặc trong điều kiện khai thác thực tế theo một phương pháp hợp lý và với 
trang thiết bị thí nghiệm chuẩn xác. 
Bài toán tối ưu hóa hệ động lực ô tô hybrid có thể được giải bằng cách thực 
nghiệm trên một tập hợp các tổ hợp thiết bị được cấu thành từ các thành tố cơ bản 
của hệ động lực hybrid (ICE, EM, EG, AQ, v.v.) có độ lớn khác nhau và hoạt động 
ở những tập hợp các chế độ làm việc khác nhau. Điều này đồng nghĩa với yêu cầu 
phải có hàng loạt ICE, EM, EG, AQ, v.v. khác nhau được sử dụng làm đối tượng 
thực nghiệm để có được kết quả tối ưu hóa kỳ vọng. Phương án này không khả thi 
về phương diện kinh tế, không chỉ đối với các cá nhân nghiên cứu độc lập mà cả đối 
với các cơ sở nghiên cứu lớn. Đối với những đối tượng nghiên cứu vừa phức tạp về 
mặt kỹ thuật vừa đòi hỏi chi phí thực nghiệm rất lớn như hệ động lực ô tô hybrid, 
bài toán tối ưu hóa được giải bằng thực nghiệm trên mô hình đối tượng trên máy vi 
tính với sự hỗ trợ của các phần mềm thích hợp. Phương pháp thực nghiệm này được 
qui ước gọi là mô phỏng thực nghiệm. 
76 
3.1. MỤC TIÊU MÔ PHỎNG THỰC NGHIỆM 
 Nội dung mô phỏng thực nghiệm trong luận án nhằm các mục tiêu dưới đây : 
(1) Giải bài toán tối ưu hóa hệ động lực hybrid bằng giải thuật đàn ong; 
(2) So sánh chất lượng tối ưu hóa hệ động lực hybrid bằng giải thuật đàn ong 
cơ sở (BBA) và bằng giải thuật đàn ong dựa trên pheromone (PBA); 
(3) So sánh kết quả tối ưu hóa hệ động lực ô tô hybrid theo chu trình vận hành 
áp dụng cho ô tô con được cơ quan hữu quan của Việt Nam xây dựng và theo chu 
trình vận hành FTP do EPA xây dựng; 
(4) Đánh giá độ tin cậy của phương pháp tối ưu hóa hệ động lực hybrid bằng 
giải thuật đàn ong. 
3.2. CÔNG CỤ MÔ PHỎNG THỰC NGHIỆM 
3.2.1. PHẦN MỀM MÔ PHỎNG ADVISOR [25], [26], [31] 
 ADVISOR là viết tắt của cụm từ ADvanced VehIcle SimulatOR. ADVISOR 
là phần mềm mã nguồn mở chạy trong môi trường phần mềm Matlab/ Simulink, 
được Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia Hoa Kỳ (National Renewable 
Energy Laboratory - NREL) xây dựng và phát triển dưới sự tài trợ của Bộ năng 
lượng Hoa Kỳ. 
ADVISOR được phát triển lần đầu tiên vào tháng 11/1994 với mục đích là hỗ 
trợ tăng cường sự hiểu biết về ô tô hybrid cũng như giải quyết những thách thức về 
mặt kỹ thuật trong việc thiết kế ô tô hybrid có mức tiêu thụ nhiên liệu và phát thải 
thấp. Tính đến năm 2002, đã có hơn 4.500 cá nhân và tổ chức của hơn 70 quốc gia 
đã tải về và sử dụng ADVISOR, trong đó khoảng 60 % người sử dụng đến từ những 
ngành công nghiệp tư nhân và 35 % đến từ các học viện khắp nơi trên thế giới. 
ADVISOR được phát triển liên tục nhờ đóng góp bổ sung của người dùng và cộng 
tác viên. 
 ADVISOR có một số đặc điểm và tính năng cơ bản như sau : 
 Cho phép đánh giá tính kinh tế nhiên liệu và tính năng động lực học của 
ô tô truyền thống, ô tô điện, ô tô hybrid và ô tô chạy bằng pin nhiên liệu nếu có đầy 
77 
đủ dữ liệu cơ bản về đặc điểm kỹ thuật của ô tô. Người dùng có thể thay đổi dữ liệu 
của mẫu ô tô đã có để tạo mô hình ô tô mới; thay đổi độ lớn các nguồn năng lượng 
như ICE, EM, ắcqui, pin nhiên liệu; 
 Tích hợp tất cả các chu trình vận hành thông dụng để thực nghiệm mô 
phỏng; 
 Có thể chạy ADVISOR theo cách tương tác với giao diện (Graphical 
User Interface - GUI) hoặc theo cách tự động bằng một tập câu lệnh được hướng 
dẫn trong phần Help của ADVISOR. 
Năm 2001, NREL được Bộ năng lượng Hoa Kỳ tài trợ dự án số hiệu 
HV116010, có tên “Test Results and Modeling of the Honda Insight using 
ADVISOR”, trong đó tiến hành hàng loạt thực nghiệm trên bệ thử trong phòng thí 
nghiệm và trong điều kiện vận hành thực tế để lấy dữ liệu tinh chỉnh mô hình ô tô 
Honda Insight 2000 trong phần mềm ADVISOR. Như vậy về lý thuyết, kết quả 
thực nghiệm mô phỏng mô hình ô tô Honda Insight 2000 bằng ADVISOR có thể 
được xem là có độ chính xác tương đương với kết quả thực nghiệm trên đối tượng 
thực trong phòng thí nghiệm (xem Phụ lục 1). 
3.2.2. MÔ ĐUN GIẢI THUẬT ĐÀN ONG 
Để sử dụng được ADVISOR cho thực nghiệm mô phỏng tối ưu hóa hệ động 
lực ô tô hybrid bằng giải thuật đàn ong, NCS đã xây dựng mô đun giải thuật đàn 
ong bằng ngôn ngữ lập trình Matlab và tích hợp nó vào trong ADVISOR. Toàn bộ 
mã nguồn mô đun giải thuật đàn ong được trình bày trong Phụ lục 4. 
Việc tích hợp giải thuật đàn ong vào ADVISOR được thực hiện bằng cách sử 
dụng tập lệnh của ngôn ngữ lập trình Matlab với định dạng “*.m” theo các bước 
sau: 
 Bước 1: Xác định các giới hạn dưới và giới hạn trên của các biến đầu vào X 
(xem mục 3.4.8 và 3.4.9); 
 Bước 2: Khởi tạo các tham số, thuộc tính của ô tô hybrid cần tối ưu; 
 Bước 3: Gán trị số cho các phần tử của X // Vòng lặp bắt đầu; 
78 
 Bước 4: Truyền tập giá trị các biến thành phần của X cho ADVISOR và gọi 
ADVISOR thực hiện quá trình chạy mô phỏng ô tô hybrid để tính toán các thành 
phần của tập biến đầu ra Y; 
Hình 3-1. Sơ đồ liên kết giữa mô đun giải thuật đàn ong và ADVISOR 
 Bước 5: Sau khi ADVISOR chạy mô phỏng sẽ cho ra trị số kết quả đầu ra 
từng thành phần của tập Y, các kết quả này của Y được đưa ngược trở về cho Giải 
thuật đàn ong để tính toán hàm mục tiêu và kiểm tra các điều kiện ràng buộc. Giải 
thuật đàn ong sẽ dựa vào kết quả của hàm mục tiêu và điều kiện ràng buộc để thay 
đổi trị số các thành phần của X để chuẩn bị cho vòng lặp tiếp theo; 
 Bước 6: Kiểm tra điều kiện kết thúc, nếu điều kiện kết thúc chưa thỏa thì 
quay lại Bước 3. Sau mỗi vòng lặp, giải thuật tối ưu sẽ cho ra một tập giá trị của X 
để G(X) đạt giá trị nhỏ nhất nhằm tìm ra một điểm của “mặt trước pareto”. Cuối 
vòng lặp, nếu điều kiện kết thúc thỏa mãn thì quá trình tối ưu được dừng lại. 
BA 
- Giới hạn các biến đầu vào, xác định tham số giải thuật BA 
- Khởi tạo tham số, thuộc tính các bộ phận ô tô hybrid 
- Gán trị số cho biến đầu vào X 
- Truyền giá trị X cho ADVISOR và ra lệnh ADVISOR chạy mô phỏng 
- Nhận Y từ ADVISOR, tính toán hàm mục tiêu và kiểm tra điều kiện ràng buộc 
ADVISOR 
Y={Tiêu hao nhiên liệu, phát thải và tính năng động lực học} 
Y={Tiêu hao nhiên liệu, phát thải 
và tính năng động lực học của ô tô} 
X={Độ lớn các nguồn năng lượng 
 và tham số điều khiển} 
 ( ) ( , , , )Min G X Min FC HC CO NO 
0)(
0)(
Xk
Xh
q
l
79 
3.2.3. BỘ DỮ LIỆU VỀ Ô TÔ HONDA INSIGHT 2000 
 Honda Insight 2000 là ô tô con thương mại 2 chỗ ngồi do hãng Honda chế 
tạo, phiên bản năm 2000, được trang bị hệ động lực hybrid kiểu song song. Ngoại 
trừ bản đồ khí thải, các dữ liệu của Honda Insight cần thiết cho việc giải bài toán 
tối ưu hóa hệ động lực hybrid kiểu song song trong phạm vi nghiên cứu của luận 
án được chứa trong thư viện của ADVISOR. Một số đặc điểm kỹ thuật cơ bản của 
Honda Insight 2000 được thể hiện trong Bảng 3-1 [25], [31]. 
Hình 3-2. Ô tô Honda Insight 2000 
Bảng 3-1. Đặc điểm kỹ thuật của Honda Insight 2000 
TT Đặc điểm kỹ thuật Mô tả/ trị số 
1 Kích thước xe 
 Dài Lcar = 3,94 m 
 Rộng Bcar = 1,70 m 
 Cao Hcar = 1,33 m 
 Dung tích khoang hành khách: 1,34 m3 
 Dung tích khoang chứa hành lý: 0,45 m3 
2 
Tiết diện ngang 
chắn gió 
Acar = 1,9 m2 
3 Động cơ đốt trong 
 Chủng loại: Động cơ xăng 
 Số lượng xylanh iice = 3 
 Dung tích công tác Vice = 1000 cm3 
 Tốc độ quay danh nghĩa nice = 5700 rpm 
 Công suất danh nghĩa Nice = 50 kW 
80 
 Momen quay cực đại Mice. max = 89,5 Nm ở tốc 
độ quay 4800 rpm. 
4 Động cơ điện 
 Công suất cực đại Nem = 10 kW ở tốc độ quay 
nem = 3000 rpm 
 Momen Mem = 48 Nm ở nem = 1000 rpm 
5 Ắcqui 
 Loại: Nickel-Metal Hydride 
 Số lượng iaq = 120 
 Điện áp tổng Uaq = 144 V 
 Điện dung Caq = 6,5 Ah 
6 Hộp số Loại cơ khí với 5 số tay 
7 Khối lượng 
 Động cơ đốt trong: mICE = 130 kg 
 Động cơ điện: mEM = 60 kg 
 Ắc qui: mAQ = 20 kg 
 Thân xe: mBD = 520 kg 
 Hành lý: mPa = 136 kg 
 Hộp số: mTR = 91 kg 
 Bộ xử lý khí thải: mex = 5 kg 
3.2.4. BỘ DỮ LIỆU VỀ Ô TÔ TOYOTA PRIUS 1998 
Hình 3-3. Ô tô Toyota Prius 1998 
81 
 Toyota Prius 1998 là ô tô con thương mại 5 chỗ ngồi do hãng Toyota chế 
tạo, phiên bản năm 1998, được trang bị hệ động lực hybrid kiểu hỗn hợp. Một số 
đặc điểm kỹ thuật cơ bản của Toyota Prius 1998 được thể hiện ở Bảng 3-2. 
Bảng 3-2. Đặc điểm kỹ thuật của Toyota Prius 1998 [31], [63] 
TT Đặc điểm kỹ thuật Mô tả/ trị số 
1 Kích thước xe 
 Diện tích cản chính diện 1,746 m2 
 Chiều cao tâm trọng lực 0,569 m 
 Dài Lcar = 4,275 m 
 Rộng Bcar = 1,695 m 
 Cao Hcar = 1,49 m 
 Khoảng cách 2 trục bánh xe 2,55 m 
2 Động cơ đốt trong 
 Chủng loại: Động cơ xăng 
 Số lượng xylanh iice = 4 
 Dung tích công tác Vice = 1500 cm3 
 Tốc độ quay danh nghĩa nice = 4500 rpm 
 Công suất danh nghĩa Nice = 43 kW ở tốc độ 
4000 rpm 
 Momen quay cực đại Mice. max = 102 Nm ở tốc 
độ quay 4000 rpm. 
 Tỷ số nén 13,5 
3 Động cơ điện 
 Công suất cực đại Nem = 31 kW 
 Momen cự đại Mem = 305 Nm 
4 Ắcqui 
 Loại: Nickel-Metal Hydride 
 Điện áp tổng Uaq = 288 V 
 Điện dung danh nghĩa Caq = 6,5 Ah 
5 Hộp số Loại vô cấp điều khiển bằng thiết bị điện tử 
6 Khối lượng Động cơ đốt trong: mICE = 137 kg 
 Động cơ điện: mEM = 57 kg 
82 
 Máy phát điện: mEG = 33 kg 
 Ắc qui: mAQ = 40 kg 
 Thân xe: mBD = 918 kg 
 Hành lý: mPa = 136 kg 
 Hộp số: mTR = 91 kg 
 Bộ xử lý khí thải: mex = 11 kg 
3.2.5. CHU TRÌNH VẬN HÀNH 
 Mặc dù nhiều chuyên gia đã khuyến nghị chỉ nên xem các chu trình vận hành 
như là một công cụ so sánh hơn là một công cụ dự đoán do hầu như không thể dự 
đoán chính xác một loại ô tô sẽ được vận hành trong thực tế theo một chu trình như 
thế nào vì mỗi ô tô sẽ được sử dụng vào những mục đích khác nhau và mỗi người 
lái cũng có phong cách lái xe khác nhau, tuy nhiên, để kết quả thu được có giá trị so 
sánh và gần với điều kiện vận hành thực tế nhất có thể, việc áp dụng các chu trình 
vận hành trong thực nghiệm là qui trình phổ biến hiện nay. 
Với mục đích so sánh kết quả tối ưu hóa hệ động lực ô tô hybrid theo chu trình 
vận hành áp dụng cho ô tô con được cơ quan hữu quan của Việt Nam xây dựng và 
theo chu trình vận hành do một tổ chức có uy tín ở nước ngoài xây dựng, các mô 
phỏng thực nghiệm sẽ được thực hiện theo chu trình vận hành FTP và chu trình vận 
hành CECDC. 
FTP (Federal Test Procedure) là chu trình vận hành áp dụng cho ô tô có chế độ 
làm việc nhẹ được vận hành trong điều kiện của thành phố do EPA (Environmental 
Protection Agency - US) xây dựng. CECDC là chu trình vận hành áp dụng cho ô tô 
con do Học viện Kỹ thuật quân sự và bộ phận quản lý môi trường của Việt Nam 
phối hợp với Đại học Hong Kong xây dựng (xem mục 2.1.4 và Phụ lục 3). 
83 
3.3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG THỰC NGHIỆM 
3.3.1. DANH MỤC MÔ PHỎNG THỰC NGHIỆM 
 Bảng 3-3 tổng hợp các nội dung và mục đích của các mô phỏng thực nghiệm 
được thực hiện nhằm đạt được mục tiêu thực nghiệm đặt ra ở mục 3.1. 
Bảng 3-3. Danh mục các mô phỏng thực nghiệm 
TT Danh mục các mô phỏng thực nghiệm 
Mô phỏng thực nghiệm trên Honda Insight 2000 
1 
Tối ưu hóa riêng lẻ tham số điều khiển bằng giải thuật đàn ong cơ sở (BBA) 
theo chu trình vận hành áp dụng cho ô tô con ở Việt Nam (CECDC). 
2 
Tối ưu hóa riêng lẻ tham số điều khiển bằng giải thuật đàn ong cơ sở (BBA) 
theo chu trình vận hành FTP (Federal Test Procedure) do EPA 
(Environmental Protection Agency - US) xây dựng. 
3 
Tối ưu hóa riêng lẻ tham số điều khiển bằng giải thuật đàn ong dựa trên 
pheromone (PBA) theo chu trình vận hành CECDC. 
4 Tối ưu hóa riêng lẻ tham số điều khiển bằng PBA theo FTP. 
5 
Tối ưu hóa đồng thời độ lớn nguồn năng lượng và tham số điều khiển bằng 
BBA theo CECDC 
6 
Tối ưu hóa đồng thời độ lớn nguồn năng lượng và tham số điều khiển bằng 
BBA theo FTP 
7 
Tối ưu hóa đồng thời độ lớn nguồn năng lượng và tham số điều khiển bằng 
PBA theo CECDC 
8 
Tối ưu hóa đồng thời độ lớn nguồn năng lượng và tham số điều khiển bằng 
PBA theo FTP 
Mô phỏng thực nghiệm trên Toyota Prius 1998 
9 
Tối ưu hóa riêng lẻ tham số điều khiển bằng PBA theo CECDC với các bộ 
trọng số wi khác nhau 
10 
Tối ưu hóa đồng thời độ lớn nguồn năng lượng và tham số điều khiển bằng 
PBA theo CECDC với các bộ trọng số wi khác nhau 
84 
3.3.2. MÔ PHỎNG THỰC NGHIỆM TRÊN HONDA INSIGHT 2000 
 Do chưa có bản đồ phát thải của ICE trang bị cho Honda Insight 2000 nên 
tập biến đầu ra trong bài toán tối ưu hóa chỉ bao gồm một biến số là lượng tiêu thụ 
nhiên liệu (FC). Mục tiêu tối ưu trong trường hợp này với điều kiện ràng buộc 
được xác định trong điều kiện ở Việt Nam (xem mục 2.1.3 và 3.4.1) như sau : 
max
min
200
( ) ( )
120 /
 11%
20,4m
Min G X Min FC
v km h
t s

 (3.1) 
Hình 3-4. Sơ đồ mô phỏng thực nghiệm tối ưu hóa 
hệ động lực của Honda Insight 2000 
 Để thay đổi công suất lớn nhất của ICE, EM, dung lượng AQ, phần mềm 
ADVISOR sử dụng các hệ số tỉ lệ tương ứng là “fc_trq_scale”, “mc_trq_scale”, 
“ess_cap_scale”. Khi đó công suất cực đại của ICE và EM trong quá trình tối ưu 
bằng công suất cực đại của ICE và EM hiện tại của ô tô Honda Insight 2000 ở Bảng 
BA 
ADVISOR 2002 
(Tính FC và tính năng động lực học của ô tô) 
FC và tính năng 
động lực học của ô tô 
Độ lớn các nguồn năng lượng 
 và tham số điều khiển 
hệ động lực Honda Insight 2000 
vmax ≥ 120 km/h 
min ≥ 11 % 
t200m ≤ 20,4s 
Min(G(X)) = Min (FC) 
85 
3-1 nhân với các hệ số tỉ lệ “fc_trq_scale”, “mc_trq_scale” tương ứng, còn dung 
lượng AQ bằng hệ số tỉ lệ dung lượng AQ “ess_cap_scale” nhân với dung lượng 
hiện tại của AQ trên ô tô (xem mục 2.3.1.2 và 3.4.8). 
 Trong các thực nghiệm tối ưu hóa riêng các tham số điều khiển, độ lớn các 
nguồn năng lượng của hệ động lực được cố định bằng cách thiết lập 3 biến 
“fc_trq_scale”, “mc_trq_scale” và “ess_cap_ scale” luôn bằng bằng 1. Các biến còn 
lại thuộc tham số điều khiển được thay đổi trong phạm vi của Bảng 3-5. 
Nhằm loại bỏ ảnh hưởng của việc sử dụng năng lượng có sẵn của AQ đến tính 
toán lượng tiêu thụ nhiên liệu và tính năng động lực học của xe, khi sử dụng phần 
mềm ADVISOR để tính toán lượng tiêu thụ nhiên liệu và tính năng động lực học 
của ô tô Honda Insight 2000, quá trình mô phỏng được chạy cho đến khi trạng thái 
năng lượng điện SOC của AQ khi kết thúc sai khác 0,5% so với SOC lúc bắt đầu 
chạy. 
3.3.3. MÔ PHỎNG THỰC NGHIỆM TRÊN TOYOTA PRIUS 1998 
 ADVISOR hiện tại chứa đầy đủ các dữ liệu phục vụ mô phỏng thực nghiệm 
tối ưu hóa hệ động lực ô tô Toyota Prius 1998 trong phạm vi nghiên cứu đã được 
xác định. Mục tiêu tối ưu cho ô tô Toyota Prius 1998 với điều kiện ràng buộc được 
xác định trong điều kiện ở Việt Nam có dạng như sau : 
 1 2 3 4
4
1
max
min
200
( ) ( . . . . )
1
120 /
 11%
20,5
i
i
m
Min G X Min w FC w HC w CO w NO
w
v km h
t s


 (3.2) 
 Do mỗi mục tiêu tối ưu (FC, HC, CO và NO) có khoảng biến thiên và trị số 
khác nhau nên giá trị của chúng được chuẩn hóa (normalization) bằng cách chia nó 
86 
với trị số hiện tại tương ứng của ô tô Toyota Prius 1998 trước khi tối ưu theo chu 
trình vận hành được thử nghiệm. Khi đó mục tiêu tối ưu trở thành : 
 1 2 3 4
4
1
max
min
200
( ) ( . . . . )
1
120 /
 11%
20,5
i
i
m
Min G X Min w FC w HC w CO w NO
w
v km h
t s


 (3.3) 
Trong đó FC , HC , CO và NO là giá trị chuẩn hóa của FC, HC, CO và NO. 
 Hình 3-5. Sơ đồ mô phỏng thực nghiệm tối ưu hóa 
hệ động lực của Toyota Prius 1998 
Để thay đổi công suất cực đại của ICE, EM, EG, dung lượng AQ của ô tô 
Toyota Prius 1998, phần mềm ADVISOR sử dụng các hệ số tỉ lệ tương ứng là 
“fc_trq_scale”, “mc_trq_scale”, “gc_trq_scale” và “ess_cap_scale”. Khi đó công 
suất cực đại của ICE, EM và EG trong quá trình tối ưu bằng công suất cực đại của 
PBA 
ADVISOR 2002 
(Tính FC, HC, CO, NO 
và tính năng động lực học của ô tô) 
FC, HC, CO, NO và tính 
năng động lực học của ô tô 
Độ lớn các nguồn năng lượng 
 và tham số điều khiển 
hệ động lực Toyota Prius 1998 
vmax ≥ 120 km/h 
min ≥ 11 % 
t200m ≤ 20,5s 1 2 3 4( ) ( . . . . )Min G X Min w FC w HC w CO w NO 
87 
ICE, EM và EG hiện tại của ô tô Toyota Prius 1998 ở Bảng 3-2 nhân với các hệ số 
tỉ lệ “fc_trq_scale”, “mc_trq_scale” và “mc_trq_scale” tương ứng, còn dung 
lượng AQ bằng hệ số tỉ lệ dung lượng AQ “ess_cap_scale” nhân với dung lượng 
hiện tại của AQ trên ô tô (xem mục 2.3.2.2 và 3.4.9). 
Trong các mô phỏng thực nghiệm tối ưu hóa riêng các tham số điều khiển, độ 
lớn các nguồn năng lượng của hệ động lực được cố định bằng cách thiết lập 4 biến 
“fc_trq_scale”, “mc_trq_scale”, “gc_trq_scale” và “ess_cap_ scale” luôn bằng 1. 
Các biến còn lại thuộc tham số điều khiển được thay đổi trong phạm vi của Bảng 3-6. 
3.4. XÁC ĐỊNH CÁC DỮ LIỆU BAN ĐẦU 
3.4.1. ĐIỀU KIỆN RÀNG BUỘC 
 Căn cứ tiêu chuẩn TCVN 4054 : 2005 về vận tốc thiết kế và độ dốc lớn nhất 
cho phép đối với đường giao thông ở Việt Nam (xem Mục 2.1.3), các điều kiện ràng 
buộc về tính năng động lực học của ô tô được chọn như sau : 
 Vận tốc cực đại của ô tô : vmax ≥ 120 km/h 
 Độ dốc của đường mà ô tô có thể leo được : min ≥ 11 %; Vận tốc khi leo 
dốc : vSlope = 20 km/h; Thời gian leo dốc tối đa : tSlope = 20 phút. 
 Thời gian gia tốc cho phép từ khi khởi hành đến khi ô tô chạy được 
200m được tính theo công thức (2.4)

File đính kèm:

  • pdfluan_an_nghien_cuu_toi_uu_hoa_thiet_ke_do_lon_va_tham_so_die.pdf