Thiết kế hệ thống truyền lực cho xe gắn máy lai luận văn thạc sĩ ngành kỹ thuật cơ khí động lực

vi

MCăLC

Trang ta TRANG
Quyt đnh giao đề tài
Lụ LCH KHOA HC i
LI CAM ĐOAN ii
CM T iii
TịM TT iv
ABSTRACT v
MC LC vi
DANH SÁCH CÁC BNG x
DANH SÁCH CÁC HÌNH xi
Chng 1 1
TNG QUAN 1
1.1 Tng quan chung về lĩnh vc nghiên cu, các kt qu nghiên cu trong vƠ
ngoƠi nc đƣ công bố 1
1.1.1 Tm quan trng ca xe máy 1
1.1.2 Phát triển ngun đng lc sch 2
1.1.3 Tng quan về xe hybrid 3
1.1.3.1 Khái nim chung 3
1.1.3.2 Phơn loi ôtô hybrid 4
1.1.3.3 Xu hng phát triển ca xe hybrid 8
1.1.4 Các kt qu nghiên cu trong vƠ ngoƠi nc 9
1.1.4.1 Trong nc 9
1.1.4.2 NgoƠi nc 10
1.2 Mc đích ca đề tƠi 12
1.3 Nhim v vƠ gii hn ca đề tƠi 12
1.3.1 Nhim v ca đề tƠi 12
1.3.2 Gii hn ca đề tƠi 13

1.4 Phng pháp nghiên cu vƠ thc hin 13
Chng 2 14
C S Lụ THUYT 14
2.1 H thống truyền đng trên xe tay ga 14
2.1.1 Cấu to vƠ s đ truyền lc 14
2.1.2 Nguyên lý hot đng 15
2.1.2.1 Đng c hot đng  ch đ cm chừng 15
2.1.2.2 Đng c hot đng  ch đ khi đng vƠ tốc đ thấp 15
2.1.2.3 Đng c hot đng  ch đ tốc đ trung bình 16
2.1.2.4 Đng c hot đng  ch đ tốc đ cao 17
2.1.2.5 Đng c hot đng  ch đ ti nặng, leo dốc hoặc lên ga đt ngt . 18
2.2 Ngun đin trên xe gn máy 18
vii

2.2.1 Cấu to máy phát đin xoay chiều 18
2.2.2 Nguyên lý sinh ra đin 19
2.2.3 Ngun đin xoay chiều đc đi thƠnh đin mt chiều 20
2.3 Accu 20
2.3.1 Nhim v và phân loi Accu 20
2.3.1.1 Nhim v 20
2.3.1.2 Phơn loi Accu 21
2.3.2 Cấu to ca Accu chì axit loi kín 23
2.3.2.1 Cấu to chung 23
2.3.2.2 S khác bit c bn trong cấu to gia VRLA vƠ Accu truyền thống
25
2.3.2.3 u điểm ca Accu kín kiểu SLA vƠ VRLA 26
2.3.3 Quá trình đin hóa trong Accu chì axit loi kín 26
2.3.4 Ch đ np và phóng ca Accu 27
2.3.4.1 Các phng pháp np truyền thống 27
2.3.4.2 Nguyên lý phng pháp np xung vƠ mch np 29

2.3.4.3 Kiểm tra nhn bit trng thái np 31
2.4 Nguyên lý hot đng vƠ đặc tính ca máy đin DC 31
2.4.1 Cấu to đng c đin mt chiều 31
2.4.1.1 Phn tĩnh (stator) 32
2.4.1.2 Phn quay (rotor) 33
2.4.2 Phơn loi vƠ mô t đặc tính đng c đin mt chiều 33
2.4.2.1 Phơn loi 33
2.4.2.3 Đng c đin mt chiều kích từ nối tip vƠ kích từ hn hp 36
2.4.3 Điều chnh tốc đ đng c đin mt chiều 39
2.4.3.1 Điều khiển tốc đ đng c đin bằng đin tr ph mch phn ng 39
2.4.3.2 Điều khiển tốc đ đng c đin bằng từ thông kích thích: 41
2.4.3.3 Điều khiển tốc đ đng c đin bằng đin áp phn ng: 43
2.4.3.4 Điều khiển tốc đ đng c đin bằng điều ch đ rng xung: 44
2.5 Linh kin đin tử 46
2.5.1 IC LM2907: 46
2.5.2 IC TL084: 47
2.5.3 IC TL494: 48
2.5.4 Cm bin tim cn Fotek PM12-02P-S: 50
2.5.5 IC PC923: 51
2.5.6 IC PC817: 51
Chng 3 52
GII PHÁP K THUT 52
3.1 Chn xe gn máy thc nghim 52
3.1.1 Các thông số c bn ca xe Attila đi 2002 53
3.1.2 Cấu to c cấu truyền đng trên xe Attila 55
3.2 Gii pháp phối hp truyền đng gia đng c đin vƠ đng c xăng 56
3.3 Chn đng c đin 56
viii

3.3.1 Chn loi đng c đin 56

3.3.2 Chn mc đin áp cấp cho đng c đin 59
3.4 Chn v trí lp đặt đng c đin trên xe 60
3.5 Gii pháp truyền đng từ đng c đin đn bánh xe 62
3.6 Gii pháp điều khiển đng c đin 63
3.7 Gii pháp khối lu tr đin cấp cho đng c đin 63
3.8 Tính toán các thông số đng lc hc ca xe lai 64
Chng 4 67
THIT K VẨ THI CỌNG 67
4.1 Xác đnh các v trí ci to trên xe 67
4.2 Xác đnh thông số, la chn Accu vƠ bố trí Accu 68
4.2.1 Yêu cu k thut ca Accu 68
4.2.2 Chn Accu 68
4.2.3 Bố trí Accu 69
4.3 Thit k vƠ ch to c cấu truyền đng ca đng c đin. 70
4.3.1 Thit k vƠ gia công hp truyền đng 70
4.3.1.1 Vỏ hp truyền đng 70
4.3.1.2 Chốt đnh v : 72
4.3.1.3 Gia công trc vƠ bánh răng ca hp truyền đng trung gian : 72
4.3.2 Thit k vƠ gia công khp truyền đng mt chiều 75
4.3.3 Thit k vƠ gia công các tấm đnh v c cấu truyền đng 77
4.3.4 Gia công ch to 79
4.3.4.1 Chn vt liu 79
4.3.5 Lp ráp c cấu truyền đng ca đng c đin 80
4.4 Ci to lốc máy 81
4.4.1 Ci to phn sau lốc máy 81
4.4.2 Ci to np hp truyền đng trên xe 83
4.4.3 Lp c cấu truyền đng vƠo xe 84
4.5.1 S đ khối các mch điều khiển 85
4.5.2 S đ nguyên lý vƠ chc năng từng khối 86
4.5.2.1 Khối GEAR BOX: 86

4.5.2.2 Khối SENSOR1: 86
4.5.2.3 Khối SENSOR2: 86
4.5.2.4 Khối FVC1: 86
4.5.2.5 Khối FVC2: 87
4.5.2.6 Khối so sánh vƠ PID: 90
4.5.2.7 Khối PWM: 96
4.5.2.8 Khối MOTOR DRIVER: 96
4.5.2.9 Khối MOTOR POWER vƠ khối Current Limiting: 97
4.5.3 Qui trình gia công vƠ lp đặt 100
Chng 5 101
THC NGHIM - KT LUN 101
5.1 Thc nghim 101
ix

5.1.1 Kiểm tra các b phn trc khi chy thc nghim 101
5.1.1.1 Kiểm tra c cấu truyền đng ca đng c đin 101
5.1.1.2 Kiểm tra hot đng ca các mch đin điều khiển đng c đin 101
5.1.2 Chy thử xe trên đng vƠ đo mc tiêu hao nhiên liu 103
5.1.2.1 Điều kin thử 103
5.1.2.2 Kt qu: 104
5.1.3 Thử khong cách chy  ch đ lai liên tc 105
5.1.3.1 Tin hƠnh thử: 105
5.1.3.2 Kt qu: 105
5.1.4 Thử tiêu hao năng lng đin khi np li Accu 105
5.1.4.1 Các bc tin hƠnh thử: 105
5.1.4.2 Kt qu: 106
5.1.5 Đo khối lng xe hoƠn chnh: 106
5.1.6 Thử an toƠn các b phn đin 106
5.1.7 Thử mch bo v quá dòng 106
5.1.7.1 Tin hƠnh thử 106

5.1.7.2 Kt qu 106
5.2 Kt lun 107
5.3 Khuyn ngh 108
TẨI LIU THAM KHO 109
PH LC 110















x

DANHăSÁCHăCÁCăBNG

BNG TRANG
Bng 2.1: Đin th vƠ dung lng mt số loi Accu 23
Bng 2.2: Bng đối chiu trng thái Accu 31
Bng 4.1: Thông số vƠ kích thc c bn ca Accu 68

xi

DANH SÁCH CÁC HÌNH

HÌNH TRANG
Hình 1.1: Mt mu xe hybrid ca hƣng Toyota 4
Hình 1.2 : H thống hybrid nối tip 5
Hình 1.3 : S đ truyền đng h thống hybrid nối tip 5
Hình 1.4 : H thống hybrid song song 7
Hình 1.5 : S đ truyền đng h thống hybrid song song 7
Hình 1.6 : H thống hybrid hn hp 8

Hình 1.7 : S đ truyền đng h thống hybrid hn hp 8
Hình 1.9: eCycle hybrid 10
Hình 1.8: Honda hybrid scooter 10
Hình 1.10: Mu xe FA ậ 801 (Hybrid 80
CC
ậ 500 W) 12
Hình 2.1: Cấu to vƠ s đ truyền lc 14
Hình 2.2: S đ truyền lc  tốc đ cm chừng 15
Hình 2.3: S đ truyền lc  ch đ khi đng vƠ tốc đ thấp 15
Hình 2.4: S đ truyền lc  tốc đ trung bình 16
Hình 2.5: S đ truyền lc  tốc đ cao 17
Hình 2.6: S đ truyền lc  ch đ ti nặng , leo dốc hoặc lên ga đt ngt 18
Hình 2.7: Cấu to máy phát đin trên xe Attila 19
Hình 2.8: Accu kiểu SLA. 22
Hình 2.9: Cấu to chung mt loi Accu axit chì loi kín 24
Hình 2.10: Cấu to Accu axit chì loi kín kiểu VRLA ca GS Battery 25
Hình 2.11: Các quá trình đin hóa trong Accu chì axit loi kín 27
Hình 2.12: Đặc tuyn dòng đin np Accu phng pháp truyền thống 27
Hình 2.13: Đặc tuyn dòng np theo phng pháp 2 nấc 28
Hình 2.14: Nguyên lý phng pháp np xung 29
Hình 2.15: Mặt ct dc vƠ ct ngang ca đng c đin mt chiều điển hình 32
Hình 2.16: S đ đấu dơy đng c đin 34
Hình 2.17: S đ nối dơy đng c đin kích từ đc lp vƠ song song 34
Hình 2.18: Đặc tính đng c đin mt chiều kích từ đc lp 36
Hình 2.19: S đ đấu dơy đng c đin mt chiều kích từ nối tip 37
Hình 2.20: Đặc tính c đin vƠ đặc tính c đng c đin DC kích từ nối tip 37
Hình 2.21: S đ đấu dơy đng c đin kích từ hn hp 38
Hình 2.22: Đặc tính c đin vƠ đặc tính c đng c đin kích từ hn hp 39
Hình 2.23: Điều khiển tốc đ đng c đin kích từ song song 40
Hình 2.24: S đ nguyên lý điều khiển tốc đ đng c đin kích từ nối tip 41

Hình 2.25: Nguyên lý điều chnh bằng từ thông ca đng c đin mt chiều 42
Hình 2.26: Đặc tính điều chnh bằng từ thông ca đng c đin mt chiều 42
Hình 2.27: Đặc tính c điều chnh tốc đ đng c đin bằng đin áp phn ng 44
Hình 2.28: Điều ch đ rng xung 45
Hình 3.1: Mu xe Attila chn lƠm thc nghim 53
xii

Hình 3.2: Cấu to c cấu truyền đng ca xe Attila 55
Hình 3.3: nh chp đng c đin ti cửa hƠng bán đng c đin ti Tp.HCM 57
Hình 3.4: Mt số loi đng c đin ca hƣng Sanyo Denki 58
Hình 3.5: Đng đặc tính đng c đin 59
Hình 3.6: V trí lp đng c đin nhìn ngang 61
Hình 3.7: V trí lp đng c đin nhìn từ phía sau 61
Hình 3.8: S đ khối c cấu truyền đng ca đng c đin 62
Hình 4.1: Các v trí ci to trên xe Attila 67
Hình 4.2: Accu Delkor NT50-N24MF 69
Hình 4.3: Bn v gia công mặt bên ngoƠi ca hp truyền đng 71
Hình 4.4: Bn v gia công mặt bên trong ca hp truyền đng 71
Hình 4.5: S đ khối hai mặt bên ca hp truyền đng 72
Hình 4.6: Chốt đnh v 72
Hình 4.7: Bn v lp c cấu truyền đng xe Attila 73
Hình 4.8: Các trc vƠ bánh răng ca hp truyền đng sau khi ci to 74
Hình 4.9: S đ khối hp truyền đng trung gian sau khi gia công vƠ lp ráp 74
Hình 4.10: Ly hp khi đng trên xe máy 75
Hình 4.11: Bn v lp ly hp khi đng trên xe máy 76
Hình 4.12: S đ khối khp truyền đng mt chiều sau khi ci to 76
Hình 4.13: Bn v lp khp truyền đng mt chiều sau khi ci to 77
Hình 4.14: Tấm đnh v lp vi hp bánh răng 78
Hình 4.15: Tấm đnh v lp vi đng c đin 78
Hình 4.16: Chốt đnh v M14 78

Hình 4.17: S đ khối c cấu truyền đng ca đng c đin sau khi lp ráp 81
Hình 4.18: Bn v lp lốc máy xe Attila 82
Hình 4.19: Phn sau ca lốc máy trc khi ci to 82
Hình 4.20: Phn sau ca lốc máy sau khi ci to 83
Hình 4.21: Np hp truyền đng trc khi ci to 83
Hình 4.22: Np hp truyền đng sau khi ci to 84
Hình 4.23: C cấu truyền đng ca đng c đin sau khi lp vƠo xe 85
Hình 4.24: S đ khối các mch điều khiển 85
Hình 4.25: Cm bin tim cn Fotek PM12-02P-S 86
Hình 4.26: S đ nguyên lý khối FVC1 87
Hình 4.27: S đ nguyên lý khối so sánh vƠ PID 91
Hình 4.28: S đ nguyên lý khối PWM 96
Hình 4.29: S đ nguyên lý khối công suất vƠ bo v quá dòng 97
Hình 4.30: Các mch đin vƠ Accu sau khi lp vƠo xe 100
Hình PL -1: Bn v lp c cấu truyền lc ca đng c đin 110
Hình PL - 2: Hình dáng ca xe sau khi ci to 111
Hình PL - 3: Bng thông số k thut đng c đin 111


1

Chng 1
TNGăQUAN

1.1 Tngăquanăchungăvălƿnhăvcănghiênăcu,ăcácăktăquănghiênăcuătrongăvƠă
ngoƠiăncăđƣăcôngăb
1.1.1 Tầmăquanătrngăcủaăxeămáy
Mặc dù đƣ có khá lâu, nhng hin nay xe máy vn là loi phng tin xuất
hin nhiều nhất trên các con đng  nc ta từ thành th cho đn nông thôn. Qua
nghiên cu kho sát cho thấy đn năm 2020 phng tin giao thông chính ca

ngi dân vn là xe máy [1].
Theo chin lc đm bo an toàn giao thông đng b quốc gia đn năm
2020 và tm nhìn đn năm 2030, để phát triển c s h tng giao thông mt cách
bền vng thì cn phát triển các loi giao thông công cng nh h thống đng st,
tƠu đin ngm, tàu trên cao và h thống xe buýt tốc hành. Giao thông công cng
phi tr thƠnh phng tin giao thông ch yu trong đô th và vùng ngoi ô  thành
phố ln giống nh  các thành phố ti các nc tiên tin trên th gii. Tuy nhiên để
đáp ng đc chin lc này cn phi có thi gian và tốn rất nhiều ngơn sách, do đó
trc mt ch có thể từng bc ci thin c s h tng giao thông, nhất là hoàn
chnh h thống vn chuyển giao thông công cng trong các thành phố ln.
Đối vi các quan điểm cho rằng nên hn ch sử dng mô tô, xe máy ngay lp
tc để gim thiểu ô nhim môi trng, gim kẹt xe và tai nn giao thông thì theo
các c quan chc năng đơy ch lƠ quan điểm ngn hn và không kh thi. Bi vì
không thể hn ch nhu cu đi li ca ngi dân bằng mô tô, xe máy mƠ cha có
phng tin giao thông phù hp để thay th, đng thi các loi hình công cng nh
đng st đô th, tƠu đin ngm, xe buýt thì cha đáp ng kp nhu cu giao thông
hin nay.
2

 nc ta hin nay thì d dàng nhìn thấy  mi đối tng, ngành nghề vƠ đ
tui đa số đều sử dng mô tô, xe máy để lƠm phng tin giao thông ch yu.  các
khu đô th hin nay mô tô, xe máy lƠ phng tin đc ngi dân sử dng nhiều
nhất bi s c đng, chim ít din tích và phù hp vi h tng.
Vì vy phát triển ô tô xe máy là mt yêu cu khách quan và cn thit, nên
cn có nhng nghiên cu để phát triển loi phng tin này mt cách hoàn ho phù
hp vi nhng yều cu thc t ca cng đng xã hi.
1.1.2 Phátătrinăngunăđngălcăsch
Hin nay, bo v môi trng đc coi là tiêu chí hàng đu. Hin tng hiu
ng nhà kín, s nóng lên ca trái đất và hin tng băng tan là nhng vấn đề có tính
cấp thit đối vi các quốc gia. Có nhiều nguyên nhân gây ô nhim môi trng,

trong đó s phát thi ca phng tin giao thông c gii là mt trong nhng tác
nhân ln. Do đó, cn thit phi hn ch s ô nhim môi trng do các phng tin
giao thông gây ra bằng cách tìm ra các ngun năng lng thân thin vi môi trng,
không gây ô nhim hoặc ít gây ô nhim đn môi trng để trang b trên các phng
tin giao thông. Hn na, s khng hong du mỏ do chin tranh thng xuyên xy
ra  các nc Trung đông vƠ Bc phi đƣ lƠm cho giá du tăng cao, cho nên cn hn
ch s ph thuc hoàn toàn vào ngun năng lng này. Do đó chúng ta cn tìm ra
nhng ngun năng lng mi thay th cho du mỏ song song vi vic nghiên cu
ci tin đng c nơng cao hiu suất để tit kim năng lng. Trong nhng năm gn
đơy đƣ có nhiều nghiên cu ci tin nh:
- Nghiên cu hoàn thin quá trình cháy đng c Diesel.
- Ci tin h thống đánh lửa thng sang đánh lửa điều khiển đin tử; h thống
cung cấp nhiên liu sử dng ch hòa khí sang phun xăng điều khiển đin tử.
- Nghiên cu sử dng nhiều loi nhiên liu thay th nh: LPG (Liquidfied
Petroleum Gas), methanol, ethanol, fuel cell, biodiesel, khí thiên nhiên, đin và
năng lng mặt tri.
- Ngun đng lc lai (hybrid).
3

Các gii pháp trên đều có nhng u vƠ nhc điểm riêng. Trong đó, hai gii
pháp đc đánh giá tốt nhất hin nay là loi xe đin (electric vehicles) và xe sử
dng pin nhiên liu (fuel-cell electric Vehicles). Đối vi hai loi xe này có u điểm
là hoàn toàn không gây ô nhim môi trng, hiu qu cao và cung cấp moment ln
 tốc đ thấp. Tuy nhiên chúng cha đc sử dng ph bin vì còn tn ti mt số
vấn đề cn phi gii quyt đó lƠ khong cách hot đng ngn, thi gian sc đin kéo
dài, thiu ni sc đin và giá thành cao, thiu ni tip hydrogen cho xe sử dng pin
nhiên liu. Đơy lƠ nhng nguyên nhân chính mà ti sao xe đin và xe sử dng pin
nhiên liu cha thể thay th xe sử dng nhiên liu từ du mỏ truyền thống.
Hin nay mt xu hng rất ni bt là trang b ngun đng lc lai (hybrid)
trên các loi phng tin giao thông. Trong đó sử dng đng c lai là s kt hp từ

các đng c thƠnh phn to đc hiu suất cao, đng thi hn ch khí lng thi
gây ô nhim môi trng. Do đó mà công ngh xe lai (hybrid) đƣ đc các hãng sn
xuất xe trên th gii tp trung nghiên cu.
1.1.3 Tngăquanăvăxeăhybrid
1.1.3.1 Kháiănimăchung
Hybrid là dòng xe sử dng đng c t hp, kt hp gia đng c đốt trong
(sử dng nhiên liu xăng hoặc diesel) vi đng c sử dng các ngun năng lng
khác (năng lng đin, nhit, khí).
Trong phm vi đề tài này ch bàn về dòng ôtô hybrid nhit - đin (kt hp
gia đng c đốt trong vƠ đng c đin) là loi ôtô hybrid thông dng nhất hin
nay. Điển hình là dòng xe hybrid kt hp gia mt đng c đốt trong vi đng c
đin, năng lng đin từ mt Accu cao áp. B điều khiển đin tử s điều khiển hot
đng ca đng c đin và đng c đốt trong, cũng nh khi nào vn hành đng b c
hai đng c và khi nào np đin vào Accu. Điểm đặc bit là Accu đc np đin vi
c ch np ắthông minh” khi xe phanh và xuống dốc, gi là quá trình phanh tái to
năng lng. Nh vy mà xe có thể tit kim đc nhiên liu khi vn hành bằng
đng c đin, đng thi Accu cũng đc np đin.
4


1.1.3.2 Phơnăloiăôtôăhybrid
* Theo thi điểm phối hp công suất
- Ch sử dng motor đin  tốc đ chm: Khi ôtô băt đơu kh
̉
i ha

nh , motor
đin s hoa
̣
t đô

̣
ng cung cơp công suất giu

p xe chuyê
̉
n đô
̣
ng vƠ tip tc tăng dn lên
vi tốc đ khong 25 mph (1,5 km/h) trc khi đng c xăng t khi đng. Để tăng
tốc nhanh từ điểm dừng, đng c xăng đc khi đng ngay lp tc để có thể cung
cấp công suất tối đa. NgoƠi ra, motor đin vƠ đng c xăng cũng h tr cho nhau
khi điều kin lái yêu cu nhiều công suất nh khi leo dốc, leo núi hoặc vt qua xe
khác. Do motor đin đc sử dng nhiều  tốc đ thấp, nên loi nƠy có kh năng
tit kim nhiên liu khi lái  đng phố hn lƠ khi đi trên đng cao tốc. Toyota
Prius vƠ Ford Escape Hybrid lƠ hai dòng điển hình thuc loi nƠy.
- Phối hp khi cn công suất cao: Motor đin h tr đng c xăng ch khi điều
kin lái yêu cu nhiều công suất, nh trong quá trình tăng tốc nhanh từ điểm dừng,
khi leo dốc hoặc vt qua xe khác, còn trong điều kin bình thng xe vn chy
bằng đng c xăng. Do đó, nhng chic hybrid loi nƠy tit kim nhiên liu hn khi
đi trên đng cao tốc vì khi đó đng c xăng ít b gánh nặng nhất. Điển hình lƠ
Honda Civic Hybrid vƠ Honda Insight thuc loi th hai. C hai loi nƠy đều lấy
công suất từ Accu khi motor đin đc sử dng vƠ đng nhiên nó s lƠm yu công
Hình 1.1: Mt mu xe hybrid ca hƣng Toyota [2]
5

suất ca Accu. Tuy nhiên, mt chic xe hybrid không cn phi cm vƠo mt ngun
đin để sc bi vì nó có kh năng t sc.
* Theo cách phối hp công suất gia đng c nhit vƠ đng c đin
- Kiểu nối tip: Đng c đin truyền lc đn các bánh xe ch đng, công vic
duy nhất ca đng c nhit lƠ s kéo máy phát đin để phát ra đin năng np cho

Accu hoặc cung cấp cho đng c đin .


Dòng đin sinh ra chia lƠm hai phn, mt để np Accu vƠ mt s dùng chy
đng c đin. Đng c đin  đơy còn có vai trò nh mt máy phát đin (tái sinh
năng lng) khi xe xuống dốc vƠ thc hin quá trình phanh.



+ u điểm: Đng c đốt trong s không khi nào hot đng  ch đ không ti
nên gim đc ô nhim môi trng. Đng c đốt trong có thể chn  ch đ hot
Hình 1.2 : H thống hybrid nối tip [3]
Hình 1.3 : S đ truyền đng h thống hybrid nối tip [3]
6

đng tối u, phù hp vi các loi ôtô. Mặt khác đng c nhit ch hot đng nu xe
chy đng dƠi quá quƣng đng đƣ quy đnh dùng cho Accu. S đ này có thể
không cn hp số.
+ Nhc điểm: Kích thc và dung tích Accu ln hn so vi t hp ghép
song song. Đng c đốt trong luôn làm vic  ch đ nặng nhc để cung cấp ngun
đin cho Accu nên d b quá ti.
- Kiểu song song: Dòng năng lng truyền ti bánh xe ch đng đi song song.
C đng c nhit vƠ motor đin cùng truyền lc ti trc bánh xe ch đng vi mc
đ tùy theo các điều kin hot đng khác nhau.  h thống nƠy đng c nhit đóng
vai trò lƠ ngun năng lng truyền moment chính còn motor đin ch đóng vai trò
tr giúp khi tăng tốc hoặc vt dốc.
Kiểu này không cn dùng máy phát đin riêng do đng c đin có tính năng
giao hoán lỡng dng s làm nhim v np đin cho Accu trong các ch đ hot
đng bình thng, ít tn thất cho các c cấu truyền đng trung gian. Nó có thể khi
đng đng c đốt trong vƠ dùng nh mt máy phát đin để np đin cho c-quy.

+ u điểm: Công suất ca ôtô s mnh hn do sử dng c hai ngun năng
lng, mc đ hot đng ca đng c đin ít hn đng c nhit nên dung lng
bình Accu nhỏ và gn nhẹ, trng lng bn thân ca xe nhẹ hn so vi kiểu ghép
nối tip và hn hp.
+ Nhc điểm: Đng c đin cũng nh b phn điều khiển motor đin có
kt cấu phc tp, giá thƠnh đt vƠ đng c nhit phi thit k công suất ln hn kiểu
lai nối tip. Tính ô nhim môi trng cũng nh tính kinh t nhiên liu không cao.
7







- Kiểu hn hp : H thống nƠy kt hp c hai h thống nối tip vƠ song song
nhằm tn dng tối đa các li ích đc sinh ra. H thống lai nƠy có mt b phn gi
là "thit b phơn chia công suất" chuyển giao mt t l bin đi liên tc công suất
ca đng c nhit vƠ đng c đin đn các bánh xe ch đng. Tuy nhiên xe có thể
chy theo "kiểu êm du" ch vi mt mình đng c đin. H thống nƠy chim u th
trong vic ch to xe hybrid.
Hình 1.4 : H thống hybrid song song [3]
Hình 1.5 : S đ truyền đng h thống hybrid song song [3]
8

1.1.3.3 Xuăhngăphátătrinăcủaăxeăhybrid
Ngày nay mt trong nhng tiêu chí đc đặt lên hƠng đu đối vi các hãng
sn xuất xe trên th gii là tiêu chí thân thin vi môi trng, tuy nhiên các xe chy
bằng nhiên liu truyền thống thng gây nhiều ô nhim, làm cho môi trng ngày
mt xấu đi, h sinh thái thay đi. Mặt khác ngun nhiên liu truyền thống ngày càng
cn kit. Vì nhng lý do đó đòi hỏi các nhà sn xuất xe phi nghiên cu, ch to các
loi xe thân thin vi môi trng và gim s ph thuc vào nhiên liu truyền thống,
đơy cũng là mt vấn đề đc quan tâm nhất hin nay.
Chính vì vy ngi ta rất mong đi s có mặt ca các dòng xe hybrid. Và sau
khi nhng chic xe hybrid đu tiên xuất hin nó đƣ cho thấy tính hiu qu về kinh t
và thân thin vi môi trng. Có thể nói, công ngh hybrid là chìa khóa m cửa tin
Hình 1.7 : S đ truyền đng h thống hybrid hn hp [3]
Hình 1.6 : H thống hybrid hn hp [3]
9

vào k nguyên mi ca nhng chic ô tô, đó lƠ ô tô không gơy ô nhim môi trng
hay còn gi là ô tô sinh thái.
1.1.4 CácăktăquănghiênăcuătrongăvƠăngoƠiănc
1.1.4.1 Trongăncă
Hin nay  trong nc vn cha thấy xuất hin mt kiểu xe gn máy hybrid
nào đc thit k và ch to hoàn chnh mang nhãn hiu Vit Nam phù hp vi điều
kin sử dng trong nc. Tuy nhiên có mt số đề tài nghiên cu về xe gn máy
hybrid nh:
- ắThit k xe máy hybrid”, tác gi Bùi Văn Ga ậ Nguyn Quân ậ Nguyn
Hng, tp chí khoa hc và công ngh Đi hc ĐƠ Nẵng số 4(33).2009 [4].
Đơy lƠ đề tài nghiên cu lý thuyt và thc nghim xe gn máy hybrid đc
thc hin ti Đi hc ĐƠ Nẵng. Bánh xe trc vƠ bánh xe sau đc dn đng trc
tip bằng hai đng c đin có công suất ln lt 500W vƠ 1000W. Đng c nhit
chy bằng LPG đc ci to từ đng c tĩnh ti nguyên thu chy bằng xăng có
công suất 2000W làm nhim v np đin cho bình Accu và h tr công suất cho xe

gn máy khi cn thit. Xe có thể tn dng năng lng phanh để np đin cho accu.
H thống điều khiển đin tử đc thit k cho phép xe gn máy phối hp công suất
các đng c  các ch đ làm vic khác nhau.
Theo kt qu thử nghim cho thấy xe đt đc tốc đ 55km/h khi chy bằng
đin, thấp hn khong 10% so vi công suất tính toán. Bình LPG cha 1kg nhiên
liu và 4 bình Accu N12V-35AH np đy xe có thể chy đc 160km. H thống
đng lc hybrid đin - LPG cho phép xe gn máy đt mc đ phát thi ô nhim
EURO IV.
- ắNghiên cu, thit k, lp đặt đng c lai trên xe gn máy”, tác gi Phm
Quốc Phong, Trng đi hc Bách Khoa Tp. H Chí Minh, 2007 [5].
Sn phm ca đề tƠi lƠ đng c lai, kt hp gia đng c xăng có dung tích
xy lanh 97cm
3
trên xe wave vƠ đng c đin 60VDC. Đng c xăng đóng vai trò
ch yu vƠ hot đng khi xe chy  tốc đ 40 km/h tr lên, đng c đin hot đng
10

 tốc đ thấp hn 40 km/h. NgoƠi ra, đng c đin dùng để khi đng cho đng c
xăng vƠ np đin cho Accu. S trao đi moment gia 2 đng c nƠy thông qua mt
ly hp đin từ. Ly hp đc điều khiển đóng ngt nh vƠo các tín hiu điều khiển.
C 2 đng c đc điều khiển chung tay ga. Các tín hiu điều khiển đng c đc
lấy từ h thống đin ca xe gn máy. Xe nặng hn xe nguyên bn 30 kg. Accu đc
cung cấp từ 03 ngun đin: đin từ máy phát, đin tit kim từ quá trình phanh np
vƠ ngun đin dơn dng. Theo kt qu thử nghim, xe phát huy đc hiu qu cao
trong khu vc tip giáp gia ni vƠ ngoi thƠnh hay vùng có đông dơn c.
1.1.4.2 NgoƠiănc

Mt số nc nh Nht, Anh vƠ Thái Lan đƣ ch to và tung ra th trng
mt số mu xe máy hybrid. Điển hình hãng Honda đƣ gii thiu mu xe lai
ắscooter” vi kh năng gim khí thi gây ô nhim môi trng và tit kim nhiên

liu. Xe lai này kt hp hot đng ca mt đng c đốt trong phun xăng đin tử
50cc và mt đng c đin kiểu xoay chiều đng b gn trc tip vào bánh sau ca
xe. H thống sử dng mt bình Accu niken-hyđro để lu tr năng lng. Khi chy
trên đng bằng trong thành phố, đng c đin s dn đng xe chy vi tốc đ đt
30 km/h. Khi cn lc phát đng ln nh tăng tốc hoặc lên dốc thì đng c đốt trong
s kt hp vi đng c đin thông qua b truyền đng đai vô cấp để tăng thêm công
suất kéo. Để tn dng năng lng, khi xe gim tốc hoặc xuống dốc thì đng c đin
s tr thƠnh máy phát đin np đin vào Accu. Mu xe này có hiu suất rất cao và
gim đc 37% nng đ CO trong khí thi so vi xe gn máy cùng công suất.


Hình 1.8: Honda hybrid scooter
Hình 1.9: eCycle hybrid [6]
11

Xe eCycle hybrid vi đng c 250cc, trng lng nhẹ, ít gây ô nhim môi
trng cũng nh kh năng phanh tái sinh năng lng đt hiu qu cao. Kh năng
tăng tốc từ 0 ậ 100 km/h trong thi gian 6 giây và tốc đ tối đa 120 km/h. Tiêu th
nhiên liu 50 km/lít vi lng phát sinh khí thi rất thấp. Khối hybrid ca eCycle
đt đc công suất 42 V x 400 A = 16800 W, khối lu tr đin ca chic xe này bao
gm ba Accu 14 V. Các bánh xe mơm đúc bằng nhôm đng kính 40 cm, hp số
hai tốc đ và dn đng bằng xích. Khối lng ca chic xe máy hybrid eCycle
khong 100 kg.
Mt loi xe gn máy lai khác đc Công ty FUSEN ca Thái Lan sn xuất là
chic FA ậ 801 ( Hybrid 80
CC
ậ 500 W ). Xe chy bằng mt đng c đin có công
suất 500 W và mt đng c đốt trong dung tích 80cc. Khi xe hot đng  tốc đ
di 35 km/h, đng c đin s hot đng. Khi xe đt tốc đ 35 km/h, hp điều khiển
đin tử s khi đng đng c đốt trong và ngt đng c đin. Khi tốc đ xe thấp

hn 35 km/h, h thống điều khiển đin tử li điều khiển cho xe hot đng bằng đng
c đin. Trên tay lái ca xe có nút chn ch đ chy xe  2 trng thái: ch đ chy
đin và ch đ chy lai (hybrid). Loi xe nƠy có các u điểm:
Tit kim nhiên liu và gim s ô nhim môi trng khi chy  ch đ lai
(hybrid).
Hot đng êm và không ô nhim môi trng khi chy  ch đ xe đin.
Các đặc tính k thut ca xe:
- Công suất đng c đin: 500 W có thể kéo xe chy đt 50 km/h, quãng
đng xe chy ht bình Accu là 90km.
- B ngun Accu: 12V ậ 17 AH x 4 bình.
- Np li Accu: 1,8 A trong thi gian từ 4 ậ 6 gi.
- Tốc đ cc đi ca xe đt: 90 km/h.

12



1.2 Mcăđíchăcủaăđ tài
Nghiên cu thit k và thử nghim h thống truyền lc cho xe gn máy lai
chy bằng năng lng đin vƠ xăng trên xe tay ga. Đề tƠi tip tc lƠm c s cho vic
thit k vƠ ch to mt kiểu xe gn hybrid có hiu suất sử dng năng lng cao, tit
kim nhiên liu vƠ hn ch ô nhim môi trng. Có thể nói đề tƠi nƠy lƠ bc c s
cho vic thit k vƠ sn xuất mt mu xe gn máy hybrid hoƠn chnh chy bằng đin
vƠ xăng vi mc tiêu hng ti lƠ: Tit kim nhiên liu, gim ô nhim môi trng,
to ra mặt hƠng công nghip đặc thù có tính cnh tranh vƠ góp phn phát triển ngƠnh
công nghip sn xuất xe máy trong nc.
1.3 NhimăvăvƠăgiiăhnăcủaăđătƠi
1.3.1 NhimăvăcủaăđătƠi
- Nghiên cu về lý thuyt h thống truyền đng trên xe tay ga.
Hình 1.10: Mu xe FA ậ 801 (Hybrid 80

CC
ậ 500 W) [6]
13

- Nghiên cu, tính toán, la chn ngun đng lc lai (đng c đin).
- Tính toán, thit k, gia công ch to và lp ráp hoàn chnh c cấu truyền
đng lai ca đng c đin.
- Kiểm tra thc nghim, đánh giá kt qu ca xe ci to.
1.3.2 Giiăhn củaăđ tài
Đề tƠi đc nghiên cu da trên nguyên tc k thừa vƠ phát triển tip nhng
kt qu đƣ có đc. Ch thc hin ci tin trên loi xe tay ga đƣ qua sử dng có sẵn
trên th trng. Ngi thc hin đề tƠi s không tính toán, thit k li kt cấu, h
thống truyền đng vƠ điều khiển ca loi xe nƠy mƠ ch mô phỏng, tính toán thit k
vƠ lp đặt thêm mt h thống truyền đng bằng năng lng đin trên xe để cùng
phối hp hot đng vi đng c xăng.
Vì phi lp ráp và b sung thêm mt số b phn vào mt chic xe gn máy
đƣ có sẵn nên ít nhiều phi có s thay đi về hình dáng và tính tin nghi ca xe nền.
1.4 Phngăphápănghiênăcu vƠăthcăhin
- Phng pháp nghiên cu tài liu: thu thp thông tin về các loi xe hybrid, xe
đin, xe gn máy vƠ điều khiển t đng qua các phng tin truyền thông.
- Tham kho ý kin các chuyên gia.
- Sử dng các phn mềm Microsoft Office, AutoCAD, Pro ENGINEER và
Protues 7.8 để thc hin lp trình điều khiển, lp các bng v gia công, lp ghép và
mô phỏng c cấu trên xe.
- Phng pháp thc nghim: thc hin gia công để ci tin, ch to và lp đặt
các chi tit trong c cấu truyền đng lai, sử dng các thit b kiểm tra đo kiểm các
thông số trên sn phm đối chiu vi các tính toán ban đu vƠ điều chnh li cho
hp lý hn. Đng thi rút ra kt lun lƠm c s cho vic ci tin sn phm sau này.
- So sánh vƠ đánh giá kt qu vn hành  các mc tốc đ khác nhau trên mt
đa hình c thể để đa ra mt h số hiu chnh phù hp và an toàn nhất.

14

Chngă2
CăSăLụăTHUYT

2.1 Hăthngătruynăđngătrên xe tay ga
2.1.1ăCấuătoăvƠăsăđătruynălc



1. Trc khuu
2. Má puli s cấp di đng
3. Con lăn li tơm
4. Má puli s cấp cố đnh
5. Má puli th cấp di đng
6. Trc s cấp ca hp gim tốc (hp cu)
7. Ni li hp
8. Má li hp (bố ba càng)
9. Dơy đai V
10. Má puli th cấp cố đnh

Hình 2.1: Cấu to vƠ s đ truyền lc [7]
15

2.1.2ăNguyênălýăhotăđng
2.1.2.1 Đngăcăhotăđng ăchăđăcầmăchng


Lúc này tốc đ đng c còn thấp, lc kéo và chuyển đng ca đng c đc
truyền từ trc khuu qua puli s cấp, dơy đai V, puli th cấp và ti cm má ma sát

(bố ba càng). Tuy nhiên do lc li tâm ca cm ma sát nhỏ cha thng đc lc lò xo
ca các má ma sát nên má ma sát không tip xúc vi vỏ ni li hp. Vì vy, lc kéo
và chuyển đng không đc truyền ti bánh xe sau, xe không chuyển đng.
2.1.2.2 Đngăcăhotăđng ăchăđăkhiăđngăvƠătcăđăthấpă


Hình 2.2: S đ truyền lc  tốc đ cm chừng [7]
Hình 2.3: S đ truyền lc  ch đ khi đng vƠ tốc đ thấp [7]
16

Khi tăng tốc đ đng c lên khong 2.700 ậ 3.000 v/ph, lúc này lc li tâm
ca cm ma sát đ ln và thng đc lc lò xo kéo nên các má ma sát văng ra vƠ
tiêp xúc v

i n i li hp. Nh lc ma sát gia các má ma sát và ni ly hp, nên lc
kéo và chuyển đng đc truyền qua b bánh răng gim tốc ti bánh xe sau và xe
bt đu chuyển đng. Ti thi điểm nƠy, dơy đai V có v trí nằm trong cùng  puli
s cấp và v trí ngoài cùng ca puli th cấp. T số truyền ca b truyền lúc này là
ln nhất nên lc kéo  bánh xe sau đ ln để xe khi hành từ trng thái dừng và
tăng tốc lên.
2.1.2.3 Đngăcăhotăđngăăchăđătcăđătrungăbìnhă






Tip tc tăng tốc đ đng c lên, do lc li tâm ln lƠm các con lăn  puli s
cấp văng ra xa hn, ép má puli s cấp di đng tin về phía puli s cấp cố đnh và
chèn dơy đai V ra xa tơm hn. Vì đ dƠi dơy đai không đi nên phía puli th cấp,

dơy đai s di chuyển vào gn tơm cho đn khi nó cân bằng vi lc ép ca lò xo nén
ln  puli th cấp. Nh vy, t số truyền đng ca b truyền s gim dn và tốc đ
ca puli th cấp s tăng dn lên lƠm tăng tốc đ ca xe.
Hình 2.4: S đ truyền lc  tốc đ trung bình [7]
17

2.1.2.4 Đngăcăhotăđngăăchăđătcăđăcaoă



Tip tc tăng tốc đ đng c lên cao, di tác đng ca lc li tâm ln, các
con lăng s văng ra xa tơm nhất vƠ ép má puli s cấp di đng li gn nhất vi má
puli s cấp cố đnh. Đng kính tip xúc ca dơy đai V vi puli s cấp lúc này là
ln nhất vƠ ngc li, phía puli th cấp dơy đai V có đng kính nhỏ nhất. T số
truyền đng ca b truyền s đt giá tr nhỏ nhất và tốc đ puli th cấp s cao nhất.
Lúc này xe s có tốc đ cao nhất.
Hình 2.5: S đ truyền lc  tốc đ cao [7]
18

2.1.2.5 Đngăcăhotăđngăăchăđătiănặng,ăleoădcăhoặcălênăgaăđtăngt



Khi xe hot đng  ch đ ti nặng, leo dốc hoặc tăng tốc đt ngt, ti tác
đng lên bánh xe sau ln, puli th cấp cố đnh s theo tốc đ (chm li) ca bánh xe
sau. Lúc này nu ngi lái xe tip tc tăng ga thì momen tác đng lên má puli th
cấp di đng s tăng lên vƠ di tác đng ca lò xo nén, puli th cấp di đng s trt
theo rãnh dn hng (hình 2.6) di chuyển li gn phía má puli th cấp cố đnh chèn
dơy đai V ra xa tơm (đng thi phía puli s cấp, dơy đai V s vào gn tâm) làm tăng
t số truyền đng giúp xe leo dốc d dàng.

2.2 Ngunăđinătrênăxeăgnămáy
Khi ta khi đng xe gn máy bằng cn đp hoặc bằng đng c đin thì ngun
đin đu tiên đc sinh ra là ngun đin xoay chiều. Ngun đin nƠy đc gi là
ngun đin cm ng từ vi mt hiu đin th thấp, thng là 6 volts hoặc 12 volts.
2.2.1ăCấuătoămáyăphátăđinăxoayăchiu
Máy phát đin xoay chiều gm các b phn sau đơy:
Phn chuyển đng là mt volant hay mt rotor có gn các ming nam châm,
có thit k quay đng tốc vi trc khuu đng c.
Hình 2.6: S đ truyền lc  ch đ ti nặng , leo dốc hoặc lên ga đt ngt [7]