Đồ án khoa cơ điện, điện tử, đại học lạc hồng (24)

ĐẠI HỌC LẠC HỒNG
KHOA CƠ ĐIỆN ĐIỆN TỬ
🙥🙥🙥

BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đề tài:
KHẢO SÁT XE HYBRID (TOYOTA PRIUS)

Phạm Quốc Toản
Lưu Ngọc Huy
Lê Vũ Đan

Đồng nai, tháng 5 năm 2022


ĐẠI HỌC LẠC HỒNG
KHOA CƠ ĐIỆN ĐIỆN TỬ
🙥🙥🙥

BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đề tài:
KHẢO SÁT XE HYBRID (TOYOTA PRIUS)

Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô

Giáo viên hướng dẫn
Th.s Phạm Công Sơn

LỜI CẢM ƠN
Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong ngành Công
nghệ kỹ thuật ô tô Trường Đại học Lạc Hồng đã tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ
chúng em hồn thành khóa luận tốt nghiệp này.
Đặc biệt chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Cơng Sơn đã tận tình
chỉ bảo, giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình thực hiện đề tài,
Cảm ơn gia đình, bạn bè và người thân đã ln giúp đỡ, cổ vũ, động viên
chúng em trong quá trình học tập và hồn thành đề tài khóa luận.

Đồng nai, ngày 10 tháng 6 năm 2021
Sinh viên thực hiện
Phạm Quốc Toản
Lê Vũ Đan
Lưu Ngọc Huy


LỜI CAM ĐOAN
Chúng em xin cam đoan cơng trình nghiên cứu là của chúng em, các số liệu, kết
quả nêu ra trong đồ án tốt nghiệp là trung thực và chính xác.
Chúng em xin cam đoan mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ án tốt nghiệp này
đã được xin phép, tất cả các thơng tin trích dẫn trong luận văn đều được ghi rõ nguồn
gốc.

Đồng nai, ngày 10 tháng 6 năm 2022
Sinh viên thực hiện
Phạm Quốc Toản
Lê Vũ Đan
Lưu Ngọc Huy

MỤC LỤC




DANH MỤC HÌNH ẢNH




DANH MỤC BẢNG BIỂU




DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Ắc quy HV: Ắc quy High Volt: Ắc quy điện áp cao
AC: Alternating Current: Dòng điện xoay chiều
A/C: Air Conditioning: Điều hịa khơng khí
A/F: Air/Fuel Ratio: Tỉ lệ khơng khí/nhiên liệu
CVT: Continuously Variable Transmission: Hộp số biến thiên vơ cấp
DC: Direct Current: Dịng điện một chiều
DOHC: Double Overhead Camshafts: Hai trục cam đơn trên nắp máy
ECM: Electronic Control Module: Bộ phận điều khiển điện tử
ECU = ECM: Electronic Control Unit: Bộ điều khiển điện tử
EGR: Exhaust Gas Recirculation: Luân hồi khí thải
ETCS-i: Electric Throttle Control System with Intelligence: Hệ thống điều khiển
bướm ga điện tử thông minh
EV Mode: Electric Vehicle Mode: Chế độ xe chỉ chạy bằng điện (motor)
FWD: Front Wheel Drive: Bánh xe dẫn động cầu trước chủ động

HC: Hydrocarbons: Khí hydro các bon
HCAC: Hydrocarbon Absorption and Catalyst: Hấp thụ hydrocacbon và chất xúc
tác
HV ECU: Hybrid Vehicle ECU: ECU điều khiển kết hợp trên ôtô Hybrid
MG1: Motor Generator 1: Tổ hợp motor điện – máy phát số 1
MG2: Motor Generator 2: Tổ hợp motor điện – máy phát số 2
mph: mile per hour: Dặm trên giờ
hp: horse power : Mã lực
PSD: Power Split Device : Bộ phân chia công suất
RWD: Rear Wheel Drive: Bánh xe dẫn động cầu sau chủ động
SMR: System Main Relay: Hệ thống rơle chính
SOC: State of Charge: Tình trạng nạp
THS: Toyota Hybrid System
TWC: Three Way Catalyst: Bộ xúc tác ba tác dụng
VSV: Vacuum Switching Valve: Van chuyển mạch chân không
VVT-i: Variable Valve Timing with Intelligence: Van điều khiển góc phối khí
thơng minh
4WD: Four Wheel Drive: Dẫn động bốn bánh chủ động
CARB: Hệ thống chuẩn đốn khí xả dùng ở Mỹ và Canada


CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ĐỒ ÁN
1.1 Lý do chọn đề tài
Phương tiện giao thông là một trong những nguyên nhân gây ra ơ nhiễm mơi
trường và hiệu ứng nhà kính. Phương tiện giao thông không những gây ra ô nhiễm
môi trường và khí thải mà cịn gây ơ nhiễm về tiếng ồn những tác nhân gây ô
nhiễm đã là mục tiêu nghiên cứu của nhiều nhà khoa học từ rất lâu. Đã có rất nhiều
phương pháp được đưa ra để giảm mức độ ơ nhiễm về khí thải và tiếng ồn như
thay thế nguồn nhiên liệu hay hoàn thiện hơn về động cơ. Các phương pháp này
càng cần thiết khi giá dầu thơ đang tăng rất nhanh và rất khó kiểm soát được như

hiện nay.
Trong những năm qua nhà nước phải dùng ngân sách bù lỗ xăng dầu với mục đích
ổn định giá cả của mặt hàng này trên thị trường nhằm ổn định giá cả của các mặt
hàng khác. Tuy vậy, hiện nay giá cả của dầu thô trên thị trường thế giới ngày càng
tăng cao, nhà nước đã khơng cịn khả năng bù lỗ. Mặt khác, dự trữ dầu thơ trên thế
giới ngày càng cạn kiệt. Chính vì vậy việc sử dụng năng lượng mới thay thế hoặc
kết hợp với nhiên liệu lỏng là giải pháp hữu hiệu nhất hiện nay.
Với sự phát triển như vũ bão của khoa học kỹ thuật, những thành tựu đó đã giúp
cho ngành công nghiệp ôtô phát triển vượt bậc, hiện nay đã có những cơng nghệ
mới áp dụng trên các loại ôtô nhằm bảo vệ môi trường và tiết kiệm nhiên liệu.
Vậy làm thế nào để sản xuất được loại ôtô không gây ô nhiễm môi trường và tiết
kiệm nhiên liệu? Ôtô sử dụng năng lượng điện, pin đều không dễ thực hiện. Hiện
nay, ơtơ Hybrid là dịng ơtơ dùng nguồn năng lượng tổng hợp để giải quyết các vấn
đề trên. Ơtơ Hybrid đã giảm lượng khí thải ra ngồi mơi trường, giảm tiếng ồn và
giảm tới một nửa lượng nhiên liệu tiêu thụ. Vì những lí do trên chúng tơi thực hiện
nghiên cứu đề tài: “Khảo sát công nghệ xe Hybrid (Toyota Prius)”.
1.2 Mục đích nghiên cứu
Khảo sát các hệ thống ô tô Toyota Prius, nguyên lý điều khiển, bộ phận chia công
suất, các cảm biến, cơ cấu chấp hành.
Các sự cố trên xe Toyota Prius và cách kiểm tra, sửa chữa.
1.3 Đối tượng nghiên cứu
Xe ô tô Toyota Prius.
15


1.4 Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp tìm tài liệu.
Phương pháp đọc, dịch tài liệu tiếng anh.
Phương pháp chọn lọc tài liệu.
Phương pháp áp dụng phần mềm tra cứu ALLDATA.

1.5 Đóng góp của luận văn
Khảo sát về cơng nghệ xe Hybrid (Toyota Prius).
Giúp người đọc hiểu hơn xe công nghệ xe Hybrid. (Toyota Prius).
Làm tài liệu cho những người quan tâm.

16


CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN Ô TÔ HYBRID
2.1. Giới thiệu chung và nguyên nhân ra đời ô tô Hybrid
Được phát minh vào khoảng 300 năm trước bởi nhà phát minh người Pháp Nicolas
- Joseph Cugnot (1725-1804), xe ô tô ngày nay đã trở thành một trong những
phương tiện giao thông không thể thiếu trong xã hội lồi người. Cũng chính vì thế
mà tình trạng ơ nhiễm khơng khí trầm do khí thải từ động cơ ô tô đang là một trong
những vấn đề nhức nhối của nhiều quốc gia hiện nay.
Để có thể giảm thiểu được ơ nhiễm mơi trường từ ô tô, từ lâu đã có nhiều giải pháp
kỹ thuật mang nhiều hứa hẹn như: ô tô chạy điện, ô tơ dùng pin nhiên liệu, động cơ
khí nén v.v... Tuy nhiên, những công nghệ kể trên vẫn chưa thể đưa vào sử dụng
được vì cịn nhiều giới hạn về cơng nghệ. Đối với ô tô chạy điện, việc nạp lại pin
cần đến ít nhất 4 giờ đồng hồ, khuyết điểm này giới hạn tầm sử dụng của ô tô chạy
điện. Đối với công nghệ fuel cell, hydro lỏng phải được lưu trữ ở nhiệt độ cực thấp,
vì thế chỉ có thể thích hợp với những quốc gia có khí hậu băng giá. Cả hai công
nghệ trên cùng vướng phải một vấn đề chung đó là phải xây dựng lại tồn bộ hệ
thống cơ sở cung cấp nhiên liệu. Những sự giới hạn trên của hai công nghệ tương
lai này tạo ra một khoảng trống giữa nhu cầu bảo vệ môi trường và công nghệ ô tô
truyền thống.

17

Hình 2.1 Cấu tạo xe Hybrid

Fuel Cell, một giải pháp cho ơ tơ “sạch” nhưng vẫn cịn nhiều giới hạn về công
nghệ.
Gần đây một kỹ thuật chế tạo ô tô mới đã được ra đời nhằm phần nào tiết kiệm
nguồn năng lượng không tái sinh được cũng như bảo vệ môi trường trong lúc công
nghệ fuel cell và pin điện được hồn chỉnh. Cơng nghệ Hybrid là một giải pháp
được coi là thành công hiện nay và đã được đưa vào thị trường rộng rải ở các nước
phát triển như Châu Âu, Mỹ và Nhật Bản v.v...
Ngành công nghiệp ô tô trên thế giới đang đứng trước một câu hỏi lớn: Làm thế
nào để sản xuất được loại xe ô tô không làm ô nhiễm môi trường và tiết kiệm năng
lượng? Ơ tơ Hydro, ơ tơ điện, ơ tơ pin mặt trời... đều không dễ thực hiện. Nhưng
giờ đây ô tơ Hybrid - dịng ơ tơ dùng nguồn năng lượng tổ hợp - đã trả lời câu hỏi
hóc búa trên. Ơ tơ Hybrid giảm hẳn lượng khí thải độc hại và giảm tới một nửa
lượng tiêu thụ nhiên liệu.
2.2 Lịch sử phát triển ơ tơ Hybrid
Các tập đồn ơ tơ hàng đầu thế giới ra sức cải tiến công nghệ cho phù hợp tiêu
chuẩn khí thải và sự thất thường của giá nhiên liệu. Xe điện trở thành một trong
các hướng phát triển, bên cạnh công nghệ Hybrid và diesel sạch. Trong nhiều thập
niên hãng đã cho ra đời hàng loạt các mẫu xe sử dụng động cơ, bao gồm: động cơ
xăng hỗn hợp nghèo khí cháy, động cơ xăng phun nhiên liệu trực tiếp và động cơ
diesel phun nhiên liệu trực tiếp dùng trên cả xe hơi và xe lửa.
“Năng lượng sạch” để bảo vệ môi trường là xu thế phát triển chung của thế giới.
Mục tiêu sản xuất ra các loại xe thân thiện với môi trường, không tốn nhiên liệu
được đề cao như một trách nhiệm và mục tiêu phát triển. Các hãng đã liên tục
nghiên cứu và cho ra đời nhiều động cơ được thay đổi để có thể sử dụng các nhiên
liệu thay thế như động cơ chạy bằng khí nén tự nhiên (CNG) hoặc động cơ
điện.Nhìn lại lịch sử phát triển của xe điện, chúng ta hãy cùng đến với 6 chiếc xe là
dấu mốc quan trọng của công nghệ mới mẻ này theo bình chọn của MSNBC.
1922 – Detroit Electric model 90

Xe điện đã được phát triển từ khá lâu. Thậm chí chúng cịn thơng dụng hơn xe
chạy xăng vào thời kỳ đầu của xe hơi. Do khó khăn trong việc khởi động xe bằng

18


cách quay tay (như những chiếc công nông ở Việt Nam hồi thế kỷ trước) nên xe
điện rất được phụ nữ ưa chuộng. Và theo các nhà sử học, cũng vì được phụ nữ ưa
chuộng mà xe điện trở thành kiêng kỵ đối với các quý ông, không người đàn ông
nào muốn bị bắt gặp đang ngồi trên một chiếc ô tô chạy điện.

19


Hình 2.2 Xe Detroit Electric model 90

Có nhiều hãng sản xuất xe điện vào thời đó như Babcock Electric (1916 - 1912),
Baker Electric (1899 - 1916), Ohio Electric (1908 - 1918)… Detroit Electric là nhà
sản xuất xe điện nổi tiếng nhất và tồn tại lâu nhất, từ 1907 đến tận 1942. Chính vợ
của Henry Ford, Clara Ford, đã nảy sinh mâu thuẫn với chồng khi không lựa chọn
sản phẩm của gia đình là Model T, thay vào đó là một chiếc Detroit Electric 1914.
Bà thường dùng chiếc xe đó để đi thăm bạn bè và họ hàng.
1974 – Sebring-Vanguard Citicar
Trong thời kỳ xảy ra khủng hoảng năng lượng những năm 1970, Sebring Vanguard Citicar được lựa chọn thay cho các phương tiện giao thông khác, tạo nên
cơn sốt xe cỡ nhỏ. Cho tới 1977, nhà sản xuất đã bán được tới 2.300 chiếc Citicar
có giới hạn chạy 80 km và tốc độ tối đa 45 km/h. Khách hàng cũng có thể lựa chọn
nâng cấp từ phiên bản 3.5 mã lực lên 5 mã lực với tốc độ tối đa lên khoảng 60
km/h. Vỏ nhựa có tới 5 lựa chọn màu.Thiết kế nhỏ gọn giúp bán kính quay xe chỉ
có 3m.

20


Hình 2.3 Xe Sebring-Vanguard Citicar

Đến 1976, số lượng Citicar tiêu thụ đã đưa Sebring – Vanguard lên vị trí thứ 6 tại
Mỹ (sau GM, Ford, Chrysler, AMC và Checker). Sau đó, tập đồn Commuter
Vehicles đã mua lại thiết kế Citicar và đổi tên là Commuter - Car. Phiên bản nâng
cấp được tiếp tục sản xuất vào năm 1979, có khoảng 2 nghìn chiếc Comuta - Car
và Comuta-van đã được xuất xưởng. Với 4.300 chiếc, Citicar, hay Comuta - Car,
hiện đang giữ kỷ lục về lượng xe điện sản xuất trong lịch sử ngành ô tô.
1996 – General Motor EV1
Những năm đầu thập kỷ 90, GM đã đổ hàng tỷ USD vào nghiên cứu xe điện và cho
ra đời mẫu xe điện đầu tiên của hãng - EV1. Thế hệ đầu tiên của EV1 gắn ắc quy
chì - axit, giới hạn chạy từ 120 đến 160 km. Thế hệ thứ 2 thay bằng ắc quy niken
hydrua nâng giới hạn chạy lên 120 đến 240 km nhưng vẫn không đáp ứng được
nhu cầu của người dùng khi đó. Mặc dù được coi là chiếc xe điện tốt nhất thế giới
nhưng EV1 vẫn không thể so sánh với động cơ đốt trong.

21


Hình 2.4 Xe General Motor EV1

Một vấn đề nữa là giá của chiếc xe. GM chỉ cho phép thuê EV1 trong 3 năm hoặc
48 nghìn km với giá từ 34 nghìn đến 44 nghìn USD. Giải pháp duy nhất cho EV1
là ngừng sản xuất do khơng thể hịa vốn.
2002 - Ford Th!nk City Và Toyota

22

Hình 2.5 Xe Ford Th!nk City Và Toyota

Toyota đã lần đầu tiên giới thiệu ra thị trường dòng xe sử dụng động cơ chạy bằng
nhiên liệu Hybrid Toyota FCHV. Tiếp theo đó các mẫu xe Hybrid như Toyota
Prius, Futuristic Toyota Hybrid X, 2007 Toyota Camry Hybrid, Toyota FT-HS,
v.v…lần lượt ra đời đã khẳng định tên tuổi của hãng trên thị trường dòng xe
Hybrid.
Ford Th!nk City
Cháu trai của Henry Ford, Bill Ford, đã mạo hiểm đưa tập đồn của mình vào
nghiên cứu công nghệ xe sạch sau khi ông lên làm chủ tịch kiêm Tổng Giám đốc
Ford. Khởi đầu bằng việc mua lại hãng sản xuất xe điện Nauy - Th!nk. Th!nk từng
nổi tiếng từ trước đó với những chiếc xe sân golf đáng tự hào, nhưng với City,
thương hiệu này mới có được một chiếc xe thực thụ.

23


Hình 2.6 Xe Ford Th!nk City

Th!nk City là chiếc xe điện đầu tiên trên thế giới vượt qua kiểm tra va đập và đủ
chất lượng chạy đường cao tốc năm 2008. Tốc độ tối đa 105 km/h và giới hạn chạy
210 km/1 lần sạc, tăng tốc lên 50 km/h trong 6,5 giây và lên 80 km/h trong 16 giây.
Tuy nhiên, vào năm 2002, khi City vẫn còn trong tay Ford, City từng bị thu hồi rất
nhiều do các lỗi kỹ thuật. Ford đã quyết định dừng chiến dịch quảng bá cho City và
bán lại cho một tập đoàn sản xuất xe điện của Thụy Sĩ, những chiếc City được xuất
khẩu ngược lại Nauy do nhu cầu xe điện tại đây đang cao. Th!nk City được sản
xuất tiếp vào năm 2007.
2008 – GEM e4

Chrysler đã đầu tư vào hãng sản xuất xe điện Global Electric Motocars, họ nhận
thấy tiềm năng của thị trường xe điện tốc độ thấp hay còn gọi là NEV
(Neighborhood electric vehicle).

24


Hình 2.7 Xe GEM e4

Mặc dù chỉ có vận tốc tối đa 40 km/h và giới hạn chạy 48km nhưng những chiếc
xe của GEM được ứng dụng khá rộng rãi và phù hợp u cầu của nhiều loại hình
cơng việc. 6 mẫu xe cơ bản của GEM là e2 (2 chỗ), e4 (4 chỗ), e6 (6 chỗ), eS, eL,
eL XD (thêm giá chở hàng phía sau) được sử dụng hàng ngày trong các mục đích
như đi dạo, tuần tra đường phố hoặc công viên, chở khách du lịch, bán hàng lưu
động, sử dụng trong bệnh viện, sân bay hay sân golf…
Đến nay, hơn 35 nghìn chiếc GEM đã được sản xuất và tiêu thụ và tiềm năng của
GEM vẫn còn rất lớn.
2011- Chevrolet Volt
Bước phát triển tiếp theo của ngành công nghiệp xe điện được trông chờ vào
Chevrolet Volt, hứa hẹn sẽ được đưa ra thị trường với phiên bản 2011. Mặc dù
được Hiệp hội kỹ sư ngành ô tô xếp vào loại xe plug-in Hybrid (Hybrid sạc điện
gia dụng), những nhà sản xuất lại tránh dùng từ “ Hybrid ” để chỉ chiếc xe của họ.

25