RealTEQ Academy - Learning by Sharing.

1. TRƯỜ Ạ Ọ Ộ
NG Đ I H C BÁCH KHOA HÀ N I
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Điề ể ả ệ năng lượ
u khi n và qu n lý h ng lai
trên xe điện
NGUY N HOÀI LINH
ỄN TRẦ
Ngành K thu
ỹ ật điề ể ự độ
u khi n và T ng hóa
Giảng viên hướ ẫ
ng d n: T Võ Duy Thành
S.
Trường: Đi Đi
ệ –
n ệ ử
n t
HÀ NỘI, 2022

2. TRƯỜ Ạ Ọ Ộ
NG Đ I H C BÁCH KHOA HÀ N I
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Điề ể ả ệ năng lượ
u khi n và qu n lý h ng lai
trên xe điện
NGUY N HOÀI LINH
ỄN TRẦ
Ngành K thu
ỹ ật Điề ể ự độ
u khi n và T ng hóa
Giảng viên hướ ẫ
ng d n: TS. Võ Duy Thành
Trường: Đi Đi
ệ –
n ệ ử
n t
HÀ NỘI, 2022
ký c a GVHD
Chữ ủ

3. C NG HÒA XÃ H I CH T NAM
Ộ Ộ Ủ NGHĨA VIỆ
Độ ậ – ự – ạ
c l p T do H nh phúc
B N XÁC NH NH S A
Ả ẬN CHỈ Ử LUẬN VĂN THẠC SĨ
H và tên tác gi
ọ ả luận văn: Nguy n Tr n Hoài Linh
ễ ầ
Đề ận văn:
tài lu Điề ể ả ệ năng lượng lai trên xe điệ
u khi n và Qu n lý h n
Ngành: K thu i u khi n v ng hóa
ỹ ật đ ề ể à Tự độ
Mã số HV: 20202541M
Tác gi ng d n khoa h c và H ng ch m lu n
ả, Người hướ ẫ ọ ội đồ ấ ận văn xác nhậ
tác gi a ch a, b sung lu n h p H ng ngày 04 tháng
ả đã sử ữ ổ ận văn theo biên bả ọ ội đồ
05 năm 2022 ớ ộ
v i các n i dung sau:
i thích m t qu ng và th c nghi m
+ Giả ột cách rõ ràng hơn các kế ả mô phỏ ự ệ
B sung b ng nh ng danh m c t ng Anh và t vi
+ ổ ả ữ ụ ừ tiế ừ ết tắt.
+ Soát l i các l chính t có trong lu
ạ ỗi ả ận văn.
Hà N i
ộ , ngày 1 tháng 6 năm 2022
Gi lu
ảng ng d n Tác gi
viên hướ ẫ ả ận văn
TS. Võ Duy Thành Nguy n Hoài Linh
ễn Trầ
CH CH H NG
Ủ Ị
T Ộ Ồ
I Đ
PGS. TS Tr n Tr ng Minh
ầ ọ

4. LỜI CẢM ƠN
Em xin đượ ử ờ ảm ơn chân thành đế ầy giáo hướ ẫ
c g i l i c n th ng d n TS. Võ
Duy Thành trong su t kho ng th i gian v ng, ch
ố ả ờ ừa qua đã luôn tận tình định hướ ỉ
b o và t o nh u ki n t t nh
ả ạ ững điề ệ ố ất cho em để em có th hoàn thành lu
ể ận văn này.
Ngoài ra, em cũng xin cảm ơn TS. Nguyễn B o Huy c a Phòng thí nghi
ả ủ ệm Nghiên
cứu Xe điện (CTI) cũng đã dành thời gian giúp đỡ ỗ
, h trợ ấ
em r t nhi u. M
ề ặc dù đã
luôn c g ng trong quá trình nghiên c
ố ắ ứu nhưng do em vẫn còn h n ch v m t kinh
ạ ế ề ặ
nghi m, k n t i và th i gian th c hi n nên nh ng nghiên c u c a em s
ệ ỹ năng hiệ ạ ờ ự ệ ữ ứ ủ ẽ
không tránh kh i nh ng thi u sót hay nh i quy
ỏ ữ ế ững phương án giả ết chưa tối ưu. Vì
v y em r t hy v c nh n nh ng l i nh ng quí báu c a các
ậ ấ ọng đượ ậ ữ ờ ận xét và định hướ ủ
thầy cô để ển đề ảm ơn!
phát tri tài này trong tương lai. Em xin chân thành c
Hà Nộ ăm 2022
i, ngày 15 tháng 05 n
Học Viên
Nguyễ ầ
n Tr n Hoài Linh

5. M C
C L
   
NG QUAN V H N
1.1 u chung......................................................................................... 1
Giới thiệ
1.2 n................................................................. 1
Khái quát chung về xe ô tô điệ
1.3 H n................................................................. 3
ệ năng lượng lai trên ô tô điệ
M n s d n.................................... 3
ột số loại nguồ ử ụng cho ô tô điệ
Phân tích, l n h ng nghiên c u.... 6
ựa chọ ệ năng lượng lai cho hướ ứ
1.4 xu ng nghiên c u......................................................................... 7
Đề ấ ớ
t hư ứ
1.5 C u trúc ph n ti p theo c ......................................................... 8
ấ ầ ế ủa luận văn
  
N VÀ H NGU N LAI .............. 10
2.1 u di ng .............................. 10
Giới thiệu phương pháp biể ễn vĩ mô năng lượ
2.2 Mô hình hóa và thi t k u khi n cho h truy n c a xe ô tô
ế ế điề ể ệ ền động điệ ủ
điện i-MiEV ......................................................................................................... 12
Mô hình hóa b Inverter ........................................................... 12
ộ
Mô hình hóa động cơ IPM ........................................................ 14
Mô hình hộ ố
p s và bánh xe....................................................... 15
Mô hình hóa hệ ụ ầ
tr c và khung, g m xe..................................... 15
Mô hình độ ự ọ
ng l c h c thân xe .................................................. 16
Biể ễn EMR và điề ể ệ ền động điệ ủ
u di u khi n h truy n c a xe....... 17
2.3 u khi n cho h ng lai............ 21
Mô hình hóa và thiết kế điề ể ệ thống năng lượ
Mô hình toán củ ầ ử ệ ố
a các ph n t trong h th ng........................... 21
Biể ễn EMR và điề ể ệ năng lượ
u di u khi n h ng lai...................... 24
C QUNG S D NG B L
   C
THÍCH NGHI..................................................................................................... 27
3.1 t toán b l c thích nghi .................................................................... 27
Thuậ ộ ọ
3.2 t toán gi n áp siêu t .......................................................... 28
Thuậ ới hạn điệ ụ
3.3 ng, th ng và bình lu n .................................. 29
Mô phỏ ực nghiệm kiểm chứ ậ
K n mô ph ................................................................... 29
ịch bả ỏng
Mô phỏng offline ...................................................................... 31
Thực nghiệ ể
m ki m chứng ......................................................... 35
         
NG B
KHI   
N BI NG TR NG THÁI THEO MÔ HÌNH D BÁO............. 39
4.1 u khi n t ng lai b ng thu -PMP.......... 39
Điề ể ối ưu cho hệ năng lượ ằ ật toán alt

6. 4.2 u khi n bi ng tr ng thái b ng d báo mô hình.......... 40
Chiến lượ ề
c đi ể ến đồ ạ ằ ự
Đặ ấn đề
t v ................................................................................. 41
B u khi n MPC................................................................... 41
ộ điề ể
B u khi n PI cho bi ng tr ng thái................................ 45
ộ điề ể ến đồ ạ
4.3 K mô ph ng và bình lu n ............................................................... 46
ết quả ỏ ậ
K n mô ph ................................................................... 46
ịch bả ỏng
K mô ph ng và bình lu n................................................ 47
ết quả ỏ ậ
 
T LU N.................................................................................. 51
5.1 K n.................................................................................................... 51
ết luậ
5.2 ng phát tri n c a nghiên c .................................... 51
Hướ ể ủ ứu trong tương lai
TÀI LI 
U THAM KH O................................................................................. 52

7. DANH M 
C HÌNH V
Hình 1.1 Các cấu hình xe ô tô điện ........................................................................ 2
Hình 1.2 Đồ ị ủ ộ ố ạ ồn năng lượ
th Ragone c a m t s lo i ngu ng.................................. 3
Hình 1.3 Hệ năng lượng Fuel Cell trên ô tô điện Toyota Mirai ............................ 5
Hình 1.4 Hệ năng lượ ồm Pin và máy phát điệ
ng g n.............................................. 6
Hình 1.5 Sơ đồ ố ự ển đề ứ
kh i trình t phát tri tài nghiên c u ..................................... 8
Hình 2.1 Các phầ ử
n t EMR.................................................................................. 10
Hình 2.2 C u khi n vòng h ................................................................. 11
ấu trúc điề ể ở
Hình 2.3 Cấu trúc điề ể ả ồ
u khi n ph n h i vòng kín ................................................. 11
Hình 2.4 Nguyên lý thiết k i h th
ế điề ể ớ
u khi n v ệ ố ể ễ ằ
ng bi u di n b ng EMR........ 11
Hình 2.5 Cấ ệ năng lượ ền động điệ ủ
u hình h ng và truy n c a xe i-MiEV .............. 12
Hình 2.6 Cấ ộ ến đổ
u trúc b bi i điện áp ................................................................. 13
Hình 2.7 Mô hình liên tụ ộng cơ IPM trên hệ ọ ộ
c đ t a đ dq .................................. 14
Hình 2.8 Hệ ực môi trường tác độ
các l ng lên xe ô tô .......................................... 16
Hình 2.9 Biể ễ ệ ền độ
u di n EMR cho h truy ng xe i- ................................... 17
MiEV
Hình 2.10 Cấu trúc vòng điề ể ố ộ
u khi n cho t c đ xe.............................................. 18
Hình 2.11 Cấu trúc điề ển vòng dòng điệ ệ ọa độ
u khi n trên h t d-q...................... 19
Hình 2.12 Mạch tương đương của b chuy
ộ ể ạ
n m ch HESS ................................. 23
Hình 2.13 M n kháng L ................................................ 23
ạch tương đương của cuộ
Hình 2.14 Biể ễ ệ năng lượ ụ
u di n EMR h ng lai Pin-Siêu t .................................... 24
Hình 2.15 Cấu trúc điề ển vòng dòng điệ ộ
u khi n qua cu n kháng L ..................... 25
Hình 3.1 Biến đổ ậ ộ ọ
i thu t toán b l c thích nghi .................................................... 27
Hình 3.2 Khố ề ể ạ
i đi u khi n s c siêu tụ điện ........................................................... 28
Hình 3.3 Bộ ớ ạn điệ ụ
gi i h n áp siêu t .................................................................... 29
Hình 3.4 Sơ đồ ể ố
tri n khai kh i Strategy............................................................... 29
Hình 3.5 Xe ô tô điện Mitsubishi i-MiEV ........................................................... 30
Hình 3.6 Siêu tụ điện NESSCAP EMHSR-0062C0-125R0SR2 ......................... 30
Hình 3.7 Đáp ứ ốc độ ủ ệ
ng t c a xe đi n................................................................... 32
Hình 3.8 Dòng điệ ầ ủ ệ ố ền độ
n yêu c u c a h th ng truy ng....................................... 32
Hình 3.9 Dòng điệ ớ ến lược điề ể ớ
n pin v i các chi u khi n v i chu trình NEDC...... 32
Hình 3.10 Dòng điệ ớ ến lược điề ể ớ
n pin v i các chi u khi n v i chu trình Artemis.. 33
Hình 3.11 Ch tiêu ch ng c n pin ................................................ 33
ỉ ất lượ ủa dòng điệ
Hình 3.12 Điệ ụ ớ ến lượ ả ở
n áp siêu t v i các chi c qu n lý chu trình NEDC........... 34
Hình 3.13 Điệ ụ ớ ến lượ ả ở
n áp siêu t v i các chi c qu n lý chu trình Artemis......... 35
Hình 3.14 Sơ đồ ỏ
nguyên lý mô ph ng Signal HIL .............................................. 35
Hình 3.15 H ng th m mô ph ng Signal HIL..................................... 36
ệ thố ực nghiệ ỏ

8. Hình 3.16 Đáp ứ ốc độ ớ
ng t v i chu trình WLTC.................................................. 37
Hình 3.17 Dòng điệ ệ năng lượ ự ệ
n h ng lai trong th c nghi m ................................ 37
Hình 3.18 Điệ ụ ự ệ
n áp siêu t th c nghi m ............................................................... 38
Hình 4.1 Biể ễ ấ ủ
u di n dòng công su t c a hệ ố
th ng ................................................ 39
Hình 4.2 Chiến lượ ản lý năng lượ ựa trên phương pháp MPC
c qu ng d ............... 40
Hình 4.3 Cấu trúc điề ể ến đồ ạ
u khi n cho bi ng tr ng thái ....................................... 41
Hình 4.4 Đáp ứ ốc độ ủ ớ
ng t c a xe v i hai chu trình lái.......................................... 46
Hình 4.5 Phân phố ấ
i công su t c i b
ủ ệ năng lượ ớ
a h ng lai v ộ ........................... 47
PI
Hình 4.6 Phân phố ấ
i công su t c i b
ủ ệ năng lượ ớ
a h ng lai v ộ ...................... 48
MPC
Hình 4.7 Dòng điệ ủ ớ ật toán đề ấ
n c a pin v i các thu xu t....................................... 48
Hình 4.8 Các chỉ ấ ợ ủa dòng điệ
tiêu ch t lư ng c n pin............................................ 49
Hình 4.9 Điệ ụ ớ ật toán đề ấ
n áp siêu t v i các thu xu t ............................................ 50

9. DANH M C B
  
NG BI U
B ng 3.1 Thông s k thu ng............................................................ 30
ả ố ỹ ật của hệ thố

10. DANH M C T VI
  T TT
HIL : Hardware the
- -
In -Loop
EV : Electric Vehicle – Phương tiệ ạ ằng điệ
n ch y b n
HEV : Hybrid Electric Vehicle – Phương tiện lai điện
ESS : Energy Storage System tr
– ệ lưu
H ữ năng lượng
HESS : Hybrid Energy Storage System – ệ năng lượ
H ng lai
SoC : State of Charge ng thái s c
– Trạ ạ
DoD : Depth of Discharge
ECU : Electronic Control Unit – ầ ử điề ển điệ ử
Ph n t u khi n t
IS : Interface th
System H
– ệ ố ổ ế
ng c ng giao ti p
IPM Motor : Interior Permanent Magnet Motor
ng b u chìm
– Động cơ đồ ộ nam châm vĩnh cử
Batt. : Battery – ắ
/
Pin c-qui
SC : Supercapacitor Siêu t n
– ụ điệ
LPF : Low-Pass Filter L c thông th p
– ọ ấ
EMR : Energetic Macroscopic Representation
u di ng
– Phương pháp biể ễn vĩ mô năng lượ
MPC : Model predictive control – điề ể ự
u khi n d báo mô
hình
rms : root mean square

11. 1
     
T NG QUAN V H NG LAI TRÊN XE  N
1.1 chung
Gii thiu
Ô tô điệ ả ộ ệ ớ ự ế đã có lị ử
n không ph i là m t khái ni m m i mà trên th c t ch s lâu
đời. Từ đầu th k 19, xe ch y b ng ngu
ế ỷ ạ ằ ồn năng lượng điện đã có vị thế ạ
c nh tranh
tương đương với xe ch y b ng
ạ ằ động cơ hơi nước. Vào kho ng nh
ả ững năm 1832 và
1839, Robert Anderson, nhà khoa h c
ọ người Scotland đã phát minh ra loại xe điện
chuyên chở đầu tiên. Năm 1842, hai nhà phát minh người M là Thomas Davenport
ỹ
và Scotsmen Robert Davidson tr thành nh
ở ững người đầu tiên đưa pin vào s d ng
ử ụ
cho ô tô điệ đế đầ ế ỷ 20 thì xe điệ ị ế ần như biế
n. Tuy nhiên n u th k n b suy y u và g n
m nh ng phát tri n c t trong.
ất do ữ ể ủ ộng cơ đố
a đ
Trong kho hai p k l n m t l n n a tr l i m nh m
ảng thậ ỷ trở ại đây, ô tô điệ ộ ầ ữ ở ạ ạ ẽ
nh m gi i quy hai v l n c a nhân lo i, bao g m ( ) tình tr ng d n c n ki
ằ ả ết ấn đề ớ ủ ạ ồ : i ạ ầ ạ ệt
c a các ngu n nhiên li u hóa th , ( s ô nhi ng c
ủ ồ ệ ạch ii) ự ễm môi trườ ủa các phương
tiệ ạy động cơ bằng xăng, dầ
n ch u.
Việ ũ ằ ế ệ ể
t Nam c ng không n m ngoài xu th trên khi vi c tri n khai các nghiên
c u v
ứ ề ô tô điện đã đượ ọ ằ ắ ắ ệ ế ớ
c chú tr ng nh m n m b t các công ngh tiên ti n v i mục
tiêu p ô tô c c nhà b t k p v i s phát tri n c a th
đưa ngành công nghiệ ủa nướ ắ ị ớ ự ể ủ ế
gi i. n hình u ô tô VinFast thu c t
ớ Điể là thương hiệ ộ ập đoàn VinGroup đã có thể
trình làng m t s n t i các tri n lãm l n trên th gi i. V y nên không
ộ ố dòng xe điệ ạ ể ớ ế ớ ậ
thể ủ ậ ằ ững hướ ứ ề ô tô điệ ở nướ ẽ ận đượ
ph nh n r ng nh ng nghiên c u v n c ta s nh c
s quan tâm r t l n c a c ng, các doanh nghi c ng
ự ấ ớ ủ ộng đồ ệp và nhà nướ . Đó là nhữ
nghiên c u dành
ứ cho tương lai.
1.2 Khái quát chung v n
 
D a theo nh ng nghiên c u ch y u hi n nay thì xe ô tô có s d
ự ữ ứ ủ ế ệ ử ụng năng
lượ điện đượ ạ ồm: xe ô tô điệ ầ
ng c chia làm hai lo i chính g n thu n túy (EV) và xe ô
tô lu ti
- n (HEV và P- Trong ph m vi
lai xăng điệ HEV). ạ ận văn này, tác giả ỉ
ch ến
hành nghiên c n thu n túy.
ứu trên ô tô điệ ầ
Ô tô điệ ạ ử ụ động cơ điện làm cơ cấ ấp hành để ạ
n là lo i xe s d ng u ch t o ra
chuyển động cho xe. Tính đến tháng 12 năm 2018, có khoảng 5,3 tri u xe
ệ HEV và
P- c s d ng trên toàn th gi i. M c dù có s ng nhanh
HEV đang đượ ử ụ ế ớ ặ ự tăng trưở
chóng, t l xe
ỷ ệ HEV c n toàn c u ch
ắm điệ ầ ỉ chiế ả
m kho ng 1 trên 250 xe (0.4%) lưu
thông trên đườ ế ớ ối năm 2018 ị ờ đang
ng trên th gi i vào cu . Th trư ng xe P-HEV
chuyển hướ ầ ạ ằ ỷ ệ ầ ữ
ng d n sang xe ch y b ng hoàn toàn, vì t
Pin l toàn c u gi a doanh
s n ch y pin và xe c n
ố hàng năm của xe điệ ạ lai ắm điệ đã tăng từ 56:44 năm 2012,
l .
ên 60:40 vào năm 2015 và tăng lên 69:31 vào năm 2018 [1]
Trong các nghiên c u trên th gi i hi u hình ô tô
ứ ế ớ ện nay đã có 6 cấ điện được
đề ấ ổ ế ố đó đã được đưa vào sả ấ
xu t ph bi n và 3 trong s n xu t (Hình 1.1) .
[2]

12. 2
Hình 1.1 Các c u hình xe n
ấ ô tô điệ
Ở a là mô hình đượ ển đổ ừ mô hình xe động cơ đố
Hình 1.1 c chuy i t t trong
truy m
ề ố ấ ử ụ ộ ền độ ấ ộ ố để ả
n th ng. C u hình 1.1b s d ng b truy ng 1 c p không h p s gi
kích thướ ọng lượ ủ ần cơ khí trên xe. Ngoài ra để ệ ố ọ
c và tr ng c a ph h th ng tinh g n
hơn, các hệ ống thườ ử ụ ộ ộ ố ổn đị ợ ộ i như
th ng s d ng b h p s nh tích h p b vi sa Hình
1.1d. Còn trên Hình 1.1e thì tr c truy c b truy
ụ ền động đã đượ ỏ đi do bộ ền động đã
đượ ợ ố ấu hình đơn giả ấ khi độ
c tích h p vào bên trong bánh. Cu i cùng là c n nh t ng
cơ điện đã đượ ợ đượ
c tích h p luôn vào trong bánh xe (In-Wheel Electric Motor) c
thể ệ
hi n trên Hình 1.1f. C u hình xe
ấ ở Hình 1.1a và 1.1b có hi u su t th
ệ ấ ấp hơn hẳn
so với nh i.
ữ ấ ạ
ng c u hình còn l
n ngoài vi c gi i quy t v v c n
Ô tô điệ ệ ả ế ấn đề ề môi trường như đã đề ập đế ở
trên, độ cơ điệ ủa xe cũng mang lạ ều ưu điể ề ạt độ ạ
ng n c i nhi m v ho ng mà xe ch y
b t trong
ằng động cơ đố không có được như:
• Khả năng đáp ứng mô-men r t nhanh (c vài , khi
ấ ỡ ms) ến xe điện an toàn hơn
trong các tình hu t l i x
ố ấ
ng b ợ ả ể
y ra trong quá trình di chuy n
• Khả năng đo lường mô-men
• Khả năng hãm tái sinh ạ ợ ở ạ ồ
s c năng lư ng tr l i ngu n
• Kích thướ ỏ ọ ề ững hơn và gần như không phả ảo dưỡ
c nh g n, b n v i b ng
Differential ESS
Power
Converter
EM
Gear Box
a)
Mechanical link
Electrical link
Clutch
Differential
ESS
Power
Converter
EM
Fixed Gearing
b)
Differential
ESS
Power
Converter
EM
c)
ESS
Power
Converter
Fixed Gearing
EM
Fixed Gearing
Fixed Gearing
EM
Power
Converter
FG
FG
ESS
Power
Converter
EM
Power
Converter
EM
EM
ESS
Power
Converter
Power
Converter
EM
d)
Fix Gearing
e) f)

13. 3
1.3 H n
 
M d n
ột số loại nguồn sử ụng cho ô tô điệ
1.3.1.1. , c-quy (Battery)
Pin Ắ
Pin/ c quy
Ắ là thiế ị
t b lưu trữ năng lượng dưới dạng hoá năng. Khi sử ụ
d ng,
năng lượng này s d n c
ẽ ầ đượ chuyển đổi thành điện năng. Có rất nhiều đặc tính c n
ầ
ph i cân nh c lo pin phù h p nh n ng
ả ắc để chọn đượ ại ợ ất cho xe điệ như: dung lượ
pin, tr ng thái s c c pin, m ng trong pin Hình 1.2 so
ạ ạ ủa ật độ năng lượ ,… là đồ thị
sánh mật độ năng lượng và mật độ công su t c a các lo i pin v i m t s
ấ ủ ạ ớ ộ ố loại ngu n
ồ
năng lượ , còn đượ ế ế ớ ọ
ng khác c bi t đ n v i tên g i Ragone’s Plot.
Hình 1.2 Ragone c a m t s i ngu ng
Đồ thị ủ ộ ố loạ ồn năng lượ
Đặc tính c n
ầ được quan tâm nh t c
ấ ủa pin đó là dung lượ , được đo bằ
ng pin ng
đơn vị ờ Dung lượ ớ ứa đượ ề
Ampe gi
re (Ah). ng này càng l n pin càng ch
thì c nhi u
điện năng ạnh đó, ật độ năng lượng lưu ữ cũng cần đượ
. Bên c m tr pin
trong c cân
nh c r t k
ắ ấ ỹ lưỡng, năng lượng được tính b ng tích c a d
ằ ủ ụng lượng và điện áp trung
bình trong khi x trên m kh ng .
ả ột đơn vị ối lượ , đơn vị là /kg
Wh
M t y u t
ộ ế ố cơ bản cũng luôn cần được tính đến khi s d ng pin trong th c t
ử ụ ự ế
là tr ng thái c
ạ ủa pin n hình là tr ng thái s pin (State of Charge
trong đó điể ạ ạc của –
SoC) ng này hi n m c s c c a 1 c c pin n so v ng c
. Đại lượ thể ệ ứ ạ ủ ụ điệ ới dung lượ ủa
nó và được đo bằng đơn vị ph n (0% = c n
ầ trăm ạ ; 100% = đầ ộ
y). M t hình thức ước
lượ tương tự khi nói đế ạ ủ ụ đó là độ ả ủ
ng n tr ng thái c a 1 c c pin x c a pin (Depth of
Discharge – DoD). Trái ngược v i SoC thì 100% c a DoD là c n còn 0% s
ớ ủ ạ ẽ là đầy.
SoC thường đượ ử
c s d ng khi ta c n bi t v ng thái m
ụ ầ ế ề trạ ức pin hiện đang sử ụ
d ng,
360 ms
3.6 s
36 s
0.1 h
1 h
10 h
Li-ion
batteries
Super-
capacitors
Lead acid
batteries


Flywheels
Internal
combustion
engine
+ fuel tank
Fuel cells
+ H2 tank

14. 4
trong khi DoD sẽ được đề cập đến khi thảo lu n v
ậ ề vòng đời c a c
ủ ục pin sau nh ng
ữ
l n d ng.
ầ được tái sử ụ
Ngoài ra, một đạ ợ ữ
i lư ng n a th c c
ể ệ năng lự
hi n cho ủ ả ố
a pin là dòng x t i đa.
Dòng x t pin c bi u di ng C. Ví d , m
ả ối đa của thường đượ ể ễn thông qua đại lượ ụ ức
x 1C v i qu pin 1000mAh cho bi t r ng pin x c dòng t , 2C
ả ớ ả ế ằ ả đượ ối đa 1000mA
bi u th pin s x c t . N n n p x t quá giá
ể ị ẽ ả đượ ối đa dòng 2000mA ếu dòng điệ ạ ả vượ
trị ể ả ạ ổ ọ ặ ổ ả ối đa
cho phép này, pin có th gi m m nh tu i th ho c gây cháy n . Dòng x t
ph c vào ph n ng hóa h c trong pin và nhi c a ph n
ụ thuộ ả ứ ọ ở ệt độ ủ ả ứng đó. Ngày
nay, có 3 pin/ c- ph bi n trên th ng có th c nhu c u s
loại ắ quy ổ ế ị trườ ể đáp ứng đượ ầ ử
d ng cho các dòng n. M ng và m công su t c nh ng
ụ ô tô điệ ật độ năng lượ ật độ ấ ủa ữ
lo i
ạ pin này n Hình 1.2.
được thể hiệ ở
Trong nh ng lo pin nói trên thì pin Lithium-ion (Li-on) là lo
ữ ại ại đang được
s d ng nhi u nh t cho h u h t các lo i thi t b có s d ng ph n t
ử ụ ề ấ ầ ế ạ ế ị ử ụ ầ ử lưu trữ năng
lượng như L Smartphone, ... Tuy nhiên, pin
aptop, Li-ion có nhi u tr ng
ề ở ại hơn khi
ứ ụng vào xe điệ ức độ ụ năng lượ ớ ủa phương tiệ ạ
ng d n do m tiêu th ng l n c n ch y
điệ ớ ế ị di động. Đố ớ ệ ử ụ ầ
n so v i các thi t b i v i pin -ion ngày nay, vi
Li c s d ng c n
giảm điện áp để c i thi
ả ện đượ ộ
c m t số đặc tính khác như: dung lượ ặ
ng pin ho c khả
năng tái chế ậ ệ để ế ạ cũng đượ ự ọ ấ ỹ ỡ ụ ầ
. V t li u ch t o pin c l a ch n r t k lư ng. Ví d , h u
h t các lo pin dòng Li-ion s d c thi t k s d ng LiFePO4,
ế ại ử ụng cho xe điện đượ ế ế ử ụ
mặc dù đây khô ả ậ
ng ph i là v t li u Cathode t
ệ làm ối ưu nhưng lại có được ưu thế ề
v
kh và cho ng cao.
ả năng tái chế dung lượ
1.3.1.2. Siêu t n (Ultra Capacitor)
ụ điệ
Siêu t n (Super Capacitor hay Ultra Capacitor), là m t lo i t hóa có
ụ điệ ộ ạ ụ
m n dung c c cao, t c g i là t n l p kép (Electric
ật độ điệ ự rước đây còn đượ ọ ụ điệ ớ
Double-Layer Capacitor). Siêu t n có giá tr u so v
ụ điệ ị điện dung cao hơn nhiề ới
các lo i t i h n áp th ) giúp thu h p kho ng cách
ạ ụ điện khác (nhưng giớ ạn điệ ấp hơn ẹ ả
gi a t n và pin s ng siêu t n nhi
ữ ụ điệ ạc. Thông thườ ụ điệ lưu trữ năng lượng ều hơn
g p t
ấ ừ 10 đến 100 trên một đơn vị thể tích ho c kh
ặ ối lượng so v i các t
ớ ụ điện khác,
và có th phóng n pin. V c thì nó l pin cùng m
ể ạp nhanh hơn ề kích thướ ớn hơn ức
trữ năng ả
kho ng n.
10 lầ
Siêu tụ điện có điện môi không theo truy n th ng, mà s d
ề ố ử ụng điện dung tĩnh
điệ ớ ặ ả điện dung điệ
n l p kép (Electrostatic Double-Layer Capacitance), ho c gi n
hoá (Electrochemical Pseudocapacitance), ho hai.
ặc lai cả
So với pin và c-quy ng thì siêu t n có nh
ắ thông thườ ụ điệ ững đặc tính sau: [3]
• Cho phép n p x r t nhanh
ạ ả ấ
• Cho phép phóng n p nhi u l n (hàng v n l n) so v kho ng 1000 l n c
ạ ề ầ ạ ầ ới ả ầ ủa
pin -
Li ion.
• Phương pháp ạ đơn giả ầ ạ ả ạ đầ ả
s c n, không c n m ch c nh báo s c y, khi quá t i
không gây ng t .
ảnh hưở ới tuổi thọ
• Tuổ ọ ể lên đế trên 10 năm.
i th cao, có th n
• Tuy nhiên cũng có nhược điểm là điệ ỗ ụ ố ấp hơn, hiệ
n áp m i t nguyên t th n
tượ ự phóng nhanh hơn so vớ
ng t i pin điệ ộ ở ớn hơn.
n hóa do có n i tr l

15. 5
Trong ph m vi c t t nghi p này, mô hình siêu t c s d ng
ạ ủa luận văn ố ệ ụ đượ ử ụ
l y nguyên m u t siêu t NESSCAP EMHSR-0062C0-125R0SR2 hi n có t i
ấ ẫ ừ ụ ệ ạ
phòng TN nghiên c n .
ứu xe điệ CTI
1.3.1.3. nhiên li u (Fuel Cell)
Pin ệ
Trong hóa h n n phân s có hi ng n
ọc, phả ứng điệ ẽ ện tượ : dòng điện làm điệ
phân nướ Fuel Cell đượ ấ ạ ựa nguyên lý ngượ
c thành oxy và hydro, còn c c u t o d c
l n ng t c và gi i phó
ại: oxy và hydro phả ứ ạo ra nướ ả ng điện năng.
Hình 1.3 H n Toyota Mirai
ệ năng lượng Fuel Cell trên ô tô điệ
Theo các nghiên cứ đánh giá, Fuel Cell là loạ ồ ật độ năng lượ
u i ngu n có m ng
cao nhất và thườ ần đượ ử ụ
ng c c s d ng k t h p v
ế ợ ới Pin hay siêu t cung c p
ụ điện để ấ
năng lượ cho ô tô điệ ả năng nhận năng lượ
ng n. Do Fuel Cell không có kh ng tái
sinh t n c a xe trong quá trình di chuy n. Hình 1.3 minh h a m
ừ động cơ điệ ủ ể [4] ọ ột
h ng ng k t h p Fuel Cell và p c s d ng n. V
ệ thố năng lượ ế ợ in đượ ử ụ trên ô tô điệ ới
nhiều ưu điể ề
m v mật độ năng lượng và s d ng nguyên li u là ngu n khí t nhiên
ử ụ ệ ồ ự
vô t n (oxy và hydro), Fuel Cell r c quan tâm nghiên c u t
ậ ất đượ ứ ừ nhiều năm nay.
Tuy v y, công ngh n gi v c s chín mu
ậ ệ này đế ờ ẫn chưa thự ự ồi để đưa vào các sản
ph i. M t trong nh ng v quan tr ng c n là tính an toàn.
ẩm thương mạ ộ ữ ấn đề ọ ần xét đế
Do trên xe c n có bình khí hydro cung c p nguyên li u cho ph n ng
ầ và oxy để ấ ệ ả ứ
hóa h n u x y ra s c không mong mu n, vi c cháy n có th x y ra gây nguy
ọc, ế ả ự ố ố ệ ổ ể ả
hi i trên xe.
ểm cho người ngồ
1.3.1.4. n ch y b
Máy phát điệ ạ ằng động cơ đốt trong
M t cách khác cung c p ngu n h c d ng
ộ để ấ ồn điệ ỗ trợ cho Pin ủa xe đó là sử ụ
máy phát điện đượ ạ ằng chính động cơ đố
c ch y b t trong (Hình 1.4) n
. Máy phát điệ
này v a s c cho trong quá trình di chuy n, v a có th cung c p 1 ph
ừ ạ Pin ể ừ ể ấ ần năng
lư i đi
ợng cho động cơ điệ ủ ộ ến đổ
n c a xe thông qua b bi ệ ử ấ
n t công su t.

16. 6
Hình 1.4 H ng g Pin n
ệ năng lượ ồm và máy phát điệ
Phân tích, lự ọ ệ ợ ớ ứ
a ch n h năng lư ng lai cho hư ng nghiên c u
H ng
ệ thố năng lượng (Energy storage system ESS) là m t thành ph n quan
– ộ ầ
tr t
ọ ậ ấ
ng b c nh trong các lo i xe s d ng ngu n. Trong t t c
ạ ử ụ ồn năng lượng điệ ấ ả các
thi t b
ế ị lưu trữ năng lượ ắ đượ
ng, pin/ c-quy c sử ụ ề ấ ệ ử
d ng nhi u nh t. Tuy nhiên, h s
d ng pin thu n túy l i g p r t nhi công su t c pin khi c n
ụ ầ ạ ặ ấ ều khó khăn. Mật độ ấ ủa ầ
huy độ ầ ả ị đủ ớn để đáp ứ ấ ỉ ặ ạ
ng c n ph i có giá tr l ng công su t đ nh. M c dù lo i pin có
m công su t hi n trên th a chúng cao
ật độ ất cao đã xuấ ệ ị trường, nhưng giá thành củ
hơn rất nhi u so v i các lo
ề ớ ại pin ph bi n. Ngoài ra, vi
ổ ế ệc điều ti t nhi
ế ệt độ pin cũng
là m t thách th c l
ộ ứ ớn để có th v n hành pin m t cách an
ể ậ ộ toàn trong điều ki n
ệ chịu
t i cao. V pin mà còn làm m c pin u ki n
ả ấn đề đó không chỉ là làm mát ấ ả trong điề ệ
nhi cho pin ng công su . Bên
ệ ộ
t đ thấp, để có thể đạ ợ ỡ
t đư c ngư ất theo như thiết kế
c liên quan tr c ti n tu i c pin là cân b ng các ph n t
ạnh đó, vấn đề ự ếp đế ổ thọ ủa ằ ầ ử
trong m t h pin (BMS). N u không có b cân b ng trong h pin, các ph n t pin
ộ ệ ế ộ ằ ệ ầ ử
có xu hướng b suy gi m ch
ị ả ất lượng theo th i gian, t
ờ ừ đó dẫn đế ệ
n h pin s b gi
ẽ ị ảm
kh ng r t nhanh. V c bi ng
ả năng tích trữ năng lượ ấ ấn đề đó đặ ệt lưu ý trong hệ thố
v n hành có t n s n p x [5-7]. T ng v k trên c a h ng
ậ ầ ố ạ ả cao ừ nhữ ấn đề ể ủ ệ năng lượ
ch ch
ỉ ạ đặ ần tìm ra phương pháp tốt hơn để ể ạ ệ
y pin, bài toán t ra là c có th t o ra h
năng lượng có khả năng giảm thiểu nh ng v
ữ ấn đề kể trên, và có đặc tính tốt để hoạt
độ ớ ứ ự ế độ ớ ụ ờ
ng v i m c dòng có s bi n ng l n và liên t c trong th i gian dài.
Đề xuất được đưa ra để kh c ph
ắ ục nhược điểm c a h
ủ ệ năng lượng ch y
ạ thuần
pin m t h ng lai (Hybrid Energy Storage Systems ng
là ộ ệ năng lượ – HESS). Ý tưở
là s d ng k t h p siêu t n v pin pin v i Fuel C ho c thêm vào m t máy
ử ụ ế ợ ụ điệ ới , ớ ell ặ ộ
phát điện như đã đề ậ ở ụ để ể đạt đượ ệ ấ ử ụ
c p m c 1.3.1.4 có th c hi u su t s d ng cao
nh t và t
ấ ối đa hóa được năng lượng tái sinh trong quá trình gi m t c [8]. Tuy nhiên
ả ố
v an toàn c a Fuel Cell v m t thách th c l i pháp t
ấn đề ủ ẫn đang là ộ ứ ớn chưa có giả ối
ưu. Bên c c s d ng n ch y b ng
ạnh đó, việ ử ụ máy phát điệ ạ ằng động cơ đốt trong vướ
ph i v
ả ấn đề ề
v phát thải như xe ô tô thường. Ngoài ra trong h u h t các nghiên c
ầ ế ứu
về năng lượng trên ô tô điện trên th gi i
ế ớ hiện nay ch y
ủ ếu liên quan đến h pin/ c-
ệ ắ
quy và siêu t n. Có th nh n th y r ng siêu t n và pin s b sung kh
ụ điệ ể ậ ấ ằ ụ điệ là ự ổ ắc
phục các nhược điể ủ nhau để
m c a t o nên m gi i pháp s d ng t t khi pin
ạ ột ả ử ụ ố mà có
m ng r công su t l i th p, còn siêu t
ật độ năng lượ ất cao nhưng mật độ ấ ạ ấ ụ thì ngược
l i, m công su t l i l n trong khi m Bên c nh
ạ ật độ ấ ạ ớ ật độ năng lượng thì chưa cao. ạ
đó, vi c siêu t có kh
ệ ụ ả năng được sạc đầy rất nhanh cũng sẽ giúp cho hệ năng lượng
Mechanical link
Electrical link
Transmission
ICE
Power
Converter
Battery
E-Motor
Fuel tank
Generator
Electrical link

17. 7
trên xe có th h p thu t và h
ể ấ ốt năng lượng hơn trong quá trình hãm tái sinh ỗ trợ
nh n cho pin nh nh gây h n tu [9, 10].
ậ ững dòng điện đỉ ạ ế
i đ ổi thọ lâu dài
Vì v y trong này, tác gi t p trung nghiên c u v h
ậ luận văn ả cũng sẽ ậ ứ ề ệ năng lượng
pin-siêu t n và
ụ điệ đề xuất nh ng
ữ phương pháp quản lý năng lượ ằ
ng nh m nâng cao
hi u qu c a vi c s d ng k t h p hai ngu n trong
ệ ả ủ ệ ử ụ ế ợ ồn năng lượng trên cho ô tô điệ
tương lai.
1.4 xu t nghiên c
  ng u
H ng lai pin-siêu t n có th c phát tri n v ng ki u c u
ệ năng lượ ụ điệ ể đượ ể ới đa dạ ể ấ
hình ghép n i ng s nh cho ngu n áp DC c
ố . Điều này giúp tăng cườ ự ổn đị ồn điệ ấp
vào động cơ [ ]. Trong đó, hệ năng lượ
11 ng lai pin-siêu tụ bán ch ng là m t c
ủ độ ộ ấu
hình rất được ưa chuộng trong các nghiên c u g
ứ ần đây nh vào s
ờ ự đơn giản và hiệu
qu c 12 s l n nghiên c u c
ả ủa nó [ ]. Đây cũng sẽ là ự ựa chọ ứ ủa tác giả trong luận văn
này.
H ng lai yêu c u ph i có chi c qu có th
ệ năng lượ ầ ả ến lượ ản lý năng lượng để ể
phân chia lượ ấ ầ ừ ồn điệ ộ ối ưu nhấ
ng công su t yêu c u cho t ng ngu n m t cách t t.
Những hướng nghiên c u ph bi n cho chi
ứ ổ ế ến lược quản lý năng lượng có thể được
chia làm hai lo a trên quy t
ại: phương pháp dự ắc và phương pháp tối ưu hóa. Thứ
nh t, các chi
ấ ến lượ ự
c d a trên quy t c có th
ắ ể được phân loại thành các phương pháp
d nh và trí tu nhân t o (AI) [13 ng pháp ti nh
ựa trên xác đị ệ ạ ]. Trong khi phươ ền đị
được hình thành từ trả ệ
i nghi m c i dùng v h
ủa ngườ ề ệ thố ớ
ng v i các quy t c rõ ràng
ắ
như phương pháp dựa trên t n s
ầ ố [14], thu t toán b l c [15], ho
ậ ộ ọ ặc điều khi n ph
ể ản
h i [16,17]; thì giái pháp trí tuê nhân t o s d ng các k u tr kh
ồ ạ ử ụ ỹ thuật AI để lư ữ ả
năng họ ậ ủa con ngườ ệ ống điề ể ẳ ạn như logic mờ
c t p c i cho h th u khi n ch ng h
[1 ].
8,19 a trên m -ron [20, ] và h c máy [22
], các phương pháp dự ạng nơ 21 ọ AI sau
khi được đào tạo sâu trong các nghiên cứu này đã đưa ra kết quả đầy h a h n trong
ứ ẹ
vi ki m soát và qu n lý h n. S k t h p c a c
ệc ể ả ệ năng lượng xe điệ ự ế ợ ủ ả hai phương
pháp ti c tri n khai trong [23]. Nh s yêu c u v tài nguyên tính toán
ền định đượ ể ờ ự ầ ề
c a ph n c ng ít, nh i s n ti n và kh thi trong
ủ ầ ứ ững phương pháp này mang tớ ự thuậ ệ ả
vi c tri n khai thu t toán trên th c t . Th p c n d a trên
ệ ể ậ ự ế ứ hai, các phương pháp tiế ậ ự
t c phân thành hai nhóm: t c và t
ối ưu hóa đượ ối ưu hóa toàn cụ ối ưu hóa theo thời
gian th ch tuy n tính [24], qui ho
ực. Các phương pháp tối ưu hóa như qui hoạ ế ạch
độ ố ể ủ ể đưa ra lờ ả ố
ng [25] và nguyên lý t i thi u c a Pontryagin [26, 27]. có th i gi i t i
ưu toàn cục cho bài toán điề ể ắc Bellman’s DP đượ
u khi n. Trong [25], nguyên t c
áp dụng để ạ ộ ự ỗ ợ ệ
t o ra m t toolbox d a trên Matlab giúp h tr công vi c tính toán qui
ho ng trong nhi u nghiên c u khác. Trong [26], m t cách ti p c n thay th
ạch độ ề ứ ộ ế ậ ế
c a nguyên lý t i thi xu c qu n lý
ủ ố ểu của Pontryagin được đề ấ ể
t đ đưa ra chiế ợ
n lư ả
tối ưu cho hệ năng lượng lai v i th i gian tính toán gi
ớ ờ ảm đáng kể. Tuy nhiên, chúng
không thể đượ ử ụ
c s d ng trong xe th t b i vì nó yêu c u các chu k
ậ ở ầ ỳ lái xe đượ ế
c bi t
trước. Do đó, các giải pháp tối ưu này chỉ được s d
ử ụng để làm chu phát tri
ẩn để ển
các phương pháp thờ ự ầ ối ưu như dựa trên phương pháp LQR [2
i gian th c g n t 8],
d a trên nguyên lý t i thi u c a Pontryagin [ ] ho u khi n d báo mô hình
ự ố ể ủ 12 ặc điề ể ự
phi tuy n [29]. V i chi u khi n d báo, HESS cho th y hi u su
ế ớ ến lược điề ể ự ấ ệ ất vượt
trội đố ớ ạt độ ủa xe điệ ầ ết trướ ề ến đi sắ ớ
i v i ho ng c n mà không c n bi c v chuy p t i.

18. 8
Trong [12] và [ ], thi t k
30 ế ế điều khi n và qu
ể ản lý năng lượng đượ ự
c th c hi n trong
ệ
các th c nghi u m t b u khi n m nh ho c d ch v
ự ệm nhưng chúng yêu cầ ộ ộ vi điề ể ạ ặ ị ụ
điện toán đám mây để ạ ến lượ ự ối ưu hóa này khá phứ ạ
ch y. Các chi c d a trên t c t p
và thườ ầ ộ ố ợ ớ ừ ộ điề ển, đôi khi
ng yêu c u m t s lư ng l n tài nguyên tính toán t b u khi
mang lại khó khăn cho ệ
vi c tri c.
ể ờ ự
n khai th i gian th
1.5 C u trúc ph n ti p theo c a lu
    
t phát tri n m nghiên c u c th n Hình 1.5.
Trình ự ể ột đề tài ứ đượ ể hiệ ở Bước
đầ ủ ột đề ứ ổ ề lĩnh vự ụ ế
u tiên c a m tài là nghiên c u t ng quan v c m c tiêu. Ti p theo,
d ng nghiên c u t ng quan này, tác gi s xu ng m
ựa vào nhữ ứ ổ ả ẽ tìm tòi và đề ấ ớ
t hư ới
cho nghiên c n công vi c mô hình hóa và mô ph ng offline cho h
ứu. Sau đó sẽ đế ệ ỏ ệ
thố ự ế
ng. D a trên k t qu mô ph ng offline, h
ả ỏ ệ thống mô phỏ ợ ầ ứ
ng tích h p ph n c ng
HIL s c xây d ng và ki m th . K t qu mô ph ng h ng offline s
ẽ đượ ự ể ử ế ả ỏ ệ thố ẽ được
ki m ch ng b nghi m trên
ể ứ ằng phương pháp mô phỏng HIL trước khi đưa vào thử ệ
thực tế
Hình 1.5 trình t phát tri n tài nghiên c u
Sơ đồ khối ự ể đề ứ
D a theo trình t ra n i dung chính cho nghiên
ự ự cơ bản như trên, tác giả đề ộ
c u v h bên trái 1.5. Tuy nhiên do
ứ ề ệ năng lượng lai trên xe điện như sơ đồ Hình

19. 9
gi i h n v i gian c a khóa h c, lu này s xu t và
ớ ạ ề thờ ủ ọ ận văn ẽ đi sâu nghiên cứu, đề ấ
ki m ch ng hi u qu c a các thu t toán, chi c qu ng cho h
ể ứ ệ ả ủ ậ ến lượ ản lý năng lượ ệ
năng lượ ụ điệ ở ấp độ ỏ ừ ạ ở ệ
ng lai pin-siêu t n c mô ph ng offline và d ng l i vi c mô
ph ng tích h p ph n c ng (HIL) c u.
ỏ ợ ầ ứ ấp độ tín hiệ
Vì thế ấ ận văn sẽ đượ ả chia thành 5 chương gồ
c u trúc lu c tác gi m một chương
cuối là kế ận. Các chương còn lạ ội dung như sau:
t lu i có n
• Chương ự ệ ệ ống xe điệ ấ ẫ
2: Th c hi n mô hình hóa cho h th n l y nguyên m u
chiế ệ năng lượ ụ ự
c xe Mitsubishi i-MiEV và h ng lai pin-siêu t d a trên các
đị ậ ật lý và phương trình toán. Sau đó biể ễ ạ ộ ệ ố
nh lu t v u di n l i toàn b h th ng
b u di ng và ti n hành thi t k
ằng phương pháp biể ễn vĩ mô năng lượ ế ế ế điều
khi n cho h ng.
ể ệ thố
• Chương 3: Ở chương này tác giả ẽ
s đưa ra chiến lượ ộ ọ
c b l c thích nghi cho
hệ năng lượng lai. Đây là phương pháp được d a trên b l c thông th p, tuy
ự ộ ọ ấ
nhiên h ng s
ằ ố thời gian c a b l c có th
ủ ộ ọ ể thay đổi để thích ứng với điều ki n
ệ
hoạt động của xe. Thêm vào đó, bộ l c này còn mang l i kh
ọ ạ ả năng triển khai
trên vi điề ể
u khi n m t cách d
ộ ễ dàng và được minh ch ng b ng th c nghi
ứ ằ ự ệm
mô phỏ ấp độ ệ
ng HIL c tín hi u.
• Chương : Trong chương ả ế ụ ề ấ ộ ến lượ ả
4 4, tác gi ti p t c đ xu t m t chi c qu n lý
năng ợ
lư ng d a vào vi u khi n bi ng tr ng thái c a h
ự ệc điề ể ến đồ ạ ủ ệ năng lượng
lai. Thu d ng cho bi u khi n c n t theo mô
ậ ợ
t toán đư c sử ụ ến này là điề ể ậ ối ưu
hình d báo.
ự
• Chương ế ậ
5: K t lu n
Ở chương cuố ả ẽ đưa ra nhữ ế ậ ổ ề ữ
i cùng, tác gi s ng k t lu n t ng quan v nh ng
n i dung nghiên c
ộ ứu đã thự ện đượ
c hi c trong quá trình làm thạc sĩ khoa học
và định hướ ứu trong tương lai.
ng nghiên c

20. 10
   
MÔ HÌNH HÓA N VÀ H NGU N LAI
2.1 u di
Gii thi ng
Phương pháp biể ễn vĩ mô năng lượ ột phương pháp
u di ng (EMR) [31] là m
hình h bi u di n c u trúc các h ng bi ng nói chung
ọa dùng để ể ễ ấ ệ thố ến đổi năng lượ
như: xe điệ ệ ống năng lượ ạ ệ ống năng lượ
n, h th ng tái t o,... Các h th ng này luôn có
thể được biể ễ ằ ầ ử
u di n b ng 4 ph n t EMR chính sau ( 2.1):
Hình
• Phầ ử ồ
n t ngu n: hình oval màu xanh lá
• Phầ ử tích lũy năng lượ ữ ậ ề
n t ng: hình ch nh t màu vàng, vi n cam và có
gạch chéo
• Phầ ử ế đổ ạ năng lượ ặ
n t bi n i d ng ng: Hình vuông ho c tròn mày vàng,
vi n
ề cam
• Phầ ử ồ ồ
n t Coupling: g m 2 hình vuông màu vàng ch ng góc lên nhau
Hình 2.1 Các ph n t EMR
ầ ử
M t h
ộ ệ thống khi được bi u di n b ng EMR luôn c n tuân th
ể ễ ằ ầ ủ các nguyên lý:
➢ Nguyên lý tương tác ầ ử đượ ế ố ớ
: Các ph n t EMR luôn c k t n i v i nhau
bằng các mũi tên tác độ ả
ng và ph n ứng đạ ện cho các đại lượ ậ
i di ng v t
lý. Tích c i là công su t.
ủa đường tác độ ả ứ ả
ng và ph n ng luôn ph ấ
➢ Nguyên lý nhân quả: Đầ ủ ộ ối tích lũy năng lượ ả
u ra c a m t kh ng ph i là
tích phân củ ầ
a các đ u vào.
➢ Nguyên lý điề ể ị ả
u khi n ngh ch đ o:
Theo lý thuy u khi n tuy n tính, có hai c u khi n là:
ết điề ể ế ấu trúc điề ển cơ bả
điề ể ở và điề ể ới điề ể ở, cách điề
u khi n vòng h u khi n vòng kín. V u khi n vòng h u
khi n này d ng ngh o tr p:
ể ựa trên ý tưở ịch đả ực tiế

󰇛󰇜

󰇛󰇜
   
󰇛󰇜
 
󰇛󰇜
 PT 2.1
Tuy nhiên điề ỉ ể ự ện đượ ếu như
u này ch có th th c hi c n 
󰇛󰇜
 

21. 11
Hình 2.2 C u khi n vòng h
ấu trúc điề ể ở
Nếu như 
󰇛󰇜
có thêm thành ph n vi phân, tích phân ví d
ầ ụ như trong khâu quán tính
bậc nhất:

󰇛󰇜


  
󰉵󰉟 󰉯
 PT 2.2
Thì khi đó việ ịch đả ự ế
c ngh o tr c ti p 
󰇛󰇜

s có ch a thành ph n vi phân
ẽ ứ ầ
trong hàm truy i th
ền. Điề ớ
u này là sai v ực tế ậ ớ ững đối tượ
. Vì v y v i nh ng có hàm
vi-tích phân thì c n ph i ngh o gián ti p b ng c u khi n ph n h
ầ ả ịch đả ế ằ ấu trúc điề ể ả ồi
vòng kín ( 2.3 c thi
Hình ). Khi đó hàm truyền đạt của hệ kín đượ ết lập như sau:
󰇛

󰇜

󰇛

󰇜

󰇛
󰇜
  
󰇛

󰇜

󰇛

󰇜
 

PT 2.3
Với 
 là hàm truy t mong mu n c a h kín, t c b
ền đạ ố ủ ệ ừ đó sẽ xác định đượ ộ điều
khi n
ể 
󰇛
󰇜
.
Hình 2.3 C u khi n ph n h i vòng kín
ấu trúc điề ể ả ồ
V i h
ớ ệ thống được bi u di n b ng EMR, h
ể ễ ằ ệ điều khiển được thi t k d a trên
ế ế ự
ph i m t ph n t c a h t h ng con và
ương pháp: “mỗ ộ ầ ử ủ ệ thống được coi như mộ ệ thố
s có m t b u khi c thi t k d a trên nguyên lý ngh o, s
ẽ ộ ộ điề ển riêng, đượ ế ế ự ịch đả ử
d u khi n vòng h ho c vòng kín, tùy theo t
ụng điề ể ở ặ ừng đối tượng”. Do đó, công
vi gi t trong nh a EMR.
ệc thiết kế trở nên đơn ản hơn. Đây là mộ ững ưu điểm củ
Hình 2.4 Nguyên lý thi t k u khi n v i h ng bi u di n b ng EMR
ế ế điề ể ớ ệ thố ể ễ ằ
V n, c u trúc c a c h ng v n là c u khi n t ng (Cascaded
ề cơ bả ấ ủ ả ệ thố ẫ ấu trúc điề ể ầ
control). Tuy nhiên, khác với phương pháp thiế ế
t k truyề ố
n th ng khi ta thi t k các
ế ế
vòng điề ể ừ ớ ế ế ộ ề ể
u khi n t trong ra ngoài, v i EMR, ta thi t k các b đi u khi n cho các
h ng con t ngoài vào trong ( 2.4) c r ng: khi thi t k b u
ệ thố ừ Hình . Quy ướ ằ ế ế ộ điề
khi ng vòng ngoài thì vòng trong s n
ển cho đố ợ
i tư ẽ có hàm truyề 󰇛󰇜
 .
Subsystem
1
Subsystem
2
Subsystem
n
Controller
1
Controller
2
Controller
n
Desire
effect
Effect
Output
Cause
Input
Right
cause
Measure? Measure? Measure?

22. 12
Ưu điểm của phương pháp EMR là giúp cho người dùng có m t cái nhìn t ng
ộ ổ
quan v dòng ch y công su t c a m t h ng ph c t p do h ng
ề ả ấ ủ ộ ệ thống năng lượ ứ ạ ệ thố
l c phân chia thành t ng h ng con và có s liên k t ch t ch v
ớn này đã đượ ừ ệ thố ự ế ặ ẽ ới
nhau b nh lu t v t lý. Bên c c thi t k c u khi n cho
ằng các đị ậ ậ ạnh đó, việ ế ế ấu trúc điề ể
h c bi u di n b ng EMR s nên d dàng, thu n ti n v
ệ thống đã đượ ể ễ ằ ẽ trở ễ ậ ệ ới phương
pháp điề ể ịch đảo đã đề ậ ở
u khi n ngh c p trên.
2.2 Mô hình và thi t k u khi n cho h truy c a xe ô tô
hóa      ng n
 
n i-MiEV
Chiếc xe điện đượ ử ụ ẫ ứ
c s d ng làm nguyên m u cho nghiên c u này là
Mitsubishi i-MiEV ch y b ng c n này khá ph
ạ ằng độ ơ IPMSM. Hệ thống xe điệ ức
t p vì nó bao g m c h ng lai, h truy ng ba pha và h
ạ ồ ả ệ năng lượ ệ ền độ ệ thống cơ khí
c x c v ph c t p khi thi t k u khi n cho h ng trên,
ủa xe. Để ử lý đượ ấn đề ứ ạ ế ế điề ể ệ thố
phương pháp ẽ đượ ử ụ ấ ủ ệ ố xe điệ đượ
EMR s c s d ng. C u hình c a h th ng n i-MiEV c
th th truy
ể ệ ở ụ ẽ
hi n 2.5 [32 M
Hình ]. c này s ự ệ ệ ệ
c hi n vi c mô hình hóa h ền động
điệ ủ ử ụng động cơ IPM
n c a xe ô tô s d [ ] [ ].
33 34
Hình 2.5 C u hình h ng và truy n c a xe i-MiEV
ấ ệ năng lượ ền động điệ ủ
Mô hình hóa b Inverter
ộ
2.2.1.1. Inverter
B m 2 ph n bi i:
ộ Inverter gồ ầ ến đổ
• Phầ ứ ấ ể ễ ự ến đổ ừ điệ ộ ề
n th nh t: bi u di n s bi i t n áp m t chi u bat n áp
sang điệ
xoay chi u ba pha
ề 
, b, c như sơ đồ Hình 2.6. Hệ phương trình biể ễ
u di n
có dạng:


 󰇣




󰇤


 





PT 2.4

23. 13
Hình 2.6 C u trúc b bi i n áp
ấ ộ ến đổ điệ
Khi đó mô hình toán họ ầ ến đổ
c cho ph n bi i này là:






 󰇣


󰇤




 


 



   



 
















PT 2.5
Trong đó:  




 


 

 hàm u ch cho b inverter
là điề ế ộ
 u su a b bi
là hiệ ất củ ộ ến đổi và  󰇥󰉦  
󰉦  
• Phầ ứ ể ễ ự ển đổ ệ ụ ọ ộ ự
n th hai: bi u di n s chuy i h tr c t a đ d a theo nguyên lý
t .
ựa từ thông Rotor
S bi i n áp:
ơ đồ ến đổ điệ

 󰇣



󰇤 



 󰇣




󰇤 󰇣




󰇤 

Đầu tiên, xét phương trình:







 
 󰇣


󰇤󰉵
 



 
 
 

PT 2.6
Thực hiệ ển đổ
n phép chuy i hệ ọa độ
t :
󰇣


󰇤 





 PT 2.7
Với:







 󰇛



󰇜 󰇛



󰇜

 󰇛



󰇜 󰇛



󰇜

PT 2.8
Từ đây suy ra:
 









PT 2.9

24. 14
Tiếp theo là sơ đồ ến đổ
bi i dòng điện:

 




 




 






 




 

Thự ệ ến đổ ể ệ ọ ộ như sau
c hi n phép bi i chuy n h t a đ :







 






 PT 2.10
Trong đó:








󰇛

󰇜 

󰇛



󰇜 󰇛
 


󰇜
󰇛



󰇜 󰇛
 


󰇜





PT 2.11
Mặt khác:





 








󰉵
 󰇣
  
  
󰇤

PT 2.12
T 2.10, 2.11 và 2.12 suy ra:
ừ PT PT PT


 





PT 2.13
Mô hình hóa độ cơ IPM
ng
T mô hình liên t c c trên h t dq (Hình 2.7
ừ ụ ủa động cơ IPM ệ ọa độ ), động cơ
s c bi u di n g m: n dây stator, ph n sinh t thông rotor và
ẽ đượ ể ễ ồ phương trình cuộ ầ ừ
m ng t
ột phương trình biến đổ ợ
i năng lư ừ điện sang cơ.
Hình 2.7 Mô hình liên t t dq
ục động cơ IPM trên hệ ọa độ
V n dây stator ta có n
ới cuộ phương trình dòng điệ 
 g m 2 thành ph n:
ồ ầ











  



  







 

























 










25. 15







  

󰇛
 
󰇜



  

󰇛
 

󰇜
PT 2.14
Trong đó:
 


 



 




 PT 2.15

 



PT 2.16

 


 
 PT 2.17
Phương trình biể ễ ự ến đổi năng lượ ừ điện sang cơ của động cơ là:
u di n s bi ng t

 



󰇟

 

 






󰇠 PT 2.18
Với:

 là Moment quay củ ộng cơ
a đ

 c p c c
là số ặ ự
V i lo
ớ ại động cơ đồ ộ nam châm vĩnh cử
ng b u chìm thì s t o t thông Rotor
ự ạ ừ được
bi u di n m n v i bi u th
ể ễ ột cách đơn giả ớ ể ức:
   PT 2.19
Mô hình h p s và bánh xe
ộ ố
Hai bộ ậ ủa xe đượ
ph n này c c bi c toán sau:
ể ễ ằ ể ứ
u di n b ng bi u th



 





  




PT 2.20
Với:


là tỷ ố ề ủ ộ ố
s truy n c a h p s





là hệ ố ủ
s c a bánh xe PT 2.21
Mô hình hóa h tr c và khung, g
ệ ụ ầm xe
Đối tượ ộ ầ ử tích lũy năng lượng và được đặc trưng bởi phương
ng này là m t ph n t
trình đị ậ
nh lu t II Newton:




 

 

PT 2.22
Trong đó:

là tổ ố ợ ủ ồ
ng kh i lư ng c a xe bao g m hành khách

 n c ng
là lực cả ủa môi trườ
T 2.22, n phép bi i Laplace:
ừ PT thực hiệ ến đổ

26. 16



 

 
 



󰇛

 

󰇜 PT 2.23
Với:

 n t
là vậ ốc của xe
 Laplace
là toán tử
Mô hình độ ự ọ
ng l c h c thân xe
Khi ô tô đang lên dốc, các lực tác động lên xe được mô tả ở (Hình 2.8). Lực
phát độ ẽ
ng s được sinh ra tại điểm ti p xúc c
ế ủa bánh phát động và mặt đường. Lực
này b t ngu n t ng truy ng chuy n các bánh phát
ắ ồ ừ động cơ, qua hệ thố ền độ ển đế
động. Trong điề ệ ườ ự ả ồ ự ả ự
u ki n bình th ng, các l c c n g m có: l c c n gió, l c ma sát
lăn, lự ự ủ ọng trườ
c quán tính và l c kéo c a tr ng.
Hình 2.8 H các l ng lên xe ô tô
ệ ực môi trường tác độ
Theo đị ậ
nh lu t II Newton:
  
󰆒



 


PT 2.24
Trong đó:


󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
 

󰇍
󰇍
󰇍

 

󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
 

󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
 

󰇍
󰇍
󰇍
 PT 2.25
Ở ứ ỉ xét chu trình lái xe trên đườ ằ ẳ ậ
nghiên c u này ch ng b ng ph ng, vì v y khi tính
toán độ ự ọ ọ ự
ng l c h c thân xe, tr ng l c 

󰇍
󰇍
󰇍
s c coi b ng không.
ẽ đượ ằ
• Lực ma sát lăn

 
󰇛󰇜

PT 2.26
V s
ới hệ ố ma sát lăn được tính:

  󰇛 





󰇜 PT 2.27

27. 17
• L n gió
ực cả






󰇛
 

󰇜
 PT 2.28
• Lực quán tính

 

󰆒

PT 2.29
Biể ễ ề ể ệ ề ộng điệ ủ
u di n EMR và đi u khi n h truy n đ n c a xe
2.2.6.1. u di n EMR
Biể ễ
T các mô hình toán h c c a các thành ph trên và
ừ ọ ủ ần xe ô tô đã trình bày ở
sơ đồ ệ ố ền độ điệ ủ ô tô điệ ẽ
2.5, mô hình h
Hình th ng truy ng n c a xe n i- s
MiEV
đượ ể ễ ạ ằng phương pháp EMR như . Các phương trình toán
c bi u di n l i b 2.9
Hình
c ng s n khai bên trong các kh .
ủa mô hình hệ thố ẽ được triể ối EMR
Hình 2.9 u di n EMR cho h truy ng xe i-MiEV
Biể ễ ệ ền độ
Dựa theo phương pháp biểu diễn EMR, đường điều ch nh c a mô hình có th
ỉ ủ ể
được xác đị ột cách đơn giả ế
nh m n. Bi n c u khi n
ần điề ể ở đây là tốc độ ủ
c a xe 
,
tốc độ được điề ể ằ ủ ộng cơ
u khi n b ng mômen quay c a đ 
 . Mômen này được điều
khi n nh n
ể ờ dòng điệ 
, dòng này được sinh ra t n áp Stator
ừ điệ 

. i cùng,
Cuố
điện áp Stator được điề ỉ ở điề ế . Đường điề ỉnh “tuning
u ch nh b i hàm u ch  u ch
path” sẽ như sau:
  
   
 
  

 
2.2.6.2. các b u khi n
Thiết kế ộ điề ể
Sau khi xác định được đường điề ỉ ở ụ ễ ậ ấ
u ch nh m c 2.2.6.1, d dàng nh n th y
đượ ờng điề ể ẽ ịch đả ủa đường điề ỉ
c đư u khi n s là ngh o c u ch nh:


 
 

 

 
 
 
• B u khi n t
ộ điề ể ốc độ xe
Đối tượ ở đây ộ ộ điề ể ầ ử ụ ộ
ng là m t khâu tích phân nên b u khi n c n s d ng là b
IP nh .
ằm triệt tiêu sai lệch tĩnh

28. 18
Hình 2.10 C u trúc vòng u khi n cho t
ấ điề ể ốc độ xe
Theo c u khi n 2. , ta có hàm truy
ấu trúc điề ể Hình 10 ền đạt hệ kín như sau:
󰇛

󰇜









 







  

 

PT 2.30
Với:  


Theo hàm chuẩn khâu dao độ ậ
ng b c 2, suy ra:
󰇫

 


 

PT 2.31
Chọn sao cho:
󰇱
 



  
PT 2.32
Trong đó:


là thời gian quá độ
 


ng s i gian c kín
là hằ ố thờ ủa hệ
Suy ra các h s c a b u khi n t là:
ệ ố ủ ộ điề ể ố ộ
c đ










PT 2.33
V u khi n t này, giá tr
ới vòng điề ể ố ộ
c đ ị  n .
được chọ là 1s
• Nghị ả ộ ố
ch đ o h p s và bánh xe
Thiết kế ộ điề ể ằ ự ịch đả ự
b u khi n b ng s ngh o tr c tiếp:









 PT 2.34
• Nghị ả ố ộng cơ IPM
ch đ o kh i đ

29. 19
Trong ph m v nghiên c u c này, t cao nh t trong chu trình lái
ạ ị ứ ủa luận văn ốc độ ấ
c a xe
ủ luôn ở t d
rong ải định m c c
ứ ủa động cơ (
 
 ). Khi đó động cơ luôn
làm việc trong vùng mômen không đổi nên:
󰇱


 










PT 2.35
Suy ra:



 




 󰇯








󰇰
PT 2.36
• B u khi n -q
ộ điề ển dòng điệ trên hệ trục d
Đối tượ ở đây là mộ ậ ấ ậ ầ ế ế điề ể
ng t khâu quán tính b c nh t. Vì v y c n thi t k u khi n
vòng kín s d ng b u khi n PI có c 2. .
ử ụ ộ điề ể ấu trúc như Hình 11
Hình 2.11 C u khi n trên h t d-q
ấu trúc điề ển vòng dòng điệ ệ ọa độ
Xét trên trụ ền đạ
c d, hàm truy t của đố ợ ạ
i tư ng có d ng:

󰇛󰇜 

 





 





PT 2.37
Đặt:  


 
 


V u khi n PI có d ng:
ới bộ điề ể ạ

󰇛󰇜  
 


PT 2.38
T 2.37 và 2. , xét hàm truy n h h :
ừ PT PT 38 ề ệ ở

30. 20
󰇛

󰇜 

󰇛

󰇜


󰇛

󰇜 󰇛

  

󰇜󰇛



󰇜 PT 2.39
Chọ để ỏ
n th a mãn:


 
, khi đó hàm truyề ệ ở ạ
n h h có d ng:
󰇛

󰇜



PT 2.40
V y hàm truy n h kín s
ậ ề ệ ẽ là:
󰇛

󰇜






󰇛

󰇜
  
󰇛

󰇜




 





 




PT 2.41
Th c n :
ời gian quá độ đượ chọ như sau


 



 



PT 2.42
V u khi n cho n, th
ới vòng điề ể dòng điệ ời gian quá độ 
 c ch n là
thường đượ ọ
10ms (nhỏ hơn ít nhất 10 l n so v i th
ầ ớ ời gian đáp ứng của vòng điều khi n t
ể ốc độ).
Do n sao cho
ở trên đã chọ


 
, vì v y giá tr
ậ ị d nh theo công
được xác đị
thức:
  

PT 2.43
V y nên các h ng s cho b u khi n trên tr c d là:
ậ ằ ố ộ điề ển PI dòng điệ ụ


 










PT 2.44
Chứng minh tương tự ộ điề ể dòng điệ ụ
, b u khi n PI cho vòng n trên tr c q là:














PT 2.45
Phương trình bộ điề ển dòng điệ ệ ụ
u khi n trên h tr c d-q là:







 

 󰇟



 






 




󰇠

 

 󰇟



 






 




󰇠
PT 2.46
• Nghị ả ố ể đổ ệ ọa độ
ch đ o kh i chuy n i h t
Xét:

31. 21





 

󰇣


󰇤
PT 2.47
Với 
 PT 2.11
đã nêu ở
Mặt khác:
󰇣



󰇤 







󰉵
  󰇣
  
  
󰇤 PT 2.48
V y nên suy ra:
ậ

 




PT 2.49
• Nghị ả ộ
ch đ o b Inverter
V i ph u khi n cho b bi
ớ ần điề ể ộ ến đổi Inverter, có th c hi n ngh
ể thự ệ ịch đảo tr c ti p
ự ế
như sau:

 

  




PT 2.50
2.3 Mô hình hóa và thi t k u khi n cho h ng lai
     thng 
Mô hình toán c a các ph trong h
ủ ần tử ệ thống
2.3.1.1. hóa pin
Mô hình
Mô hình toán h c chi ti t c m t cell pin s c bi u di i nhi u
ọ ế ủa ộ ẽ đượ ể ễn dướ ề
d ng mô hình thay th d ng nhi u trong nghiên c u h ng là
ạ ế. Mô hình được sử ụ ề ứ ệ thố
mô hình điệ dòng điệ ể ệ ự thay đổ ủa điệ ự
n áp- n. Mô hình pin này th hi n s i c n áp c c
pin và SOC n
khi dòng điệ thay đổi.







 


󰇛


󰇜 





 





 




 


PT 2.51
Trong đó:


là điệ ở ạ ủ khi đã sạ ầ
n áp h m ch c a pin c đ y (V)

 n
là ội trở tương đương của pin (ꭥ)
 ng pin (Ah)
là dung lượ , đượ ằng đơn vị
c đo b
Có th y r n áp h m ch c a pin là m t hàm ph thu c tr ng thái s c c
ể thấ ằng điệ ở ạ ủ ộ ụ ộ ạ ạ ủa
pin. Trong nghiên c này, m i quan h hàm s c th hi n b ng m t b ng tra
ứu ố ệ ố đượ ể ệ ằ ộ ả
m t chi u. Tr ng thái s c c nh d
ộ ề ạ ạ ủa pin được xác đị ựa trên phương pháp tính toán
Coulomb.
Do h ng pin bao g m nhi u cell pin k t n i v i nhau nên t
ệ thố ồ ề ế ố ớ ổng điện áp và dòng
điệ ủ ệ
n c a h pin là:
󰇥
 




 



PT 2.52

32. 22
với 

và 
l cell m p và s nhánh m
ần lượt là số ắc nối tiế ố ắc song song
c pin.
ủa hệ
2.3.1.2. n
Mô hình hóa siêu tụ điệ
Mô hình toán tương đườ ủ ụ điện đượ ể ễ ở phương trình
ng c a siêu t c bi u di n
dưới đây:

 

 







 




PT 2.53
Trong đó:

là điệ ủ ộ ụ
n dung c a m t module siêu t (F)

 c t module siêu t
là nội trở ủa mộ ụ (ꭥ)
Nhằ ặ ức điện áp đầu ra và điệ ủ ụ ụ ẽ
m t ng m n dung c a siêu t , các module siêu t s
đượ ắ ố ới nhau. Do đó:
c m c n i v
󰇥
 

 


 


PT 2.54
Trong nghiên c u này, siêu t là m t thành ph n quan trong n ch
ứ ụ ộ ầ ảnh hưởng đế ất
lượng điều khi n c a h
ể ủ ệ năng lượng lai. Đạ ệ
i di n cho tính ch t c a siêu t g m có:
ấ ủ ụ ồ
điệ Ớ đây, SOC củ ụ được định nghĩa như sau:
n áp và SOC. a siêu t




 


PT 2.55
với 

được qui ước b ng m t n a giá tr
ằ ộ ử ị điện áp định m c c a siêu t
ứ ủ ụ 
.
2.3.1.3. - hai u
Mô hình hóa bộ biến đổi DC DC chiề
M t trong nh m c n quan tâm khi thi t k h ng lai là vi
ộ ững điể ầ ế ế ệ năng lượ ệc
t u su t c a b u khi c hi
ối ưu hiệ ấ ủ ộ điề ển động cơ. Ta hoàn toàn có thể thự ện được
vi t s n áp c a h ng,
ệc đó thông qua mộ ố phương án như: tăng cấp điệ ủ ệ năng lượ
gi m thành ph n có giá tr l n và các t n hao liên quan. M
ả ần dòng điệ ị ớ ổ ột phương
pháp để tăng cấp điệ ủ ệ năng lượ ộ ố ợ ấ
n áp c a h ng là thêm m t s lư ng cell pin nh t
đị cũng làm tăng kích thướ ọng lượ
nh. Tuy nhiên, thêm các cell pin c, tr ng và giá
thành c a h
ủ ệ thống. Vì vậy, đó không phải là l a
ự chọn tối ưu. Có một phương pháp
thay th là s d ng b bi n t công su t DC-DC hai chi u (Bidirectional
ế ử ụ ộ ến đổi điệ ử ấ ề
DC- n áp và gi n, t m t n th t liên
DC converter) để tăng điệ ảm dòng điệ ừ đó giả ổ ấ
quan. Không d ng l
ừ ại ở đó, bộ ến đổ ạo điề ệ cho năng lượ
bi i nêu trên còn t u ki n ng
có th y v n p cho h ng trong quá trình xe ô tô hãm tái sinh
ể chả ngược ề ạ ệ năng lượ
và t u qu s d ng. Nh c tính trên, b bi i DC- hai
ừ đó tăng hiệ ả ử ụ ờ vào hai đặ ộ ến đổ DC
chi a ch
ều đã trở ự ự
thành s l ọ ợ điề ể ệ năng lượ
n phù h p cho bài toán u khi n h ng lai.
B bi i này bao g m hai ph n: b n m ch s d ng van IGBT và m
ộ ến đổ ồ ầ ộ chuyể ạ ử ụ ột
cuộn kháng.
Mô hình mạch tương đương của b ch c trình bày
ộ ể ạ
chuy n m đượ ở Hình 2.12.

33. 23
Hình 2.12 M a b chuy n m ch HESS
ạch tương đương củ ộ ể ạ
Phương trình tương đương củ ộ ến đổ ề
a b bi i DC- 2 chi
DC u Chopper này là:

 


 




PT 2.56
Với:
     u ch cho b Chopper
là hàm điề ế ộ

 hi u su t c bi i
là ệ ấ ủa bộ ến đổ

  󰉦  󰉙
 
 
  󰉦  󰉙
 
 
2.3.1.4. n kháng L
Mô hình hóa cuộ
Hình 2.13 M a cu n kháng L
ạch tương đương củ ộ
Cuộn kháng cũng là mộ ầ ử tích lũy năng lượ ờ vào đặ ủ
t ph n t ng. Nh c tính c a
nó nên khi n i v i siêu t n ta s c m t ngu n dòng có th u khi
ố ớ ụ điệ ẽ có đượ ộ ồ ể điề ển
được. D a theo m
ự ạch điện tương đương Hình 2.13, phương trình mô hình toán của
cuộn kháng là:
 



 


  

PT 2.57
Laplace hóa 2 vế PT 2.56:

 
 

 


  
 

  

PT 2.58
2.3.1.5. n n m ch Coupling
Mô hình hóa phầ ối ạ
Phầ ế ố ữ ồn điệ ủ ớ ệ ền độ ủ xe đượ ể
n k t n i gi a 2 ngu n c a HESS v i h truy ng c a c bi u
di n b ng h
ễ ằ ệ phương trình:
󰇥


 


 

 

PT 2.59

34. 24
Biể ễ ề ể ệ năng lượ
u di n EMR và đi u khi n h ng lai
2.3.2.1. ng
Mô hình hệ thố
Mô hình h ng ng lai pin-siêu t s c bi u di n l i theo
ệ thố năng lượ ụ ẽ đượ ể ễ ạ
phương pháp EMR ở Hình 2.14. Dựa theo phương pháp EMR nh m ti p t
ằ ế ục đi xác
định đường điề ỉ ủ ệ ố ế ần điề ể ở đây là
u ch nh c a mô hình h th ng. Bi n c u khi n dòng
điệ ủa pin năng lượ
n c ng 

. C n ph
ầ ải xác định đúng “tuning path” cho từ ế
ng bi n
c u khi n.
ần điề ể
Hình 2.14 u di n EMR h ng lai Pin-Siêu t
Biể ễ ệ năng lượ ụ
• Tuning path cho 

Từ Hình 2.14, để điề ể
u khi n dòng điện qua pin, trình từ tác động của các đại lượng
như sau điệ
. Dòng n 
s u khi n qua b bi
ẽ được điề ển thông qua dòng điệ ộ ến đổi


. Dòng điệ ụ ủ
n qua siêu t c a HESS 
s u khi n
ẽ điề ể 

. Dòng 
có thể được
điề ển thông qua điệ ộ ến đổ ối cùng điệ
u khi n áp vào b bi i DC-DC. Cu n áp này
được điề ỉ ờ hàm điề ế
u ch nh nh u ch . Vì v y u ch
ậ đường điề ỉnh cho dòng điện
c pin s
ủa ẽ như sau:
   
 
 

2.3.2.2. u khi n
Thiết kế điề ể
V n d t k u khi n d a vào ngh o mô hình
ẫ ự ế
a trên phương pháp thi ế điề ể ự ịch đả
h ng. Ta ti n hành u khi xây d ng b
ệ thố ế xác định đường điề ển “Control path” và ự ộ
điều khi n cho t ng ph n t . T
ể ừ ầ ử ừ “tuning path” đã xác định ở trên, th c hi n ngh ch
ự ệ ị
đảo để ợc đường điề ể
có đư u khi n.
Đường điề ển “Control path” ạ như sau:
u khi có d ng


 

 

 
 
• Nghị ả ầ ử ế ố ạ
ch đ o ph n t k t n i m ch Coupling
T 2.59 ta có:
ừ PT


 

 

PT 2.60

35. 25
• Nghị ả ộ ến đổ ề
ch đ o b bi i DC-DC 2 chi u
T 2.56, n ngh o tr
ừ PT thực hiệ ị ả
ch đ ực tiếp như sau:






 





 PT 2.61
• B u khi n dòng n cho cu n kháng L
ộ điề ể điệ ộ
Hình 2.15 C u khi n qua n kháng L
ấu trúc điề ển vòng dòng điệ cuộ
Cuộ ầ ử tích lũy năng lượ ền đối tượ ạ
n kháng là ph n t ng, có hàm truy ng d ng khâu
quán tính b c nh t. Vì th nên không th n hành ngh o tr c ti c.
ậ ấ ế ể tiế ịch đả ự ếp đượ Ở
đây cầ ế ế ộ ộ điề
n thi t k m t b u khi n PI vòng kín cho dòng qua cu n kháng theo c u
ể ộ ấ
trúc như ở Hình 2.15.
Hàm truyền đạt của đối tượ ạ
ng có d ng:
󰇛󰇜 


 




 




PT 2.62
Xét bộ điề ể ạ
u khi n PI có d ng:

󰇛󰇜  



PT 2.63
T 2.62 và 2.
ừ PT PT 63, đặt:  



  


Xét hàm truy n h h :
ề ệ ở
󰇛

󰇜 󰇛

󰇜

󰇛

󰇜 󰇛

  
󰇜󰇛



󰇜 PT 2.64
Chọ ố để ỏ
n tham s th a mãn:


 , khi đó hàm truyề ệ ở ở
n h h tr thành:
󰇛

󰇜



PT 2.65
V y nên hàm truy n h kín là:
ậ ề ệ
󰇛

󰇜






󰇛

󰇜
  
󰇛

󰇜




 





 




PT 2.66
Để ỏ ầ ề ời gian quá độ ọ
th a mãn yêu c u v th , ch n:

36. 26


 



 



PT 2.67
Với vòng điề ển dòng điệ ọ ời gian quá độ
u khi n, ch n th 

là 10ms. Khi đó, giá trị
c a
ủ L nh theo công th
được xác đị ức:
 

PT 2.68
C ng s u khi n qua cu n kháng L là:
ác hằ ố cho bộ điề ển PI dòng điệ ộ











PT 2.69
Phương trình bộ điề ển dòng điệ ộ
u khi n PI cho cu n kháng L là:


 
 󰇟



 







 




󰇠 PT 2.70
• Nghị ả ộ ến đổ ề ầ ứ
ch đ o b bi i DC-DC 2 chi u Chopper l n th 2
Do đường điều khiển “Control path” đi qua bộ Chopper 2 l n nên ta c n thêm
ầ ầ
1 b u khi n ngh o n a cho kh u ch , t
ộ điề ể ịch đả ữ ối Chopper để có được hàm điề ế  ừ
đó tạ ệu PWM đóng cắ ấ
o tín hi t các van công su t.
Hàm u ch c tính theo công th
điề ế  đượ ức sau:
 



PT 2.71
• Khố ến lượ ề ể
i chi c đi u khi n Strategy
V i kh
ớ ối Strategy, đây sẽ là nơi các thuật toán chiến lược điề ể
u khi n nêu trên
được đưa vào thự ằm tính toán ra được lượng đặt cho dòng điệ
c thi nh n pin 

m t cách t t nh t tùy theo t ng m u khi n. Ph n ti p theo c a lu
ộ ố ấ ừ ục đích điề ể ầ ế ủ ận văn
s l n hai chi ng m xu
ẽ ầ lượt trình bày về ến lược quản lý năng lượ ớ ợ ề
i đư c đ ất trong
quá trình nghiên c u c .
ứ ủa tác giả

37. 27
     
CHI C QU NG S D NG B
L C THÍCH NGHI

3.1 t toán b l c thích nghi
Thu  
B l c thông th p là m t thu
ộ ọ ấ ộ ật toán thường được s d ng trong bài toán phân
ử ụ
phối năng lượng gi a nhi u lo i ngu
ữ ề ạ ồn do đặc tính đơn giản, cần năng lực tính toán
thấp c a vi x
ủ ử lý nhưng lại mang t i hi u qu t
ớ ệ ả ốt để loại b nh ng thành ph n dòng
ỏ ữ ầ
điện có t n s cao cho pin. T ng, b l c thông th p phân ph
ầ ố hông thườ ộ ọ ấ ối năng lượng
gi a pin và SC có công th c d a trên s khác bi t c c tính t n s
ữ ứ ự ự ệ ủa các đặ ầ ố như sau:




  


PT 3.1
Giá tr h ng s i gian c tìm ra nh Ragone [35,
ị ằ ố thờ  thường đượ ờ vào đồ thị
36] ho c qua thí nghi m nhi u l n v h và s i trong toàn
ặ ệ ề ầ ề ệ thống  ẽ không thay đổ
b quá trình v n hành. Tuy nhiên, s phân b ng b
ộ ậ ự ố năng lượ ị ảnh hưởng đáng kể
b u ki n lái xe trên th c t c nên u ch nh liên t
ởi điề ệ ự ế. Do đó, giá trị ủa  được điề ỉ ục
để duy trì đượ ạt độ
c ho ng ổn đị ủ
nh c a hệ năng lượng trong quá trình di chuy n c
ể ủa
xe. Vì th ,
ế để điề ỉ
u ch nh giá tr thích nghi c v
ị  đượ ới điề ệ
u ki n s d ng c a xe,
ử ụ ủ PT
4.1 c bi l 3.1 l c thông th p truy n
đượ ến đổi ại như trong Hình . Phương trình bộ ọ ấ ề
thống đượ ế ại dướ ạ ả ồ ếp theo đó, hai hệ
c vi t l i d ng khâu tích phân có ph n h i âm. Ti
s m i là
ố ớ 
 và  thay th cho h ng s u.
được đưa vào để ế ằ ố thời gian ban đầ 
 =
50 là giá tr c ch n ra t p v c tính
ị ban đầu đượ ọ ừ Ragone’s plot sao cho phù hợ ới đặ
c a h
ủ ệ năng lượng lai pin-siêu t trong h
ụ ệ thống được nghiên c u. H s thích nghi
ứ ệ ố
 Hình 3.1 c tính toán ra các chi qu n lý xu t
trong đượ nhờ ến lược ả đề ấ dưới đây.
Hình 3.1 i thu t toán b l c thích nghi
Biến đổ ậ ộ ọ
Ý tưở ủ ến lượ ả lý năng lượ ở đây là nế ụ
ng chính c a chi c qu n ng u siêu t còn
nhi c nhi u cho pin.
ều “khả năng” thì nó càng hỗ trợ đượ ề

 󰇛  󰇜

“Khả năng” củ ụ ể đượ ể ệ ở ba phương diện: năng lượ
a siêu t có th c th hi n ng, SOC
và điện áp. Vì th , h s phân ph i thích
ế ệ ố ố ứng  c tính toán
đượ theo ba hướng như
sau:
• Chiến lượ ựa trên năng lượ ủ ụ
c d ng c a siêu t :

 


 




PT 3.2
• Chiến lượ ự ủ ụ
c d a trên SOC c a siêu t :

38. 28

 


 



PT 3.3
• Chiến lượ ựa trên điệ ủ ụ
c d n áp c a siêu t :

  󰇛

 


󰇜
 PT 3.4
Chiến lược dựa trên năng lượng liên quan đến điện áp siêu tụ bình phương vì
năng lượ ụ ỷ ệ ớ ến lượ ựa trên SOC được xác đị ở ố
ng siêu t t l v i nó. Chi c d nh b i m i
quan h gi n áp siêu t c hi n t i và giá tr n áp siêu t t i thi u
ệ ữa điệ ụ đo đượ ệ ạ ị điệ ụ ố ể


. N u SOC c a pin là m t hàm phi tuy n tính v n áp c a pin, thì SOC
ế ủ ộ ế ới điệ ủ
c a siêu t l nh là tuy n tính v n áp c
ủ ụ ại được xác đị ế ới điệ ủa nó. Điều đó mang lại
hi u c bi t cho chi u khi n. Cu i cùng, thu t toán d
ệ ứng đặ ệ ến lược điề ể ố ậ ựa trên điện
áp siêu t a chi c d a trên SOC. M c dù t
ụ ủ
là bình phương c ến lượ ự ặ ất cả các phương
pháp ti p c c tính toán theo giá tr n áp c a siêu t i chi
ế ận đều đượ ị điệ ủ ụ nhưng mỗ ến
lược đều mang l i s bi n thiên kh
ạ ự ế “ ả năng” ủ
c a siêu t theo nh ng t l
ụ ữ ỷ ệ và đem lại
s hi u qu m t cách riêng bi t. T l c thích nghi có kh t ng
ự ệ ả ộ ệ ừ đây, bộ ọ ả năng ự độ
thay đổi h ng s
ằ ố thời gian sao cho phù h p v i t ng th
ợ ớ ừ ời điểm trong quá trình hoạt
độ ủ
ng c a xe
Ngoài ra, chi c qu xu t s c h thêm b
ến lượ ản lý năng lượng đề ấ ẽ đượ ỗ trợ ởi
khối điề ể
u khi n s c siêu t
ạ ụ như Hình 3.2. Kh i này s giúp siêu t
ố ẽ ụ đượ ạ
c s c l i m
ạ ột
cách tốt hơn ữ ầu lượ ấ
trong nh ng quá trình xe không yêu c ng công su t lớn như khi
chạ ẳng đề ậ
y th u. Thu t toán ở đây là siêu tụ ẽ đượ
s c s c l i v t m
ạ ạ ới mộ ức dòng điện
định s n n u giá tr
ẵ ế ị tuyệt đối của dòng điện yêu c u c a xe
ầ ủ 

nhỏ hơn hoặc b ng
ằ
giá tr .
ị ε
Hình 3.2 u khi n s c siêu t n
Khối điề ể ạ ụ điệ
3.2 t toán gi i h
Thu  n áp siêu t
Nhằ ục đích sử ụ
m m d ng siêu t m t cách hi u qu nh t, bên c nh chi
ụ ộ ệ ả ấ ạ ến lược
điề ển đã đề ở ộ ậ ớ ạ ảng điệ ạt độ ủ
u khi ra trên, m t thu t toán gi i h n kho n áp ho ng c a
siêu t s c áp d ng c a siêu t c ch a trong
ụ ẽ đượ ụng. Do 75% năng lượ ủ ụ điện đượ ứ
kho n áp t
ảng điệ ừ  n
đế 
nên b gi n áp s giúp cho siêu t
ộ ới hạn điệ ẽ ụ
luôn ho i này.
ạ ộ ả
t đ ng bên trong d

39. 29
Hình 3.3 B gi i h n áp siêu t
ộ ớ ạn điệ ụ
Hình 3.3 đưa ra sơ đồ thu t toán c a b gi i h
ậ ủ ộ ớ ạn điện áp siêu tụ. Điều mà được làm
rõ ở phương trình dưới đây.


 󰇛
  
󰇜

 


 


PT 3.5
Thay vì ph i giá tr m t ng t khi ch m t i gi i h n
ải thay đổ ị ột cách độ ộ ạ ớ ớ ạ 
và

, các giá tr m c n
ị tiệ ậ 

và  c s
được đưa vào nhằm đạt đượ ự điều
chỉnh điệ ụ ộ cách mượt mà hơn. Điề ả ể nguy cơ
n áp siêu t m t u này giúp gi m thi u
m u khi n c a h ng khi g p m t s tình hu ng không mong mu n.
ấ ề
t đi ể ủ ệ thố ặ ộ ố ố ố
i cùng, toàn b c qu ng và các thu t toán h
Cuố ộ chiến lượ ản lý năng lượ ậ ỗ trợ
s n khai trong kh i Strategy 3.4 :
ẽ được triể ố theo sơ đồ Hình như sau
Hình 3.4 tri n khai kh i Strategy
Sơ đồ ể ố
3.3 Mô ph ng, th c nghi m ki m ch n
    ng và bình lu
K ch b n mô ph
ị ả ỏng
H n v i h c mô ph ng b ng ph n m
ệ thống xe điệ ớ ệ năng lượng lai đượ ỏ ằ ầ ềm
MATLAB/Simulink với thư viện EMR. Thông số kĩ thuậ ủ
t c a hệ thống được cung
c p b ng 4.1 l y nguyên m u t chi c xe Mitsubishi i-MiEV và siêu t n
ấ ở ả ấ ẫ ừ ế ụ điệ
NESSCAP ph c v c nghi
ụ ụ thự ệm c a phòng TN nghiên c
ủ ứu xe điện CTI ( 3.5
Hình
và 3.6).
Hình

40. 30
Hình 3.5 n Mitsubishi i-MiEV
Xe ô tô điệ
Hình 3.6 Siêu t n NESSCAP EMHSR-0062C0-125R0SR2
ụ điệ
B ng 3.1 Thông s k thu t c a h ng
ả ố ỹ ậ ủ ệ thố
Đạ ợ
i lư ng Thông số
Xe i-MiEV
T ng kh ng
ổ ối lượ  1250 kg
T s h p s
ỷ ố ộ ố 
 7.065
Bán kính bánh xe 
 0.2844 m
H s ng h c
ệ ố khí độ ọ 
 0.8295 m2
H s c n l
ệ ố ả ăn 
 0.02
Khối lượng riêng không
khí ( 20 ° C)
ở
ρ 1.25 kg/m3

41. 31
Động cơ IPMSM
Công suấ ố
t t i đa 
 49 kW
S c p c c
ố ặ ự 
 4
T c
ừ thông cự  0.06 Wb
Điệ ả
n c m Stator

 140 μH

 210 μH
N n dây
ội trở cuộ   
 12 mΩ
Pin LEV50 Li-ion
Dung lượng 1 cell  50 Ah
Điệ ở ạ
n áp h m ch 1 cell 
 3.7 V
Điệ ở ạ ở
n áp h m ch 1 cell (
20% SOC)


3.06 V
N 1 cell
ội trở 
 1.7 mΩ
S i ti p
ố cell nố ế  88
S nhánh song song
ố  1
Siêu t NESSCAP EMHSR-0062C0-125R0SR2
ụ
Điện áp đị ứ
nh m c  125V
Điện dung 
 62 F
Nội trở 
 10 mΩ
M n ng theo
ật độ ặng lượ
kh ng
ố ợ
i lư
2.0 Wh/kg
Mật độ công su t kh d ng
ấ ả ụ 1.8 kW/kg
Dòng liên tục tối đa
(∆T = 40ºC)
250 A
Trong nghiên cứu này, hai chu trình lái đặc trưng cho các điều ki n lái xe trên
ệ
th m ch
ực t c s
ế ẽ đượ
s ử ụng để ể
d ki ứng tính đúng đắ ệ ả ủ
n và so sánh hi u qu c a các
thuật toán đề xuất. Ngoài ra, nh ng chi
ữ ến lược thích nghi này cũng sẽ được so sánh
v i m t b
ớ ộ ộ LPF truy n th ng v i t n s c
ề ố ớ ầ ố ắt 45 mHz mà được công bố ở m t nghiên
ộ
c u tiên là NEDC, th hi n nh u ki n lái xe
ứu trước đó [32]. Chu trình lái đầ ể ệ ững điề ệ
tiêu chu n thành ph châu Âu. Nó bao g m b n chu trình n t chu trình
ẩ ố ồ ố ội đô và mộ
trên cao t c. Chu trình lái hai là Artemis Urban. Nó ph n ánh nh ng d u
ố thứ ả ữ ữ liệ
l n th v c thu th châu Âu.
ớ ực tế ề hành vi ngườ ợ
i lái đư ập ở
Mô phỏng offline
Đáp ứ ốc độ ủa xe điệ ới các chu trình lái đượ ể ệ ở
ng t c n v c th hi n Hình 3.7.
B u khi n t cho th y hi u qu t t khi v n t c c a xe luôn bám sát v
ộ điề ể ốc độ ấ ệ ả ố ậ ố ủ ới
lượng đặt và không có độ quá điề ỉnh. Dòng điệ ầu đố ớ ệ ố
u ch n yêu c i v i h th ng
ngu Hình 3.8.
ồn năng lượng được đưa ra ở

42. 32
Hình 3.7 ng t c n
Đáp ứ ốc độ ủa xe điệ
Hình 3.8 n yêu c u c a h ng truy ng
Dòng điệ ầ ủ ệ thố ền độ
Trong nghiên c u này, m c tiêu chính c a h ng lai là gi m thi u
ứ ụ ủ ệ năng lượ ả ể
các y u t gây s c ép cho pin không ch giá tr rms mà còn c s i nhanh
ế ố ứ ỉ ở ị ả ự thay đổ
chóng c n. Các k t qu mô ph n c a pin v i ba thu t toán
ủa dòng điệ ế ả ỏng dòng điệ ủ ớ ậ
đề ấ ự ợ ể ệ
xu t d a đư c th hi n trong Hình 3.9 và Hình 3.10.
Hình 3.9 n pin v i các chi i u khi n v i chu trình NEDC
Dòng điệ ớ ến lược đ ề ể ớ

43. 33
.
Hình 3.10 n pin v i các chi u khi n v i chu trình Artemis
Dòng điệ ớ ến lược điề ể ớ
Tiế đưa ra so sánh về ỉ ất lượ ủa dòng điệ
p theo, Hình 3.11 các ch tiêu ch ng c n
pin bao g m giá tr l nh chu n gi a 4 thu t toán v i h ng lai
ồ ị rms và độ ệ ẩ ữ ậ ớ ệ năng lượ
và thêm vào đó là xe chạy thu n pin. Pin và siêu t
ầ ụ lúc này đều được s y. M
ạc đầ ục
tiêu c a thu xu t là làm gi c giá tr rms c
ủ ật toán đề ấ ảm đượ ị ủa dòng pin cũng như
gi m s c th hi n qua nhân t l ch chu
ả ự dao động đượ ể ệ ố độ ệ ẩn, qua đó có khả năng
làm tăng tuổi thọ ủ ự ở ứ ề
c a pin d a trên cơ s nghiên c u v pin LiFePO4 [37].
Hình 3.11 tiêu ch ng c n pin
Chỉ ất lượ ủa dòng điệ

44. 34
Hình 3.11a cho th n ch y thu n pin luôn ph i ch n rms
ấy xe điệ ạ ầ ả ịu dòng điệ
c a pin cao nh t.
ủ ấ Ở chu trình NEDC, thu t toán d a trên SOC siêu t cho th y hi u
ậ ự ụ ấ ệ
qu t t nh c l t 20% và 14% dòng rms c a pin so v i xe
ả ố ất khi đã giảm đượ ần lượ ủ ớ
điệ ạ ầ ậ
n ch y pin thu n và thu t toán LPF truy n th l ch chu n dòng
ề ống. Ngoài ra, độ ệ ẩ
điệ ủ ật toán SOC cũng là thấ ấ ở ậ ự
n c a thu p nh t 3.11b. Thu
trên Hình t toán d a trên
năng lượ ụ ệ ả ấ ố ở ật toán đề ấ
ng siêu t là kém hi u qu nh t trong s thu xu t, tuy nhiên
nó cũng vẫ ốt hơn so vớ ậ ề ố
n t i thu t toán LPF truy n th ng.
V i chu trình Artemis Urban, nh ng chi u khi xu t và h
ớ ữ ến lược điề ển đề ấ ệ
năng lượng l i cho th y nh ng hi u qu
ạ ấ ữ ệ ả đáng kể. Phương pháp dựa trên năng lượng
siêu tu cho hiệ ả ấ ả ể ớ ủ
u qu cao nh t khi nó gi m thi u lên t i 69% và 55% dòng rms c a
pin so v i n ch y pin thu n và thu t toán LPF truy n th l ch chu
ớ xe điệ ạ ầ ậ ề ống. Độ ệ ẩn
dòng điệ ủ ật toán này khi đó là 3.1A và chỉ ằng 17% độ ệ ẩ
n c a thu b l ch chu n dòng
điệ ủ
n c a xe ch y pin. Thu t toán d
ạ ậ ựa trên SOC và điện áp siêu tụ cũng cho kế ả
t qu
tốt hơn thuật toán truy n th ng. T
ề ố ừ đây có th y r ng, s bi
ể thấ ằ ự ến động lớn tác động
x u lên pin c u nhi u.
ấ ủa xe đã được giảm thiể ề
Tóm l i, chi
ạ ến lược dựa trên năng lượng mang l i hi u qu l n nh t cho các
ạ ệ ả ớ ấ
chu k u ki và liên t c. Chi c d a trên
ỳ đô thị có điề ện lái xe thay đổi đáng kể ụ ến lượ ự
SOC và chi c d n áp hi u qu ng
ến lượ ựa trên điệ ệ ả hơn chiến lược dựa trên năng lượ
khi chúng ho u ki n lái xe ít bi ng. Do gi m thi
ạt động trong điề ệ ến độ ả ểu đáng kể
dòng điệ ực đại và dòng điệ
n c n rms c a pin, s s t gi
ủ ự ụ ảm điện áp của pin cũng được
h n ch . Vì v y, tác d ng không mong mu n trên h ng truy
ạ ế ậ ụ ố ệ thố ền động điện được
tránh nh vào ho ng c a c u hình h ng l i bán ch ng và chi n
ờ ạt độ ủ ấ ệ năng lượ ạ ủ độ ế
lượ ản lý năng lượ ]. Do đó, có thể ấ ằ ệ ố ồ
c qu ng [38 th y r ng h th ng ngu n lai và các
chiến lược l c thích
ọ ứng được đề xu t thích h
ấ ợp hơn dành cho ô tô điện trong thành
ph n khác ho ng v u ki n ít bi ng.
ố so với các loại xe điệ ạ ộ
t đ ớ ề
i trong đi ệ ến độ
Hình 3.12 n áp siêu t v i các chi c qu n lý chu trình NEDC
Điệ ụ ớ ến lượ ả ở

45. 35
Hình 3.13 n áp siêu t v i các chi c qu n lý chu trình Artemis
Điệ ụ ớ ến lượ ả ở
Hình Hình
3.12 và 3. cho th y s ho ng c a siêu t n các m
13 ấ ự ạt độ ủ ụ điệ ở ức
điện áp ban đầu khác nhau. Có th y siêu t
ể thấ ụ luôn được gi i h n trong vùng ho
ớ ạ ạt
động đã định trướ ến lượ ộ ọ ấ ự ệ ả ệ
c. Các chi c b l c thích nghi cho th y s hi u qu rõ r t
trong vi c t n d ng kh a siêu t n so v i thu t toán l c truy n th ng.
ệ ậ ụ ả năng củ ụ điệ ớ ậ ọ ề ố
Qua đây có thể thấy được s b n v ng và hi u qu c a h
ự ề ữ ệ ả ủ ệ thống điều khi n và qu n
ể ả
lý năng lượng.
Thự ệ ể ứ
c nghi m ki m ch ng
3.3.3.1. ng h ng th m
Xây dự ệ thố ực nghiệ
Phươn ỏ ợ ầ ứ ấp độ ệ
g pháp mô ph ng tích h p ph n c ng c tín hi u (Signal HIL)
[39] c s d m ch ng kh u khi n theo th
đượ ử ụng để kiể ứ ả năng triển khai trên vi điề ể ời
gian th a các thu xu
ực củ ật toán đề ất.
Hình 3.14 nguyên lý mô ph ng Signal HIL
Sơ đồ ỏ

46. 36
Hình 3.15 H ng th c nghi m mô ph ng Signal HIL
ệ thố ự ệ ỏ
D a theo lý thuy ph l c, Hình 3.14 và Hình 3.15
ự ết đã trình bày ở ụ ụ đưa ra sơ
đồ ể ự ế ệ ố ự ệ ứ Đầ
nguyên lý và tri n khai th c t h th ng th c nghi m cho nghiên c u này. u
tiên, mô hình c a h ng lai và h truy ng c
ủ ệ năng lượ ệ ền độ ủa xe điện đượ ỏ
c mô ph ng
trên trạm điều khi n dSPACE DS1103. Ti p theo, Kit
ể ế vi điều khi n TI
ể C2000 được
s d n n khai các b u khi n và chi c qu ng. Hai vi
ử ụ g để triể ộ điề ể ến lượ ản lý năng lượ
điề ể ẽ tương tác vớ ạ ế ối, điề ẽ ạ ự
u khi n s i nhau thông qua m ch k t n u này s mang l i s
tương tác về ặ ệ ống như trên thự ế ệ ố ạ ế ố ồ
m t tín hi u gi c t . H th ng m ch k t n i bao g m
các DAC cung c p tín hi cho các bi m bi n
ấ ệu tương tự ến đo về giống như các cả ế
dòng điện, điệ ậ ệu đo về ệ ố
n áp, các ADC giúp cho C2000 thu th p tín hi và h th ng
CAN bus truy n tín hi u khi n t n mô hình h ng trên tr
ề ệu điề ể ừ C2000 đế ệ thố ở ạm
điề ể
u khi n dSPACE [ ].
40
3.3.3.2. K m
ết quả thực nghiệ
Mô phỏ ỉ ằ ến lượ
ng offline ch ra r ng chi c dự ợ ấ ệ
a trên năng lư ng cho th y hi u
qu t t nh u ki n lái xe bi ch b
ả ố ất trong điề ệ ến động. Do đó, kị ản được đánh giá cho
mô ph ng HIL tín hi u c a h c nghiên c u là thu t toán d
ỏ ệ ủ ệ thống đượ ứ ậ ựa trên năng
lượ ộ ến độ
ng trong m t chu trình lái có bi ng khác: chu trình WLTC class 2. Chu
trình này đạ ệ ữ ể ủa các phương tiệ ở Ấn Độ
i di n cho nh ng ki u lái xe c n giao thông ,
Nhậ ả ện đang đượ ử ụng để đánh giá hiệ ấ ải đố
t B n, Châu Âu và hi c s d u su t khí th i
với các xe ô tô thương mạ ụ cũng ẽ đượ ạc đầ ở giai đoạn đầu vì đây là
i. Siêu t s c s y
điều ki n ho
ệ ạt độ ổ ế
ng ph bi n nh t c
ấ ủa xe điện cho l n ch u tiên vào bu i sáng.
ầ ạy đầ ổ
Đáp ứ ốc độ ủa xe đượ ể ệ ế ả ự ệ
ng t c c th hi n trên Hình 3.16. K t qu th c nghi m
c a h ng mô ph c th hi n trên Hình 3.17 và 3.18. Có th
ủ ệ thố ỏng HIL đượ ể ệ Hình ể
thấy rằng các dòng điện c a h
ủ ệ năng lượng trong th c nghi m gi ng v i mô ph ng.
ự ệ ố ớ ỏ
Điệ ụ ự ệ ấy điều đó với độ đậ ạ ấ ỏ
n áp siêu t th c nghi m cũng cho th p m ch r t nh .

47. 37
Tuy nhiên, có m t s sai l ch nh gi a k t qu nghi m và k t qu
ộ ố ệ ỏ ữ ế ả thử ệ ế ả mô
ph ng do nhi p gi u khi c minh h
ỏ ễu đo trong quá trình giao tiế ữ ề
a các vi đi ển đượ ọa
trong Hình 3.17b và Hình 3.18b.
Hình 3.16 ng t v i chu trình WLTC
Đáp ứ ốc độ ớ
Hình 3.17 n h ng lai trong th c nghi m
Dòng điệ ệ năng lượ ự ệ

48. 38
Hình 3.18 n áp siêu t c nghi m
Điệ ụ thự ệ
K t lu n, k t qu mô ph ng HIL c tín hi ng minh r ng chi n
ế ậ ế ả ỏ ấp độ ệu đã chứ ằ ế
lược quản lý năng lượng được đề xu t kh thi và có
ấ ả thể hi n th c hóa hi u qu
ệ ự ệ ả trên
ECU tích h p. Th i gian tính toán yêu c u c a thu t toán trong ECU là r t nh v
ợ ờ ầ ủ ậ ấ ỏ ới
t l y m u là 0.5 ms. Các hành vi c a h ng khi mô ph
ốc độ ấ ẫ ủ ệ thố ỏng offline đã được
ki ng l i b ng h ng th c nghi
ểm chứ ạ ằ ệ thố ự ệm thời gian thực trên.

49. 39
        
QU  NG B
KHI   
N BI NG TR NG THÁI THEO MÔ HÌNH D BÁO
4.1 ng lai b ng thu t toán alt-
u khin t    PMP
V chính c a h ng lai bán ch ng là tìm ra chi c qu
ấn đề ủ ệ năng lượ ủ độ ến lượ ản
lý năng lượng phù h p phân ph
ợ để ối năng lượng cho t ng lo i ngu n. Theo nguyên
ừ ạ ồ
lý EMR, thu t toán qu c th c hi n trong kh t o ra d u
ậ ản lý đượ ự ệ ối Strategy để ạ ữ liệ
đặt cho 

. Để đạt đượ ế ả ối ưu cho dòng điệ ứ ử
c k t qu t n pin, nghiên c u này s
d ng m b g có tên là thu t toán alt-PMP [24].
ụ ột phương pháp được công ố ần đây ậ
B i cách nhìn v h i d ng công su t
ằng cách thay đổ ề ệ thống dướ ạ ấ và năng lượng như
trong 4.1 thay vì s d n áp
Hình ử ụng dòng điện và điệ như các phương pháp thông
thường, bài toán v h
ề ệ thống đượ ứ
c nghiên c u trở nên đơn giản hơn và ả
kh thi hơn
để ả ế . Theo đó, hệ ền độ ủa xe điện đưa ra yêu cầ ấ
gi i quy t truy ng c u công su t 
c n t h trong su t quá trình ho ng.
ầ ừ ệ năng lượng ố ạt độ và 
 c phát ra t
đượ ừ
pin và siêu t ng nhu c u.
ụ để đáp ứ ầ
Hình 4.1 u di n dòng công su t c a h ng
Biể ễ ấ ủ ệ thố
Bài toán đượ ắt đầ ừ ụ ố ệ ữa năng lượ ấ ủ
c b u t siêu t , m i quan h gi ng và công su t c a
siêu tụ đượ ể ễn trong phương trình dưới đây:
c bi u di







PT 4.1
T 4.1, mô hình hóa c a h b ng m
ừ PT ủ ệ thống được đưa ra chỉ ằ ột phương trình đơn
giản như sau:



 

 

PT 4.2
Có thể thấy đượ ừ
c t PT 4.2 rằng năng lượng siêu tụ 
chính là bi n tr ng thái c
ế ạ ủa
h ng. Bên c ng s u khi n thông qua bi n
ệ thố ạnh đó, hệ thống năng lượ ẽ được điề ể ế


v u là
ới nhiễ 

.
Theo k t qu 24], nghi m t
ế ả được đưa ra trong bài báo [ ệ ối ưu cho bài toán năng
lượ ẽ
ng nêu trên s là:


 


PT 4.3
v i là bi ng tr c tính toán ra b -PMP
ới  được gọ ến đồ ạng thái đượ ởi chương trình alt
ứ ớ ỗ ử ệ
ng v i m i chu trình lái th nghi m.