NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA XE HYBRID TOYOTA COROLLA CROSS
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.65 MB, 64 trang )
BỘ CÔNG THƯƠNG
NGÔ VĂN HIỆU
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
---------------------------------------
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGHÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG
CỦA XE HYBRID TOYOTA COROLLA CROSS
CBHD
: TS Nguyễn Anh Ngọc
Sinh viên
: Ngô Văn Hiệu
Mã số sinh viên : 2018604020
Hà Nội – 2022
2
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
---------------------------------------
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGHÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA XE
HYBRID TOYOTA COROLLA CROSS
CBHD
: TS Nguyễn Anh Ngọc
Sinh viên
: Ngô Văn Hiệu
Mã số sinh viên : 2018604020
Hà Nội – 2022
3
BỘ CƠNG THƯƠNG
TRƯỜNGĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆPHÀNỘI
CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Ngơ Văn Hiệu
Lớp: 2018DHKTOT03
Mã SV: 2018604020
Ngành: CNKTƠTƠ
Khóa: 13
Tên đề tài: Nghiên cứu cấu trúc và nguyên lí hoạt động của xe hybrid toyota
corolla cross 2021
Mục tiêu đề tài
-
Nghiên cứu tổng quan về hệ thống hybird toyota corolla cross 2021
-
Cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống.
Khả năng kết hợp của động cơ điện và động cơ đốt trong với mỗi trạng
thái làm việc của
Kết quả dự kiến
1.
Phần thuyết minh
-
Tổng quan về hệ thống hybird toyota corolla cross 2021
Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống hybird toyota corolla cross
2021
-
Phân loại và khả năng kết hợp của động cơ điện và động cơ đốt trong
2.
Bản vẽ
-
01 bản vẽ : Sơ đồ hệ thống điều khiển xe hybird toyota corolla cross 2021
-
01 bản vẽ: Sơ đồ hệ thống truyền công suất
Thời gian thực hiện: từ: 21/03/2022 đến 22/05/2022
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)
TRƯỞNG KHOA
(Ký và ghi rõ họ tên)
TS. Nguyễn Anh Ngọc
TS. Nguyễn Anh Ngọc
3
4
Lời mở đầu
Ngày nay, đối mặt với hiệu ứng nhà kính và sự khan hiếm tài nguyên
thiên nhiên, con người cân tìm giáp pháp để làm sao cho cân bằng giữa giảm
thiểu ô nhiễm mà vẫn đảm bảo hiệu suát làm việc của chiếc xe và rồi xe
Hybrid ra đời.
So với ô tô sử dụng động cơ đốt trong truyền thống, ô tô điện sử
dụng động cơ điện làm nguồn động lực sẽ không phát thải độc hại ra môi
trường. Chính vì vậy hiện nay phương tiện giao thơng sử dụng động cơ
điện làm nguồn động lực đóng một vai trị quan trọng trong việc hướng tới
mục tiêu giao thơng bền vững, góp phần làm giảm lượng khí thải gây hiệu
ứng nhà kính. Tuy nhiên, việc sử dụng động cơ điện làm nguồn động lực
vẫn còn một số vấn đề, như khả năng lưu trữ năng lượng bằng ắc quy hạn
chế, tuổi thọ của ắc quy ngắn, khối lượng động cơ điện và ắc quy lớn, thời
gian nạp điện cho ắc quy kéo dài, chi phí cao. Do vậy, hiện nay động cơ
điện sử dụng làm nguồn động lực thay thế cho động cơ vẫn còn hạn chế,
mới chỉ dùng trong một vài trường hợp cụ thể và cần thiết.
Để phát huy các ưu điểm cũng như hạn chế các vấn đề còn tồn tại của
động cơ điện khi dùng trên phương tiện vận tải, các nhà khoa học đã đưa ra
giải pháp phối hợp giữa động cơ điện với động cơ đốt trong, hay thường
gọi là xe hybrid. Với phương án này ngoài việc giải quyết các vấn đề hạn
chế của động cơ điện, mà vẫn phát huy được lợi thế của động cơ đốt trong.
Như vậy nguồn động lực hybrid là sử dụng ít nhất 2 nguồn động lực bổ
sung cho nhau trong quá trình hoạt động của phương tiện. Với các ưu điểm
vượt trội về hiệu suất của nguồn động lực hybrid cũng như khả năng tương
thích về mô men kéo của hệ động lực hybrid với đặc tính kéo của phương
4
5
tiện. Như vậy có thể thấy rằng, ơtơ sử dụng Hydrogen, ôtô điện, ôtô chạy
bằng năng lượng mặt trời mặt trời, ơtơ chạy bằng khí nén... cho đến nay
đều tồn tại một số nhược điểm nhất định, chưa dễ thực hiện với thực trạng
kinh tế kỹ thuật hiện nay. Trong bối cảnh đó thì ơtơ hybrid (nhiệt-điện) kết
hợp giữa ĐCĐT và mô-tơ điện được coi là phù hợp nhất trong giai đoạn
đón đầu về xu thế phát triển ơtơ
“sạch”, nhằm đáp ứng yêu cầu khắt khe về môi trường đô thị và nguy cơ
cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch.
Để có thể tiếp thu và sử dụng, đồng thời phát triển công nghệ này, đồ án
tốt nghiệp này sẽ đi sâu làm rõ cấu tạo và nguyên lí hoạt động của hệ thống
này.
5
6
MỤC LỤC
Chương 1 TỔNG QUAN ÔTÔ HYBRID .................................................. 11
1.1 Khái niệm chung ............................................................................ 11
1.2 Xu hướng phát triển ôtô hybrid...................................................... 12
1.3 Phân loại ôtô hybrid ....................................................................... 15
1.4 So sánh xe thường, hybrid và xe điện ............................................ 20
Chương 2 CÁC CHI TIẾT CHÍNH TRÊN Ơ TƠ HYBIRD ................... 23
2.1 Mơ hình tổng quát ô tô Hybird ...................................................... 23
2.2 Động cơ đốt trong .......................................................................... 25
2.3 Motor điện ...................................................................................... 26
2.4 Máy phát điện................................................................................. 29
2.5 Phối hợp motor điện và máy phát điện .......................................... 30
2.6 Chu trinh Atkinson ......................................................................... 31
2.7 Hộp số và sự phân phối công suất ................................................. 32
2.8 Cấu tạo của bộ phân chia công suất trên động cơ Hybrid: ............ 32
2.9 Bộ phận chuyển dổi điện( Inverter with converter) ....................... 33
2.10 Pin điện áp cao (HV).................................................................... 34
2.11 Cáp nguồn .................................................................................... 35
2.12 Ác quy phụ ................................................................................... 35
2.13 Các bộ phận khác có cộng dụng hỗ trợ xe ................................... 36
Chương 3 Nguyên lí hoạt động chính trên xe hybrid ............................... 39
3.1 Hộp số CVT ................................................................................... 39
3.2 Bộ chia công suất ........................................................................... 42
3.3 Chu trình tái tạo năng lượng .......................................................... 51
6
7
Chương 4 Bảo dưỡng và sửa chữa .............................................................. 55
4.1 Bảng mã lỗi .................................................................................... 55
7
8
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1 Phối hợp cơng suất .......................................................................... 11
Hình 1. 2 Tổng quan hệ thống ......................................................................... 12
Hình 1. 3 Lịch sử phát triển ............................................................................ 13
Hình 1. 4 Hệ thống hybrid nối tiếp ................................................................. 16
Hình 1. 5 Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid nối tiếp.................................... 17
Hình 1. 6 Hệ thống hybrid song song ............................................................. 18
Hình 1. 7 Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid song song ............................... 19
Hình 1. 8 Hệ thống hybrid hỗn hợp ................................................................ 19
Hình 1. 9 Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid hỗn hợp. ................................. 20
Hình 2. 1 Kiểu mắc nối tiếp ............................................................................ 23
Hình 2. 2 Kiểu song song ................................................................................ 24
Hình 2. 3 Kiểu hỗn hợp ................................................................................... 24
Hình 2. 4 Kiểu hỗn hợp trên Toyota Cross ..................................................... 25
Hình 2. 5Động cơ 2ZR-FXE được thiết kế dành riêng cho xe Hybrid, động cơ
1.8 lít với hệ thống điều phối van biến thiên kép (Dual VVT-i) và chu trình
Atkinson đem lại hiệu suất tối ưu và tiết kiệm nhiên liệu .............................. 26
Hình 2. 6 BLDC .............................................................................................. 28
Hình 2. 7 Máy phát xe hybrid ......................................................................... 31
Hình 2. 8 Đóng van nạp muộn ........................................................................ 32
Hình 2. 9 Cấu tạo bộ phân chia công suất PSD trên động cơ Hybrid ............. 33
Hình 2. 10 Bộ chuyển đổi điện ....................................................................... 34
Hình 2. 11 Hệ thống pin điện áp cao............................................................... 35
Hình 2. 12 Sơ đồ hệ thống cáp dẫn điện cơng suất cao .................................. 35
Hình 2. 13 Vị trí ác quy phụ............................................................................ 36
Hình 3. 1 Hộp số CVT .................................................................................... 39
8
9
Hình 3. 2 Cấu tạo và cách hệ Pulley hoạt động .............................................. 40
Hình 3. 3 Hộp số E-CVT trên Toyota corolla Cross..................................... 40
Hình 3. 4 Ngun lí thay đổi tỉ số truyền ........................................................ 41
Hình 3. 5 Bơm cánh gạt .................................................................................. 42
Hình 3. 6 Vị trí bộ chia cơng suất ................................................................... 43
Hình 3. 7 Chế độ khởi động ............................................................................ 44
Hình 3. 8 Bộ PSD ở chế độ khởi động ............................................................ 44
Hình 3. 9 Chế độ chay êm ............................................................................... 45
Hình 3. 10 Bộ PSD ở chế độ chạy êm............................................................. 46
Hình 3. 11 Chế độ tăng tốc.............................................................................. 47
Hình 3. 12 Bộ PSD ở chế độ tăng tốc ............................................................. 47
Hình 3. 13 Chế độ thấp ổn định ...................................................................... 48
Hình 3. 14 Bộ PSD ở chế độ chạy theo trớn ................................................... 48
Hình 3. 15 Bộ PSD ở chế độ chạy lùi ............................................................. 49
Hình 3. 16 Bộ PSD ở chế độ chạy lùi khi động cơ hoạt động ........................ 50
Hình 3. 17 Bộ PSD ở chế độ thả trơi xe .......................................................... 50
Hình 3. 18 Sơ đồ chế độ lái ............................................................................ 53
Hình 3. 19 Sơ đồ chế độ phanh ....................................................................... 53
9
10
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
BT: Pin điện áp cao
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
AC: Dòng điện xoay chiều
DC: Dòng điện một chiều
10
11
Chương 1 TỔNG QUAN ÔTÔ HYBRID
1.1 Khái niệm chung
Xe Hybrid hay còn gọi là xe lai nghĩa là kết hợp sử dụng 2 bộ truyền
động, một động cơ chạy xăng và một mô tơ chạy điện. Đặc điểm quan trọng
nhất của xe Hybrid là khả năng tiết kiệm nhiên liệu, thân thiện môi trường, vận
hành mạnh mẽ và yên tĩnh. Hơn nữa, công nghệ pin Hybrid là một phần quan
trọng tạo nên sự vận hành mạnh mẽ và độ tin cậy cao.
Xe hybrid sử dụng động cơ xăng và cả mơ tơ điện trong khi đó các xe
thơng thường chỉ sử dụng động cơ xăng. Tùy thuộc vào hệ thống, xe Hybrid sẽ
sử dụng hai nguồn năng lượng theo các cách khác nhau để tạo nên sự vận hành
mạnh mẽ mà vẫn đạt hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu tối ưu.
Hình 1. 1 Phối hợp cơng suất
Điểm đặc biệt là ắc-quy được nạp điện với cơ chế nạp “tiên tiến” như khi
xe phanh, xuống dốc…, gọi là quá trình phanh tái tạo năng lượng. Nhờ vậy mà
ơtơ có thể tiết kiệm được nhiên liệu khi vận hành bằng động cơ điện đồng thời
tái sinh được năng lượng điện để dùng khi cần thiết. (1)
11
12
Hình 1. 2 Tổng quan hệ thống
1.2 Xu hướng phát triển ôtô hybrid
Sự phát triển các phương tiện giao thông ở các khu vực trên thế giới không
như nhau, mỗi nước có một quy định riêng về khí thải của xe , nhưng đều có
xu hướng là dần dần cải tiến cũng như chế tạo ra loại ôtô mà mức ô nhiễm là
thấp nhất và giảm tối thiểu sự tiêu hao nhiên liệu. Điều đó càng cần thiết khi
mà nguồn tài nguyên dầu mỏ ngày càng cạn kiệt dẫn đến giá dầu tăng cao mà
nguồn thu nhập của người dân lại tăng không đáng kể.
Các xe chạy bằng Diesel, xăng hoặc các nhiên liệu khác đều đang tràn
ngập trên thị trường gây ơ nhiễm mơi trường, làm cho bầu khí quyển ngày một
xấu đi, hệ sinh thái thay đổi. Vì thế việc tìm ra phương án để giảm tối thiểu
lượng khí gây ơ nhiễm mơi trường là một vấn đề cần được quan tâm nhất hiện
nay của ngành ô tô nói riêng và mọi người nói chung.
Ơtơ sạch khơng gây ô nhiễm (zero emission) là mục tiêu hướng tới của
các nhà nghiên cứu và chế tạo ơtơ ngày nay. Có nhiều giải pháp đã được công
bố trong các năm gần đây, như: hồn thiện q trình cháy của động cơ, sử dụng
các loại nhiên liệu không truyền thống cho ôtô như LPG, khí thiên nhiên,
methanol, biodiesel, điện, pin nhiên liệu, năng lượng mặt trời, ôtô lai (hybrid)....
Trong đô án này chỉ bàn về ôtô hybrid.
12
13
Hình 1. 3 Lịch sử phát triển
Xuất hiện từ đầu những năm 1990 và cho đến nay, ôtô hybrid đã luôn được
nghiên cứu và phát triển như là một giải pháp hiệu quả về tính kinh tế và mơi
trường. Có thể nói, cơng nghệ hybrid là chìa khố mở cánh cửa tiến vào kỷ
nguyên mới của những chiếc ô tô, đó là ơ tơ khơng gây ơ nhiễm mơi trường hay
cịn gọi là ơ tơ sinh thái.
Với các ưu điểm nổi bật như đã nêu, ôtô hybrid đang được sự quan tâm
nghiên cứu và chế tạo của rất nhiều nhà khoa học và hãng sản xuất ôtô trên thế
giới. Ngày càng có nhiều mẫu ơtơ hybrid xuất hiện trên thị trường và càng có
nhiều người tiêu dùng sử dụng loại ô tô này.
Ôtô sử dụng Hydrogen, ôtô điện, ôtô pin mặt trời... cho đến nay đều tồn
tại một số khó khăn nhất định, không dễ thực hiện với thực trạng như đất nước
ta. Trong bối cảnh đó thì ơtơ hybrid nhiệt điện (HV) được coi là phù hợp nhất
trong giai đoạn đón đầu về xu thế phát triển ơtơ sạch, nhằm đáp ứng tính khắt
khe mơi trường đơ thị, tính nguy cơ cạn kiệt nhiên liệu.
Tuy nhiên chúng ta chỉ có thể sử dụng những loại xe hybrid nhiệt điện hoạt
động trong phạm vi các thành phố, các khu du lịch và có thể vận hành trên các
loại đường dài hàng trăm kilômet tương đối bằng phẳng... Chứ không thể sử
dụng ô tô hybrid nhiệt điện thay hẳn các loại ơtơ khác vì tính cơng nghệ lai cịn
nhiều hạn chế, mà cái khó nhất của vấn đề này là nguồn dự trữ năng lượng điện
để cấp cho động cơ điện, vì nếu dùng bình ăcquy thơng thường thì số lượng
bình rất nhiều.
13
14
Mẫu xe Hybrid có thể tiết kiệm nhiên liệu gấp 1.5 đến 2 lần so với các xe
thông thường khác. Tính đến 2020, tổng doanh số xe điện hóa tồn cầu của
Toyota đạt 16 triệu chiếc, mức tiết kiệm nhiên liệu tồn cầu đã đạt 52 tỉ lít và
lượng khí thải CO2 giảm hơn 139 triệu tấn so với các loại động cơ đốt trong.
Bên cạnh đó, hệ thống Hyrbid của Toyota giải quyết được cơ sở hạ tầng công
nghệ hiện tại của Việt Nam và đóng góp giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Xe hybrid có thể mang lại nhiều lợi ích cho Việt Nam bởi mẫu xe này
khơng cần thêm cơ sở hạ tầng mới, nó có thể sử dụng hạ tầng như những xe
thông
thường
hiện
nay.
Hơn nữa, những mẫu xe Hybrid cịn rất phù hợp ở các đơ thị lớn của
Việt Nam vì Hybrid giúp tiết kiệm nhiên liệu hơn rất nhiều trong những trường
hợp bị tắc đường.
Trong phạm vi đồ án chỉ bàn về dịng ơtơ hybrid nhiệt điện (kết hợp
giữa động cơ đốt trong và động cơ điện) là loại ôtô hybrid thông dụng nhất hiện
nay.
Toyota Cross Hybrid
Trên Corolla Cross Hybrid có tính năng chọn chế độ chạy EV Mode,
tức hồn tồn chạy điện, nhưng chỉ có thể kích hoạt khi pin cịn khoảng 80%
trở lên. Thực tế, nếu chạy thời gian ngắn, rất khó để sử dụng chức năng này, vì
thời gian khơng đủ để xe sạc đầy pin.
Công nghệ hybrid cho phép sử dụng kết hợp động cơ xăng, điện mà không
cần cắm sạc điện như trên xe plug-in hybrid hay xe điện thuần túy nên phù hợp
với những thị trường có hạ tầng trạm sạc điện chưa phát triển như Việt Nam.
Thử nghiệm thực tế cho thấy, phiên bản hybrid luôn tiết kiệm hơn khoảng
gần một nửa so với bản xăng có cùng điều kiện vận hành (người lãi, quãng
đường, số km…). Quan trọng hơn, vì tiêu thụ ít nhiên liệu, nên lượng khí phát
thải ra mơi trường cũng ít hơn.
Pin dùng cho xe hybrid được đặt ở phía sau, để đảm bảo nhiều yếu tố như
thiết kế dễ hơn, phân bổ đều trọng lượng giữa phía trước và sau… Pin của
14
15
Corolla Cross làm từ NiMH (niken hydrua kim loại), là công nghệ truyền thống
nhất trong chế tạo pin. Loại pin này có ưu điểm là tuổi thọ dài, sạc nhanh, an
toàn cháy nổ, chịu được dải nhiệt độ rộng và chi phí thấp hơn các cơng nghệ
pin khác. Tất nhiên, nhược điểm của loại này là trọng lượng nặng, dung lượng
không cao, độ tự xả tăng dần theo thời gian (khơng thể sạc đầy 100%)…
Tuổi thọ và chi phí của pin hybrid luôn là vấn đề lớn khiến người dùng
cảm thấy trở ngại với dòng xe này. Hãng cho biết bảo dưỡng xe hybrid về cơ
bản giống như xe xăng, chỉ thêm một khâu là vệ sinh lọc gió của pin hybrid.
Toyota Việt Nam khơng nói rõ loại pin này cần thay sau bao nhiêu năm nhưng
cho biết tuổi thọ tương đương tuổi thọ của xe, bảo hành 3 năm hoặc 100.000
km. Tuy nhiên, (như các pin thơng thường), có thể một số trường hợp pin hoạt
động không tốt tại điều kiện nhiệt độ cao và thấp và nên sự hư hại pin có thể
xảy ra nhanh hơn. Chi phí thay pin khoảng hơn 90 triệu đồng.
1.3 Phân loại ôtô hybrid
Theo thời điểm phối hợp công suất
1.3.1.1 Chỉ sử dụng motor điện ở tốc độ chậm
Khi ôtô bắt đầu khởi hành, motor điện sẽ hoạt động cung cấp công suất
giúp xe chuyển động và tiếp tục tăng dần lên với tốc độ khoảng 25 mph (1,5
km/h) trước khi động cơ xăng tự khởi động. Để tăng tốc nhanh từ điểm dừng,
động cơ xăng phải khởi động ngay lập tức mới có thể cung cấp cơng suất tối
đa. Ngồi ra, motor điện và động cơ xăng cũng hỗ trợ cho nhau khi điều kiện
lái yêu cầu nhiều công suất, như khi leo dốc, leo núi hoặc vượt qua xe khác. Do
motor điện được sử dụng nhiều ở tốc độ thấp, nên loại này có khả năng tiết
kiệm nhiên liệu khi lái ở đường phố hơn là khi đi trên đường cao tốc. Toyota
Prius và Ford Escape Hybrid là hai dòng điển hình thuộc loại này.
1.3.1.2
Phối hợp khi cần cơng suất cao
Motor điện hỗ trợ động cơ xăng chỉ khi điều kiện lái u cầu nhiều cơng
suất, như trong q trình tăng tốc nhanh từ điểm dừng, khi leo dốc hoặc vượt
qua xe khác, cịn trong điều kiện bình thường xe vẫn chạy bằng động cơ xăng.
15
16
Do đó, những chiếc hybrid loại này tiết kiệm nhiên liệu hơn khi đi trên đường
cao tốc vì đó là khi động cơ xăng ít bị gánh nặng nhất. Điển hình là Honda
Civic Hybrid và Honda Insight thuộc loại thứ hai.
Cả hai loại này đều lấy công suất từ ắc-quy khi motor điện được sử dụng
và đương nhiên nó sẽ làm yếu công suất của ắc-quy. Tuy nhiên, một chiếc xe
hybrid không cần phải cắm vào một nguồn điện để sạc bởi vì nó có khả năng
tự sạc.
1.3.2 Theo cách phối hợp công suất giữa động cơ nhiệt và động cơ điện
1.3.2.1
Kiểu nối tiếp
Động cơ điện truyền lực đến các bánh xe chủ động, công việc duy nhất
của động cơ nhiệt là sẽ kéo máy phát điện để phát sinh ra điện năng nạp cho
ắc-quy hoặc cung cấp cho động cơ điện.
Hình 1. 4 Hệ thống hybrid nối tiếp
Dịng điện sinh ra chia làm hai phần, một để nạp ắc-quy và một sẽ dùng
chạy động cơ điện. Động cơ điện ở đây cịn có vai trị như một máy phát điện
(tái sinh năng lượng) khi xe xuống dốc và thực hiện quá trình phanh.
16
17
Hình 1. 5 Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid nối tiếp
Ưu điểm: Động cơ đốt trong sẽ không khi nào hoạt động ở chế độ không tải
nên giảm được ô nhiễm môi trường, Động cơ đốt trong có thể chọn ở chế độ hoạt
động tối ưu, phù hợp với các loại ôtô. Mặt khác động cơ nhiệt chỉ hoạt động nếu xe
chạy đường dài quá quãng đường đã quy định dùng cho ăcquy. Sơ đồ này có thể
khơng cần hộp số.
Nhược điểm: Tuy nhiên, tổ hợp ghép nối tiếp cịn tồn tại những nhược
điểm như: Kích thước và dung tích ắc-quy lớn hơn so với tổ hợp ghép song
song, động cơ đốt trong luôn làm việc ở chế độ nặng nhọc để cung cấp nguồn
điện cho ắc-quy nên dễ bị quá tải.
1.3.2.2
Kiểu song song
Dòng năng lượng truyền tới bánh xe chủ động đi song song. Cả động cơ
nhiệt và motor điện cùng truyền lực tới trục bánh xe chủ động với mức độ tùy
theo các điều kiện hoạt động khác nhau. Ở hệ thống này động cơ nhiệt đóng vai
trị là nguồn năng lượng truyền moment chính cịn motor điện chỉ đóng vai trị
trợ giúp khi tăng tốc hoặc vượt dốc.
17
18
Kiểu này không cần dùng máy phát điện riêng do động cơ điện có tính
năng giao hốn lưỡng dụng sẽ làm nhiệm vụ nạp điện cho ắc-quy trong các chế
độ hoạt động bình thường, ít tổn thất cho các cơ cấu truyền động trung gian, nó
có thể khởi động động cơ đốt trong và dùng như một máy phát điện để nạp điện
cho ắc-quy.
Ưu điểm: Công suất của ôtô sẽ mạnh hơn do sử dụng cả hai nguồn năng
lượng, mức độ hoạt động của động cơ điện ít hơn động cơ nhiệt nên dung lượng
bình ắc-quy nhỏ và gọn nhẹ, trọng lượng bản thân của xe nhẹ hơn so với kiểu
ghép nối tiếp và hỗn hợp.
Nhược điểm: Động cơ điện cũng như bộ phận điều khiển motor điện có
kết cấu phức tạp, giá thành đắt và động cơ nhiệt phải thiết kế cơng suất lớn hơn
kiểu lai nối tiếp. Tính ô nhiễm môi trường cũng như tính kinh tế nhiên liệu
khơng cao.
Hình 1. 6 Hệ thống hybrid song song
18
19
Hình 1. 7 Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid song song
1.3.2.3
Kiểu hỗn hợp
Hệ thống này kết hợp cả hai hệ thống nối tiếp và song song nhằm tận dụng
tối đa các lợi ích được sinh ra. Hệ thống lai nối tiếp này có một bộ phận gọi là
"thiết bị phân chia công suất" chuyển giao một tỷ lệ biến đổi liên tục công suất
của động cơ nhiệt và động cơ điện đến các bánh xe chủ động. Tuy nhiên xe có
thể chạy theo "kiểu êm dịu" chỉ với một mình động cơ điện. Hệ thống này chiếm
ưu thế trong việc chế tạo xe hybrid.
Hình 1. 8 Hệ thống hybrid hỗn hợp
19
20
Hình 1. 9 Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid hỗn hợp.
1.4 So sánh xe thường, hybrid và xe điện
Xe Hybrid và xe thường
1.4.1.1
Điểm giống nhau :
-Cả hai dòng xe đều có sử dụng động cơ xăng để hoạt động.
-Hệ thống truyền động động cơ xăng tương đồng.
1.4.1.2 Điểm khác nhau :
-Xe hybrid có quãng đường đi được tốt hơn xe thông thường
-Xe hybrid đắt hơn xe chạy xăng thông thường
-Động cơ xăng hybrid tương đối nhỏ hơn động cơ xăng thơng thường.
-Xe hybrid có hiệu suất cao hơn nhiều so với xe thông thường. Do động
cơ nhỏ hơn mô-men xoắn rõ ràng ít hơn, hao ít nhiên liệu hơn.
-Xe hybrid thân thiện với môi trường hơn xe thông thường. Vì lượng khí
carbon dioxide thải ra ít hơn so với ô tô thông thường.
Xe hybrid và xe điện
1.4.2.1
Điểm giống nhau :
-Cả hai dòng xe đều cùng sử dụng động cơ điện để hoạt động. Điều đó
có nghĩa, 2 dịng xe này đều đảm bảo thân thiện với môi trường.
-Xe hybird và ô tô điện đều sử dụng pin làm nguồn dự trữ năng lượng.
20
21
-Việc sửa chữa, bảo dưỡng 2 dòng xe đều rất tốn kém do phụ tùng, linh
kiện và các trạm sửa chữa chưa phổ biến. Bên cạnh đó, nguồn nhân cơng được
đào tạo bài bản cịn ít.
-Cả 2 dịng xe đều di chuyển quãng đường hạn chế do giới hạn về dung
lượng pin.
-Cả 2 đều sử dụng hệ thống phanh tái tạo.
1.4.2.2
Điểm khác nhau:
Phần động cơ
-Hybird dùng 2 động cơ hoạt động song song là động cơ điện và động cơ
xăng. Trong khi đó, xe ơ tơ điện chỉ sử dụng duy nhất động cơ điện để hoạt
động.
-Khi hết pin, xe hybird sẽ có lợi thế hơn xe điện là có thể chuyển sang sử
dụng động cơ đốt trong để tiếp tục hoạt động. Xe điện thì bắt buộc phải sạc
pin mới có thể sử dụng.
-Xe ơ tơ hybird có mã lực hạn chế hơn xe ơ tơ điện. Nói cách khác, động cơ
của xe hybird không khỏe khoắn bằng ô tơ điện.
-Hệ thống động cơ hybrid có chi phí cao hơn rất nhiều hệ thống động cơ trên
xe điện cùng phân khúc.
Kích thước pin
Xe hybird sẽ có kích thước pin nhỏ hơn so với ô tô điện. Như vậy, khi di
chuyển bằng động cơ điện thì xe ơ tơ điện sẽ di chuyển được quãng đường xa
hơn.
Mặt khác, so sánh ô tô hybird và ô tô điện về pin thì ô tô hybird sẽ tái tạo
năng lượng khi xe phanh hoặc xuống dốc để nạp cho pin mà không dùng đến
cổng sạc pin. Cịn ơ tơ điện thì sử dụng nguồn điện từ bên ngồi, có cổng sạc,
và khi hết pin sẽ khơng thể chạy khi đã hết pin.
Chi phí
Xe hybird sẽ mất các khoản phí bảo dưỡng xe, thay dầu, nước làm mát,… cịn
xe ơ tơ điện sẽ khơng mất các khoản phí này.
21
22
Ngược lại, xe ơ tơ điện sẽ phải trả phí sửa chữa, thay phụ tùng, thay pin do
xuống cấp với mức phí cao.
Xe điện đắt chủ yếu do pin, khi công nghệ tân tiến hơn, giá thành pin sẽ ngày
càng giảm, lúc đó giá thành của nó chắc chắn sẽ thấp hơn xe hybrid cùng loại.
Về giá thành
Xe hybrid có giá cao hơn khá nhiều so với xe xăng do cấu tạo phức tạp và
phải cõng thêm chi phí pin.
Tuy nhiên so với ơ tơ điện thì hybrid vẫn có giá thấp hơn nhiều. Xe điện tại
thời điểm hiện tại có giá cao hơn từ 40-100% so với xe xăng cùng loại.
Về tính tiện dụng
Xét về tính tiện dụng thì dịng xe hybird hiện nay vẫn nhỉnh hơn xe ơ tơ điện
do nó phù hợp để di chuyển xa. Hệ thống các trạm xăng nhiều hơn hệ thống
trạm điện, do đó đổ xăng sẽ thuận tiện hơn sạc pin xe điện.
Một điểm nổi bật nữa là xe ô tô hybird rất dễ điều khiển với hộp số tự động
như ô tơ thường. Tuy nhiên, nhược điểm của nó là khi muốn tăng tốc thường
sẽ khó khăn hơn.
Đặc biệt, người dùng xe ô tô điện sẽ được hưởng ưu đãi về thuế, phí mua xe
cịn với xe hybird thì khơng được hưởng ưu đãi đó. (2)
22
23
Chương 2 CÁC CHI TIẾT CHÍNH TRÊN Ơ TƠ HYBIRD
2.1 Mơ hình tổng qt ơ tơ Hybird
Hình 2. 1 Kiểu mắc nối tiếp
23
24
Hình 2. 2 Kiểu song song
Hình 2. 3 Kiểu hỗn hợp
Ghi chú:
1. Engine: Động cơ đốt trong
24
25
2. ECM: Electric Control Module - Bộ phận điều khiển điện tử cho động
cơ.
3. HV ECU: Hybrid Vehicle ECU- ECU điều khiển kết hợp trên ôtô
hybrid.
4. Shift Postion Sensor: Cảm biến vị trí tay số.
5. Brake ECU: ECU điều khiển phanh.
6. HV Battery: High Volt Battery- Ắc-quy điện áp cao.
7. Inverter with Converter: Bộ chuyển đổi điện.
8. Hybrid Transaxle: Hộp số kết hợp với bộ phân phối công suất.
9. Acceleration Pedal Position Sensor: Cảm biến vị trí bàn đạp ga.
Hình 2. 4 Kiểu hỗn hợp trên Toyota Cross
2.2 Động cơ đốt trong
Nguồn năng lượng chính cho các mẫu xe hybrid của Toyota vẫn là động
cơ xăng.
25
