Tài liệu Đồ án tốt nghiệp: "Toyota Hybrid System" - Chương IV: CÁC PHƯƠNG PHÁP BỐ TRÍ ppt

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chương IV: CÁC PHƯƠNG PHÁP BỐ TRÍ
I. Hệ thống Hybrid song song (Hybrid Parallel System):
Trong hệ thống song song, cả hai nguồn động lực (điện và xăng) đều được kết nối
trực tiếp vào bánh xe và có thể truyền động lực một cách độc lập hoặc đồng thời. Nói một
cách đơn giản là bánh xe có thể được xoay một cách riêng biệt bằng mô tơ điện hoặc
động cơ xăng, hoặc cả hai. Cả động cơ xăng và mô tơ điện cùng truyền lực tới các trục
Toyota Hybrid System Trang 25
Hình 29: Sơ đồ tổng quan hệ thống hybrid song song
Hình 30: Cấu trúc hệ thống hybrid song song
ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
xe, mức độ tùy theo các điều kiện khác nhau. Đó được gọi là hệ thống song song vì dòng
năng lượng tới các bánh đi song song.
Hệ thống này chỉ có một mô tơ điện. Mô tơ điện có hai chức năng chính. Chức năng
thứ nhất là chuyển hóa điện năng được cung cấp từ ắc qui thành cơ năng. Chức năng thứ
hai là chuyển hóa ngược lại từ cơ năng thành điện năng để nạp lại cho pin. Do vậy không
thể cùng lúc vừa vận hành các bánh xe, vừa nạp điện vào bình ắc-quy. Khi nào mô-tơ làm
nhiệm vụ của một máy phát điện, dòng điện từ ắc-quy sẽ thay thế vai trò của mô-tơ điện.
Hầu hết các hãng sản xuất Ô tô Hybrid hiện nay đều thiết kế theo cách này vì có thể
tận dụng cả hai nguồn năng lượng một cách hiệu quả nhất và cũng bởi các lí do sau:
Thứ nhất là độ tương thích cao với các thành phần hybrid. Điều bất tiện ở đây
là phải chấp nhận ảnh hưởng đến dung tích cho ngăn chứa đồ hay hệ dẫn động toàn
thời gian.
Thứ hai, tiết kiệm nhiên liệu hơn khi lái trên đường bộ hay đường cao tốc.
Tương phản với các hệ thống hybrid khác chỉ mang lại lợi ích khi sử dụng trong
thành phố, hệ thống được Porsche chọn sẽ cho phép lựa chọn không cần chạy động
cơ đốt trong tại tốc độ lên đến 120 km/h.
Thứ ba, hybrid song song toàn phần là một cải tiến quan trọng cho cả sự tăng
tốc và linh hoạt, tính năng vận hành cao và hiệu suất tối đa.
Toyota Hybrid System Trang 26
ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 32: Sử dụng động cơ và nạp ắc quy bằng cách tận dụng lực phanh.
Hình 33 : Tăng tốc với cả mô tơ điện và động cơ
Toyota Hybrid System Trang 27
Hình 32 Hình 33
Hình 31: Sơ đồ hệ thống hybrid song song
ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
II. Hệ thống hybrid liên hoàn (Series Hybrid System):
Đối với loại hệ thống này, nguồn động lực chính xoay bánh xe là động cơ điện. Trong
khi động cơ xăng chỉ làm nhiệm vụ phát ra điện để nạp ắc quy và cung cấp cho mô tơ
điện.
Khi động cơ xăng hoạt động, nó truyền năng lượng cho một máy phát điện. Dòng điện
sinh ra chia làm hai phần, một để sạc bình ắc-quy và một sẽ chạy một mô tơ điện (motor),
bộ phận sẽ truyền năng lượng tới các trục xe. Đó được gọi là hệ thống liên hoàn vì năng
lượng truyền theo một quá trình liên tục (hay nói cách khác, hoạt động của động cơ xăng
và mô-tơ điện tiến hành lần lượt).
Một hệ thống hybrid liên hoàn gồm có hai mô-tơ, một chính là mô-tơ điện và một là
máy phát điện có cấu trúc tương tự. Loại nối tiếp này ít được phổ biến so với kiểu hybrid
"song song" do có nhiều nhược điểm.
Toyota Hybrid System Trang 28
Hình 34: Cấu trúc hệ thống hybrid nối tiếp
ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
III. Hệ thống hybrid kết hợp (Series/Parallel Hybrid System):
Hệ thống này kết hợp cả hai hệ thống liên hoàn và song song nhằm tận dụng tối đa các
lợi ích được sinh ra.
Nó có hai mô-tơ, và tùy từng điều kiện khác nhau mà xe lắp hệ thống kết hợp sẽ sử
dụng đồng thời cả mô-tơ điện và động cơ xăng hay chỉ sử dụng năng lượng nguồn điện
để thu được hiệu quả cao nhất. Thậm chí, khi cần thiết, hệ thống này vừa vận hành các
trục bánh xe trong khi vẫn có thể nạp điện vào máy phát. Hệ thống kết hợp hiện chiếm ưu
thế trong chế tạo xe hybrid.
Toyota Hybrid System Trang 29

Hình 35: Cấu trúc hệ thống hybrid kết hợp
ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Tỷ lệ sử dụng động cơ và mô-tơ điện trong mỗi hệ thống:
Vì hệ thống liên hoàn sử dụng động cơ xăng để sinh ra điện cho mô-tơ vận hành bánh
xe, chúng có cùng lượng công việc như nhau.
Hệ thống song song dùng động cơ xăng như nguồn năng lượng chính, còn mô-tơ điện
chỉ để trợ giúp, nên động cơ xăng được sử dụng nhiều hơn.
Với hệ thống kết hợp, có một bộ phận liên tục thay đổi tỷ lệ công suất từ động cơ
xăng tới các trục lái. Vì mô-tơ điện có thể vừa vận hành xe, vừa làm nhiệm vụ tạo ra
dòng điện nạp nên so với động cơ xăng, nó được sử dụng nhiều hơn đôi chút.
Toyota Hybrid System Trang 30
Hình 36: Tỷ lệ sử dụng động cơ và mô-tơ điện