MỤC LỤC
1. THS. NGUYỄN QUÂN, NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG
ĐỘNG LỰC HYBRID SỬ DỤNG TRÊN Ô TÔ VÀ XE MÁY……………1
2. THS. LÊ ĐẠI VƯƠNG, CHẾ TẠO BIẾN TỬ LANGEVIN TRÊN CƠ SỞ
HỆ VẬT LIỆU 0,8PB(ZR0,48TI0,52)O3–0,125PB(ZN1/3NB2/3)O3–
3.

4.
5.
6.

7.

8.

0,075PB(MN1/3NB2/3)O3 PHA TẠP CUO ………………………………….14
THS HÀ VĂN TUẤN - THS LÊ MINH TRÍ, NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG
MÔ HÌNH SẤY KẾT HỢP HAI CHẾ ĐỘ NÓNG, LẠNH ĐỂ SẤY THẢO
DƯỢC…………………………………………………………………………..24
THS ĐINH VIẾT THẮNG, HỆ THỐNG GIÁM SÁT MẮT ĐIỀU KHIỂN
ỨNG DỤNG TRÊN MÁY TÍNH DÙNG FPGA…………………………...32
THS TRỊNH NGỌC CHÂU, HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN DÙNG SỨC GIÓ
KIỂU TĂNG TỐC……………………………………………………………..41
TS LÊ VĂN LUẬN – THS LÊ ĐÌNH HIẾU, NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ,
CHẾ TẠO HỆ THỐNG TƯỚI ĐA NĂNG SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN
AVR……………………………………………………………………………...48
THS HÀ VĂN TUẤN, XÂY DỰNG THUẬT TOÁN VÀ PHẦN MỀM TÍNH
DIỆN TÍCH THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT KIỂU DÀN CÓ CÁNH TẢN
NHIỆT…………………………………………………………………………..62

cho phương tiện giao thông. Có nhiều giải pháp đã được công bố trong những năm
gần đây như: hoàn thiện quá trình cháy động cơ Diesel; cải tiến quá trình cung cấp
nhiên liệu và đánh lửa trên động cơ xăng; sử dụng các loại nhiên liệu thay thế như:
LPG (Liquid Petroleum Gas), khí thiên nhiên, methanol, ethanol, biodiesel, điện,
pin nhiên liệu, năng lượng mặt trời; phối hợp nguồn động lực lai (hybrid) điện nhiệt.
Tất cả các giải pháp trên đều có những ưu và nhược điểm riêng. Trong đó, giải
pháp được đánh giá tốt nhất hiện nay là sử dụng nguyên lý lai (hybrid) cho nguồn
động lực sử dụng trên phương tiện giao thông vận tải. Động cơ lai sẽ kết hợp được
ưu điểm của hai động cơ thành phần và hạn chế những nhược điểm của chúng nên
tạo ra được hiệu suất tổng hợp rất cao và đồng thời giảm thiểu phát thải khí gây ô
nhiễm môi trường. Vì vậy mà công nghệ lai đã được các nhà sản xuất ô tô và xe
máy trên thế giới tập trung nghiên rất nhiều trong những năm gần đây.
II. KHẢO SÁT CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT SỐ
HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC LAI (HYBRID) TIÊU BIỂU ĐƯỢC SỬ DỤNG
TRÊN Ô TÔ VÀ XE MÁY TRONG NHỮNG NĂM GẦN ĐÂY


Khoa học và Công nghệ số 3

Trang 2

1. Piaggio hybrid scooter
Đối với các hãng sản xuất xe máy, công nghệ lai (Hybrid) quả thực là một vấn
đề khó khi áp dụng trên những mẫu xe máy thương mại mang tính chất phổ thông.
Ngoài việc có chi phí sản xuất cao, việc đưa ra giải pháp sử dụng động cơ điện và
động cơ đốt trong có thể phối hợp nhịp nhàng và mang lại hiệu quả cao khi vận
hành luôn là một bài toán khó, đòi hỏi tư duy sáng tạo và công nghệ vượt thời gian
của những nhà sản xuất. Chính vì vậy trong thời điểm hiện tại, những mẫu xe máy
Hybrid mỗi khi xuất hiện chưa thể là một giải pháp hoàn hảo cho các phương tiện
di chuyển cá nhân, thế nhưng nó lại mang ý nghĩa lớn về trình độ và đẳng cấp của

hoặc điện. Trong chế độ kết hợp, HyS điều khiển công suất đầu ra từ hai động cơ
xăng và điện, thông qua hệ thống điều khiển điện tử (SGE) nhằm tăng công suất
và chọn tỷ số truyền phù hợp với trạng thái vận hành của xe. Suốt quá trình giảm
tốc độ và phanh, hệ thống điều khiển thu hồi công suất bị mất và nạp vào ắc quy.
Công nghệ truyền động điện tử không chỉ cho phép hệ thống điều khiển kiểm soát
năng lượng đầu ra được kết hợp của hai động cơ mà còn điều khiển động cơ nhiệt
vận hành ở chế độ có hiệu suất cao nhất, vì vậy giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và
khí thải gây ô nhiễm môi trường. Tất cả những thông tin về công nghệ này vẫn
còn nằm trong vòng bí mật. Dự kiến, ba phiên bản đầu tiên của Piaggio HyS sẽ là
Vespa LX, Piaggio X8 và MP3 ba bánh. Theo thông tin ban đầu, HyS sử dụng một
động cơ xăng xy lanh đơn, 4 kỳ làm mát bằng chất lỏng, có dung tích 125cm 3,


Khoa học và Công nghệ số 3

Trang 4

công suất cực đại 11kW ở số vòng quay 8.500 vòng/phút, kết hợp với một động
cơ điện có công suất cực đại 2,6kW, sử dụng bộ nguồn ắc quy Lithium-ion gồm
3 bình 12V-26AH. Trên phiên bản X8 và MP3, ắc quy được dấu vào ngăn đựng
hành lý dưới yên xe, tuy nhiên, khoảng không này vẫn đủ lớn để đặt mũ bảo hiểm.
Mẫu Vespa LX hybrid, khoảng không gian phía dưới yên xe chỉ dùng để chứa ắc
quy, cốp đựng hành lý và mũ bảo hiểm sẽ được bố trí ở phía trên sau đuôi xe. Trên
bản điều khiển ở tay lái xe có lắp đặt một đồng hồ báo tình trạng lưu trữ điện của
ắc quy. Thời gian một lần nạp lại đầy bộ nguồn ắc quy bằng lưới điện 220V là
khoảng 3 giờ. Tổng trọng lượng toàn bộ động cơ và ắc quy của hệ thống HyS là
khoảng 30kg.
2. Yamaha HV-X Hybrid Scooter
Được giới thiệu tại triển lãm Tokyo Motor Show 2009, Yamaha HV-X được
xem như mẫu xe máy hybrid có tính thực tế cũng như khả năng vận hành hoàn hảo

3. Honda Hybrid Scooter
Ngày 24 tháng 8 năm 2004, Honda đã giới thiệu mẫu xe lai đầu tiên kiểu dáng
“scooter” với khả năng giảm khí thải gây ô nhiểm môi trường và tiết kiệm nhiên
liệu. Xe lai này kết hợp hoạt động của một động cơ đốt trong phun xăng điện tử
50cm3 và một động cơ điện kiểu xoay chiều đồng bộ gắn trực tiếp vào bánh sau
của xe. Hệ thống sử dụng một bình ắc quy niken - hyđrua kim loại (Ni-MH) để
lưu trữ năng lượng. Khi chạy trên đường bằng phẳng trong thành phố, một mình


Khoa học và Công nghệ số 3

Trang 6

động cơ điện sẽ dẫn động xe chạy với tốc độ đạt 30 km/h. Khi cần lực phát động
lớn như tăng tốc hoặc lên dốc thì động cơ đốt trong sẽ kết với động cơ điện thông
qua bộ truyền động đai vô cấp để tăng thêm công suất kéo. Để tận dụng năng
lượng, khi xe giảm tốc hoặc xuống dốc thì động cơ điện sẽ trở thành máy phát điện
nạp điện vào ắc quy. Mẫu xe này có hiệu suất rất cao và giảm được 37% nồng độ
CO trong khí thải so với xe máy cùng công suất.

Hình 3: Honda hybrid Scooter.
4. Toyota Hybrid System II (THS II)
Hệ thống gồm có hai loại nguồn công suất, một động cơ xăng hiệu suất cao sử
dụng chu trình nhiệt Atkinson, là một chu trình tỷ số nén cao kết với một động cơ
điện đồng bộ xoay chiều (AC) nam châm vĩnh cửu, một máy phát, nguồn ắc quy
Niken - Hydrua kim loại (Ni - MH) hiệu suất cao và một điều khiển công suất. Bộ
điều khiển công suất này có thiết kế một mạch điện tăng áp cao để nâng điện áp
của hệ thống cung cấp công suất cho động cơ điện và máy phát đến một điện áp
cao đạt 500V, ngoài ra một bộ biến đổi AC-DC để chuyển đổi dòng điện xoay
chiều (AC) sử dụng trên động cơ điện và máy phát thành dòng điện một chiều


Trang 8

cơ xăng được máy phát thu nhận và nạp điện cho ắc quy lưu trữ để sử dụng khi
cần.
- Gia tốc đột ngột: Khi đạp ga đột ngột, hệ thống điều khiển sử dụng hết công
suất phát ra của động cơ xăng theo dòng "B" và "C", đồng thời nhận thêm
dòng điện từ ắc quy để tăng công suất cho động cơ điện theo dòng "A".

- Giảm tốc độ hoặc phanh lại: Động cơ xăng ngừng hoạt động, động cơ điện
đóng vai trò là một máy phát nhận công suất từ các bánh xe (động năng quán
tính) và tạo ra dòng điện cao áp nạp lại cho ắc quy theo dòng "D".
- Tự nạp lại nguồn ắc quy: Khi dung lượng điện chứa trong ắc quy còn thấp
hơn mức cho phép, động cơ xăng sẽ được kích hoạt chạy và kéo máy phát
điện để tự nạp lại ắc quy theo dòng "E".
- Dừng xe: Động cơ xăng và động cơ điện tự động dừng.
Hệ thống lai THS II có bốn đặc trưng sau:
- Giảm mất mát năng lượng: Hệ thống tự động tắt động cơ xăng khi xe dừng
để giảm bớt sự lãng phí năng lượng khi động cơ chạy không tải.


Khoa học và Công nghệ số 3

Trang 9

- Tái sử dụng lại năng lượng: Năng luợng mà bình thường bị biến thành nhiệt
khi phanh đã được khôi phục thành năng lượng điện nạp lại cho nguồn ắc
quy.
- Động cơ điện hỗ trợ tăng tốc: Động cơ điện cùng kết hợp với động cơ xăng
nhằm tăng công suất trong suốt quá trình gia tốc.

cách tự động thông qua bộ điều khiển điện tử PCU (Power Control Unit).
Động cơ xăng
Động cơ điện
Truyền động
đai vô cấp

Động cơ điện

Hình 7: Cấu tạo động cơ Honda Hybrid IMA
Nguyên tắc hoạt động của hệ thống Honda Hybrid IMA như sau:


Khoa học và Công nghệ số 3

Trang 11

- Khởi hành và chạy với vận tốc chậm: Chỉ một mình động cơ điện hoạt động,
lúc này động cơ xăng ở trạng thái nghỉ. Vì động cơ điện được lắp nối cứng với
động cơ xăng nên trục khuỷu quay theo. Để giảm tổn hao công suất trong các xi
lanh, hệ thống i-VTEC điều khiển cơ cấu phân phối khí đóng hoàn toàn tất cả các
xu páp (cam không điều khiển mở xu páp).
- Chạy bình thường với vận tốc từ trung bình trở lên: Chỉ một mình động cơ
xăng hoạt động, động cơ điện ở trạng thái nghỉ (không cấp nguồn), rô to của động
cơ điện có vai trò là một bánh đà của động cơ xăng. Trong trường hợp này, nếu ắc
quy hết điện, động cơ điện được điều khiển trở thành một máy phát điện và nhận
một phần công suất từ động cơ xăng để nạp điện cho ắc quy.
- Tăng tốc đột ngột hoặc vượt dốc cao: Hệ thống điện tử PCU sẽ điều khiển
cả động cơ xăng và động cơ điện cùng kết hợp công suất để tăng sức kéo cho ô tô.
- Giảm tốc hoặc phanh xe: Động cơ xăng được điều khiển chuyển sang trạng
thái nghỉ (tất cả các xu páp đều đóng) và động cơ điện trở thành một máy phát

[1] ĐỖ VĂN DŨNG - Hệ thống điện và điện tử trên ô tô hiện đại. Đại học
Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh - 2003.
[2] HỒ SỸ XUÂN DIỆU - Nghiên cứu chế tạo ô tô lai (hybrid) hai chỗ ngồi.
Luận án tiến sỹ ngành động cơ nhiệt, Đại học Đà Nẵng - Tháng 12 năm 2009.
[3] MARC HERWALD - Control design and analysis of an advanced
induction motor electric vehicle drive. Thesis submitted to the degree of
Master of Science in Electrical Engineering of the Virginia Polytechnic
Institute and State University, USA - April 1999.
[4] Website: http://www.motorcycle-hybrid.net
[5] Website: http://future-motorcycles.com.


Khoa học và Công nghệ số 3
[6] Website: http://www.motorcycle-usa.com.
[7] Website: http://world.honda.com.
[8] Website: http://automobiles.honda.com.
[9] Website: http://www.hybridcars.com.
[10] Website: http://www.toyota.co.jp.

Trang 13


Khoa học và Công nghệ số 3

Trang 14

CHẾ TẠO BIẾN TỬ LANGEVIN TRÊN CƠ SỞ HỆ VẬT LIỆU
0,8Pb(Zr0,48Ti0,52)O3–0,125Pb(Zn1/3Nb2/3)O3–0,075Pb(Mn1/3Nb2/3)O3 PHA
TẠP CuO
Ths. Lê Đại Vương - Phan Đình Giớ

các loại biến tử siêu âm nhằm ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như làm sạch bằng
sóng siêu âm, máy phát siêu âm công suất đa tần, máy phát siêu âm dưới nước,
biến tử phát siêu âm dùng trong thiết bị kiểm tra không phá huỷ bê tông [2,
5,6,7,8,9]. Có thể nói, biến tử phát siêu âm đã quyết định một phần không nhỏ vào
hiệu quả của thiết bị sử dụng sóng siêu âm hiện nay.
Trong bài này chúng tôi trình bày kết quả nghiên cứu chế tạo biến tử ghép
phát siêu âm hình xuyến có kích thước lớn (35 x 12 x 6 mm) (43 x 12 x
6mm) từ gốm áp điện PZT-PZN-PMnN pha tạp CuO và nghiên cứu các tính chất
điện cơ của các biến tử nói trên.
II. THỰC NGHIỆM
Các biến tử được chế tạo theo công nghệ truyền thống kết hợp với phương
pháp

BO

có

công

thức

0,8Pb(Zr0,48Ti0,52)O3–0,125Pb(Zn1/3Nb2/3)O3–

0,075Pb(Mn1/3Nb2/3)O3 + 0,1% kl CuO.
Nguyên liệu ban đầu là các oxyt: PbO (99%), ZrO2 (99%), TiO2 (99%),
Nb2O5 (99,9% Merck), ZnO (99%) MnO2 (99%) và CuO (99%). Quá trình tổng
hợp dung dịch rắn PZT–PZN–PMnN bao gồm hai giai đoạn sau:
Giai đoạn 1: Chế tạo hợp chất (Zn,Mn)Nb2(Zr,Ti)O6 (BO): Trộn các oxit
ZrO2, TiO2, ZnO, Nb2O5 và MnO2 nghiền trong 8 giờ và nung ở nhiệt độ 1100 oC
trong 2 giờ.

Hình 1 là giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu gốm nghiên cứu PZT-PZN-PMnN
+ 0.1 % kl CuO thiêu kết tại nhiệt độ 850 oC. Từ hình 1 cho thấy gốm có pha


Khoa học và Công nghệ số 3

Trang 17

perovskit với cấu trúc tứ giác không có pha lạ. Kích thước hạt gốm tương đối đồng
đều và xếp chặt được thể hiện như trên ảnh SEM (hình 2).
2. Chế tạo biến tử dạng đĩa

Hình 3. Hình thái bề mặt của các biến tử chế tạo
Trên hình 3 biểu diễn hình thái của các biến tử trước khi phủ điện cực và sau khi
phủ điện cực. Như đã thấy, các biến tử chế tạo gồm 2 nhóm, nhóm biến tử có kích
thước 35 mm (B1) và 43mm (B2) với các thông số hình học được cho ở bảng 1.
Bảng 1. Thông số hình học của các biến tử
Mẫu
Đường kính (mm)

Chiều dày (mm)

BT1

35

6

BT2


(g/cm3 ngót
(kHz) (kHz)
)
7.72

BT-1.2 7.72
TB

7.72

Zmin

Qm

tan

(Ω)

19% 63.5

71.9

0.53

6.0

1461

0.005


0.56

5.9

1679

0.005

BT-2.2 7.72

20% 50.4

58.3

0.57

5.2

1865

0.005


Khoa học và Công nghệ số 3
TB

20%

7.72


(mm)
6
6

Hình 5. Hình thái bề mặt của các biến tử Langevin
Từ các phổ dao động cộng hưởng radian (hình 6), hệ số liên kết điện cơ k p, hệ số
phẩm chất Qm đã được xác định. Kết quả cho ở bảng 4.


Khoa học và Công nghệ số 3

Trang 20

Hình 6. Phổ cộng hưởng áp điện của các biến tử xuyến BT-1X và BT-2X.
Bảng 4. Thông số áp điện của biến tử dạng xuyến trên cở hệ gốm PZT – PZN PMnN + 0.1%kl CuO

Mẫu

Co ngót fr

fp

kp

Zmin Cs

Qm

D


1.89

902

0.004

1176

BT – 1.3X 19%

49.9

54.2

0.44

12.7

1.65

999

0.004

1104

BT – 1.4X 19%

49.2


0.46 8.7

BT – 2.2X 20%

43.3

47.5

0.46 9.5

2.72

842

0.004

1125

BT – 2.3X 20%

43.1

47.4

0.47 9.5

2.78

808


Từ bảng 4 cho thấy rằng, các biến tử hình xuyến được chế tạo trên hệ gốm
PZTPZN-PMnN pha tap CuO có các tính chất điện cơ tốt. Do đó chúng tôi tiến
hành lắp ghép các biến tử theo kiểu Lange vin “Sandwich” cho ở hình 7. Trong
đó, chúng tôi sử dụng 2 biến tử xuyến bề dày 6mm ghép với nhau và sử dụng lớp
trở kháng âm hợp lý cho trường hợp nửa bước sóng. Tổ hợp như thế dễ chế tạo
hơn và có nhiều ưu điểm như: hệ số phẩm chất cơ học cao hơn so với gốm, kim
loại dẫn nhiệt tốt nên có thể giảm nhiệt độ của biến tử khi hoạt động, hiệu suất làm
việc cao hơn và cải thiện được bức xạ cùng dải băng thông.

Hình 7. Biến tử ghép theo kiểu Langevin
Từ các biến tử lắp ghép trên hình 6, chúng tôi đã đo phổ dao động cộng hưởng,
kết quả cho ở hình 8.


Khoa học và Công nghệ số 3

Trang 22

Hình 8. Phổ cộng hưởng áp điện của các biến tử ghép kiểu Langevin BT-1G và
BT-2G
Với các thông số về điện và cơ như đã thảo luận ở trên, các biến tử Langevin
được chế tạo trên cơ sở hệ gốm PZT-PZN-PMnN + 0,1%kl CuO có khả năng ứng
dụng cao trong việc chế tạo máy rữa siêu âm, siêu âm phát hội tụ và các ứng dụng
khác.
V. KẾT LUẬN
- Bằng công nghệ gốm truyền thống kết hợp với phương pháp BO chúng tôi
đã chế tạo gốm PZT – PZN – PMnN không có pha pyochlore. Các biến tử chế tạo
(35 x 12 x 6 mm) (43 x 12 x 6mm) từ gốm áp điện PZT-PZN-PMnN pha
tạp CuO có các tính chất điện cơ tốt với hệ số liện kết điện cơ cao, tổn hao điện
môi thấp và hệ số phẩm chất Qm cao tổn hao thấp.