Hệ truyền động chuyên dụng cho xe hybrid (DHT) là một bước tiến quan trọng trong công nghệ truyền động, đặc biệt được thiết kế cho các ứng dụng hybrid. Với khả năng tối ưu hóa phân phối công suất và tăng cường hiệu năng phanh tái sinh, hệ thống DHT mang lại trải nghiệm vận hành mượt mà, chuyển số êm ái cùng phản ứng tăng tốc nhanh chóng. Nhờ áp dụng mô phỏng cùng các công cụ tiên tiến như Simcenter Amesim và Simcenter HEEDS, hofer powertrain đã tối ưu hóa việc lựa chọn kích thước các thành phần hệ truyền động cũng như chiến lược quản lý năng lượng, giúp cải thiện rõ rệt mức tiêu thụ nhiên liệu, hiệu năng tăng tốc và cân bằng trạng thái sạc của pin. Quy trình tích hợp này cung cấp một khung làm việc tự động, linh hoạt cho việc thiết kế các giải pháp truyền động lai hiệu quả, thân thiện với môi trường và thúc đẩy sự phát triển bền vững trong ngành ô tô.

Chiến lược quản lý năng lượng cho xe lai (EMS) – Trái tim của hiệu quả

Làm thế nào để tận dụng tối đa hiệu quả của hệ truyền động hybrid? Câu trả lời nằm ở chiến lược quản lý năng lượng thông minh – quyết định phương thức chia sẻ năng lượng giữa động cơ đốt trong và động cơ điện. Phần cứng tốt chưa đủ, việc kiểm soát năng lượng hợp lý mới là chìa khóa để tối ưu hóa tiêu hao nhiên liệu. Theo nghiên cứu của Panday và Bansal, các chiến lược này được phân làm nhiều dạng, mỗi phương pháp phù hợp với một mục tiêu vận hành khác nhau.
Cụ thể, hofer powertrain đã sử dụng kết hợp hai chiến lược: nguyên lý tối thiểu Pontryagin (tối ưu offline) và chiến lược ECMS (Equivalent Consumption Minimization Strategy – tối ưu real-time online), cả hai đều tích hợp sẵn trong công cụ Simcenter Amesim HOT.

Phương pháp luận tối ưu hóa hệ truyền động hybrid

Quy trình tối ưu hóa không chỉ dừng lại ở điều khiển mà còn liên quan đến lựa chọn, định cỡ các thành phần chủ chốt như động cơ, máy phát, bộ pin và tỷ số truyền. Đối với mỗi cấu hình thiết kế, Simcenter HOT sẽ xác định điều khiển tối ưu. Sau đó, Simcenter HEEDS tự động thay đổi tham số thiết kế, gọi lại HOT, tạo thành một vòng lặp liên tục để tìm ra sự kết hợp lý tưởng giữa phần cứng và điều khiển.
Mô hình này còn được sử dụng cho nhiều nghiên cứu sâu hơn như kiểm soát nhiệt, điều kiện vận hành thực tế, phân tích lão hóa hay đánh giá các chế độ hỏng hóc.

Xây dựng mô hình nền tảng bằng Hybrid Optimization Tool

Trong nghiên cứu này, Simcenter HOT đã được áp dụng cho cấu hình xe hybrid song song tích hợp động cơ đốt trong 1.2L. Quy trình HOT gồm sáu bước chính: Định nghĩa kiến trúc, tham số hóa, xác lập chiến lược, xác lập kịch bản thử nghiệm, thực hiện tối ưu hóa điều khiển và phân tích hậu kiểm.

Bộ kết quả nền tảng này là cơ sở để bước sang giai đoạn tiếp theo – tối ưu hóa chi tiết hệ truyền động với sự hỗ trợ của HEEDS.

Tối ưu hóa hệ truyền động với Simcenter HEEDS

Simcenter HEEDS được sử dụng để thực hiện các bài toán tối ưu hóa toàn diện cho hệ truyền động hybrid. Với sự hỗ trợ của kịch bản Python làm nền tảng, hệ thống tự động thử nghiệm hàng trăm thiết kế dựa trên các giới hạn như tốc độ tối đa, thời gian tăng tốc 0-100km/h, dải dòng sạc/xả, số lượng cell pin song song hay tỷ số truyền số.
Trong quá trình tối ưu hóa, tổng cộng 250 thiết kế được kiểm tra, trong đó 235 thỏa mãn mọi điều kiện ràng buộc. Mục tiêu tối ưu là giảm tối đa mức tiêu thụ nhiên liệu (đã hiệu chỉnh) trong khi các tham số vận hành vẫn đạt yêu cầu kỹ thuật.

Biểu đồ trên mô tả sự so sánh giữa 10 thiết kế tốt nhất so với thiết kế nền ban đầu. Thiết kế tối ưu nhất giúp giảm mức tiêu thụ nhiên liệu xuống còn 5.23 L/100 km (giảm 6.3%), đồng thời rút ngắn thời gian tăng tốc 0-100km/h còn 7 giây.

Nhìn chung, nhờ HEEDS, cấu hình tối ưu đạt hiệu quả vượt trội về tiêu hao nhiên liệu, hiệu năng tăng tốc, mở rộng tốc độ thuần điện lên đến 140 km/h, đồng thời giữ sự cân bằng tốt về dòng sạc/xả và cấu hình cell pin.

Kiểm chứng mô hình tối ưu bằng Simcenter Amesim

Cấu hình tối ưu sau khi được xác định sẽ tiếp tục được kiểm chứng trong môi trường mô phỏng forward, nơi có sự tham gia của các hiệu ứng động (chuyển số, phản ứng điều khiển của tài xế,…). Mô hình forward Simcenter Amesim cho phép đánh giá chính xác hơn hiệu quả thật tế của hệ truyền động sau tối ưu hóa.

Kết quả cho thấy, mô hình backward và forward đều duy trì trạng thái sạc ổn định (charge-sustaining), chênh lệch nhỏ là do các hiệu ứng chuyển tiếp có thật. Cả hai đều xác nhận mức tiêu thụ nhiên liệu giảm đáng kể so với ban đầu (từ 5.58 xuống 5.23-5.24 L/100km), trong khi thời gian tăng tốc đạt 7.0-7.75 giây (tuỳ mô hình).

Nhìn lại và triển vọng

Giải pháp tối ưu hóa hệ truyền động hybrid từ hofer powertrain cho thấy rõ hiệu quả vượt trội của phương pháp mô phỏng kết hợp tối ưu đa mục tiêu trong thiết kế kỹ thuật hiện đại. Không chỉ giảm đáng kể tiêu thụ nhiên liệu, cải thiện hiệu năng mà còn mở lối cho các nghiên cứu tiếp theo về tuổi thọ pin, cấu trúc hệ truyền động module thế hệ mới và tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo.

Bạn đang có nhu cầu tối ưu hóa hệ truyền động hybrid, nâng cao hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu cho giải pháp CAD CAM hoặc các dự án kỹ thuật cơ khí? Hãy để đội ngũ chuyên gia của MICAD đồng hành cùng bạn với các nền tảng phần mềm và tư vấn chuyên sâu, cập nhật nhất về Simcenter Amesim, HEEDS cũng như giải pháp thực tiễn cho công nghiệp xe lai hiện đại. Đừng chần chừ, hãy liên hệ với chúng tôi ngay hôm nay để nhận báo giá và tư vấn phù hợp nhất cho nhu cầu của bạn tại https://micad.vn/bao-gia/! Chúng tôi luôn sẵn sàng đồng hành cùng bạn trên hành trình đổi mới!