NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG HYBRID TRÊN XE TOYOTA PRIUS

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
LƯƠNG THANH LONG

---------------------------------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGHÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG HYBRID TRÊN XE
TOYOTA PRIUS

CBHD

: TS Nguyễn Anh Ngọc

Sinh viên

: Lương Thanh Long

Mã số sinh viên : 2018606772

Hà Nội – 2022


BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
---------------------------------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG HYBRID TRÊN XE TOYOTA
PRIUS

CBHD

: TS Nguyễn Anh Ngọc

Sinh viên

: Lương Thanh Long

Mã số sinh viên : 201866772

Hà Nội – 2022


BỘ CƠNG THƯƠNG

CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

HÀNỘI

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Lương Thanh Long
Lớp: 2018DHKTOT07

Mã SV: 2018606772

Ngành: CNKTƠTƠ

Khóa: 13

Tên đề tài: Nghiên cứu hệ thống hybrid trên xe toyota prius
Mục tiêu đề tài
- Nghiên cứu tổng quan về hệ thống hybrid.
- Cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống.
- Kết cấu và đặc điểm của hệ thống hybrid.
- Các thông số kết cấu ảnh hưởng đến hệ thống.
- Quy trình kiểm tra, bảo dưỡng và cách khắc phục hư hỏng của hệ thống hybrid
trên xe toyota prius.
Kết quả dự kiến
1. Phần thuyết minh
- Tổng quan về vấn đề nghiên cứu và tổng quan về hệ thống hybrid.
- Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống hybrid và các chi tiết trong hệ
thống.
- Nắm bắt rõ quy trình kiểm tra, bảo dưỡng và cách khắc phục hư hỏng của hệ
thống
2. Bản vẽ
- 01 bản vẽ: Tổng quan về hệ thống hybrid trên xe toyota prius
- 01 bản vẽ: Cấu tạo các chi tiết và chế độ làm việc.
- 01 bản vẽ: Quy trình bảo dưỡng sủa chữa
Thời gian thực hiện: từ: 21/3/2022 đến 22/5/2022

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

TRƯỞNG KHOA

(Ký và ghi rõ họ tên)

TS. Nguyễn Anh Ngọc


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
.....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
...................................................................................................................................
....................................................................................................................................

Hà Nội, Ngày .... Tháng .... Năm 2022


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
....................................................................................................................................

....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
...................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................

Hà Nội, Ngày .... Tháng .... Năm 2022



I
MỤC LỤC
MỤC LỤC ....................................................................................................I
DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................ III
DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................ V
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT: ................................................................... VI
MỞ ĐẦU ................................................................................................. VII
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VÀ TỔNG
QUAN VỀ HỆ THỐNG HYBRID ........................................................................ 1
1.1 Sơ lược sự phát triển ô tô hybrid ....................................................... 1
1.2 Đặc điểm cấu tạo của ơ tơ hybrid: ..................................................... 2

1.2.1 Ơ tơ hybrid kiểu nối tiếp ............................................................. 2
1.2.2 Ơ tơ hybrid kiểu song song ......................................................... 4
1.2.3 Ơ tơ hybrid kiểu hỗn hợp ............................................................ 5
1.2.4 Xe Plug-in hybrid (PHEV): ........................................................ 7
CHƯƠNG 2: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG
HYBRID TRÊN XE TOYOTA PRIUS VÀ CÁC CHI TIẾT ............................... 9
2.1 Thông số và cấu tạo của hệ thống hybrid trên xe toyota prius: ......... 9
2.1.1 Thông số kết cấu: ........................................................................ 9
2.1.2 Cấu tạo hệ thống hybrid trên toyota prius: ............................... 10
2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống hybrid trên xe toyota prius: ..... 13
2.3 Các bộ phận chính trên hệ thống hybrid trên toyota prius: ............. 18
2.3.1 Động cơ của xe toyota prius: .................................................... 18
2.3.2 MG1 và MG2 :.......................................................................... 26


II
2.3.3 Bộ phân chia công suất PSD (Hộp số của xe hybrid)............... 33
2.3.4 Bộ điều khiển công suất (PCU) ................................................ 38
2.3.5 Cụm Bộ Chuyển Đổi (inverter): ............................................... 42
2.3.6 Nguồn cao áp: ........................................................................... 45
2.3.6.1 Cáp nguồn: ......................................................................... 47
2.3.6.2 Ắc quy nikel-kim loại hydrua HV: .................................... 47
2.3.6.3 ECU ắc quy: ....................................................................... 48
2.3.6.4 Rơ le chính hệ thống (SMR) :............................................ 49
CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG VÀ CÁCH KHẮC
PHỤC HƯ HỎNG CỦA HỆ THỐNG HYBRID TRÊN XE TOYOTA PRIUS. 52
3.1 Quy trình tháo lắp và kiểm tra bộ pin điện áp cao: ......................... 52
3.2 Các mã lỗi thường gặp với hệ thống pin điện áp cao, các hư hỏng sửa
chữa cách khắc phục: ....................................................................................... 59
3.2.1 Mã lỗi P0A7F-123 Hybrid Battery Pack Deterioration (P0A7F123 Hệ thống pin điện áp cao bị suy giảm) [5] ............................................ 59

3.3 Hệ thống điều khiển hybrid, bảng mã lỗi, dấu hiệu và cách xử lý: . 61
3.3.1 Bảng mã lỗi hệ thống điều khiển hybrid, khu vực nghi ngờ, dấu
hiệu: .............................................................................................................. 61
KẾT LUẬN ................................................................................................ 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO: ........................................................................ 66


III
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống động lực của ô tô hybrid kiểu nối tiếp (LONG, 2016) .. 3
Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống động lực của ô tô hybrid kiểu song song (LONG, 2016)
................................................................................................................................ 5
Hình 1.3 Sơ đồ cấu tạo hệ động lực và bộ chia cơng suất (LONG, 2016) ............ 7
Hình 1.4 Xe honda accord hybrid .......................................................................... 8
Hình 2.1 Toyota prius hybrid 2010 (Corporation, 2010) ....................................... 9
Hình 2.2 Vị trí và cách bố chí của hệ thống hybrid trên toyota prius .................. 10
Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống hybrid .......................................................... 15
Hình 2.4 Chế độ điện (chế độ số 1 khởi động điện) (Corporation, 2010) ........... 16
Hình 2.5 Chế độ hành trình (chế độ số 2 chạy bình thường) ............................... 17
Hình 2.6 Chế độ trợ lực (chế độ số 3 gia tốc tối đa) ............................................ 17
Hình 2.7 Chế độ nạp (chế độ số 4) ....................................................................... 18
Hình 2.8 Chế độ chia cơng suất ngược ................................................................ 18
Hình 2.9 Động cơ xăng 1NZ-FXE ....................................................................... 19
Hình 2.10 Đồ thị biểu diễn thời điểm van VVT-I và đặc tuyến năng suất .......... 22
Hình 2.11 Vị trí MG1 và MG2 ............................................................................ 26
Hình 2. 12 Sơ đồ nguyên lý và đồ thị dịng điện khi motor hoạt động [4] ......... 27
Hình 2.13 Sơ đồ hệ thống điều khiển MG1, MG2 .............................................. 29
Hình 2.14 Động cơ nam châm vĩnh cửu .............................................................. 30
Hình 2.15 Cấu trúc Mơtơ ..................................................................................... 31
Hình 2.16 Đồ thị momen của motor .................................................................... 31

Hình 2.17 Mối quan hệ giữa điện áp-mơ men và điện áp-cơng suất ................... 32
Hình 2.18 Mối quan hệ giữa điện áp hệ thống-mô tơ và điện áp hệ thống-bộ chuyển
đổi ......................................................................................................................... 33
Hình 2. 19 Cảm biến tốc độ ................................................................................. 33
Hình 2.20 Cấu tạo bộ chia cơng suất ................................................................... 34


IV
Hình 2.21 Sơ đồ cấu tạo bộ phân chia cơng suất PSD ........................................ 35
Hình 2.22 Bộ PSD ở chế độ khởi động [5] ......................................................... 36
Hình 2.23 Bộ PSD ở chế độ tăng tốc .................................................................. 37
Hình 2.24 Bộ PSD ở chế độ chạy lùi ................................................................... 38
Hình 2.25 PCU của prius 2010 ............................................................................ 40
Hình 2.26 Các bộ phận của bộ biến tần và bộ chuyển đổi Prius 2010 ................ 41
Hình 2.27 Sơ đồ mạch điện PCU của prius 2010 ................................................ 42
Hình 2.28 Bộ chuyển đổi khuếch đại điện áp (Corporation, 2010) ..................... 44
Hình 2.29 Bộ chuyển đổi DC-DC ........................................................................ 45
Hình 2.30: Bộ chuyển đổi AC .............................................................................. 45
Hình 2.31 Tổng quan bộ nguồn điện áp cao (Corporation, 2010) ....................... 47
Hình 2.32 Bộ cáp nguồn điện áp cao ................................................................... 47
Hình 2.33 Bộ ắc quy điện áp cao ......................................................................... 48
Hình 2.34 ECU bộ pin điện áp cao ...................................................................... 48
Hình 2.35 Điều khiển SOC ................................................................................. 49
Hình 2.36 Sơ đồ các rơle chính ............................................................................ 50
Hình 2.37 Ắc quy phụ .......................................................................................... 51
Hình 3.1 Tháo các cọc của ắc quy phụ [4] ........................................................... 52
Hình 3.2 Quy trình tháo lỗ bảo dưỡng pin ........................................................... 53
Hình 3.3 Quy trình tháo kẹp kết nối pin .............................................................. 54
Hình 3 4 Tháo giắc nối kết nối động cơ ............................................................... 55
Hình 3 5 Quy trình đo điện áp.............................................................................. 55

Hình 3.6 Quy trình tháo ghế................................................................................. 56
Hình 3.7 Bước tháo tấm bảo vệ sau pin ............................................................... 56
Hình 3 8 Ảnh tháo cụm phụ chân ghế sau ........................................................... 57
Hình 3.9 Tháo cụm quạt gió................................................................................. 58
Hình 3.10 Tháo bộ pin HV ................................................................................... 58


V
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Đặc điểm thông số của động cơ 1NZ-FXE .......................................... 21
Bảng 2.2 Thông số kĩ thuật MG1 ......................................................................... 28
Bảng 2.3 Thông số kĩ thuật MG2 ......................................................................... 29
Bảng 3.1 Bảng mã lỗi và khu vực nghi ngờ của hệ thống hybrid [5] .................. 64


VI
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT:
AC: Dòng điện xoay chiều
A/C: Hệ thống điều hòa
BT: Pin điện áp cao
DC: Dòng điện một chiều
ECM: Hộp điều khiển
EV: Xe điện
EM: Motor điện
ICE: Động cơ đốt trong
PSD: Bộ chia công suất (Power Split Device)
PCU: Hộp điều khiển dòng điện
MG1: Motor máy phát điện số 1
MG2: Motor dẫn động số 2
HV: Xe hybrid

VII
MỞ ĐẦU
1.LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI:
Vấn đề tiết kiệm nhiên liệu hóa thạch và giảm ơ nhiễm mơi trường do khí
thải của động cơ đốt trong (ICE) đã và đang là bài toán rất lớn đối với các nhà
thiết kế và chế tạo xe cơ giới. Với trình độ cơng nghệ hiện có và nếu chỉ xét từ
góc độ bảo vệ mơi trường thì xe chạy bằng động cơ điện (EV) là giải pháp tốt nhất
cho tình trạng ơ nhiễm bởi khí thải của xe động cơ đốt trong hiện nay. Thực tế đã
có hàng loạt mẫu xe chạy bằng điện được sinh ra từ các tấm pin mặt trời gắn trực
tiếp trên xe hoặc chạy bằng điện từ ắcqui đã được thiết kế và chế tạo. Tuy nhiên,
nếu xét một cách toàn diện, lắp ráp xe cơ giới hiện nay thì xe chạy bằng ICE vẫn
là loại phương tiện giao thơng cơ giới có vị trí độc nhất và hàng triệu chiếc xe
chạy bằng ICE ở khắp nơi trên thế giới vẫn sẽ là những hình ảnh quen thuộc cho
nhiều thế hệ mai sau.
Trong tiếng Anh, từ "hybrid" có nghĩa là "lai/ ghép/ kết hợp", thuật ngữ
"hybrid vehicle" được định nghĩa là phương tiện di động có hệ thống động lực
được cấu thành từ hai hoặc nhiều nguồn động lực khác biệt nhau. Các loại phương
tiện di động như: ô tô được trang bị cả động cơ xăng và motor điện để dẫn động
bánh xe chủ động, xe lửa được trang bị cả motor điện để chạy bằng điện lưới và
động cơ diesel để chạy ở những khu vực khơng có lưới điện, máy bay được trang
bị động cơ phản lực để bay và motor điện để di chuyển trên đường băng, tàu ngầm
điện-diesel được trang bị motor điện để chạy khi tàu lặn và động cơ diesel để chạy
khi tàu nổi trên mặt nước, v.v. đều được xếp vào đối tượng "hybrid vehicle".
Dưới áp lực ngày càng tăng của yêu cầu tiết kiệm nhiên liệu hóa thạch và
các tiêu chuẩn về khí thải ngày càng khắt khe, ơ tô hybrid lại được quan tâm trở
lại từ đầu những năm 1990 và đã phát triển nhảy vọt cho đến nay. Bên cạnh những
ưu điểm vốn có của phương án hybrid, những tiến bộ vượt bậc của công nghệ chế
tạo, điện-điện tử, thông tin, v.v. cũng được xem là yếu tố quan trọng góp phần

VIII
làm nên thành công của ô tô hybrid hiện đại.
Toyota được xem là hãng chế tạo ô tô tiên phong và thành công nhất trong
lĩnh vực phát triển ô tô hybrid hiện đại. Dịng ơ tơ hybrid thương mại hiện đại đầu
tiên có tên Toyota Prius được bán ở thị trường Nhật Bản vào năm 1997. Đến tháng
6 năm 2013, khoảng 3 triệu Toyota Prius đã được bán ở 80 quốc gia và khu vực.
Hiện nay, hầu hết các hãng chế tạo ô tô hàng đầu trên thế giới đều đã cho ra đời
các các mẫu ô tô hybrid của mình và ơ tơ hybrid đã được khẳng định là một phần
của thị trường ô tô hiện nay và trong tương lai.
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU:
Việc nghiên cứu về hệ thống hybrid trên xe toyota prius cho em thấy được
quy trình làm việc cũng như là kết cấu cấu tạo các bộ phận các thông số liên quan
của hệ thống xe hybrid một hệ thống còn mới lạ với hầu hết sinh viên ô tô hiện
nay.
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU:
Đối tượng nghiên cứu chung là hệ thống hybrid trên các xe, tuy nhiên tập
chung lớn nhất vào hệ thống hybrid trên xe toyota prius.
4. NỘI DUNG VÀ BỐ CỤC CỦA LUẬN ÁN:
Nội dung luận án được bố cục thành 3 chương, không kể phần Mở đầu và
Phụ lục, bao gồm :
Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu và tổng quan về hệ thống hybrid
Chương 2: Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống hybrid và các chi
tiết trong hệ thống.
Chương 3: Nắm bắt rõ quy trình kiểm tra, bảo dưỡng và cách khắc phục hư
hỏng của hệ thống
Người thực hiện

1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VÀ TỔNG
QUAN VỀ HỆ THỐNG HYBRID
1.1 Sơ lược sự phát triển ô tô hybrid
Lohner-Porsche Mixte được xem là chiếc ô tô hybrid đầu tiên trên thế giới
do Ferdinand Porsche (1875 – 1951) - kỹ sư ô tô người Đức - thiết kế. Tiền thân
của Lohner-Porsche Mixte là chiếc ô tô điện Egger-Lohner do Porsche thiết kế
vào năm 1898 cho Lohner-Werke (Áo) – hãng chuyên chế tạo xe cao cấp do ngựa
kéo. Egger-Lohner được trang bị 2 mơtơ điện bố trí trong moayơ của hai bánh xe
phía trước, mỗi mơtơ có cơng suất 2,5-3,5 HP và có thể đạt được cơng suất cực
đại.
Porche đã cải tiến Egger-Lohner bằng cách bổ sung một động cơ xăng với
công suất 2,5 HP với chức năng lai máy phát nạp điện cho BT. Phiên bản cải tiến
này được trình diễn tại Paris Auto Show vào năm 1901 với tên Lohner-Porsche
Mixte.
Vào năm 1915, công ty Woods Motor Vehicle tại Hoa Kỳ đã chế tạo mẫu ô
tô hybrid với hệ động lực có 1 EM và 1 động cơ xăng 4 xylanh. Ơ tơ chỉ chạy bằng
EM khi tốc độ dưới 15 mph (24 km/h). Để đạt tốc độ cao hơn, động cơ xăng
được cho hoạt động cùng với EM và ơ tơ có thể đạt tốc độ tối đa 35 mph (56 km/h).
Woods Motor Vehicle đã bán được khoảng 600 chiếc ô tô loại này trong giai đoạn
1915 đến 1918. Mẫu ô tô này được đánh giá là thất bại về phương diện thương
mại do giá thành cao, tốc độ không thỏa mãn yêu cầu của khách hàng, v.v.
Dưới áp lực ngày càng tăng của yêu cầu tiết kiệm nhiên liệu hóa thạch và
giảm nguy cơ ơ nhiễm mơi trường do khí thải của ICE, ơ tơ hybrid lại được quan
tâm trở lại từ đầu những năm 1990 và đã phát triển nhảy vọt cho đến nay.
Toyota Prius là mẫu ô tô con du lịch đầu tiên được chế tạo hàng loạt. Toyota
Prius được bán ở thị trường Nhật Bản lần đầu tiên vào năm 1997, sau đó đã có mặt
ở khoảng 80 quốc gia và vùng lãnh thổ vào năm 2000. Khoảng 300 xe Toyota

2
Prius đã được bán trong năm 1997, 19.500 xe được bán trong năm 2000. Tổng
cộng đã có khoảng 1.000.000 xe Toyota Prius được bán tính đến tháng 5 năm
2008, 2.000.000 xe được bán tính đến tháng 8 năm 2010, 3.000.000 xe được bán
tính đến tháng 6 năm 2013, 4.800.000 đã được bán tính đến tháng 9 năm 2014.
Hiện nay, hàng loạt mẫu ô tô hybrid thương mại như Honda Insight, Honda
Civic Hybrid, Ford Escape Hybrid, Ford Fusion Hybrid, Saturn Aura Greenline,
Mailbu Hybrid, Camry Hybrid, Cadillac Escalade Hybrid, Mercury Milan Hybrid,
Mercedes-Benz S400 BlueHybrid, Mercedes-Benz ML450 Hybrid, BMW
ActiveHybrid 7, Porshe Cayenne Hybrid, Volkswagen Jetta Hybrid, Hyundai
Elantra LPI Hybrid, Hyundai Sonata Hybrid, Kia Optima Hybrid, v.v. của các
hãng chế tạo ô tô hàng đầu đã có mặt trên thị trường thế giới với những mức độ
thành công khác nhau.
1.2 Đặc điểm cấu tạo của ô tô hybrid:
Về phương diện cấu tạo, ô tô truyền thống và ô tô hybrid chỉ khác nhau cơ
bản ở hệ thống động lực. Hệ thống động lực của ô tô hybrid phổ biến hiện nay
được cấu thành từ một ICE và một hoặc nhiều EM. Trong các ấn phẩm chuyên
ngành bằng tiếng Anh, các thuật ngữ: "hybrid car", "hybrid vehicle", "hybrid road
vehicle" và "hybrid electric vehicle" thường được sử dụng để chỉ loại ơ tơ hybrid
có hệ thống động lực như vậy. Trong luận án này, thuật ngữ "xe hybrid" và "ơ tơ
hybrid" được hiểu là có nội hàm tương đương.
Căn cứ vào cách thức liên kết giữa ICE và EM, tỷ lệ công suất của ICE và
của EM được sử dụng để dẫn động bánh xe chủ động, sự phân công về thời gian
làm việc của ICE và của EM trong q trình vận hành; ơ tơ hybrid hiện đại được
phân thành 3 nhóm: ơ tơ hybrid kiểu nối tiếp, ô tô hybrid kiểu song song và ô tô
hybrid kiểu hỗn hợp.
1.2.1 Ô tô hybrid kiểu nối tiếp


3

Ơ tơ hybrid kiểu nối tiếp, trong tiếng Anh được gọi là Series Hybrid Electric
Vehicle, sau đây viết tắt là S-HEV.
Các thành tố cơ bản của hệ động lực của S-HEV bao gồm: một ICE, một
hoặc một số EM, bộ BT, bộ chuyển đổi điện và cặp bánh răng giảm tốc. Hệ động
lực của S-HEV chỉ khác hệ động lực của ơ tơ điện ở chỗ có thêm một ICE.
Ở S-HEV, ICE chỉ có chức năng lai EG để cung cấp điện cho EM hoặc nạp
điện cho BT, EM đảm bảo 100% công suất yêu cầu để dẫn động các bánh xe chủ
động thông qua một cặp bánh răng giảm tốc. EM chạy bằng điện từ BT hoặc trực
tiếp từ EG. Trong hệ truyền động của S-HEV chỉ cần một cặp bánh răng giảm tốc
bố trí giữa EM và vi sai, thay cho hộp số nhiều cấp ở ô tô truyền thống. Trong
trường hợp EM được bố trí trực tiếp trong các moayơ của bánh xe chủ động, SHEV thực tế khơng có hệ truyền động cơ khí, thay vào đó là hệ truyền động điện
gọn nhẹ hơn và tiêu hao ít năng lượng hơn.

Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống động lực của ô tô hybrid kiểu nối tiếp (LONG,
2016)
EM trên S-HEV nói riêng và trên các loại ơ tơ hybrid khác nói chung,
thường được thiết kế để có thể hoạt động như một máy phát điện (sau đây gọi là
môtơ-máy phát điện liên hợp, viết tắt là MG) để có thể tận dụng động năng của ơ


4
tơ trong q trình phanh hoặc xuống dốc. Một số mẫu S-HEV cho phép nạp điện
BT bằng điện lưới trong thời gian ơ tơ khơng hoạt động nhằm mục đích giảm chi
phí vận hành do giá điện lưới thường thấp hơn giá điện được sản xuất bằng ICE
trên xe.
1.2.2 Ô tơ hybrid kiểu song song
Ơ tơ hybrid kiểu song song (P-HEV) có các nguồn động lực tương tự như
ở S-HEV, tức là cũng bao gồm một ICE và một MG. ICE và MG của P-HEV được
liên kết với bánh xe chủ động thông qua các ly hợp sao cho bánh xe chủ động có
thể được dẫn động chỉ bằng ICE hoặc chỉ bằng MG hoặc bằng cả hai đồng thời.

ICE và MG có thể được liên kết với nhau theo các phương án như sau:
• ICE và MG liên kết song song trên một trục (xem Hình 1-2): Ở phương

án này, tốc độ quay của ICE và MG phải được đồng bộ hóa, momen quay truyền
đến bánh xe chủ động là tổng momen quay của ICE và MG. Khi chỉ một nguồn
động lực làm việc, nguồn động lực còn lại phải hoạt động ở chế độ không tải hoặc
không hoạt động nếu được trang bị các ly hợp một chiều.
ICE và MG liên kết nối tiếp trên một trục: ICE và MG phải có cùng tốc độ
quay. Nếu MG nằm giữa ICE và hộp số thì MG có thể có momen quay dương
hoặc âm, tùy thuộc vào chế độ vận hành. Honda Insight là mẫu P-HEV điển hình
áp dụng phương án này.


5
Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống động lực của ơ tơ hybrid kiểu song song (LONG,
2016)
• ICE và MG liên kết qua mặt đường: ICE truyền momen quay đến bánh

xe chủ động qua hệ truyền động cơ khí truyền thống, MG được liên kết với bánh
xe chủ động qua một trục khác. BT được MG nạp điện nhờ tận dụng động năng
của xe khi phanh hoặc động năng của xe ở chế độ hành trình. Trong trường hợp
này, cơng suất của ICE được truyền đến MG thông qua mặt đường. Phương án
này có ưu điểm đặc biệt trong trường hợp ô tô nhiều cầu chủ động, trong đó ICE
và MG sẽ liên kết cơ khí với các cầu khác nhau.
• Hầu hết các mẫu P-HEV hiện nay được trang bị ICE với vai trị là nguồn

động lực chính, cịn MG chỉ đóng vai trị trợ giúp khi tăng tốc hoặc leo dốc. Với
cấu hình như vậy, cả ICE và MG đều hoạt động với khoảng 50 % công suất cực
đại khi ơ tơ chạy với tốc độ trung bình, ICE phát công suất gần tối đa và MG phát
khoảng 50 % công suất hoặc nhỏ hơn ở tốc độ lớn.

Trên thị trường hiện nay, P-HEV có thị phần lớn hơn so với S-HEV. Honda
Insight, Honda Civic and Honda Accord là những mẫu P-HEV điển hình và chiếm
thị phần đáng kể trong thời gian gần đây. General Motors Parallel Hybrid Truck
(PHT), Saturn VUE Hybrid, Aura Greenline Hybrid, Chevrolet Malibu Hybrid
cũng là những ơ tơ hybrid được xếp vào nhóm P-HEV.
1.2.3 Ơ tơ hybrid kiểu hỗn hợp
Ơ tơ hybrid kiểu hỗn hợp (SP-HEV), cịn được gọi là ơ tơ hybrid chia cơng
suất (power-split hybrid vehicle) hoặc ô tô hybrid kiểu nối tiếp-song song (seriesparallel hybrid vehicle).
Hệ động lực của Toyota Prius được xem là điển hình của SP-HEV và được
trình bày dưới đây để minh họa đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ
động lực SP-HEV.


6
Hệ động lực hybrid của Toyota Prius, thường được viết tắt là THS (Toyota
Hybrid System), được cấu thành từ các thành tố cơ bản với chức năng sau đây:
+Động cơ xăng 4 kỳ hoạt động theo chu trình Atkinson (ICE) có chức
năng dẫn động các bánh xe chủ động và lai môtơ-máy phát điện liên hợp MG1;
+Môtơ-máy phát điện liên hợp MG2 có chức năng chính là phối hợp với
ICE dẫn động các bánh xe chủ động và chức năng phụ là phát điện nạp cho BT
trong quá trình phanh. MG2 có tính năng động lực học cao để đảm bảo ô tô rời
chỗ nhẹ nhàng và tăng tốc tốt;
+Môtơ-máy phát điện liên hợp MG1 có chức năng chính là phát điện cung
cấp cho MG2 và nạp cho ắcqui, chức năng phụ là khởi động động cơ xăng;
+BT cao áp và BT phụ: BT phụ 12 V có chức năng duy trì hoạt động của
hệ thống điều khiển. BT cao áp có chức năng cung cấp điện cho MG2. BT cao áp
thường xuyên được nạp điện từ máy phát MG1 trong q trình ơ tơ chạy và từ
MG2 trong q trình phanh.
Bộ chia cơng suất (Power Split Device - PSD) có cấu trúc và hoạt động
tương tự như một hộp số bánh răng hành tinh. Giá đỡ các bánh răng hành tinh liên

kết với ICE và được xem như đầu vào của hộp số, bánh răng mặt trời liên kết với
MG1, vành răng liên kết với MG2.


7

Hình 1.3 Sơ đồ cấu tạo hệ động lực và bộ chia cơng suất (LONG,
2016)
PSD có nhược điểm là hiệu suất phụ thuộc nhiều vào lượng công suất được
chia cho đường điện (MG1) vì năng lượng được biến đổi qua lại nhiều lần (động
năng - điện năng - động năng). Ở những chế độ như vậy, hiệu suất chỉ đạt khoảng
70 % so với 98 % ở chế độ cơ khí thuần túy.
1.2.4 Xe Plug-in hybrid (PHEV):
Như tên gọi của mình, plug-in hybrid (PHEV) là loại xe hybrid có thể sạc
pin thông qua cắm sạc. Với bộ pin lớn hơn có thể được sạc từ nguồn điện bên
ngồi, từ đó mang lại phạm vi chạy bằng điện tốt hơn so với xe full hybrid, PHEV
đưa concept full hybrid đến gần hơn với concept xe chạy hoàn toàn bằng điện,.
Chỉ cần sạc đầy, khách hàng có thể yên tâm đi lại trong ngày với chế độ
chạy hoàn toàn bằng điện vừa yên tĩnh lại tiết kiệm nhiên liệu. Theo lý thuyết,
những khách hàng hiếm khi dùng quá phạm vi chạy bằng điện của xe (thường là
khoảng 48km) trong một ngày, hoặc những người có thể sạc xe tại điểm đến trước
khi quay trở về hồn tồn có thể sử dụng xe plug-in hybrid mà không cần tới động
cơ xăng.
Điều này là hồn tồn có thể bởi xe PHEV thường có dung lượng pin lớn
hơn full hybrid. Điều này cũng đồng nghĩa với khả năng khơng phát thải khí nhưng
trọng lượng xe sẽ tăng bởi bộ pin. Khi pin hết điện, động cơ đốt trong có thể truyền
động cho xe bình thường giống như ở xe full hybrid.
Theo các khảo sát gần đây, nhiều khách hàng sử dụng xe plug-in hybrid
không tận dụng tối đa ưu điểm của công nghệ này mà chỉ sử dụng chúng như xe
hơi thông thường và không sạc xe bao giờ. Cách sử dụng như vậy không những

khơng tốt cho xe mà có thể mang lại hiệu suất tiết kiệm năng lượng kém hơn cả
một chiếc xe ICE thông thường bởi trọng lượng thêm vào của hệ thống hybrid


8
Với ngày càng nhiều mẫu xe PHEV được tung ra, bao phủ mọi ngóc ngách
của thị trường, khách hàng có thể lựa chọn được mẫu xe ưng ý. Trong khi Toyota
Prius PHV và Hyundai Ioniq PHEV là những mẫu hatchback gia đình có giá phải
chăng, người u thích SUV có thể chọn mua Mitsubishi Outlander PHEV hay
MINI Countryman SE PHEV.

Hình 1.4 Xe honda accord hybrid


9
CHƯƠNG 2: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ
THỐNG HYBRID TRÊN XE TOYOTA PRIUS VÀ CÁC CHI TIẾT
2.1 Thông số và cấu tạo của hệ thống hybrid trên xe toyota prius:
2.1.1 Thơng số kết cấu:

Hình 2.1 Toyota prius hybrid 2010 (Corporation, 2010)
Thông số kỹ thuật:
+ Động cơ xăng: 71 kW / 72 kW, Động cơ hợp kim nhôm 1,8 lít


10
+ Động cơ điện:
-Mặt trước: 60 kW (80 HP), Động cơ nam châm vĩnh cửu
+ Hộp số: hộp số tự động
+ Pin HV: Pin NiMH kín 201,6 Volt

+ Pin Li-ion kín 207,2 Volt
+ Trọng lượng: 1.365 - 1.460 kg / 3010, - 3.219 lbs
+ Thùng nhiên liệu: 43 lít / 11,4 gals
+ Chất liệu khung: Thép Unibody
+ Vật liệu thân vỏ: Thép tấm ngoại trừ tấm nhôm nắp capo và cửa sau
2.1.2 Cấu tạo hệ thống hybrid trên toyota prius:

Hình 2.2 Vị trí và cách bố chí của hệ thống hybrid trên toyota prius