TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP Ô TÔ HYBRID

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG
TRÊN XE HYBRID TOYOTA

GVHD:
SVTH:
LỚP

ThS. NGUYỄN NGỌC BÍCH
MSSV: 19645187
19845TKS2C

TP.Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2021


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

TP. Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 04 năm 2021
NHIỆM VỤ TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP
1. Họ và tên sinh viên:

MSSV: 19645187

2. Lớp:
3. Cán bộ hướng dẫn : ThS. Nguyễn Ngọc Bích
4. Tên tiểu luận: Tìm hiểu về hệ thống truyền động trên xe Hybrid Toyota.
5. Nội dung thực hiện:
Chương 1 : Giới thiệu tổng quan.
Chương 2 : Tổng quan về xe Hybrid Toyota.
Chương 3 : Hệ thống truyền động trên xe Hybrid Toyota.
Chương 4 : Bộ phân phối công suất trên xe Hybrid Toyota.
Chương 5: Kết luận.
6. Sản phẩm đề tài: 01 tập thuyết minh nội dung đề tài.
7. Ngày giao đề tài: 10/04/2021.
Ngày nộp đề tài: 08/07/2021.

Trưởng bộ môn

Cán bộ hướng dẫn

ThS. Nguyễn Ngọc Bích


PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên sinh viên:

MSSV: 19645187

Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô
Tên đề tài: Tìm hiểu về hệ thống truyền động trên xe Hybrid Toyota.
Họ và tên giáo viên hướng dẫn: THS. Nguyễn Ngọc Bích

NHẬN XÉT
1. Về nội dung tiểu luận:
….
……………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………….
2. Ưu điểm:
….
……………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………….
3. Khuyết điểm:
….
……………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………….
4. Đề nghị:
….
……………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………….
5. Đánh giá:
….
……………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………….


6. Điểm:……………………….(bằng chữ:…………………………………………...….)

Tp. Hồ Chí Minh, ngày

tháng

năm 2021

Giáo viên hướng dẫn
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Họ và tên sinh viên:

MSSV: 19645187

Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô
Tên đề tài: Tìm hiểu về hệ thống truyền động trên xe Hybrid Toyota.
Họ và tên Giáo viên phản biện:…………………………………………………………..
NHẬN XÉT
1. Về nội dung tiểu luận:
….
……………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………….
2. Ưu điểm:
….
……………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………….
3. Khuyết điểm:
….
……………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………….
4. Đề nghị:
….
……………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………….


5. Đánh giá:
….
……………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………….
6. Điểm:……………………………………..(bằng chữ:…………………………………)

Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2021
Giáo viên phản biện

LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian học tại trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ
Chí Minh, em đã được học hỏi và lĩnh hội nhiều kiến thức quý báu từ quý
thầy, cô để làm nền tảng cho việc nghiên cứu và tiếp cận thêm nhiều tài
liệu mới một cách có hiệu quả.
Trong q trình thực hiện tiểu luận tốt nghiệp, chúng em xin chân
thành cảm ơn:
Ban giám hiệu Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh
đã tạo điều kiện cho chúng em theo học lớp Đại học liên thơng, chun
ngành Cơ khí động lực.
Quý thầy cô tham gia giảng dạy lớp Đại học liên thơng về đại cương
và chun ngành Cơ Khí Động Lực niên khóa 2019-2021 đã trang bị cho

chúng em kiến thức giúp chúng em hoàn thành chuyên đề.
Thầy hướng dẫn THS. Nguyễn Ngọc Bích đã chia sẻ những kiến thức,
các thơng tin rất bổ ích, hướng dẫn tận tình và đặc biệt những lời khuyên
quý báu của thầy cho chúng em trong thời gian em làm chuyên đề.

TP. HCM, ngày

tháng 07 năm 2021


SINH VIÊN THỰC HIỆN


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN...............................................................................................1
1.1 Lý do lựa chọn đề tài...................................................................................................1
1.2 Mục tiêu của đề tài.......................................................................................................2
1.3 Nhiệm vụ đề tài............................................................................................................2
1.4 Phương pháp nghiên cứu.............................................................................................2
1.5 Các nội dung chính trong đề tài...................................................................................3
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ XE HYBRID..................................................................4
2.1 Khái niệm về xe Hybrid...............................................................................................4
2.2 Lịch sử hình thành và phát triển..................................................................................5
2.3 Xu hướng phát triển của xe Hybrid.............................................................................7
2.4 Các bộ phận trên xe Hybrid.........................................................................................8
CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG XE HYBRID TOYOTA...........................18
3.1 Khái quát hệ thống truyền động trên xe Hybrid........................................................18
3.2 Nguyên lý hoạt động của xe Hybrid..........................................................................19
3.3 Phân loại cấu hình truyền động.................................................................................21
3.4 Ưu điểm xe Hybrid....................................................................................................29

3.5 Nhược điểm xe hybrid...............................................................................................30
CHƯƠNG 4: BỘ PHÂN PHỐI CÔNG SUẤT TRÊN XE HYBRID TOYOTA..............32
4.1 Giới thiệu bộ phân phối công suất.............................................................................32
4.2 Nguyên lý hoạt động của bộ phân phối công suất.....................................................33
4.3 Các chế độ điều khiển của bộ phân phối công suất...................................................35
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN.................................................................................................43
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................44


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Lý do lựa chọn đề tài:
- Hiện nay thế giới đang đối mặt với những vấn đề nghiêm trọng, trong đó ơ nhiễm mơi
trường và sử dụng năng lượng luôn được quan tâm hàng đầu. Cuối thế kỷ trước, các
nhà khoa học đã dự báo nguồn năng lượng có nguồn gốc hóa thạch đang cạn dần.
Khơng ai có thể biết chính xác chu kỳ tái tạo của nguồn năng lượng này và trữ lượng
của nó. Trong q trình sử dụng loại nhiên liệu này có nhược điểm là cháy khơng
hồn tồn, tạo ra các sản phẩm cháy: CO, CO2, HC, NOx, SOx... gây ô nhiễm môi
trường. Nhiên liệu sử dụng tạo ra khí thải, nhưng các khí thải khơng tạo ra lại nhiên
liệu, nên nhiên liệu truyền thống cịn gọi là nhiên liệu khơng tái tạo được. Trước đây
chúng ta rất dễ dàng khi chọn xăng hay dầu, nhưng với vấn đề môi trường đang ngày
càng cấp thiết, vấn đề đặt ra là phải tìm kiếm các loại nhiên liệu thay thế. Các nguồn
nhiên liệu tiếp theo là gì, và khi sử dụng nó như thế nào? Trong tình hình trữ lượng
dầu trong lịng đất có thể khơng cịn được như trước và giá cả liên tục tăng lên.
- Bên cạnh đó xu hướng làm giảm ô nhiễm môi trường trong giao thông vận tải hay xu
hướng ô tô sạch cũng đang được đề ra. Trước tình hình dân số thế giới ngày càng tăng
và nhu cầu muốn sở hữu xe hơi ngày càng nhiều đã làm cho tình trạng ơ nhiễm mơi
trường ngày càng tăng, gây ra hiện tượng hiệu ứng nhà kính và sự leo thang của giá
nhiên liệu như đã đề cập phía trên. Để giải quyết những vấn đề và yêu cầu bức thiết
trên thì việc cho ra đời những loại xe hơi sạch, vừa với túi tiền của người tiêu dùng
trong thời kỳ khó khăn kinh tế là nhiệm vụ và cũng là thách thức lớn nhất của ngành

công nghệ xe hơi thế giới. Khu vực sản xuất xe hơi của thế giới đang trong thời kỳ
chuyển tiếp: từ bỏ dần những loại xe chạy tốn xăng, dầu và thải nhiều khí CO2 làm
nhiệt độ trái đất nóng lên, để hướng đến những kiểu xe sạch để góp phần bảo vệ mơi
trường.
- Trong bối cảnh kinh tế khó khăn chung hiện nay, tất cả các tập đoàn trên thế giới thi
nhau cho ra đời những sáng chế mới những kiểu xe mới, những kỹ thuật mới, để tồn
tại và nhất là để chinh phục những vị khách hàng ngày càng khó tính. Người tiêu dùng
thì ngày càng có những địi hỏi cao, muốn sắm những chiếc xe vừa an toàn hơn, vừa
đẹp hơn, vừa tơn trọng các tiêu chuẩn về khí thải CO2 mà lại không quá đắt.

1


- Theo kết quả một cuộc thăm dò dư luận được cơng bố hồi đầu tháng 9/2008 do tập
đồn sản xuất xe hơi của Ý Fiat và viện BVA thực hiện, 54% người Pháp được hỏi
cảm thấy có trách nhiệm với mơi trường khi chọn kiểu xe và có đến 47% coi lượng
thải khí CO2 và khối lượng xăng tiêu thụ là 2 chỉ số quan trọng nhất khi mua xe. Xe ít
gây ơ nhiễm, ít hao xăng. Trước những số liệu qua thăm dị cho thấy người dùng ơtơ
ngồi việc quan tâm đến các thơng số kỹ tḥt, tính kinh tế của xe khi vận hành thì
lượng khí thải phát ra cũng là một yếu tố được quan tâm nhiều khi lựa chọn mua xe.
Từ đó đã có rất nhiều ý tưởng và khái niệm mới nhằm đáp ứng các yêu cầu trên. Ta
biết rằng xe hơi sử dụng nhiên liệu hóa thạch trong q trình dẫn động đóng góp lớn
nhất trong việc gây ơ nhiễm mơi trường, đồng thời cũng là nguồn tiêu thụ nhiên liệu
khá nhiều. Chính vì thế ơ tơ sạch khơng gây ơ nhiễm mơi trường là mục tiêu hướng tới
của các kỹ sư cũng như các công ty sản xuất ô tô trên thế giới. Gần đây có nhiều giải
pháp đã được cơng bố đó là sử dụng các loại nhiên liệu khơng truyền thống cho ơ tơ
như khí hóa lỏng LPG, khí thiên nhiên, điện, pin nhiên liệu, năng lượng mặt trời, ô tô
lai (hybrid). Xe sử dụng năng lượng sạch, chạy cả bằng điện lẫn xăng được coi là
tương lai của ngành cơng nghiệp sản xuất xe hơi.
- Vì thế, đề tài “Hệ thống truyền động trên xe Hybrid Toyota” được thực hiện nhằm

phần nào bổ sung thêm nguồn tài liệu tham khảo, giúp sinh viên thấy được bức tranh
tổng quát về cấu tạo, nguyên lý hoạt động hệ thống truyền động trên xe Hybrid
Toyota.
1.2 Mục tiêu của đề tài:
- Mô tả về hệ thống truyền động trên xe Hybrid Toyota cũng như cấu tạo cách bố trí và
phân loại cấu hình truyền động, đường truyền công suất trên xe Hybrid Toyota (nối
tiếp, song song, hỗn hợp…).
1.3 Nhiệm vụ đề tài:
- Tìm hiểu tổng quan về xe Hybrid (lịch sử, phân loại, các bộ phận của xe Hybrid…).
- Tìm hiểu cách bố trí và phân loại cấu hình truyền động cũng như đường truyền công
suất trên xe Hybrid Toyota (nối tiếp, song song, hỗn hợp…).
1.4 Phương pháp nghiên cứu:
- Người nghiên cứu sử dụng các phương pháp sau:

2


+ Tham khảo tài liệu: Dựa vào những tài liệu trên internet, tài liệu chuyên ngành ôtô
trên thư viện và nhiều nguồn tài liệu khác để có hướng nghiên cứu thích hợp.
+ Phương pháp tham khảo ý kiến.
+ Dịch tài liệu: chủ yếu dịch tiếng Anh từ tài liệu hướng dẫn và các tài liệu nước ngoài.

1.5 Các nội dung chính trong đề tài:
Chương 1: Giới thiệu tổng quan.
Chương 2: Tổng quan về xe Hybrid.
Chương 3 : Hệ thống truyền động trên xe Hybrid Toyota.
Chương 4: Bộ phân phối công suất trên xe Hybrid Toyota.
Chương 5: Kết luận.

3

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ XE HYBRID
2.1 Khái niệm về xe Hybrid:
- Xe Hybrid (Hybrid Electric Vehicle-HEVs) là dòng xe sử dụng kết hợp động cơ đốt
trong truyền thống và một hay nhiều động cơ điện để tạo ra lực kéo. Hai loại động cơ
này trên xe hybrid kết hợp nhằm đạt những tiêu chí khác nhau, tùy vào mục đích của
nhà sản xuất nhưng có hai mục đích chính là tiết kiệm nhiên liệu và tạo ra hiệu suất
cao.
- Động cơ hybrid là sự kết hợp giữa động cơ đốt trong thông thường với một động cơ
điện dùng năng lượng ắc quy. Bộ điều khiển điện tử sẽ quyết định khi nào thì dùng
động cơ điện, khi nào thì dùng động cơ đốt trong, khi nào dùng vận hành đồng bộ và
khi nào nạp điện vào ắc-quy để sử dụng về sau. Trong thực tế hiện nay, thuật ngữ này
(Hybrid Vehicle) thường dùng để nói đến Phương Tiện Giao Thông ghép kết hợp
năng lượng từ điện và xăng (Petroleum Electric Hybrid Vehicle) hay viết tắt trong
tiếng anh là PEHV, và cũng có thể được viết tắt là HEV (Hybrid Electric Vehicle).
Theo ngôn ngữ phổ thông tiếng Việt thường dùng ta có thể gọi là “Xe điện xăng”, hay
tiếng Anh là Hybrid Car.

Hình 2.1: Cấu tạo xe hybrid.

4


2.2 Lịch sử hình thành và phát triển:
- Được phát minh vào khoảng 300 năm trước, xe ôtô 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 trọng do khí thải từ động cơ ơtơ 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 ôtô, từ lâu đã có nhiều giải pháp kỹ thuật mang nhiều hứa hẹn

như: ôtô chạy điện, ôtô dùng pin nhiên liệu, động cơ khí nén v.v... Tuy nhiên, những
cơng nghệ kể trên vẫn chưa thể đưa vào sử dụng được vì cịn nhiều giới hạn về cơng
nghệ. Đối với ôtô chạy điện, việc nạp lại pin cần đến ít nhất 4 giờ đồng hồ, khuyết
điểm này giới hạn tầm sử dụng của ôtô 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.
- Hơn một thế kỷ trước, theo nghiên cứu của Toyota, một người tên Piper đã đề nghị
cấp bằng sáng chế về một dạng động cơ kết hợp giữa xăng và điện như các hệ thống
hybrid ngày nay. Mục đích của Piper lúc đó là làm sao giúp chiếc xe tăng tốc lên 40
km/h trong khoảng chưa đến 10 giây, vào thời buổi mà tốc độ xe ơtơ trung bình phải
mất hơn nửa phút để đạt tới con số trên. Ý tưởng hết sức độc đáo nhưng Piper đã
không gặp thời. Sự bùng nổ xe gắn máy hai bánh vào đầu thế kỷ trước đã khiến sáng
chế của Piper rơi vào quên lãng. Giá nhiên liệu rẻ mạt, khơng có bất cứ quy định nào
về khí thải khiến cho người sử dụng ơtơ và xe máy đều không quan tâm tới các hệ
thống động cơ lạ lẫm.
- Vào cuối thế kỉ 19 đầu thế kỉ 20 Ferdinand Porsche là người chế tạo chiếc xe hybrid
đầu tiên mang tên Lohner-Porsche. Mẫu xe rất gần với xe hybrid ngày nay do động cơ
xăng được sử dụng để cung cấp năng lượng cho động cơ điện.

5


Hình 2.2: Một chiếc Lohner-Porsche tại bảo tàng.
- Trong giai đoạn nửa đầu của thế kỷ trước, cịn có nhiều tên tuổi khác tham gia chế tạo
xe Hybrid như General Electric và Woods Motor Vehicle (đều của Mỹ), SiemensSchukert (Đức). Woods đã giới thiệu mẫu xe Dual Power vào năm 1917, kết hợp động
cơ điện và xăng để đạt vận tốc 56 km/h. Nếu chỉ sử dụng động cơ điện chiếc xe cũng
có tốc độ chừng 32 km/h. Vào đầu năm 1940 công ty Walker tại Chicago sản xuất xe
tải Hybrid.
- Vào năm 1914 công ty Galt Motor cho xuất xưởng chiếc Galt sử dụng động cơ xăng
2 thì có 2 xi-lanh, công suất 10 mã lực và một máy phát điện 40V, 90A. Theo công

ty, người lái chạy được liên tục 112 km mà chỉ tiêu tốn hơn 3,5 lít nhiên liệu và có
thể thêm khoảng 30 km nữa với bình điện. Nhưng tốc độ tối đa 48 km/h của xe
không gây ấn tượng với khách hàng, những người vào thời điểm đó đã chọn kiểu xe
động cơ thơng thường để có hiệu năng cao hơn. Mẫu xe Hatchback Toyota Prius
được ra đời vào 2005 có động cơ xăng 78 mã lực và động cơ điện 67 mã lực. Hai
động cơ này kết hợp trong hệ thống mà Toyota gọi là "Hybrid Synergy Drive". Hệ
thống cho phép xe sử dụng động cơ điện, động cơ xăng hay cả tùy thời điểm, biến
Prius thành một chiếc hybrid thật sự. Xe Hybrid có một lịch sử lâu đời hơn phần lớn
chúng ta biết và có thể những người đi tiên phong sẽ rất ngạc nhiên nếu họ biết rằng
đầu thế kỷ 21 công nghệ mà họ từng ứng dụng này lại nhận được sự chấp thuận rộng
rãi.

6


Hình 2.3: Xe Hybrid Prius (2009) của Toyota.
2.3 Xu hướng phát triển của xe Hybrid:
- 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 ngun mới của những
chiếc ơtơ, đó là ôtô không gây ô nhiễm môi trường hay còn gọi là ơtơ sinh thái. Ngày
càng có nhiều mẫu ơtơ Hybrid xuất hiện trên thị trường và càng có nhiều người tiêu
dùng sử dụng loại ơtơ này. Ơtơ sử dụng Hydrogen, ôtô điện, ôtô pin mặt trời... cho đến
nay đều tồn tại một số nhược điểm nhất định, không dễ thực hiện với thực trạng như
đất nước ta. Trong bối cảnh đó thì ơtơ Hybrid nhiệt điện (kết hợp giữa động cơ đốt
trong và động cơ điện) được coi là phù hợp nhất trong giai đoạn đón đầu về xu thế
phát triển ơtơ sạch (giảm thiểu ơ nhiễm mơi trường), 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 ôtô Hybrid

nhiệt điện thay hẳn các loại ôtô 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 ắc-quy thơng thường thì số lượng bình rất nhiều. Trong phạm vi đề tài
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.

7


Hình 2.4: Xu hướng phát triển xe sinh thái.
2.4 Các bộ phận trên xe Hybrid:

Ghi chú:

Hình 2.5: Mơ hình tổng quát của xe Hybrid.

1. Engine: Động cơ đốt trong.
2. ECM: Electric Control Module - Bộ phận điều khiển điện tử cho động cơ.

8


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.
- Một chiếc xe lai có rất nhiều bộ phận nhưng quan trọng nhất là các bộ phận sau:

+ Động cơ đốt trong (Engine).
+ Động cơ điện.
+ Máy phát.
+ Ắc-quy cao áp (HV Battery).
+Bộ điều khiển công suất điện tử (PCU).
+ Bộ phân phối công suất (PSD).
+ Bộ chuyển đổi điện áp.
+ Bộ xử lý HV ECU.
+ Hệ thống làm mát.
2.4.1 Động cơ đốt trong:
- Trên xe lai của hãng Toyota sử dụng động cơ đốt trong có thể kết hợp với động cơ
điện khi làm việc để đạt đến hiệu suất cao nhất, đồng thời có khả năng chạy tiết
kiệm khi đang sử dụng động cơ điện dẫn động. Đối với xe của hãng Toyota cũng
như nhiều hãng sản xuất xe lai khác, đã ứng dụng những công nghệ mới nhằm nâng
cao hiệu suất, cụ thể:
+ Giảm kích cỡ của động cơ: Đối với xe lai nhà chế tạo dùng động cơ có kích
thước nhỏ hơn so với các động cơ truyền thống. Động cơ đốt trong ở đây không
được thiết kế để tạo ra công suất lớn nhất theo yêu cầu tăng tốc hay khi leo dốc
đứng. Khi cần chạy với tốc độ cao trên quãng đường dài hay chỉ cần vượt xe
khác hoặc khi cần leo dốc cao, thì hệ thống điều khiển của xe sẽ yêu cầu sự giúp
đỡ từ động cơ điện nhằm cung cấp thêm công suất hỗ trợ cho động cơ.
+ Hiệu quả cao: Động cơ được trang bị hệ thống VVT-I (Variable Valve TimingIntelligent) để điều chỉnh thời gian đóng mở xu páp theo điều kiện hoạt động của
9


xe, để xe ln đạt hiệu suất cao nhất. Ngồi ra, động cơ dùng buồng đốt có kết
cấu đặc biệt giúp sự lan truyền tia lửa điện nhanh chóng trong toàn bộ buồng đốt
trong. Với hiệu suất nhiệt cao kết hợp với sự giảm cả về kích cỡ và trọng lượng
của thân động cơ qua việc sử dụng xy lanh chế tạo bằng hợp kim nhôm, và cả
ống hút gọn,… giúp cải thiện khả năng tiết kiệm nhiên liệu của động cơ.

Hình 2.6 : Động cơ đốt trong xe Hybrid Toyota Prius.
+ Nâng cao công suất đầu ra: Tốc độ động cơ tăng từ 4500v/ph đến 5000v/ph, do đó
cải thiện được công suất đầu ra. Một số bộ phận như xéc-măng có độ căng thấp hơn,
lị xo xu-páp thì làm nhỏ lại, kết quả làm giảm sử mất mát công suất do ma sát. Xa
hơn, việc tăng số vòng quay lên thêm 500v/ph đã làm cho số vòng quay máy phát
nhanh hơn, gia tăng lực dẫn động trong suốt quá trình khi xe tăng tốc và cải thiện

khả năng tiết kiệm nhiên liệu.
2.4.2 Mô tơ điện và máy phát điện:
- Động cơ điện đã và đang được phát triển dựa trên những công nghệ mà hãng
Toyota đã phát triển trong q trình nghiên cứu dịng xe điện. Tổ hợp motor điện –
máy phát số 1 (MG1-Motor Generater 1) có nhiệm vụ nạp điện trở lại cho ắc-quy
điện áp cao (HV Battery), đồng thời cấp điện năng để dẫn động cho MG2 (MG2Motor Generater 2). MG1 hoạt động như một motor để khởi động động cơ chính
của xe đồng thời điều khiển tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng hành tinh gần
giồng như một CVT. Tổ hợp motor điện – máy phát số 2 (MG2) có nhiệm vụ dẫn
động cho các bánh xe chủ động tiến hoặc lùi xe. Trong suốt quá trình giảm tốc và
phanh xe, MG2 hoạt động như một máy phát và hấp thu động năng (còn gọi là quá

10


trình hãm tái sinh năng lượng) chuyển hóa thành điện năng để nạp lại cho ắc-quy
điện áp cao.

Hình 2.7: Motor điện của xe Toyota Prius.
- Trên xe của hãng Toyota dùng một motor đồng bộ xoay chiều 3 pha, là một motor
khơng chổi than DC hiệu suất cao với dịng AC. Các nam châm vĩnh cửu và một
rotor được làm bằng các tấm thép điện từ ghép lại thành một motor cơng suất cao.
Hơn nữa, bởi sự bố trí các nam châm vĩnh cửu theo một dạng tối ưu, moment dẫn

động được cải thiện và công suất được tăng lên. Cả MG1 và MG2 đều có kích
thước gọn, nhẹ và là loại đồng bộ nam châm vĩnh cửu hiệu quả cao.

Hình 2.8: Máy phát điện xe Hybrid của Toyota.
11


- Trên xe lai hiện nay, động cơ điện được lắp đặt theo các cách:
+ Mỗi bánh xe gắn một motor điện : Trong cách bố trí này nhà chế tạo sẽ gắn động
cơ có cơng suất khoảng 50 mã lực vào mỗi bánh xe, cách thiết kế này giúp cho
việc kiểm soát moment đến mỗi bánh xe được dễ dàng. Ngoài ra, điều này giúp
làm giảm các bộ phận cơ khí phức tạp (hộp số, vi sai ,…). Các bộ phận, motor và
ổ trục bánh xe sẽ được chuyển đổi một cách nhanh chóng và dễ dàng mà khơng
tốn nhiều dây dẫn và vật liệu. Tuy nhiên, với cách sắp xếp này lại cần nhiều hơn
các hệ thống phân phối công suất điện và một số thiết bị khác. Do đó, giá thành xe
sẽ rất cao.
+ Mỗi trục gắn một motor: Trong cách bố trí này người ta sẽ gắn trên mỗi trục một
động cơ có cơng suất 100 mã lực. Nó sẽ có sự linh động thấp hơn so với loại trên
và cũng cần có visai ở mỗi ổ trục, nhưng giá thành của xe sẽ giảm.
+ Trên xe chỉ cần một motor điện: Đây là cách bố trí phổ biến nhất hiện nay, và nó
thường đặt ở cầu trước để dẫn động các bánh xe. Trong thực tế có bao gồm cả ắcquy HV nên nó chiếm nhiều diện tích hơn so với các xe thơng thường chỉ dẫn
động với duy nhất động cơ điện. Máy phát của xe cũng dùng loại đồng bộ xoay
chiều để có thể cung cấp cho đầu ra của động cơ điện một cơng suất đầy đủ thì
máy phát phải quay ở tốc độ rất cao, qua đó để có thể gia tăng công suất đầu ra.
Cách thức được dùng là tăng số vịng quay cao nhất có thể từ 6.500v/ph lên tới
10.000 v/ph với tốc độ cao như vậy các nam châm vĩnh cửu bên trong có khả năng
tạo ra một lượng cơng suất rất lớn cho q trình nạp ắc-quy và cung cấp thêm
công suất theo yêu cầu từ động cơ điện. Ngồi ra máy phát cịn có chức năng như
một máy khởi động động cơ đốt trong. Khi khởi động máy phát làm quay bánh
răng mặt trời trong bộ phân phối cơng suất do đó tạo ra moment làm quay động

cơ. Với tốc độ cao như vậy máy phát làm gia tăng khả năng cung cấp công suất
cho xe tại dãy tốc độ cao, qua đó gia tăng hiệu suất khi xe chạy tại tốc độ thấp hay
trung bình. Giúp cho việc kết hợp công suất đầu ra của motor điện và động cơ đốt
trong được cải thiện rõ ràng.
2.4.3 Ắc-quy cao áp:
- Ắc-quy chính của xe được bảo vệ trong một vỏ niken- kim loại hyđrua chắc chắn
hơn và có mật độ năng lượng cao hơn so với bình thường. Thường gồm 120-250
12


cặp cực ắc-quy với điện áp chuẩn là 144V-350 Volt (1,2V/cặp cực ắc-quy) được
nạp điện bởi động cơ chính thơng qua tổ hợp MG1 khi xe chạy bình thường và tổ
hợp MG2 trong suốt quá trình hãm tái sinh năng lượng. Ford Escape Hybrid,
Honda Insight, Civic Hybrid và Toyota Prius đều sử dụng những pin hyđrua kim
loại kiềm (NiMH), công nghệ pin giống như trong điện thoại di động và máy tính
xách tay. Hệ thống Hybrid của Prius là sự kết hợp của 38 mô đun chứa 228 pin
điện riêng biệt với điện áp lên tới 273,6V. Xe của Honda thì dùng 120 pin điện,
điện áp 144V, Ford 250 pin, điện áp 330V.

Hình 2.9: Ắc quy xe ơ tơ Hybrid của Toyota.
- Trên xe lai mới của hãng Toyota đang sử dụng loại ắc-quy có hiệu suất cao nó nhẹ
hơn các loại ắc-quy trên xe lai thế hệ cũ đến 14% và dung lượng đầu ra / đầu vào
của nó cao hơn 35%. Với những cải tiến về công nghệ đã làm cho ắc-quy trên xe lai
trở thành ắc-quy có dung lượng lớn nhất so với các loại ắc-quy có cùng trọng lượng
và kích cỡ. Để đạt được điều đó là do nhà chế tạo đã làm giảm đi rất nhiều điện trở
trong của ắc-quy bằng cách sử dụng các vật liệu hoàn toàn mới làm cầu nối giữa các
ngăn của ắc-quy, hay cải tiến các vật liệu để chế tạo các bản cực của ắc-qui.
- Thêm một đặc điểm rất quan trọng là sự sụt áp đã giảm đi 23% so với các ắc-quy
thơng thường vì thế ắc-quy giữ được điện năng lâu hơn khi nó khơng sử dụng.
Hiện nay hãng Toyota cũng trang bị bộ xử lý ắc-quy ECU, tích hợp trên ắc-quy

để kiểm sốt điều kiện nạp của ắc-quy ngồi ra xe Hybrid cịn được trang bị ắcquy phụ.
13