Hệ thống động lực và nguồn năng lượng trên xe lai toyota prius đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ kỹ thuật ô tô

`

TÓM TẮT
Trong Đồ án tốt nghiệp “ Hệ thống động lực và nguồn năng lượng trên xe lai Toyota
Prius ”này nhóm tập trung vào một số phần như sau:
- Giới thiệu tổng quan về xe lai Toyota Prius (tập trung vào Prius thế hệ thứ ba – Prius
2010).
- Tìm hiểu về hệ thống động lực trên ô tô Hybrid Prius.
- Tìm hiểu những hệ thống mới, nổi bật trên Prius 2010.
- Tìm hiểu quy trình tháo lắp các bộ phận của hệ thống Hybrid trên Toyota Prius 2010.
- Tìm hiểu các phương pháp kiểm tra và bảo dưỡng chung trên hệ thống Hybrid.
- Các biện pháp an toàn điện.
- Cấu tạo, nguyên lý, các chế độ hoạt động của xe lai.
- Pin cao áp.
- Hệ thống quản lý pin Prius.
- Công nghệ pin và hệ thống lưu trữ năng lượng hiện nay.
- Giới thiệu về các loại pin (tập trung vào pin Nickel-metal hydride được sử dụng trên
Prius 2010).
Chúng em được thầy GVC.TS. Nguyễn Văn Trạng cung cấp tài liệu nghiên cứu và giải
đáp những thắc mắc gặp phải trong q trình thực hiện đồ án để chúng em có thể hoàn
thành đồ án này.

ii


`

MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN.......................................................................................................................i
TÓM TẮT .......................................................................................................................... ii

MỤC LỤC ......................................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU...................................................... viii
DANH MỤC CÁC HÌNH ..................................................................................................xi
DANH MỤC CÁC BẢNG ..............................................................................................xxii
Chương 1. TỔNG QUAN ................................................................................................... 1
1.1. Trình bày lý do chọn đề tài ...................................................................................... 1
1.1.1. Xe Hybrid và những ưu điểm nổi bật .................................................................... 1
1.1.2. Việc nghiên cứu về xe Hybrid trong và ngoài nước............................................... 1
1.1.3. Lý do chọn đề tài .................................................................................................. 4
1.2. Mục đích .................................................................................................................... 4
1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................................ 5
1.4. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................... 6
1.5. Ý nghĩa đề tài ............................................................................................................ 6
1.6. Giới hạn đề tài ........................................................................................................... 6
1.7. Kết quả dự kiến đạt được ......................................................................................... 7
Chương 2. GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ XE LAI (HYBRID VEHICLE) ................. 8
2.1. Giới thiệu chung ........................................................................................................ 8
2.2. Phân loại xe Hybrid. ................................................................................................. 9
2.2.1. Phân loại theo kiểu bố trí [1] ................................................................................. 9
2.2.1.1. Hệ thống Hybrid nối tiếp (Series HEV) .......................................................... 9
iii


`

2.2.1.2. Hệ thống Hybrid song song (Parallel HEV) .................................................. 12
2.2.1.3. Hệ thống Hybrid kết hợp (Combination HEV).............................................. 13
2.2.2. Phân loại theo mức độ Hybrid hóa [4]................................................................. 15
2.3. Điều khiển trên xe Hybrid ...................................................................................... 16
2.3.1. Bộ phiên dịch yêu cầu người lái .......................................................................... 18

2.3.2. Bộ điều khiển hệ thống xe................................................................................... 18
2.3.3. Bộ điều khiển điện tử .......................................................................................... 18
Chương 3. HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TRÊN XE TOYOTA PRIUS 2010 ..................... 20
3.1. Tổng quan về xe lai Toyota Prius ........................................................................... 20
3.1.1. Thế hệ đầu tiên (First generation – XW10; 1997) ............................................... 20
3.1.2. Thế hệ thứ hai (Second generation – XW20; 2003) ............................................. 21
3.1.3. Thế hệ thứ ba (Third generation – XW30; 2009)................................................. 23
3.1.4. Thế hệ thứ tư (Fourth generation – XW50; 2015) ............................................... 24
3.1.5. Các biến thể của Toyota Prius ............................................................................. 25
3.1.6. Giới thiệu về Toyota Prius 2010 ......................................................................... 26
3.2. Động cơ đốt trong – động cơ 2ZR-FXE. ................................................................ 29
3.2.1. Giới thiệu về động cơ 2ZR-FXE. ........................................................................ 29
3.2.2. Cấu tạo của động cơ 2ZR-FXE ........................................................................... 30
3.2.3. Các công nghệ và hệ thống khác của động cơ 2ZR-FXE ..................................... 33
3.3. Động cơ điện và các bộ phận của hệ thống Hybrid ............................................... 37
3.3.1. Bố trí các bộ phận của hệ thống Hybrid trên xe................................................... 37
3.3.2. Bộ truyền lực của hệ thống Hybrid ..................................................................... 38
3.3.3. Bộ Inverter-Converter ......................................................................................... 45
3.3.4. Bộ pin cao áp ...................................................................................................... 52
iv


`

3.3.5. Dây cáp điện ....................................................................................................... 55
3.4. Bộ phận chia công suất, hộp số eCVT và các chế độ hoạt động trên Prius 2010 . 56
3.4.1. Bộ phân chia công suất PSD ............................................................................... 56
3.4.2. Hộp số eCVT ...................................................................................................... 59
3.4.3. Các chế độ hoạt động trên Toyota Prius .............................................................. 63
3.5. An toàn điện và các hệ thống khác trên xe ............................................................ 69

3.5.1. An tồn điện áp cao thế....................................................................................... 69
3.5.2. Hệ thống khóa thơng minh Smart Key ................................................................ 71
3.5.3. Hệ thống điều hịa không khí điều khiển từ xa .................................................... 75
3.5.4. Hệ thống thơng gió bằng năng lượng mặt trời. .................................................... 77
3.5.5. Túi khí SRS và thiết bị căng đai dây an tồn. ...................................................... 78
3.6. Quy trình kiểm tra các bộ phận của hệ thống Hybrid trên xe [5] ........................ 80
3.6.1. Quy trình kiểm tra hệ thống điều khiển Hybrid ................................................... 81
3.6.1.1. Kiểm tra cảm biến tốc độ motor (MG1) ........................................................ 81
3.6.1.2. Kiểm tra tốc độ máy phát (MG2) .................................................................. 82
3.6.1.3. Kiểm tra bộ Inverter-Converter ..................................................................... 83
3.6.1.4. Kiểm tra cảm biến nhiệt độ motor ................................................................. 84
3.6.1.6. Kiểm tra IGCT relay ..................................................................................... 86
3.6.2. Quy trình kiểm tra hệ thống pin cao áp ............................................................... 87
3.6.2.1. Kiểm tra nhiệt điện trở.................................................................................. 87
3.6.2.2. Kiểm tra quạt làm mát Pin ............................................................................ 88
3.6.2.3. Kiểm tra Service Plug ................................................................................... 90
3.6.2.4. Kiểm tra relay tích hợp số 1 .......................................................................... 91
3.6.2.5. Kiểm tra cảm biến dòng điện pin cao áp ....................................................... 91
3.6.2.6. Kiểm tra ắc quy phụ 12V .............................................................................. 94
3.6.3. Quy trình kiểm tra MG1, MG2 ........................................................................... 95
v


`

3.6.3.1. Kiểm tra MG1 ............................................................................................. 95
3.6.3.2. Kiểm tra MG2 ............................................................................................. 97
Chương 4. HỆ THỐNG LƯU TRỮ VÀ QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG .......................... 100
4.1. Sơ lược lịch sử phát triển của pin......................................................................... 100
4.2. Hệ thống quản lý pin Prius .................................................................................. 101

4.2.1. Tổng quan về BMS ........................................................................................... 101
4.2.2. BMS của pin Ni-MH Prius................................................................................ 102
4.3. Công nghệ pin Ni-MH .......................................................................................... 102
4.3.1. Tổng quan về pin Ni-MH .................................................................................. 105
4.3.2. Cấu tạo ............................................................................................................. 105
4.3.3. Nguyên lý hoạt động của NiMH ....................................................................... 107
4.3.4. Đánh giá ưu nhược điểm của pin....................................................................... 108
4.4. Một số hệ thống lưu trữ năng lượng được áp dụng trên xe ô tô điện hiện nay .. 108
4.4.1. Lưu trữ bằng cơ học.......................................................................................... 110
4.4.2. Lưu trữ bằng điện hóa ....................................................................................... 111
4.4.3. Lưu trữ bằng hóa học ........................................................................................ 118
4.4.4. Lưu trữ bằng điện ............................................................................................. 121
4.4.5. Lưu trữ Hybrid ................................................................................................. 123
4.5. Vấn đề và thách thức của hệ thống lưu trữ năng lượng cho xe điện .................. 124
4.5.1. Vật liệu ............................................................................................................. 124
4.5.2. Điện tử công suất .............................................................................................. 125
4.5.4. Kích thước và giá cả ......................................................................................... 125
4.5.5. Tác động môi trường ........................................................................................ 126
4.5.6. Các biện pháp an toàn ....................................................................................... 126
vi


`

Chương 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ........................................................................... 127
5.1. Kết luận ................................................................................................................. 127
5.2. Đề nghị ................................................................................................................... 127
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 129
PHỤ LỤC ........................................................................................................................ 131
Phụ lục 1. Quy trình ngắt kết nối trên hệ thống HV và tháo bộ HV ra khỏi ơ tơ ..... 131

1.1. Cảnh báo an tồn ............................................................................................... 131
1.2. Quy trình ngắt kết nối hệ thống Hybrid để kiểm tra phần động cơ ................ 132
1.3. Quy trình tháo bộ HV ra khỏi ơ tơ.................................................................... 133
1.3.1. Quy Trình Tháo HV Battery .......................................................................... 133
1.3.2. Quy trình tháo bộ Converter Inverter ............................................................. 147
1.3.3. Quy trình tháo bộ truyền động Hybrid ........................................................... 155
1.3.4. Quy trình tháo cáp điện sườn xe .................................................................... 163
Phụ lục 2. Bảo dưỡng chung và các chế độ kiểm tra tổng quát [5]........................... 169
2.1. Bảo dưỡng chung ............................................................................................... 169
2.2. Các chế độ kiểm tra thực hiện trên xe (Inspection Mode) ............................... 179

vii


`

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
ULEV: Ultra Low Emission Vehicle
VVT-i: Variable Valve Timing with intelligence
HSD: Hybrid Synergy Drive
AT – PZEV: Advanced Technology - Partial Zero Emission Vehicles
A/C: Air Condition
AWD-e: All-Wheel Drive
MG: Motor Generation
MCU: Motor Control Unit
GCU: Genenation Control Unit
MG1: Secondary Motor Generation
MG2: Primary Motor Generation
PHV: Plug-in Hybrid Vehicle
EV: Electric Vehicle

eCVT: electrically controlled Continuously Variable Transaxle
VIN: Vehicle Identification Number
DOHC: Double Overhead Camshaft
DIS: Direct Ignition System
ETCS-i: Electronic Throttle Control System – intelligent
EGR: Exhaust Gas Recirculation
BTDC: Before Top Dead Center
BBDC: Before Bottom Dead Center
ABDC: After Bottom Dead Center
ATDC: After Top Dead Center
ECM: Electronic Control Module
MRE: Magneto Resistive Element
PSD: Power Split Device
AC: Alternating Current
DC: Direct Current
viii


`

AWG: American Wire Gauge
ECU: Electronic Control Unit
HV CPU: Power Management Control ECU
IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor
IPM: Intelligent Power Module
LV: Low Voltage
HV: High Voltage
SMR: System Main Relay
SOC: State of Charge
ECM: Engine Control Module

SRS: Supplemental Restraint System
BMS: Battery Management System
SOH: State Of Health
NiMH: Nickel-Metal Hydride
ESS: Energy Storage System
EMS: Energy Management System
FES: Flywheel Energy System
FC: Fuel Cell
HFC: Hydrogen Fuel Cell
UC: Ultracapacitor
HSS: Hybrid Storage System
Rpm : revolution per minute
E: Động năng của bánh đà [J]
I: Momen qn tính [kg.m2]
ω: Tốc độ góc [rad/s]
m: Khối lượng [kg]
r:

Bán kính của bánh đà [m]

Wc: Năng lượng tĩnh điện
ix


`

C: Giá trị điện dung của UC [F]
V: Hiệu điện thế giữa các điện cực [V]
Q: Điện tích [C - coulomb]
ε: Điện trở cho phép của vật liệu điện môi

A: Diện tích bề mặt của điện cực [cm2]
d: Khoảng cách giữa các điện cực [cm]

x


`

DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1. Hệ thống Hybrid nối tiếp (Series HEV) ............................................................... 10
Hình 2.2. Động cơ kết hợp trên hệ thống Hybrid nối tiếp trên mẫu e-POWER của Nissan .. 11
Hình 2.3 Động cơ kết hợp trên hệ thống Hybrid nối tiếp trên Chevrolet Volt ...................... 11
Hình 2.4. Hệ thống Hybrid song song (Parallel HEV) ......................................................... 12
Hình 2.5. ICE LDA-MF3 I4 kết hợp động cơ điện ULEV/AT-PZEV trên Honda Insight .... 13
Hình 2.6. Hệ thống Hybrid kết hợp (Combination HEV)..................................................... 13
Hình 2.7. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển trên xe Hybrid .................................................... 17
Hình 3.1. Prius NHW10 ...................................................................................................... 20
Hình 3.2. Prius NHW11 ...................................................................................................... 20
Hình 3.3. Prius XW20 ......................................................................................................... 22
Hình 3.4. Prius ZVW30 ...................................................................................................... 23
Hình 3.5. Prius ZVW35 ...................................................................................................... 23
Hình 3.6. Prius XW50 ......................................................................................................... 25
Hình 3.7. Hình dạng ngoại thất Prius 2010 .......................................................................... 27
Hình 3.8. Logo của xe và hệ thống Hybrid .......................................................................... 27
Hình 3.9. Vị trí số VIN ....................................................................................................... 28
Hình 3.10. Hình dạng nội thất xe......................................................................................... 28
Hình 3.11. Hình dạng khoang động cơ ................................................................................ 29
Hình 3.12. Động cơ 2ZR-FXE ............................................................................................ 29
Hình 3.13. Nắp máy ............................................................................................................ 30

Hình 3.14. Piston ................................................................................................................ 31
Hình 3.15. Thân máy .......................................................................................................... 31
xi


`

Hình 3.16. Xupap và dẫn động xupap ................................................................................. 32
Hình 3.17. Thiết bị điều chỉnh độ hở xupap......................................................................... 32
Hình 3.18. Hệ thống làm mát động cơ ................................................................................. 33
Hình 3.19. Bơm nước .......................................................................................................... 33
Hình 3.20. Hệ thống tuần hồn nhiệt khí xả ........................................................................ 34
Hình 3.21. Hệ thống điều khiển động cơ ............................................................................. 35
Hình 3.22. Tín hiệu cảm biến trục cam................................................................................ 36
Hình 3.23. Cảm biến chân khơng ........................................................................................ 36
Hình 3.24. Van EGR ........................................................................................................... 37
Hình 3.25. Bố trí hệ thống Hybrid trên xe ........................................................................... 37
Hình 3.26. Bộ truyền lực hệ thống Hybrid........................................................................... 38
Hình 3.27. MG1 .................................................................................................................. 39
Hình 3.28. Rotor và stator của MG1.................................................................................... 39
Hình 3.29. So sánh MG1 của Prius 2004 và Prius 2010....................................................... 40
Hình 3.30. MG2 .................................................................................................................. 40
Hình 3.31. So sánh bó dây trên Prius 2004 và 2010 ............................................................. 41
Hình 3.32. Rotor thế hệ mới trên Prius 2010 ....................................................................... 42
Hình 3.33. Resolver ............................................................................................................ 43
Hình 3.34. Cấu tạo Resolver ............................................................................................... 43
Hình 3.35. Mạch điện của cảm biến nhiệt độ MG1 MG2 .................................................... 44
Hình 3.36. Biểu đồ tỉ lệ giữa nhiệt độ và điện trở trong cảm biến nhiệt độ .......................... 44
Hình 3.37. Bộ phân chia cơng suất ...................................................................................... 45
Hình 3.38. Bộ Inverter-Converter ........................................................................................ 45

Hình 3.39. Chức năng các cổng kết nối của bộ Inverter – Converter ................................... 46
xii


`

Hình 3.40. Sơ đồ mạch điện Inverter ................................................................................... 47
Hình 3.41. Sơ đồ mạch điện Boost Converter ...................................................................... 48
Hình 3.42. MG ECU ........................................................................................................... 49
Hình 3.43. Bộ chuyển đổi DC/DC ....................................................................................... 49
Hình 3.44. Cảm biến dịng Inverter ..................................................................................... 50
Hình 3.45. Bộ làm mát HV ................................................................................................. 50
Hình 3.46. Bộ làm mát Inverter – Converter ....................................................................... 51
Hình 3.47. Mơ-đun tụ điện chính ........................................................................................ 51
Hình 3.48. Bộ pin cao áp..................................................................................................... 52
Hình 3.49. Các bộ phận trên bộ pin cao áp .......................................................................... 52
Hình 3.50. Mơ-đun pin cao áp ............................................................................................. 53
Hình 3.51. Cảm biến nhiệt độ pin cao áp ............................................................................. 53
Hình 3.52. Các bộ phận và sơ đồ mạch điện của hộp kết nối thông minh ............................ 54
Hình 3.53. Hệ thống làm mát pin cao áp ............................................................................. 54
Hình 3.54. Giắc cắm và cổng kết nối Service Plug .............................................................. 55
Hình 3.55. Các cổng và các đầu kết nối của dây cáp điện .................................................... 56
Hình 3.56. So sánh bộ phân chia công suất trên Prius 2004 và Prius 2010 ........................... 57
Hình 3.57. Bộ bánh răng hành tinh ...................................................................................... 58
Hình 3.58. Minh họa sự liên kết các nguồn công suất đầu vào và đầu ra trên Prius 2010 ..... 58
Hình 3.59. Các bộ phận của tổ hợp Hybrid trên Prius 2010 ................................................. 59
Hình 3.60. Các phần của tổ hợp Hybrid và cơ cấu motor phanh đỗ xe ................................. 60
Hình 3.61. Sơ đồ điều khiển hộp số eCVT .......................................................................... 60
Hình 3.62. Cấu cách bố trí bộ truyền động trên Prius 2004.................................................. 61
Hình 3.63. Cấu cách bố trí bộ truyền động trên Prius 2010.................................................. 62

xiii


`

Hình 3.64. Cần chọn số điện tử ........................................................................................... 62
Hình 3.65. Màn hình hiển thị cần số.................................................................................... 63
Hình 3.66. Đèn cảnh báo READY trên màn hình ................................................................ 64
Hình 3.67. Các chế độ vận hành của Prius 2010 .................................................................. 64
Hình 3.68. Minh họa dịng cơng suất và dịng điện ở chế độ khởi động (Starting) ............... 65
Hình 3.69. Minh họa dịng cơng suất và dịng điện ở chế độ di chuyển thơng thường .......... 66
Hình 3.70. Minh họa dịng cơng suất và dòng điện ở chế độ tăng tốc – leo dốc ................... 67
Hình 3.71. Minh họa dịng cơng suất, dịng điện ở chế độ giảm tốc (cần số ở vị trí D) ........ 68
Hình 3.72. Minh họa dịng cơng suất và dòng điện ở chế độ phanh – dừng lại ( số B) ......... 69
Hình 3.75. Hệ thống điện cao thế ........................................................................................ 70
Hình 3.76. Minh họa mức điện áp trong hệ thống Hybrid .................................................... 71
Hình 3.77. Smart Key trên Prius 2010 ................................................................................. 72
Hình 3.78. Khóa kim loại trên Prius 2010 ........................................................................... 72
Hình 3.79. Cảm biến khóa, mở cửa và nút nhấn mở khóa cửa sau ....................................... 73
Hình 3.80. Ổ khóa của chìa khóa kim loại ........................................................................... 73
Hình 3.81. Nút nhấn Power ................................................................................................. 74
Hình 3.82. Sơ đồ hoạt động của nút nhấn Power ................................................................. 74
Hình 3.83. Minh họa các bước khởi động xe khi Smart Key hết pin .................................... 75
Hình 3.84. Nút nhấn A/C trên Smart Key ............................................................................ 75
Hình 3.85. Minh họa dòng điện cao áp cung cấp cho máy nén A/C ..................................... 76
Hình 3.86. Tấm pin năng lượng mặt trời trên Prius 2010 ..................................................... 77
Hình 3.87. Các thiết bị trên hệ thống túi khí SRS ................................................................ 78
Hình 3.88. Vị trí các túi khí ................................................................................................. 79
Hình 3.89. Tổng quan về kiểm tra các bộ phận hệ thống Hybrid ......................................... 80
xiv

`

Hình 3.90. Các bộ phận kiểm tra của hệ thống điều khiển Hybrid ....................................... 81
Hình 3.91. Giắc D29 chân số 1-6 ........................................................................................ 81
Hình 3.92. Giắc D29 chân số 7-12 ...................................................................................... 82
Hình 3.93. Giắc A59 ........................................................................................................... 84
Hình 3.94. Giắc A21 ........................................................................................................... 84
Hình 3.95. Giắc D8 và A21 ................................................................................................. 85
Hình 3.96. Giắc D7 và A21 ................................................................................................. 86
Hình 3.97. Relay ................................................................................................................. 86
Hình 3.98. Các bộ phận kiểm tra của hệ thống pin cao áp ................................................... 87
Hình 3.99. Giắc S17 ............................................................................................................ 87
Hình 3.100. Giắc S14 .......................................................................................................... 89
Hình 3.101. Giắc S14 và giắc 1A ........................................................................................ 89
Hình 3.102. Giắc S14 .......................................................................................................... 90
Hình 3.103. Service Plug .................................................................................................... 90
Hình 3.104. Relay tích hợp ................................................................................................. 91
Hình 3.105. Ngắt kết nối giắc c1 ......................................................................................... 92
Hình 3.106. Giắc c1 và c4 ................................................................................................... 92
Hình 3.107. Giắc c4 và c1 ................................................................................................... 94
Hình 3.108. Ắc quy 12V ..................................................................................................... 95
Hình 3.109. Tấm bảo vệ ...................................................................................................... 96
Hình 3.110. Vị trí cáp MG1 ................................................................................................ 96
Hình 3.111. Cáp f1.............................................................................................................. 97
Hình 3.112. Vị trí cáp MG2 ................................................................................................ 98
Hình 3.113. Cáp e1 ............................................................................................................. 98
xv

`

Hình 4.1. Allessandro Volta và pin do ơng chế tạo vào năm 1800 ..................................... 100
Hình 4.2. Mẫu pin có thể sạc lại năm 1860........................................................................ 100
Hình 4.3. Vị trí cảm biến dịng điện pin cao áp ................................................................. 103
Hình 4.4. Vị trí cảm biến nhiệt độ pin và nhiệt độ khí nạp làm mát pin ............................. 103
Hình 4.5. Giám sát điện áp pin .......................................................................................... 104
Hình 4.6. Vùng SOC ......................................................................................................... 104
Hình 4.7. Cấu tạo pin NiMH ............................................................................................. 105
Hình 4.8. Sơ đồ nguyên lý hoạt động pin NiMH ............................................................... 107
Hình 4.9. Phân loại ESS theo sự hình thành năng lượng và vật liệu cấu tạo ...................... 109
Hình 4.10. Cấu tạo của một ESS bánh đà .......................................................................... 110
Hình 4.11. Porsche 911 GT3 R Hybrid sử dụng Williams Flywheel KERS ...................... 111
Hình 4.12. Ắc quy axít-chì Dongnai .................................................................................. 112
Hình 4.13. Nguyên lý và cấu tạo ắc quy Axít Chì.............................................................. 112
Hình 4.14. Pin Nickel-Sắt ................................................................................................. 113
Hình 4.15. Pin Niken-Cadimi Panasonic ........................................................................... 114
Hình 4.16. Nguyên lý pin Li-Ion ....................................................................................... 116
Hình 4.17. Pin Li-ion của Tesla......................................................................................... 117
Hình 4.18. Bộ Pin Li-ion của Tesla ................................................................................... 117
Hình 4.19. Cơng suất riêng và năng lượng riêng của pin điện hóa[15]............................... 118
Hình 4.20. Các bộ phận của hệ thống Hydrogen Fuel Cell trên Toyota Mirai 2015 ........... 118
Hình 4.21. Pin hóa học HFC ............................................................................................. 120
Hình 4.22. Cơng nghệ của các loại pin nhiên liệu .............................................................. 120
Hình 4.23. Nguyên lý cơ bản của tụ điện hai lớp ............................................................... 122
Hình 4.24. Một số cấu trúc hệ thống lưu trữ năng lượng Hybrid........................................ 124
xvi

`

Hình PL1.1. Tấm lót sàn số 2 phía sau xe.......................................................................... 133
Hình PL1.2. Hộp lót sàn phía sau ...................................................................................... 133
Hình PL1.3. Tháo tấm lót sàn số 3 phía sau xe .................................................................. 134
Hình PL1.4. Ngắt kết nối cực âm của ắc quy ..................................................................... 134
Hinh PL1.5. Tháo Service Plug ......................................................................................... 134
Hình PL1.6. Bộ bọc cửa sau .............................................................................................. 135
Hình PL1.7. Ghế ngồi phía sau ......................................................................................... 135
Hình PL1.8. Tấm lót sàn số 1 và số 2 ................................................................................ 135
Hình PL1.9. Tấm lót sàn lớn số 1 ...................................................................................... 136
Hình PL1.10. Ốp bảo vệ hai bên cửa ................................................................................. 136
Hình PL1.11. Vị trí tháo ốp lưng ghế sau bên phải ............................................................ 136
Hình PL1.12. Vị trí tháo ốp lưng ghế sau bên trái ............................................................. 137
Hình PL1.13. Vị trí tháo tấm lót sàn phía sau số 6............................................................. 137
Hình PL1.14. Vị trí tháo hộp lót sàn phía sau bên trái ....................................................... 137
Hình PL1.15. Vị trí tháo bộ tấm chắn bên phải và bên trái xe ............................................ 138
Hình PL1.16. Vị trí tháo bộ phận chắn ở phía sau sườn xe ................................................ 138
Hình PL1.17. Vị trí tháo ống thơng gió pin cao áp số 1 ..................................................... 138
Hình PL1.18. Vị trí tháo tấm bảo vệ phía trên của pin cao áp ............................................ 139
Hình PL1.19. Vị trí tháo ống dẫn khí làm mát vào pin cao áp ........................................... 139
Hình PL1.20. Vị trí tháo quạt làm mát pin cao áp.............................................................. 140
Hình PL1.21. Vị trí tháo giá cố định số 7 phần trên pin cao áp .......................................... 140
Hình PL1.22. Vị trí tháo bộ phận cố định chỗ ngồi an tồn cho trẻ em bên trái ................. 140
Hình PL1.23. Vị trí tháo bộ phận cố định chỗ ngồi an tồn cho trẻ em bên phải ................ 141
Hình PL1.24. Vị trí tháo cáp điện...................................................................................... 141
xvii


`

Hình PL1.25. Vị trí tháo giắc điện và ống thơng hơi từ sàn xe........................................... 142
Hình PL1.26. Vị trí tháo các bu lơng ................................................................................. 142
Hình PL1.27. Vị trí 2 giắc điện ......................................................................................... 143
Hình PL1.28. Vị trí tháo hộp kết nối thơng minh............................................................... 143
Hình PL1.29. Vị trí tháo hộp điều khiển pin cao áp ........................................................... 143
Hình PL1.30. Vị trí tháo đế cắm Service Plug ................................................................... 144
Hình PL1.31. Vị trí tháo giá cố định pin cao áp................................................................. 144
Hình PL1.32. Vị trí tháo kẹp và các bu lơng ...................................................................... 145
Hình PL1.33. Vị trí tháo đinh gài ...................................................................................... 145
Hình PL1.34. Vị trí tháo cổng gió vào pin cao áp .............................................................. 145
Hình PL1.35. Vị trí tháo các bu lơng, đai ốc...................................................................... 146
Hình PL1.36. Vị trí tháo phần bọc pin cao áp .................................................................... 146
Hình PL1.37. Vị trí bộ ống dẫn khí làm mát tới pin cao áp................................................ 146
Hình PL1.38. Ống làm mát trên thân pin cao áp ................................................................ 147
Hình PL1.39. Vị trí tháo vít xả nước làm mát .................................................................... 148
Hình PL1.40. Vị trí tháo các chốt và kẹp ........................................................................... 148
Hình PL1.41. Vị trí tháo giá đỡ Inverter số 1 .................................................................... 149
Hình PL1.42. Vị trí ngắt cần khóa ..................................................................................... 149
Hình PL1.43. Rút dây điện ra ............................................................................................ 149
Hình PL1.44. Vị trí tháo bu lơng ....................................................................................... 150
Hình PL1.45. Vị trí tháo các bu lơng và kẹp ...................................................................... 150
Hình PL1.46. Đo điện áp................................................................................................... 151
Hình PL1.47. Vị trí tháo 4 bu lơng và tháo kẹp ................................................................. 151
Hình PL1.48. Vị trí tháo 5 bu lông MG1 ........................................................................... 152
xviii


`

Hình PL1.49. Vị trí tháo 5 bu lơng MG2 ........................................................................... 152
Hình PL1.50. Vị trí tháo cáp MG2 .................................................................................... 153
Hình PL1.51. Vị trí tháo 4 bu lơng và tháo kẹp ................................................................. 153
Hình PL1.52. Lắp tấm che điện cực .................................................................................. 153
Hình PL1.53. Các vị trí cần tháo ....................................................................................... 154
Hình PL1.54. Vị trí ngắt ống làm mát ............................................................................... 154
Hình PL1.55. Bọc bảo vệ phần đấu nối ............................................................................. 155
Hình PL1.56. Vị trí tháo 3 bu lơng .................................................................................... 155
Hình PL1.57. Đặt kích nâng nâng động cơ ........................................................................ 156
Hình PL1.58. Vị trí tháo 4 bu lơng dầm ngang .................................................................. 156
Hình PL1.59. Vị trí tháo bu lơng và đai ốc chân máy phải ................................................ 156
Hình PL1.60. Vị trí tháo bu lông và đai ốc chân máy trái .................................................. 157
Hình PL1.61. Hai vị trí lắp móc treo ................................................................................. 157
Hình PL1.62. Vị trí tháo bu lơng và đai ốc chân máy trước ............................................... 158
Hình PL1.63. Vị trí tháo 2 bu lơng và đai ốc chân máy trước ............................................ 158
Hình PL1.64. Vị trí cao su chân máy sau........................................................................... 158
Hình PL1.65. Các vị trí cần tháo bu lơng và giắc điện ....................................................... 159
Hình PL1.66. Vị trí tháo cao su máy khởi động................................................................. 159
Hình PL1.67. Vị trí tháo 2 bu lơng máy khởi động ............................................................ 160
Hình PL1.68. Vị trí tháo tấm che....................................................................................... 160
Hình PL1.69. Vị trí tháo 7 bu lơng bộ truyền động ............................................................ 160
Hình PL1.70. Vị trí tháo 2 bu lơng và giá đỡ ..................................................................... 161
Hình PL1.71. Vị trí tháo giá đỡ cáp điện ........................................................................... 161
Hình PL1.72. Vị trí tháo giá đỡ cao su chân máy trước ..................................................... 162
xix


`

Hình PL1.73. Vị trí tháo giá đỡ cao su chân máy sau ........................................................ 162

Hình PL1.74. Vị trí tháo giá đỡ cao su chân máy trái ........................................................ 162
Hình PL1.75. Hệ thống cáp điện ....................................................................................... 163
Hình PL1.76. Vị trí tháo hệ thống xả khí thải .................................................................... 164
Hình PL1.77. Vị trí tháo bu lơng và lị xo nén ................................................................... 164
Hình PL1.78. Vị trí tháo tấm cách nhiệt dưới sàn xe ......................................................... 164
Hình PL1.79. Tấm lót sàn phải và trái ............................................................................... 165
Hình PL1.80. Vị trí tháo các bu lơng ................................................................................. 165
Hình PL1.81. Vị trí tháo nắp bảo vệ điện cực .................................................................... 166
Hình PL1.82. Vị trí tháo các kẹp cố định cáp .................................................................... 166
Hình PL1.83. Vị trí tháo tấm bảo vệ và các kẹp cố định .................................................... 166
Hình PL1.84. Vị trí tháo các đinh cố định ......................................................................... 167
Hình PL1.85. Vị trí ngắt kết nối giắc điện ......................................................................... 167
Hình PL1.86. Vị trí tháo các kẹp cố định........................................................................... 167
Hình PL1.87. Vị trí tháo các đai ốc và kẹp ........................................................................ 168
Hình PL1.88. Vị trí tháo các đai ốc và kẹp tiếp theo.......................................................... 168
Hình PL1.89. Vị trí tháo kẹp và lấy cáp điện ra ................................................................. 168
Hình PL2.1. Kiểm tra đường ống phanh ............................................................................ 172
Hình PL2.2. Thổi khí nén làm sạch lọc gió ....................................................................... 174
Hình PL2.3. Kích hoạt chế độ bảo dưỡng – khơng dùng Techstream ................................ 181
Hình PL2.4. Maintenance Mode........................................................................................ 181
Hình PL2.5. Kích hoạt chế độ bảo dưỡng - dùng Techstream ............................................ 182
Hình PL2.6. Kích hoạt chế độ chứng nhận – khơng dùng Techstream ............................... 183
Hình PL2.7. Certification Mode ........................................................................................ 184
xx


`

Hình PL2.8. Kích hoạt chế độ chứng nhận – dùng Techstream ......................................... 184

xxi


`

DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1. So sánh các loại xe sử dụng năng lượng mới [1].................................................... 9
Bảng 3.1. Các thông số của hai phiên bản Prius thế hệ đầu tiên. .......................................... 21
Bảng 3.2. Các thơng số cơ bản của dịng XW20 .................................................................. 22
Bảng 3.3. Các thông số của Prius thế hệ thứ ba ................................................................... 24
Bảng 3.4. Các thông số của Prius XW50 ............................................................................. 25
Bảng 3.5. Thông số chi tiết trên Toyota Prius 2010. ............................................................ 26
Bảng 3.6. Thông số của xupap ............................................................................................ 32
Bảng 3.7. So sánh thông số motor MG2 trên Prius 2004 và Prius 2010 ............................... 42
Bảng 3.8. So sánh các chỉ số bộ Boost Converter trên Prius 2004 và Prius 2010 ................. 48
Bảng 3.9. Số răng của bộ phân chia công suất và bộ bánh răng hành tinh giảm tốc ............. 59
Bảng 3.10. Kiểm tra với hở mạch của 6 chân 1-6 giắc D29 ................................................. 81
Bảng 3.11. Kiểm tra với ngắn mạch của 6 chân 1-6 giắc D29 ............................................. 82
Bảng 3.12. Điện áp các chân 1-6 khi bật công tắc máy (IG ON).......................................... 82
Bảng 3.13. Kiểm tra với hở mạch của 6 chân 7-12 giắc D29. ............................................. 83
Bảng 3.14. Kiểm tra với ngắn mạch của 6 chân 7-12 giắc D29............................................ 83
Bảng 3.15. Điện áp các chân 7-12 giắc D29 khi bật công tắc máy (IG ON) ......................... 83
Bảng 3.16. Điện trở tiêu chuẩn giắc A59 ............................................................................ 84
Bảng 3.17. Kiểm tra với hở mạch giắc D8 và giắc A21 ....................................................... 85
Bảng 3.19. điện trở của IGCT relay..................................................................................... 86
Bảng 3.20. Điện trở tiêu chuẩn của nhiệt điện trở ................................................................ 87
Bảng 3.21. Điện áp tiêu chuẩn giắc S14 .............................................................................. 89
Bảng 3.22. Điện áp tiêu chuẩn của Integration relay............................................................ 91
xxii

`

Bảng 3.23. Kiểm tra hở mạch của giắc c1 và giắc c4 ........................................................... 92
Bảng 3.24. Kiểm tra ngắn mạch của giắc c1 và giắc c4 ....................................................... 93
Bảng 3.25. Điện áp tiêu chuẩn của giắc c4 và c1. ................................................................ 94
Bảng 3.26. Điện áp tiêu chuẩn của ắc quy 12V ................................................................... 95
Bảng 3.27. Điện trở tiêu chuẩn giữa các pha cáp f1 ............................................................. 97
Bảng 3.28. Điện trở tiêu chuẩn cáp f1 ................................................................................. 97
Bảng 3.29. Điện trở tiêu chuẩn giữa các pha cáp e1 ............................................................ 98
Bảng 3.30. Điện trở tiêu chuẩn cáp e1 ................................................................................. 99
Bảng PL2.1. Các hạng mục bảo dưỡng chung ................................................................... 169
Bảng PL2.2. Các hạng mục bảo dưỡng chung dành cho người sử dụng............................. 175
Bảng PL2.3. Các chế độ kiểm tra, mục đích và sự điều khiển trong mỗi chế độ ................ 179
Bảng PL2.4. Kiểm tra xe ................................................................................................... 180

xxiii


Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. Trình bày lý do chọn đề tài
1.1.1. Xe Hybrid và những ưu điểm nổi bật
Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường đang diễn biến ngày càng nghiêm trọng. Một trong
những nguyên nhân dẫn đến hệ quả đó chính là khí thải độc hại được phát thải từ động cơ đốt
trong gây ra. Và để giảm lượng khí thải gây ô nhiễm môi trường và tiết kiệm nguồn tài ngun
nhiên liệu hóa thạch thì ơ tơ lai hay còn gọi là xe Hybrid đang là xu thế để Việt Nam hướng
tới để bảo vệ môi trường cũng như là tiền đề để mở ra kỉ nguyên xe điện tại đất nước Việt
Nam của chúng ta.
Xe Hybrid có hệ động lực gồm động cơ đốt trong và động cơ điện. Xe đã được chế tạo lần

đầu từ những năm cuối thế kỷ 18. Với các ưu điểm nổi bật như vận hành êm ái, tiết kiệm nhiên
liệu và bảo vệ mơi trường thì ơ tơ Hybrid đang là sự quan tâm nghiên cứu phát triển và chế
tạo của nhiều hãng sản xuất ôtô trên thế giới như Châu Âu, Mỹ, Nhật Bản. Cho đến hiện nay
đã có nhiều mẫu ôtô Hybrid được sản xuất trên thị trường và được khách hàng tin dùng ơ tơ
này. Ơ tơ Hybrid đang dần phổ biến tại nước ta và điển hình như Toyota Prius, Toyota Camry
Hybrid, Toyota Corolla Cross 1.8 HV,…
Bên cạnh xe lai thì hiện nay xe ơ tơ chạy thuần điện đang phát triển mạnh mẽ, hầu hết các
nhà sản xuất ơ tơ đều có những mẫu xe thuần điện riêng cho mình và xe điện thực sự là mục
tiêu mà cả thế giới đang hướng đến. Tuy nhiên thì nguồn năng lượng pin trên xe điện là vấn
đề đều được các nhà sản xuất ô tô quan tâm. Nhiều công nghệ pin được áp dụng để tối ưu nhất
cũng như lưu trữ nhiều năng lượng cho việc di chuyển trên quãng đường xa nhất có thể sau
mỗi lần sạc.
1.1.2. Việc nghiên cứu về xe Hybrid trong và ngoài nước.
Dựa trên những ưu điểm vượt trội và tương lai thịnh hành của ô tô điện và ô tô có tính phát
thải thấp, việc phát triển, nghiên cứu và đào tạo về những thế hệ ô tô này được đẩy mạnh, các
cơng trình, đề tài nghiên cứu và cải tiến đã được thực hiện ở trong và ngoài nước như:

1


Trong nước:
Đề tài“Toyota Prius Hybrid 2004-2009” –Tác giả: Tơn Hồng Dũng, Nguyễn Quốc
Khánh.[20]
 Những vấn đề đạt được:
-

Khái quát được tổng quan về xe Hybrid.

-

Tìm hiểu được chức năng, nhận biết các bộ phận trên xe Toyota Prius 2004 –
2009.

-

Trình bày được nguyên lý hoạt động của xe – chức năng, nhiệm vụ của từng
bộ phận trên Toyota Prius 2004 – 2009.

-

Thực hiện được mục đích đề tài là tạo ra tài liệu phục vụ cho việc tham khảo
về Toyota Prius 2004 - 2009.

 Những vấn đề chưa đạt được:
-

Đề tài chỉ giới hạn trong phạm vi Prius 2004 – 2009 (thế hệ hai của Prius)
được ra mắt khá lâu.

-

Chưa đi sâu hết tất cả các hệ thống của hệ thống Hybrid (hệ thống làm mát pin
cao áp,…).

Đề tài “Chuyên Đề Về Ơ Tơ Hybrid” – Tác giả: Đinh Duy Tuân, Võ Trọng Nhật. [21]
 Những vấn đề đạt được:
-

Giới thiệu tổng quan về xe Hybrid.

-

Trình bày được các bộ phận và chế độ làm việc của xe.

-

Trình bày chi tiết các lỗi thường gặp và cách ứng phó khẩn cấp.

-

Là tài tiệu tham khảo bổ ích cho sinh viên tìm hiểu về xe Hybrid.

 Những vấn đề chưa đạt được:
-

Đề tài chỉ tập trung vào thế hệ thứ hai của Prius.

-

Chưa liệt kê được quy trình tháo lắp trên hệ thống Hybrid phục vụ q trình
thực hành tại xưởng.

Ngồi nước:
Đề tài “Toyota Hybrid Synergy Drive” – Tác giả: Soheil Seyed Hosseini [22]
2


 Những vấn đề đạt được:
-

Nghiên cứu về hệ thống “Toyota Hybrid Synergy” được sử dụng trên Prius,
Highlander Hybrid, Camry Hybrid, Lexus RX 400h, Lexus GS 450h, Lexus
LS 600h/LS 600hL.

-

Nghiên cứu chi tiết về hệ thống Toyota Hybrid System II trên Toyota Prius
thế hệ thứ hai (nghiên cứu chi tiết về bộ bánh răng hành tinh và các chế độ
vận hành của xe).

-

Khảo sát chi tiết các bộ phận của hệ thống Hybrid trên Toyota Prius 2004.

-

Khái quát về lịch sử và tương lai của dòng xe Hybrid Toyota Prius.

 Những vấn đề chưa đạt được:
-

Chưa trình bày về động cơ đốt trong và hệ thống truyền lực.

-

Chưa khái quát về pin cao áp trên Prius.

-

Chỉ tập trung vào thế hệ thứ hai của Prius đã được ra mắt khá lâu.

Đề tài “Prius High Voltage Battery Diagnosis and Upgrade” Tác giả: Timothy Janello[23]
 Những vấn đề đạt được: Đưa ra được các vấn đề về pin cao áp trên Toyota Prius
như:
-

Thời gian có thể thay pin.

-

Các phương pháp kiểm tra pin cao áp.

-

Chỉ ra 10 bộ phận trên pin dễ bị hư hại và tình trạng hư hại.

-

Quyết định để nâng cấp pin trên Prius thế hệ hai.

-

Đưa ra những vấn đề về bảo trì thường bị lãng quên và cách khắc phục.

 Những vấn đề chưa đạt được: Đề tài chỉ tập trung vào pin cao áp trên Toyota Prius
thế hệ thứ hai, chưa tập trung tổng quát về tất cả các hệ thống.
Đề tài “Modelling and Simulating a Hybrid Electric Vehicle” – (Master’s thesis in
electrical engineering). [24]
 Những vấn đề đạt được: Đề tài hiện tại đã mô hình hóa và mơ phỏng về xe Hybrid
giúp người đọc hiểu tổng quát về xe Hybrid.

3