báo cáo tiểu luận hybrid

MỤC LỤC
1
1
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, sự phát triển các phương tiện giao thông ở các khu vực trên thế giới nói
chung không giống nhau, và mỗi nước có một quy định riêng về khí thải của xe, nhưng
đều có xu hướng là từng bước 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 cấp 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. Vì thế việc tìm ra các loại phương tiện để giảm tối
thiểu lượng khí gây ô nhiễm môi trường là một vấn đề cần được quan tâm nhất hiện nay
của ngành ôtô nói riêng và mọi người nói chung.
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 môi trường. Có thể nói,
công nghệ Hybrid là chìa khoá mở cánh cửa tiến vào kỷ nguyên mới của những chiếc ôtô,
đó là ôtô không gây ô nhiễm môi trường hay còn gọi là ô tô sinh thái.
Vì thế, công nghệ ôtô Hybrid đang ngày càng được nghiên cứu và đưa vào chương
trình giảng dạy của các trường kỹ thuật.
Sau khi học xong môn Truyền động kết hợp ôtô Hybrid, chúng em được giao
nhiệm tính toán và thiết kế truyền động kết hợp ôtô Hybrid. Bài tiểu luận này là bài tập
giúp chúng em biết thêm về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và hệ thống lại những kiến thức
đã học về ôtô Hybrid
Trong bài tiểu luận này, em đã tham khảo tài liệu và được sự hướng dẫn tận tình của
thầy giáo TS. Lê Văn Tụy để hoàn thành tiểu luận tốt nhất
Trong quá trình làm bài, do kiến thức còn hạn chế nên cũng không tránh khỏi những
thiếu sót mong nhận được sự đóng góp và chỉ bảo tận tình của thầy cô và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Đà Nẵng, ngày 18 tháng 11 năm 2013
SV. Bùi Thanh Minh
2
2

BÁO CÁO TIỂU LUẬN
KỸ THUẬT TRUYỀN ĐỘNG Ô TÔ HYBRID
Số liệu cho đầu bài:
+ Trọng lượng toàn bộ xe: G
a
= 3,4 [tấn] = 3400 [kg] = 34000 [N].
+ Tốc độ lớn nhất của xe: V
max
= 165 [km/h] = 45,833 [m/s].
+ Tỷ số phân chia công suất điện nhiệt: 75/25
+ Bán kính làm việc của bánh xe: R
bx
= 0,34 [m]
I. Tính chọn công suất hai nguồn động lực:
- Hệ số cản lăn f:
0278,0
2800
max32
max
=
+
=+=
V
bVaf
- Hệ số cản không khí K (Ns
2
/m
4
):
K=0,24 (Ns

2
/m
4
)
- Diện tích cản chính diện : F = 1,5.1,5.0,85 = 1,9125 (m
3
)
- Công suất tổng N
T
][97235
9,0
max
) (
2
max
kW
V
VKFfGaN
T
=+=
- Công suất hai nguồn (có TBP):
NTBP = NT.(1.15÷1,2) = 111820÷116682 (W)
• Phân chia công suất:
+ Công suất nguồn điện:
N
E
= N
TBP
.0,8 = (111820÷116682).0,75 = 83865÷87511(W)
+ Công suất nguồn động cơ đốt trong:

N
e
= N
TBP
.0,2 = (111820÷116682).0,25 =
27955÷29170(W).
Tra và chọn động cơ có công suất nằm trong phạm vi cho phép ta có:
*Động cơ điện: Số hiệu động cơ là: 1PV5138-4WS24, công suất N
E
= 85
[KW], số vòng quay n
N
= 10000 [v/ph], số vòng quay cơ bản n
B
= 4500 [V/ph].
Có tỷ số: n
B
/n
N
= 4500/10000 = 0,45
*Động đốt trong: Số hiệu động cơ là: 480Q, công suất N
e
= 29 [KW], số
vòng quay n
N
= 3000 [v/ph].
Vậy ta có công suất tổng cộng là:
N
T
= N

E
+ N
e
= 85 + 29 = 114 [KW]
3
3
Hiệu suất trang bị phụ:
HSP = N
vmax
/N
T
= 97235/114000 = 0,853
II. Xác định đặc tính và truyền động hai nguồn kết hợp:
II.1 Đặc tính mômen nguồn điện và động cơ đốt trong(sử dụng biến mô lý
tưởng).
a) Đặc tính mômen nguồn điện:
Với giá trị λ=1 ta có
]/[67,1046
30
.max
1
srad
n
==
π
ω
Có ω
2
=ω
1

.λ
2
(λ
2
=0,95)
Ta lập bảng giá trị sau:
Từ bảng giá trị T,P,n ta suy ra được đồ thị đặc tính mô men của động
cơ điện.
Bảng 2.1: Đặc tính mô men nguồn điện.
λ
(ω/ω_N)
ω[rad/s] T [N.m]
0.05 52.33 180.5
0.10 104.67 180.5
0.15 157.00 180.5
0.20 209.33 180.5
0.25 261.67 180.5
0.30 314.00 180.5
0.35 366.33 180.5
0.40 418.67 180.5
0.45 471.00 180.5
0.50 523.33 162.4
0.55 575.67 147.7
0.60 628.00 135.4
0.65 680.33 124.9
0.70 732.67 116
0.75 785.00 108.3
0.80 837.33 101.5
0.85 889.67 95.54
0.90 942.00 90.23

0.95 994.33 85.48
1.00 1046.67 81.21
4
4
Hình 2.1: Đặc tính mô men nguồn điện.
b) Đặc tính mô men nguồn động cơ đốt trong:
Bảng 2.2 Đặc tính mô men nguồn động cơ đốt trong.
λ
(ω/ω_N)
ωe Te
0.05 52.33 180.5
0.10 104.67 180.5
0.15 157.00 180.5
0.20 209.33 180.5
0.25 261.67 180.5
0.30 314.00 180.5
0.35 366.33 180.5
0.40 418.67 180.5
0.45 471.00 180.5
0.50 523.33 162.4
0.55 575.67 147.7
0.60 628.00 135.4
0.65 680.33 124.9
0.70 732.67 116
0.75 785.00 108.3
0.80 837.33 101.5
0.85 889.67 95.54
5
5
0.90 942.00 90.23

0.95 994.33 85.48
1.00 1046.67 81.21
Hình 2.2: Đường đặc tính mô men nguồn động cơ đốt trong.
Bảng 2.3: Thông số mô men ra ở bánh Tuốc bin.
λ
(ω/ω_N)
ωe Te M_T
0.05 52.33 180.5 9444.444
0.10 104.67 180.5 18888.89
0.15 157.00 180.5 28333.33
0.20 209.33 180.5 37777.78
0.25 261.67 180.5 47222.22
0.30 314.00 180.5 56666.67
0.35 366.33 180.5 66111.11
0.40 418.67 180.5 75555.56
0.45 471.00 180.5 85000
0.50 523.33 162.4 85000
0.55 575.67 147.7 85000
0.60 628.00 135.4 85000
0.65 680.33 124.9 85000
0.70 732.67 116 85000
0.75 785.00 108.3 85000
6
6
0.80 837.33 101.5 85000
0.85 889.67 95.54 85000
0.90 942.00 90.23 85000
0.95 994.33 85.48 85000
1.00 1046.67 81.21 85000
Hình 2.3: Đặc tính mô men nguồn công suất động cơ đốt trong khi đi ra bánh Tuốc

bin của biến mô thủy lực.
Vì nguồn động cơ điện có tốc độ định mức cao hơn nên dùng bộ giảm tốc cho
nguồn động cơ điện. Ta có:
33,3
300
10000
====
e
đ
gtđb
n
n
ii
Có i
đb
= i
gt
> 2 suy ra bộ giảm tốc chọn là bộ giảm tốc mạnh kiểu hành tinh với bánh
răng bao cố định.
7
7
Hình 2.4: Sơ đồ hộp giảm tốc mạnh kiểu hành tinh.
II.2 Sử dụng đặc tính của biến mô lý tưởng (hộp số tự động nhiều cấp hành
tinh).
Công thức tính mô men truyền xuống hệ thống truyền lực-chính mô men tuốc
bin, xác định bằng:
T
bmBB
T
M

M
ω
ηω

=
Với ω
T =
ω
e
II.3 Tính tỷ số truyền đồng bộ (theo hướng giảm tốc hành tinh).
33,3
3000
10000
=====
th h
cao
e
đ
gtđb
ii
ω
ω
ω
ω
II.4 Tính tỷ số truyền của truyền lực chính:
8
Za
Ma
Zb
C

Mc
Zc
8
Hình 2.5: Sơ đồ bộ kết hợp công suất ôtô hybrid.
Ta có: ù
e
= π.n
1
/30 = π.3000/30 = 314 [rad/s]
ω
E
= π.n
2
/30 = π.10000/30 = 1046,67 [rad/s]
sm
iii
R
V
khđb
bxE
)/(833,45
329,2.1.33,3
34,0.67,1046

.
0
===
ω
Vậy tỷ số truyền của truyền lực chính khi truyền theo nguồn 1 và 2 lần lượt là:
329,2

833,45.1.1
34,0.314

.
max
1
01
===
Vii
R
i
khh
bx
ω

329,2
833,45.1.33,3
34,0.67,1046

.
max
1
01
===
Vii
R
i
khgt
bx
ω

So sánh hai kết quả ta thấy: i
01
= i
01
(hay sai lệch bằng 0). Vậy tỷ số truyền của
truyền lực chính là i
0
= 2,329
III. Xây dựng đặc tính lực kéo tổng hợp của xe hybrid.
Tốc độ của xe:
]/[

.
0
sm
iii
R
V
khđb
bxE
ω
=
Lực kéo của xe:
][
.9,0.) (
0
N
R
HSPiiTM

F
bx
gtT
k
+
=
Lực cản tác dụng lên xe:
][
2800
)32.(
2
NKFV
VG
F
a
c
+
+
=
853,0
114000
97235
2900085000
==
+
=
T
N
HSP
9

9
Ta lập được bảng giá trị:
Bảng 3.1: Thông số lực kéo tổng hợp của xe hybrid.
ω[rad/s] T[N.m] M_T[N.m] V (m/s) Fk[N] Fc[N]
52.33 180.5 1791.72 2.292 12586 418.8
104.67 180.5 895.86 4.583 7875 453.9
157.00 180.5 597.24 6.875 6305 493.7
209.33 180.5 447.93 9.167 5519 538.4
261.67 180.5 358.34 11.46 5048 588
314.00 180.5 298.62 13.75 4734 642.3
366.33 180.5 255.96 16.04 4510 701.5
418.67 180.5 223.96 18.33 4341 765.5
471.00 180.5 199.08 20.63 4211 834.3
523.33 162.4 179.17 22.92 3790 907.9
575.67 147.7 162.88 25.21 3445 986.3
628.00 135.4 149.31 27.5 3158 1070
680.33 124.9 137.82 29.79 2915 1158
732.67 116 127.98 32.08 2707 1251
785.00 108.3 119.45 34.38 2526 1348
837.33 101.5 111.98 36.67 2368 1451
889.67 95.54 105.40 38.96 2229 1558
942.00 90.23 99.54 41.25 2105 1670
994.33 85.48 94.30 43.54 1994 1787
1046.67 81.21 89.59 45.83 1895 1909
Hình 3.2: Đặc tính lực kéo tổng hợp của xe hybrid.
Nhận xét:
10
10
+ Lực kéo tổng hợp tại V
max

thấp hơn lực cản tại đó, do tổn thất thêm ở biến
mô thủy lực của hộp số tự động.
+ Đường cong lực kéo tổng hợp bị uốn khúc tại tốc độ khoảng 12(m/s). Do
ảnh hưởng của đặc tính mô men động cơ điện (duy trì hằng số không đổi).
IV. Đặc tính lực kéo khi chỉ truyền công suất điện.
IV.1 Tỷ số truyền hành tinh giảm tốc của bộ kết hợp i
kh2
có :
b
a
Z
Z
N
N
=
2
1
(1),
Z
b
–Z
a
= 2.Z
ht
(2).
Tỷ số công suất:
341,0
85
29
2

1
===
N
N
k
N
(4.1)
Chọn Z
a
= 18, Z
h
=17.
Tính Z
b
theo (1) và (2) tiếp tục tính sai lệch của Z
b
sau đó áp dụng phương pháp
slover trong excel với đích là sai lệch, biến số là Z
a
, Z
h
trong đó điều kiện là Z
a
18,
Z
h
17. Sau đó ta có được kết quả đã làm tròn như sau: Z
a
= 18, Z
b

= 58, Z
h
= 20.
• Tỷ số hành tinh giảm tốc của bộ kết hợp i
kh2
31,11
58
18
1
2
=+=+=
b
a
kh
Z
Z
i
IV.2 Đặc tính lực kéo khi chỉ truyền nguồn công suất điện.
Tốc độ của xe:
]/[

.
0
sm
iii
R
V
khđb
bxE
ω

=
Lực kéo của xe:
][
.9,0
0
N
R
HSPiiT
F
bx
gt
k
=
Lực cản tác dụng lên xe:
][
2800
)32.(
2
NKFV
VG
F
a
c
+
+
=
853,0
114000
97235
2900085000

==
+
=
T
N
HSP
Ta lập được bảng số liệu:
Bảng 4.1: Thông số lực kéo khi chỉ truyền nguồn công suất điện.
ω[rad/s] T [N.m] V (m/s) Fk1[N] Fc[N]
11
11
52.33 180.5 2.292 3164 418.8
104.67 180.5 4.583 3164 453.9
157.00 180.5 6.875 3164 493.7
209.33 180.5 9.167 3164 538.4
261.67 180.5 11.46 3164 588
314.00 180.5 13.75 3164 642.3
366.33 180.5 16.04 3164 701.5
418.67 180.5 18.33 3164 765.5
471.00 180.5 20.63 3164 834.3
523.33 162.4 22.92 2847 907.9
575.67 147.7 25.21 2588 986.3
628.00 135.4 27.5 2373 1070
680.33 124.9 29.79 2190 1158
732.67 116 32.08 2034 1251
785.00 108.3 34.38 1898 1348
837.33 101.5 36.67 1780 1451
889.67 95.54 38.96 1675 1558
942.00 90.23 41.25 1582 1670
994.33 85.48 43.54 1499 1787

1046.67 81.21 45.83 1424 1909
Hình 4.2: Đặc tính lực kéo khi chỉ truyền nguồn công suất điện.
IV.3 Đặc tính lực kéo khi chỉ truyền nguồn công suất điện giảm tốc.
Lực kéo của xe:
][
.9,0
02
N
R
HSPiiiT
F
bx
KHgt
k
=
12
12
Ta lập được bảng giá trị của lực kéo khi qua bộ kết hợp giảm tốc:
Bảng 4.2: Thông số lực kéo khi chỉ truyền nguồn công suất điện.
ω[rad/s] T [N.m] V (m/s) F
k1
'[N] Fc[N]
52.33 180.5 2.292 4144 418.8
104.67 180.5 4.583 4144 453.9
157.00 180.5 6.875 4144 493.7
209.33 180.5 9.167 4144 538.4
261.67 180.5 11.46 4144 588
314.00 180.5 13.75 4144 642.3
366.33 180.5 16.04 4144 701.5
418.67 180.5 18.33 4144 765.5

471.00 180.5 20.63 4144 834.3
523.33 162.4 22.92 3730 907.9
575.67 147.7 25.21 3391 986.3
628.00 135.4 27.5 3108 1070
680.33 124.9 29.79 2869 1158
732.67 116 32.08 2664 1251
785.00 108.3 34.38 2487 1348
837.33 101.5 36.67 2331 1451
889.67 95.54 38.96 2194 1558
942.00 90.23 41.25 2072 1670
994.33 85.48 43.54 1963 1787
1046.67 81.21 45.83 1865 1909
13
13
Hình 4.2: Đặc tính lực kéo khi chỉ truyền nguồn công suất điện giảm tốc.
V. Đặc tính lực kéo khi chỉ truyền nguồn công suất động cơ đốt trong và biến mô lý
tưởng.
V.1 Tỷ số truyền hành tinh giảm tốc bộ kết hợp i
kh1
.
22,41
18
58
1
2
=+=+=
a
b
kh
Z

Z
i
V.2 Đặc tính lực kéo chỉ truyền nguồn công suất động cơ đôt trong truyền
thẳng.
Tốc độ của xe:
]/[

.
0
sm
iii
R
V
khđb
bxE
ω
=
Lực kéo của xe:
][
.9,0
0
N
R
HSPiM
F
bx
T
k
=
Lực cản tác dụng lên xe:

][
2800
)32.(
2
NKFV
VG
F
a
c
+
+
=
853,0
114000
97235
2900085000
==
+
=
T
N
HSP
Ta lập được bảng số liệu:
Bảng 5.1: Thống số lực kéo khi chỉ truyền nguồn công suất động cơ đốt trong.
ω[rad/s] T [N.m] V (m/s) F
k2
[N] Fc[N]
52.33 180.5 2.292 9423 418.8
104.67 180.5 4.583 4711 453.9
157.00 180.5 6.875 3141 493.7

209.33 180.5 9.167 2356 538.4
261.67 180.5 11.46 1885 588
314.00 180.5 13.75 1570 642.3
366.33 180.5 16.04 1346 701.5
418.67 180.5 18.33 1178 765.5
471.00 180.5 20.63 1047 834.3
523.33 162.4 22.92 942.3 907.9
575.67 147.7 25.21 856.6 986.3
628.00 135.4 27.5 785.2 1070
680.33 124.9 29.79 724.8 1158
732.67 116 32.08 673.1 1251
785.00 108.3 34.38 628.2 1348
837.33 101.5 36.67 588.9 1451
889.67 95.54 38.96 554.3 1558
14
14
942.00 90.23 41.25 523.5 1670
994.33 85.48 43.54 495.9 1787
1046.67 81.21 45.83 471.1 1909
Hình 5.1: Đặc tính lực kéo khi chỉ truyền nguồn công suất động cơ đốt trong
truyền thẳng.
V.3 Đặc tính lực kéo chỉ truyền nguồn công suất động cơ đôt trong giảm tốc.
Lực kéo của xe:
][
.9,0
01
N
R
HSPiiM
F

bx
KHT
k
=
Ta lập được bảng giá trị lực kéo khi qua bộ kết hợp giảm tốc:
Bảng 5.2: Thống số lực kéo khi chỉ truyền nguồn công suất động cơ đốt trong.
ω[rad/s] T [N.m] V (m/s) F
k2
'[N] Fc[N]
52.33 180.5 2.292 39785 418.8
104.67 180.5 4.583 19892 453.9
157.00 180.5 6.875 13262 493.7
209.33 180.5 9.167 9946 538.4
261.67 180.5 11.46 7957 588
314.00 180.5 13.75 6631 642.3
366.33 180.5 16.04 5684 701.5
418.67 180.5 18.33 4973 765.5
471.00 180.5 20.63 4421 834.3
523.33 162.4 22.92 3978 907.9
15
15
575.67 147.7 25.21 3617 986.3
628.00 135.4 27.5 3315 1070
680.33 124.9 29.79 3060 1158
732.67 116 32.08 2842 1251
785.00 108.3 34.38 2652 1348
837.33 101.5 36.67 2487 1451
889.67 95.54 38.96 2340 1558
942.00 90.23 41.25 2210 1670
994.33 85.48 43.54 2094 1787

1046.67 81.21 45.83 1989 1909
Hình 5.2: Đặc tính lực kéo khi chỉ truyền nguồn công suất động cơ đốt trong
giảm tốc.
VI. Kết Luận.
- Với hai động cơ đã chọn:
+ Động cơ điện: Số hiệu động cơ là: 1PV5138-4WS24, công suất N
E
= 85
[KW], số vòng quay n
N
= 10000 [v/ph], số vòng quay cơ bản n
B
= 4500 [V/ph].
+Động đốt trong: Số hiệu động cơ là: 480Q, công suất N
e
= 29 [KW], số vòng
quay n
N
= 3000 [v/ph].
thõa mãn điều kiện tỉ số công suất theo đề bài cho.
16
16
- Đề đồng bộ tốc độ của hai động cơ ta sử dụng bộ giảm tốc mạnh kiểu hành tinh
với bánh răng bao cố định để giảm tốc độ của động cơ điện, điều này cho phép giảm
được tỉ số truyền của truyền lực chính i
0
, do đó giảm được kích thước của bộ vi sai
- Chúng ta thiết kế bộ kết hợp hành tinh với tỉ số truyền i
kh1
= 4,22 và i

kh2
= 1,31
- Với tất cả các thông số chúng ta đã tính toán đảm bảo điều kiện ứng dụng truyền
động kết hợp ô tô Hybrid.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Hướng dẫn báo cáo và nội dung học tập học phần ‘‘Truyền động kết hợp cho ôtô
hybrid’’ của T.s LÊ VĂN TỤY Khoa Cơ Khí Giao Thông – Trường Đại học Bách Khoa,
Đà Nẵng.
[2] Tài liệu từ các webside:
/>17
17