BẢN TRÍCH YẾU LUẬN ÁN TIẾN SĨ
1. THÔNG TIN LUẬN ÁN
Nghiên cứu sinh: BÙI ĐĂNG QUANG
Tên Luận án: Nghiên cứu các phương pháp điều khiển năng lượng cho hệ thống nguồn lai ắc quy – siêu tụ điện trong ô tô điện.
Ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hoá
Mã số: 9520216
Hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Tạ Cao Minh
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội.
2. NỘI DUNG TRÍCH YẾU
2.1. Mục đích và đối tượng nghiên cứu của luận án
*) Mục đích nghiên cứu: Luận án tập trung vào việc thiết kế các bộ điều khiển dòng năng lượng theo hướng gia tăng tuổi thọ ắc quy. Để đạt được mục tiêu này cần giảm thiểu các yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ ắc quy là tần số của dòng điện, dòng điện định và tổn hao nội tại của ắc quy thông qua việc phân phối dòng điện đặt trong hệ thống lưu trữ năng lượng lai siêu tụ – ắc quy. Việc điều khiển dòng năng lượng sẽ phải phối hợp chặt chẽ với điều khiến bộ biến đổi công suất..
*) Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án:
Với mục tiêu nghiên cứu như trên, đối tượng nghiên cứu của luận án là các phương pháp điều khiển cho hệ thống lưu trữ năng lượng lai siêu tụ – ắc quy lắp trên ô tô điện với một chu trình chuẩn.
*) Phạm vi nghiên cứu gồm:
Các kết quả của nghiên cứu sẽ dựa trên chu trình chuẩn nội đô của châu Âu ECE. Đây là chu trình chuẩn để đánh giá tiêu hao nhiên liệu nội đô và hỗn hợp tại châu Âu và Việt Nam cho tiêu chuẩn EURO 3, EURO 4 và EURO 5. Chu trình ECE nội đô sẽ là giá trị đặt cho bộ điều khiển tốc độ của xe và việc tốc độ xe đáp ứng đúng giá trị đặt là điều kiện tiên quyết trước khi đặt vấn đề quản lý năng lượng.
Hệ thống lưu trữ năng lượng siêu tụ – ắc quy sử dụng cấu trúc điện tử công suất là Cấu trúc bán chủ động (semi-active topology) Các phương pháp điều khiển hệ thống lưu trữ năng lượng lai dựa trên hai nhánh chính là các phương pháp dựa trên luật điều khiển nhằm mục đích điều khiển thời gian thực và các phương pháp tối ưu nhắm tới mục tiêu tạo giá trị tối ưu tham chiếu so sánh với các phương pháp điều khiển thời gian thực
2.2. Phương pháp nghiên cứu
Kết hợp giữa phân tích lý thuyết với mô phỏng kiểm chứng và thực nghiệm. Thông qua nghiên cứu tổng quan để tìm ra vấn đề cần giải quyết, triển khai giải quyết vấn đề, kiểm chứng các nghiên cứu lý thuyết bằng mô phỏng và thực nghiệm mô phỏng thời gian thực.
2.3 Các kết quả chính của luận án
*) Những đóng góp mới và ý nghĩa khoa học của luận án
Trong phạm vi luận án, tác giả lựa chọn mục tiêu là gia tăng tuổi thọ ắc quy. Trong các yếu tố gây hại đến ắc quy thì luận án lại tập trung vào việc giảm thiểu tổn thất cho ắc quy đồng thời khống chế dòng điện để giảm thiểu số lần nạp xả cho ắc quy. Luận án đã có một số đóng góp như sau:
Xây dựng mô hình các thành phần cấu thành hệ thống năng lượng lai và có thể làm cơ sở thiết kế hệ thống điều khiển hoàn chỉnh cho ô tô điện nói chung và quản lý năng lượng cho ô tô điện nói riêng;
Triển khai các thuật toán điều khiển thời gian thực gồm điều khiển dựa theo tần số, điều khiển mở, điều khiển phối hợp mở và bộ lọc thông thấp. Các kết quả cho thấy các phương pháp trên đã phát huy hiệu quả nhất định theo đúng mục tiêu của luận án. Ngoài ra, các phương pháp tối ưu là phương pháp quy hoạch động và phương pháp biển phân cũng được triển khai để tạo ra giả trị tham chiếu so sánh với các phương pháp điều khiển thời gian thực. Trong đó các phương pháp điều khiển khiển ở trên, tác giả đề xuất hai thuật toán mới trong quản lý năng lượng là:
Thuật toán kết hợp giữa bộ điều khiển mờ với bộ điều khiển dựa trên tần số;
Thuật toán sử dụng phương pháp biển phân.
Thiết kế và xây dựng hệ thống mô phỏng Hardware-in-the-loop cho xe ô tô điện trên nền tảng HIL 402 của Typhoon và mô hình vật lý thu nhỏ;
Thuật toán điều khiển thời gian thực gồm điều khiển dựa theo tần số đã được kiểm chứng trên hệ thống mô phỏng Hardware-in-the-loop HIL 403 của Typhoon;
Mô hình vật lý thu nhỏ đã đáp ứng được các yêu cầu công nghệ để sẵn sàng thi nghiệm khi có mô hình giả lập tài hoặc thử nghiệm với tài nhỏ.
*) Ý nghĩa khoa học: Quản lý năng lượng theo hướng tối ưu hóa đang là xu thế nghiên cứu của rất nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới. Luận án sẽ là một tài liệu tham khảo rất ý nghĩa cho việc nghiên cứu, phân tích các đối tượng tương tự đặc biệt là giả trị tham chiếu mà luận án tạo ra sẽ là mục tiêu của các phương pháp điều khiển thời gian thực. Đồng thời các kết quả nghiên cứu của luận án cũng góp phần mang lại một góc nhìn mới về quản lý năng lượng trong ô tô điện nói chung và hệ thống lưu trữ năng lượng lai siêu tụ – ắc quy trên ô tô điện nói riêng.
*) Ý nghĩa thực tiễn: Bài toán quản lý năng lượng có ý nghĩa rất thực tiễn với việc giảm thiểu tổn hao và gia tăng tuổi thọ ắc quy. Đây là vấn đề kinh tế và kỹ thuật đang được các hãng sản xuất ô tô điện quan tâm. Luận án hy vọng đóng góp được một phần nhỏ trong việc hiện thực hóa mục tiêu các nghiên cứu về ô tô điện. Đặc biệt trong bối cảnh chính phủ Việt Nam đang rất khuyến khích nội địa hóa ô tô nói chung và ô tô điện nói riêng mà các nghiên cứu về năng lượng trong ô tô điện còn nhiều hạn chế. Do vậy, luận án sẽ bổ sung thêm những kết quả mới trong lĩnh vực nghiên cứu còn đang ở mức tiềm năng tại Việt Nam.
