Khai thác kết cấu, tính năng kỹ thuật và quy trình chẩn đoán sửa hệ thống truyền lực Hybrid trên ô tô

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………..

Hưng Yên, ngày……tháng……năm 2011
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
(Ký ghi rõ họ tên)

1


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
.
…………………………………………………………………………………………
….

…………………………………………………………………………………………
….
…………………………………………………………………………………………
….
…………………………………………………………………………………………
….
…………………………………………………………………………………………
….
…………………………………………………………………………………………
….
…………………………………………………………………………………………
….
…………………………………………………………………………………………
….
…………………………………………………………………………………………
….
…………………………………………………………………………………………
….
…………………………………………………………………………………………
….
…………………………………………………………………………………………
….
…………………………………………………………………………………………
….
…………………………………………………………………………………………
….
…………………………………………………………………………………………
….
2

…………………………………………………………………………………………
….
…………………………………………………………………………………………
….
…………………………………………………………………………………………
….…………………………………………

Hưng Yên, ngày……tháng……năm 2011
GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
(Ký, ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN........................................................................................................ 1
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN........................................................................................................... 2
MỤC LỤC....................................................................................................................................................... 3
DANH MỤC CÁC KÝ TỰ, CÁC CHỮ VIẾT TẮT..................................................................................................... 5
LỜI NÓI ĐẦU.................................................................................................................................................. 5
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.......................................................................................6

1.1. XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN XE HYBIRD TRONG TƯƠNG LAI.
1.2. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ô TÔ ĐIỆN TRÊN THẾ GIỚI

7
10

1.2.2 Phương pháp nghiên cứu.....................................................................................................................19
1.2.3 Nội dung của đề tài..............................................................................................................................19
1.2.4 Tính cấp thiết của đề tài.......................................................................................................................19
CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC HYBRID..............................................................20

2.1. PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ TRUYỀN LỰC TRÊN XE HYBRID

20

2.1.1. Hệ thống Hybrid song song (Hybrid Parallel System):........................................................................20
2.1.3. Hệ thống hybrid kết hợp (Series/Parallel Hybrid System):.................................................................23

2.2 PHÂN TÍCH CẤU TẠO CHUNG CỦA XE HYBRID DƯỚI DẠNG SƠ ĐỒ KHỐI

25

2.2.1 Nguyên lý hoạt động của ôtô hybrid...................................................................................................25
2.2.2. Các chế độ hoạt động của bộ phân chia công suất (PSD) 2.2.2.1. Khởi động động cơ khi xe đang
chạy...............................................................................................................................................................27
2.2.2.2 Tăng tốc nhẹ với động cơ.................................................................................................................27

3


2.2.2.3. Tốc độ thấp ổ định...........................................................................................................................27
2.2.2.4. Tăng tốc tối đa.................................................................................................................................28
2.2.2.5. Tốc độ cao ổn định...........................................................................................................................28
2.2.2.6. Tốc độ tối đa....................................................................................................................................29
CHƯƠNG 3: KHAI THÁC KẾT CẤU TÍNH NĂNG KỸ THUẬT HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC HYBRID.............................33

3.1 ĐỘNG CƠ
2.2 HỘP SỐ

33

37

Hoạt động cơ bản của hộp số.......................................................................................................................40
Các bộ phận cơ bản của hộp số....................................................................................................................41
2.2.2 Cụm bộ chuyển đổi...............................................................................................................................49
Tổng quan.....................................................................................................................................................49
2.2.3 Nguồn cao áp.......................................................................................................................................56
Tổng quan.....................................................................................................................................................56
ECU ắc qui.....................................................................................................................................................58

4.3.1. KIỂM TRA PIN
4.2 QUY TRÌNH CHẨN ĐOÁN SỬA CHỮA HƯ HỎNG CỦA HỘP SỐ HYBRID
4.3 QUY TRÌNH CHẨN ĐOÁN SỬA CHỮA HƯ HỎNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MG1 VÀ MG2
4.4 BỘ CHUYỂN ĐỔI (INVERTER)

62
64
66
68

PHẦN V: ĐÁNH GIÁ, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................................... 70

5.1 ĐÁNH GIÁ
5.2 KẾT LUẬN
5.3 KIẾN NGHỊ

70
71
71

TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................................................... 72

4


DANH MỤC CÁC KÝ TỰ, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Từ viết tắt
EV

Ý nghĩa từ viết tắt
Electric Vehicle

PHEV

Plug-in Hybrid Electric Vehicle

HEV

Hybrid Electric Vehicle

ICE

Internal Combustion Engine

PSD

Power Splitting Divice

VVT-i

Variable Valve Timing Intelligent

ECU

Electronic Control Unit

MG1

Motor Generator 1

ETCS-I

Electronicthrottlecontrolsmart

MG2

Motor Generator 2

IPM

Intelligent Power Module

IGBT

Insulated Gate Bipolar Transistor

AGM

Absorbed Glass Mat

CVT

Continuously Variable Transmission

SOC

State – Off – Charge

LỜI NÓI ĐẦU
Sự phát triển các phương tiện giao thông ở các khu vực trên thế giới nói chung
không giống nhau, mỗi nước có một quy định riêng về khí thải của xe , nhưng đều có
5


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.
Ôtô 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 ôtô 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 ôtô sạch, nhằm
đáp ứng tính khắt khe môi trường đô thị, tính nguy cơ cạn kiệt nhiên liệu.
Sau hơn 4 năm học tập và rèn luyện tại trường chúng em đã được khoa tin tưởng giao
cho đề tài “Khai thác kết cấu, tính năng kỹ thuật và quy trình chẩn đoán sửa hệ
thống truyền lực Hybrid trên ô tô. ”. Trong phạm vi đề tài này chỉ bàn về dòng ôtô
hybrid nhiệt điện (kết hợp giữa động cơ đốt trong và động cơ điện) là loại ôtô hybrid
thông dụng nhất hiện nay.
Đây là một đề tài còn mới mẻ và có nhiều khó khăn. Với sự cố gắng của bản thân

và dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy Đồng Minh Tuấn cùng với sự giúp đỡ của
các thầy cô trong Khoa Cơ Khí Động Lực, chúng em đã hoàn thành đề tài với nội dung
đáp ứng được yêu cầu đề ra. Tuy nhiên trong quá trình làm, với khả năng và trình độ
còn hạn chế nên không thể tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy chúng em rất mong sự góp ý
của các thầy cô trong khoa và các bạn quan tâm tới đề tài này để đề tài được hoàn
thiện hơn nữa.Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa, đặc biệt là
thầy giáo Đồng Minh Tuấn đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn chúng em hoàn thành đề
tài này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

6


1.1. Xu hướng phát triển xe Hybird trong tương lai.
Trước tình hình khan hiếm năng lượng trầm trọng như hiện nay, nhu cầu về tìm
kiếm một năng lượng có khả năng tái tạo hoặc sử dụng một dạng năng lượng sạch
đang được đặt ra cấp bách. Hiện nay, trên thế giới, nhu cầu sử dụng ô tô ngày càng
nhiều. Bên cạnh những mẫu xe mới thân thiện với môi trường thì cũng có không ít các
mẫu xe đã quá tiêu chuẩn, đặc biệt là tiêu chuẩn về môi trường. Xe hơi dùng động cơ
hybrid cũng không nằm ngoài mục đích đó.
Xe hybrid (HEV) là những loại xe kết hợp một hệ thống động cơ đốt trong
thông thường (ICE) song song với một hệ thống động cơ điện, gắn kết và cung cấp
năng lượng trực tiếp lên các motor tạo ra chuyển động. Hiện nay với các công nghệ
phát triển cao hơn thì các động cơ điện đó được tái bổ sung năng lượng thông qua
chuyển động của bánh xe và motor khi chạy xăng, chính vì vậy mà mức tiêu hao cũng
như số lần phải sạc điện giảm hẳn, tính kinh tế được nâng cao. Sở dĩ chúng ta có thể
nói năm 2013 là thời điểm thích hợp cho sự phát triển công nghệ xe xanh/ hybrid là vì
một lý do chung: nhiên liệu hóa thạch ngày càng khan hiếm và đắt đỏ và ý thức bảo về

môi trường của người dùng ngày càng cao. Chính vì thế mà xe điện, xe động cơ hybrid
là một trong những giải pháp vừa tiết kiệm vừa đáp ứng yêu cầu đó của nhân loại.
Không cần nói đâu xa, dễ thấy nhất, và cũng gần đây nhất là tại Triển lãm ô tô Việt
Nam 2009, một loạt các dòng xe xanh/ hybrid, thân thiện môi trường cũng được các
hãng xe như Chevrolet, Toyota, Mercedes, Honda... mang ra trình diễn và hứa hẹn sẽ
bán ra vào chính năm nay. Trước đây, không phải không có các dòng xe xanh như thế,
tuy nhiên mãi đến khi yêu cầu về môi trường bức bách như hiện nay thì chúng mới
được chú ý. Tình hình dầu mỏ có ảnh hưởng rất lớn đến xu thế phát triển của ô tô trên
toàn thế giới. Nhìn vào hình vẽ ta thấy rằng nguồn năng lượng dầu khí ngày càng khan
hiếm và một ngày nào đó sẽ không đủ để cung cấp. Khu vực mờ ở hình 1.1 chia làm
hai giai đoạn: giai đoạn trước năm 2037 và sau năm 2042. Từ năm 2037 đến năm 2042
là thời điểm lụi tàn của xe nhiên liệu truyền thống và xe nhiên liệu xanh bước đầu
chiếm lĩnh thị trường. Trong năm 2020 có khoảng 1 tỷ xe lưu thông trên toàn thế giới,
và số lượng xe hybrid tăng lên đáng kể. Sau năm 2042, những chiếc xe chạy bằng
nhiên liệu truyền thống sẽ dần mất đi.

7


Năm 2037, xăng dầu xẽ trở lên khan hiếm, cần có những quy định đặt ra cho
các công dân để đối phó với cuộc khủng hoảng này. Năm “Xăng chảy ra ngoài” có
nghĩa là xăng dầu xẽ không còn được sử dụng cho mục đích cá nhân, thay vào đó dầu
khí sẽ được sử dụng cho sản xuất nhựa, thuốc men và một số ứng dụng tương tự.

Hình 1.1: Các loại xe trong tương lai và nguồn cung cấp dầu mỏ giảm
Những tiến bộ về nghiên cứu xe hybrid trên thế giới hiện nay.
Xe hybrid là sự kết hợp của những tiến bộ trong ngành ô tô, những công nghệ
tiên tiến và sự cải tiến động cơ và rất nhiều công nghệ khác trong đó một phần là do
các kỹ sư chế tạo xe đua phát triển. Tất cả được xây dựng trong nỗ lực nhằm tăng khả
năng vận hành, giảm khí thải gây ô nhiễm và tối đa hóa khả năng tiết kiệm nhiên liệu.

Khí động lực học/ hệ số kéo thấp: Để có được những bề mặt nhẵn, các kỹ sư chế tạo
xe hybrid thường phải viện đến những đặc điểm thiết kế không theo quy ước nhằm tối
đa hóa khả năng khí động. Ví dụ, Honda Insight có một hệ số kéo vô cùng thấp (0,25)
do bề mặt nhẵn và dáng vẻ kỳ dị ở bánh sau. Ngay cả Toyota Prius, trông có vẻ bình
thường trong mắt những người không chuyên nghiệp, cũng có hệ số kéo chỉ 0,29 do
các kỹ sư đã tìm cách để làm nó trơn tru nhất. Tất cả các nhà sản xuất đều cố gắng
giảm hệ số kéo ở bất cứ nơi đâu có thể bởi vì một chiếc xe với hệ số kéo thấp cần ít
công suất (và nhiên liệu) hơn để vận hành.
Ngắt tự động: Để bảo tồn nhiên liệu, tất cả các xe hybrid đều ngắt động cơ xăng
trong suốt quá trình nghỉ. Nó không chỉ tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải mà còn
8


ngừng tiêu thụ điện năng. Tương tự như một chiếc xe ngựa hai bánh, mô tơ điện khởi
động lại động cơ xăng khi lái xe nhấn lại pê đan tăng tốc. Đây là một hoạt động khá
liền mạch, hầu như không có sự trì hoãn hay mất khả năng vận hành cho lái xe.
Hộp số biến thiên vô cấp (CVT): CVT là một loại hộp số tự động mới (thực tế đã xuất
hiện hơn 100 năm nay nhưng gần đây mới được ứng dụng trong ngành ô tô) không có
bánh răng, ly hợp ma sát, dầu thủy lực hoặc biến mô. Thay vì thế, nó sử dụng một thiết
kế dây curoa và puli đơn giản, giúp kết hợp chặt chẽ số truyền với phạm vi vòng/phút
tối ưu của động cơ để đạt được công suất lớn hơn và tăng khả năng tiết kiệm nhiên
liệu. Được ứng dụng chủ yếu trong công nghiệp ánh sáng nhưng những tiến bộ gần
đây trong vật liệu và công nghệ mạch vi xử lý đã khiến CVT phù hợp hơn với ngành ô
tô.
Cylinder Idling System (hệ thống cầm chừng hoạt động xy lanh): Honda Civic
Hybrid sử dụng hệ thống này để giảm sự kéo của động cơ và cho phép mô tơ điện
giành được nhiều năng lượng nhất trong suốt quá trình phanh tái tạo năng lượng. Một
động cơ xăng thông thường phanh động cơ trong quá trình xuống dốc bằng hoạt động
bơm của xi-lanh. Hoạt động này sẽ giành năng lượng từ động cơ điện để sạc pin. Có
thể tránh sự kéo động cơ bằng cách đưa khớp ly hợp vào xe với một hộp số sàn hoặc

đặt xe ở số không với một CVT. Hệ thống vô hiệu xi-lanh của Honda thực hiện điều
này bằng cách đóng van hút và xả trên 3 trong 4 xi-lanh, cho phép pít tông di chuyển
tự do trong xi-lanh, vì vậy có thể giảm sự kéo động cơ và tối đa hóa năng lượng mà
mô tơ điện thu được. Integrated Exhaust Manifold: Được đặt trực tiếp vào đầu xi-lanh
nhằm giảm khối lượng và tối ưu hóa dòng khí xả, vì vậy giúp tăng vận hành và khả
năng tiết kiệm nhiên liệu. Pít tông ma sát nhỏ: Thông qua một quá trình rèn đặc biệt,
sự ma sát ở thành xi-lanh giảm làm tăng khả năng tiết kiệm nhiên liệu. Offset Cylinder
Bores: tăng khả năng tiết kiệm nhiên liệu bằng cách giảm ma sát đẩy của pít tông khi
chúng di chuyển bên trong xi-lanh.
Những vật liệu tiên tiến: Việc sử dụng những vật liệu tiên tiến - như magie,
hợp kim nhôm và nhựa dẻo – làm giảm khối lượng của xe. Việc giảm khối lượng làm
tăng khả năng tiết kiệm nhiên liệu, giảm khí thải và giúp vận hành hiệu quả hơn.
Hệ thống điều khiển thời điểm đóng, mở các van (VVT): Van (xu-páp) của động cơ
được định cỡ để mở lâu hơn ở tốc độ cao hơn và đóng nhanh hơn ở tốc độ thấp hơn
9


nhằm tối đa hóa hiệu quả đốt, vì vậy tăng cường vận hành và khả năng tiết kiệm nhiên
liệu cũng như giảm khí thải.
Với tất cả những công nghệ tiên tiến, khả năng tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí
thải của mình, xe hybrid thường được xem là những chiếc xe của tương lai. Chắn
chắn, với những model hybrid mới xuất hiện và những model đang được phát triển,
công nghệ này sẽ là đóng vai trò chính trong bức tranh của ngành ô tô những năm sắp
tới hoặc ít nhất là cho đến khí con người tìm hiểu công nghệ pin nhiên liệu hoặc một
vài giải pháp để tăng giá xăng dầu, tiêu thụ hết nguồn nguyên liệu hóa thạch và tích
đầy khí thải gây ô nhiễm.

1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu ô tô điện trên thế giới
Theo dự báo của tạp chí Discovery, ô tô điện là 1 trong 5 công nghệ bùng
nổ trong năm 2011. Ban Biên tập xin giới thiệu với bạn đọc loạt bài viết về ô tô

điện và tổng quan những nghiên cứu, phát triển trên thế giới và tại Việt Nam.

1.2.1 Sơ lược về lịch sử ôtô điện
Thời kỳ đầu
Ô tô điện không phải là một khái niệm mới mà trên thực tế đã có lịch sử lâu
đời. Từ đầu thế kỷ 19, xe chạy bằng nguồn năng lượng điện đã có vị thế cạnh tranh
tương đươngvới xe chạy bằng động cơ hơi nước.
Vào khoảng những năm 1832 và 1839, Robert Anderson người Scotland đã
phát minh ra loại xe điện chuyên chở đầu tiên. Năm 1842, hai nhà phát minh người
Mỹ là Thomas Davenport và Scotsmen Robert Davidson trở thành những người đầu
tiên đưa pin vào sử dụng cho ô tô điện. Đến những năm 1865, Camille Faure đã thành
công trong việc nâng cao khả năng lưu trữ điện trong pin, giúp cho xe điện có thể di
chuyển một quãng đường dài hơn. Pháp và Anh là hai quốc gia đầu tiên đưa ô tô điện
vào phát triển trong hệ thống giao thông vào cuối thế kỷ 18.

10


a) Chiếc xe đua La Jamais Contente
(1899)

b) Edison và chiếc xe Detroit (1914)

Hình 1. Ô tô điện thời kỳ đầu. (nguồn : Wikipedia)
Đến đầu thế kỷ 20, ô tô điện trở nên yếu thế so với ô tô sử dụng động cơ đốt
trong do những nguyên nhân chính sau:
- Vào thời điểm này, người ta đã tìm ra những mỏ dầu lớn trên thế giới dẫn đến việc hạ
giá thành của dầu và các sản phẩm dẫn xuất trên toàn cầu. Vấn đề nhiên liệu cho xe
- Về giá thành, năm 1928, một chiếc xe chạy điện có giá khoảng 1750 USD, trong khi
đó là một chiếc xe chiếc xe ô tô chạy xăng chỉ có giá khoảng 650 USD.

- Về mặt kỹ thuật, công nghệ chế tạo động cơ đốt trong và công nghiệp ô tô có những
tiến bộ vượt bậc: Charles Kettering đã phát minh ra bộ khởi động cho xe chạy xăng,
Henry Ford đã phát minh ra các động cơ đốt trong có giá thành hạ, v.v.
Kết quả là đến năm 1935, ô tô điện đã gần như biến mất do không thể cạnh tranh được
Bắt đầu từ thập niên 60, 70 của thế kỷ trước, thế giới phải đối mặt với hai vấn đề lớn
- Vấn đề năng lượng: các nguồn năng lượng hóa thạch như dầu mỏ, than đá không
phải là vô tận, chúng có khả năng bị cạn kiệt và không thể tái tạo được. Các phương
tiện giao thông sử dụng trực tiếp nguồn năng lượng này (xăng, dầu) chắc chắn sẽ
không tồn tại trong tương lai. Trong khi đó, điện năng là loại năng lượng rất linh hoạt,
nó có thể được chuyển hóa từ nhiều nguồn năng lượng khác, trong đó có các nguồn
năng lượng tái tạo vô tận như năng lượng gió, mặt trời, sóng biển, v.v.
- Vấn đề môi trường: không khó để nhận ra rằng môi trường hiện nay đang bị ô nhiễm
nghiêm trọng, mà một trong những nguyên nhân chính là khí thải từ các phương tiện
giao thông, đặc biệt là ô tô. Ô tô điện là lời giải triệt để cho vấn đề này do nó hoàn
toàn Như vậy, ta thấy rằng ô tô điện là giải pháp tối ưu cho cả hai vấn đề lớn, đó là lý
do khiến nó trở thành mối quan tâm đặc biệt từ nửa sau thế kỉ 20 trở lại đây, và càng
ngày càng trở thành mối quan tâm lớn của ngành công nghiệp ô tô và các nhà khoa
học

trên
Tình hình nghiên cứu và phát triển của ô tô điện trên thế giới
Tại Hoa Kỳ
Năm 2009, trong chuyến thăm Trung tâm Nghiên cứu Ô tô điện Edison tại miền

Nam California, tổng thống Mỹ Barack Obama đã duyệt khoản chi 2,4 tỷ USD cho
11


việc nghiên cứu ô tô điện. Khoản chi từ ngân sách này được phân bổ như sau:
Từ cơ cấu khoản chi trên, ta thấy rằng nguồn năng lượng và hệ truyền động là những

vấn đề then chốt trong nghiên cứu ô tô điện. Các vấn đề này sẽ được trình bày chi tiết
ở những bài sau của loạt bài này.

Hình 2. Phân bổ khoản chi cho nghiên cứu ô tô điện tại Hoa Kỳ
từ năm 2009 [1].
Tại Châu Âu
Tại Châu Âu, xe plug-in hybrid và các bộ biến đổi điện tử công suất là những
vấn đề chính được quan tâm nghiên cứu. Ô tô điện lai (plug-in hybrid electric vehicle)
là loại xe sử dụng hỗn hợp cả năng lượng xăng và điện như tên gọi “hybrid”. Thuật
ngữ “plug-in” cho biết rằng xe có bộ nạp tích hợp sẵn, người dùng chỉ cần cắm điện
vào nguồn lưới dân dụng mà không cần một bộ nạp bên ngoài. Một số dòng xe hybrid
đã được lưu hành tại Việt Nam như Toyota Prius, Ford Escape Hybrid, Honda Civic
Hybrid, v.v.

Hình 3. Cấu hình xe plug-in hybrid.

12


Tại Nhật Bản, các hãng ô tô lớn đang lần lượt đưa các mẫu xe thuần điện (pure
Evs) ra thị trường. Nissan “trống giong cờ mở” với Nissan Leaf, tuy vậy Mitsubishi
mới là hãng đầu tiên tung ra xe điện thương phẩm với i-MiEV. Xe i-MiEV đã được
giới thiệu ở Việt Nam tại hội chợ giới thiệu về triển lãm Ô tô Vietnam Motor Show
2010.
Để có thể đưa ra thị trường mẫu xe ô tô điện i-MiEV, hãng Mitsubishi Motors
đã mất hơn 40 năm nghiên cứu. Từ khi ấp ủ những ý tưởng đầu tiên về xe ô tô điện,
chính thức bắt đầu nghiên cứu từ năm 1966, cho đến nay, hãng Mitsubishi Motors đã
chế tạo ra 10 mẫu xe concept với hơn 500.000 km chạy thử nghiệm trên toàn cầu
Trong giới nghiên cứu, các trường đại học lớn ở Nhật đều có những phòng thí nghiệm,
trung tâm nghiên cứu về ô tô điện. Trung tâm nghiên cứu dưới sự lãnh đạo của Giáo sư

Yoichi Hori (sau đây gọi tắt là Hori-Lab) tại Viện Khoa học Công nghiệp, Trường Đại
học Tokyo là một trong những đơn vị tiên phong nghiên cứu về xe điện tại Nhật Bản.
Những nghiên cứu của Hori-Lab tập trung vào 2 lĩnh vực chính: (i) Điều khiển chuyển
động (Motion Control) và (ii) Hệ thống năng lượng cho xe (Vehicle Power System).

13


Hình 5. Xe ô tô điện i-MiEV được đưa ra
Hình 4. Lộ trình hơn 40 năm nghiên cứu ô tô điện của Mitsubishi Motors.
thị trường.

Lĩnh vực (i) điều khiển chuyển động được thực hiện với những nhánh sau:
- Sử dụng công nghệ siêu tụ điện (Ultra-capacitor) tích trữ năng lượng.
- Sử dụng công nghệ truyền tải điện không dây (Wireless Power Transmission).
Các nghiên cứu của Hori-Lab đều được thực nghiệm trên hệ thống xe điện thí nghiệm
xây dựng tại trung tâm gồm xe UOT Electric March I, II sử dụng nguồn ắc quy và hệ
thống xe điện nhỏ COMS 1, 2, 3 chạy hoàn toàn bằng siêu tụ điện.

1: Xe điện nhỏ COMS3 sử dụng siêu tụ 2: Xe điện UOT Electric March II

Hình 6. Xe điện thí nghiệm tại Hori-Lab.

14


Hình 7. Xe điện OLEV nạp điện không dây online tại KAIST.

Hình 8. Xe bus điện sử dụng siêu tụ tại Thượng
Hải.

Tại Hàn Quốc và Trung Quốc và các nước Châu Á
Công nghệ truyền tải điện không dây ứng dụng trong xe điện được khai thác
mạnh mẽ bởi các nhà nghiên cứu thuộc Viện Khoa học và Công nghệ tiên tiến Hàn
Quốc (KAIST) với dự án chế tạo xe điện nạp năng lượng từ dưới đất trong suốt quá
trình hoạt động (OnLine Electric Vehicle – OLEV). Các sản phẩm xe bus điện thuộc
dự án này đang chạy thử nghiệm rất tốt trong khuôn viên Tại Thượng Hải, Trung
Quốc, xe bus điện sử dụng siêu tụ của hãng SINAUTEC đang gây tiếng vang mạnh
mẽ. Siêu tụ được nạp nhanh chóng tại mỗi điểm dừng của xe bus.
Theo thời gian,xu hướng của thời đại ta có một số mốc dự đoán như sau:
- Cuối năm 2010: Một số ô tô điện đã được giới thiệu và xuất hiện trên thị trường.
- Năm 2011: Rất nhiều hãng sẽ cho ra đời sản phẩm ô tô điện (theo các tuyên bố trước
đó).
- Năm 2015: Châu Á - Thái Bình Dương sẽ là thị trường lớn nhất về ô tô điện.
Về cấu hình xe, các chuyên gia đều thống nhất rằng ô tô điện thuần (pure EV) là điểm
phát triển cao nhất của ô tô điện, các cấu hình xe lai (hybrid) chỉ là bước đệm về công
15


nghệ trong quá trình quá độ từ xe chạy động cơ đốt trong lên xe điện. Ta tham khảo
một số chuyên gia nước ngoài nhận định đánh giá của Yole Development [2]:3.
Trong khi làn sóng nghiên cứu ô tô điện đang nổi lên mạnh mẽ trên thế giới thì tại
Việt Nam, đối tượng này chưa nhận được sự quan tâm thích đáng của các nhà khoa
học, giới doanh nghiệp cũng như các nhà làm chính sách. Qua khảo sát tình hình
những năm vừa qua, có thể khẳng định rằng ở Việt Nam chưa hề có một nghiên cứu
nào thực sự bài bản, khoa học có tính toán hợp lý và mang tính hệ thống về ô tô điện.
Trong vài năm trở lại đây, một số sản phẩm xe điện mang tính thử nghiệm đã được
nghiên cứu chế tạo bởi các nhà khoa học và những nhà sáng chế không chuyên Việt
Nam. Một số sản phẩm mang tính sao chép đơn thuần, chế tác lại về mẫu mã và sau đó
cũng không tiếp tục phát triển. Có thể kể ra một số sản phẩm do người Việt tự thiết kế

và chế tạo, như năm 2008, ông Trần Văn Tâm sống tại Củ Chi – thành phố Hồ Chí
Minh đã tự nghiên cứu và chế tạo xe điện 3 bánh có sức chứa 3 người, tốc độ 35km/h,
sử dụng động cơ một chiều 48V – 800W, 4 ắc quy khô 12V/50Ah, chạy 40km nạp một
lần. Đây là thành công đáng khích lệ đối với một nhà sáng chế nghiệp dư, tuy nhiên
những chỉ tiêu chất lượng của xe còn thấp, xe được chế tạo với phương pháp mang
tính kỹ thuật, chưa có hàm lượng khoa học và quy trình công nghệ.
Trong khi thế giới đã có những bước tiến lớn trong công nghệ chế tạo ô tô điện, Việt
Nam cho đến nay vẫn đứng ngoài dòng chảy của xu thế tất yếu này. Nếu không nhanh
chóng triển khai nghiên cứu, nước ta sẽ lại tiếp tục bị lệ thuộc vào thế giới. Tuy nhiên,
phần lớn chúng ta vẫn chưa thấy được tính cấp thiết của việc nghiên cứu ô tô điện tại
Việt Nam. Để làm rõ vấn đề này, ta cần trả lời hai câu hỏi: (a) Việt Nam có cần ô tô
điện không? (b) Việt Nam có cần nghiên cứu ô tô điện không?

16


Hình 9. Xu hướng phát triển của ô tô điện
Ô tô điện góp phần giải quyết vấn đề ùn tắc giao thông. Ùn tắc giao thông tại Việt
Nam đang là một vấn nạn, sự bùng nổ về số lượng xe ô tô là một trong những nguyên
nhân chính của vấn đề này. Ô tô điện dĩ nhiên không thể giải quyết trọn vẹn bài toán
phức tạp này, nhưng có thể góp một phần vào lời giải mà bấy lâu nay chúng ta đang
đau đầu tìm kiếm. Các công nghệ trợ lái điện, điều khiển độc lập 4 bánh, v.v. cho phép
người lái điều khiển ô tô điện rất linh hoạt, cơ động, phù hợp với các con đường nhỏ
và hẹp
Ô tô điện thân thiện với môi trường. Ô nhiễm không khí do khí thải từ các xe ô
tô chạy xăng và dầu diezel gây tổn hại cho môi trường và sức khỏe của người dân.
Trong trường hợp này, ô tô điện với lượng khí thải hoàn toàn bằng 0 là giải pháp lý
tưởng.
Ô tô điện góp phần chấn hưng ngành công nghiệp ô tô nước ta. Một vấn đề
quan trọng làm đau đầu những nhà quản lý là sự yếu kém và lạc hậu của ngành công

nghiệp ô tô Việt Nam. Các chính sách nhằm hỗ trợ công nghiệp ô tô phát triển gần như
không mang lại hiệu quả. Việc nhanh chóng bắt tay vào nghiên cứu ô tô điện sẽ giúp
ngành công nghiệp ô tô Việt Nam có khả năng tiếp cận với xu thế công nghệ của thế
giới.

Hình 10. Khí thải ô tô gây ô nhiễm
môi trường (nguồn: internet)

Việt Nam có cần nghiên cứu ô tô điện không?
Nếu như câu trả lời cho câu hỏi thứ nhất khá dễ dàng nhận được sự đồng thuận
thì câu hỏi thứ hai này lại có nhiều ý kiến trái ngược.

17


Có nhiều ý kiến cho rằng Việt Nam không cần nghiên cứu phát triển chế tạo ô
tô điện vì:
-Thế giới đã làm hết rồi, không còn gì cho chúng.
- Chúng ta chỉ cần nhập khẩu xe để dùng hoặc nhận chuyển giao công nghệ từ nước
ngoài mà không cần phải nghiên cứu.Cần phải khẳng định rằng đó là những quan niệm
không đúng. Như phần trên của bài báo đã khảo sát, ô tô điện trên thế giới mới đang
trong quá trình nghiên cứu, phát triển; còn rất nhiều vấn đề mà các nhà khoa học và
giới công nghiệp Việt Nam có thể nghiên cứu song hành cùng thế giới. Các hãng ô tô
đưa ra các mẫu xe thương phẩm không có nghĩa đó đã là những sản phẩm hoàn thiện.
Lịch sử phát triển công nghệ nói chung và ô tô nói riêng cho thấy từ lúc một sản phẩm
mới được giới thiệu tới khi nó (tạm) hoàn chỉnh về công nghệ (bão hòa về nghiên cứu)
là cả một khoảng thời gian dài.Việc nhập khẩu xe hay nhập khẩu công nghệ đều dẫn
tới sự lệ thuộc vào nước ngoài. Nếu như người ta dễ dàng nhận thấy tác hại của việc
nhập khẩu hoàn toàn sản phẩm thì lại đặt niềm tin rất lớn vào sự chuyển giao công
nghệ từ nước ngoài. Sự lệ thuộc, mất tự chủ, bị “nô dịch” về khoa học, công nghệ là

những hệ quả trước mắt của việc nhập khẩu công nghệ thụ động như nước ta hiện nay.
Đối với nước ta thì xe Hybrid vẫn còn là một loại xe mới, chưa có nhiều người biết
đến và sử dụng nó. Vì vậy mà ở Việt Nam có rất ít đề tài nghiên cứu về dòng xe hiện
đại này. Với đề tài này em mong muốn đóng góp một phần nhỏ bé vào việc tăng
cường hiểu biết của sinh viên nói riêng và của người dân Việt Nam nói chung về một
công nghệ tiên tiến như xe Hybrid.
Tài liệu nghiên cứu
[1] BÙI VĂN GA: Nghiên cứu hệ thống động lực cho ô tô Hybrid. Đại học Đà nẵng 2005.
[2] NGUYỄN TRỌNG HIỆP, NGUYỄN VĂN LẪM: Thiết kế chi tiết máy. Nhà xuất
bản Giáo dục - 1998.
[3] LÊ VĂN TỤY: Giáo trình thiết kế ô tô. Đại học Đà Nẵng-2006.
[4] MEHRDAD EHSANI, YIMIN GAO, SEBASTIEN E. GAY, AND ALI EMADI:
Modern Electric, Hybrid Electric, and Fuel Cell Vehicles.
[5]. Bob Brant. “Build your own electric vehicle”. McGraw Hill Book, 1994..
[6]. Bùi Văn Ga, Trần Văn Nam (2002). “Planning Urban Transport System for
18


Danang City”. ICAT 2002, Proceedings International conference on automotive
technology,

Paper

032,

Science

and

Technics

Publishing

House.

[7]. Bui Van Ga (2004). “Combstion of LPG-air lean mixture and its application on
motorcycle engines”. The ASEM workshop on EU/ASIA Science and Technology cooperation

on

clean

technology,

Hanoi,

3-4

November,

2004

[8]. Bùi Văn Ga, Bùi Thị Minh Tú (2004). “Hệ thống nhiên liệu của xe gắn máy chạy
bằng ga LPG”. Tạp chí Giao thông vận tải, số 10/2004, pp. 23-24 và 27
[9]. Bùi Văn Ga, Hồ Sỹ Xuân Diệu (2004). “Ô tô hybrid : Phương tiện giao thông cá
nhân ô sạch phù hợp với điều kiện Việt Nam”. Hội nghị Khoa học-Công nghệ, Kỷ
Phương pháp, nội dung, tính cấp thiết của đề tài

1.2.2 Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu là: Phương pháp nghiên cứu lý thuyết.

1.2.3 Nội dung của đề tài
Với mong muốn đưa ra một tài liệu tham khảo mang tính tổng quan về hệ thống
truyền lực Hybrid và các nhân tố động lực học, vì vậy nội dung đề tài nghiên cứu các
phần sau:
 Chương 1:Tổng quan về vấn đề nghiên cứu.
 Chương 2: Cơ sở lý thuyết về hệ thống truyền lực Hybrid.
 Chương 3: Khai thác kết cấu, tính năng kỹ thuật hệ thống truyền lực Hybrid.
-Chương Chương 4: Quy trình kiểm tra chẩn đoán và sửa chữa hệ thống truyền
lực Hybrid
 Chương 5 : Đánh giá, kết luận, kiến nghị.

1.2.4 Tính cấp thiết của đề tài
Trong vài năm gần đây cùng với sự xuất hiện và không ngừng gia tăng của các
dòng xe Hybrid trên thị trường thế giới và Việt Nam, việc nghiên cứu, tìm hiểu, tăng
cường hiểu biết về dòng xe Hybrid được đặt ra đối với người dân Việt Nam và đặc biệt
là những người trong ngành ôtô.
Chính vì vậy đã có một số đề tài nghiên cứu, đồ án tốt nghiệp về hệ thống
truyền lực và các nhân tố đông lực học trên xe ôtô Hybrid của các kỹ sư, giảng viên và
các sinh viên. Tuy nhiên số lượng đó còn rất ít chưa đáp ứng được nhu cầu của xã hội.
19


Để nâng cao sự hiểu biết của mọi người về một cộng nghệ sạch, tiên tiến mà trên thế
giới đang diễn ra rất mạnh mẽ, hơn lúc nào hết việc nghiên cứu, tìm hiểu công nghệ
này là rất cần thiết.
Đối với trường Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên việc nghiên cứu tìm hiểu
công nghệ xanh- công nghệ ôtô Hybrid là rất ít (mới chỉ có một đề tài nghiên cứu khoa
học), còn lại hầu hết giáo viên và sinh viên của trường đều chưa biết nhiều tới nó.
Dòng xe Hybrid đang phát triển mạnh mẽ và đã có tới hàng triệu chiếc xe Hybrid được

đưa vào sử dụng khắp nơi trên thế giới. Vì vậy đề tài mang tính cấp thiết và thực tiễn
cao, khi hoàn thành đề tài có thể cung cấp tài liệu tham khảo có tính tổng quan về xe
Hybrid giúp cho sinh viên có thể tìm hiểu, nghiên cứu được các ưu việt mà nó đem lại
cho cuộc sống con người.

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN
LỰC HYBRID
2.1. Phương án bố trí truyền lực trên xe Hybrid
2.1.1. Hệ thống Hybrid song song (Hybrid Parallel System):
Trong hệ thống song song, cả hai nguồn động lực (điện và xăng) đều được kết
nối trực tiếp vào bánh xe và có thể truyền động lực một cách độc lập hoặc đồng thời.
Nói một cách đơn giản là bánh xe có thể được xoay một cách riêng biệt bằng mô tơ
điện hoặc động cơ xăng, hoặc cả hai. Cả động cơ xăng và mô tơ điện cùng truyền lực
tới các trục xe, mức độ tùy theo các điều kiện khác nhau. Đó được gọi là hệ thống
song song vì dòng năng lượng tới các bánh đi song song.
Hệ thống này chỉ có một mô tơ điện. Mô tơ điện có hai chức năng chính. Chức
năng thứ nhất là chuyển hóa điện năng được cung cấp từ ắc qui thành cơ năng. Chức
năng thứ hai là chuyển hóa ngược lại từ cơ năng thành điện năng để nạp lại cho pin.
20


2.1-cấu trúc hệ thống hybrid song song
Hầu hết các hãng sản xuất Ô tô Hybrid hiện nay đều thiết kế theo cách này vì có
thể tận dụng cả hai nguồn năng lượng một cách hiệu quả nhất và cũng bởi các lí do
sau:
-

Thứ nhất là độ tương thích cao với các thành phần hybrid. Điều bất tiện ở
đây là phải chấp nhận ảnh hưởng đến dung tích cho ngăn chứa đồ hay hệ
dẫn động toàn thời gian.

-

Thứ hai, tiết kiệm nhiên liệu hơn khi lái trên đường bộ hay đường cao tốc.
Tương phản với các hệ thống hybrid khác chỉ mang lại lợi ích khi sử dụng
trong thành phố, hệ thống được Porsche chọn sẽ cho phép lựa chọn không
cần chạy động cơ đốt trong tại tốc độ lên đến 120 km/h.

-

Thứ ba, hybrid song song toàn phần là một cải tiến quan trọng cho cả sự
tăng tốc và linh hoạt, tính năng vận hành cao và hiệu suất tối đa.
Hình 30: Cấu trúc hệ thống hybrid song song

Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống hybrid song song
21


Hình 32

Hình 33

Hình 2: Sử dụng động cơ và nạp ắc quy bằng cách tận dụng lực phanh
Hình 3: Sử dụng động cơ và nạp ắc quy bằng cách tận dụng lực phanh

2.1.2. Hệ thống hybrid liên hoàn (Series Hybrid System):
Đối với loại hệ thống này, nguồn động lực chính xoay bánh xe là động cơ điện.
Trong khi động cơ xăng chỉ làm nhiệm vụ phát ra điện để nạp ắc quy và cung cấp cho
mô tơ điện.

Hình 2.3: Hệ thống Hybrid nối tiếp
1. Lực dẫn động

2. Năng lượng điện

3. Ắc quy

4. Máy phát

5. Động cơ

6. Bộ chuyển đổi

7. Động cơ điện

8. Bánh dẫn động

9. Hộp giảm tốc
22


Khi động cơ xăng hoạt động, nó truyền năng lượng cho một máy phát điện.
Dòng điện sinh ra chia làm hai phần, một để sạc bình ắc-quy và một sẽ chạy một mô tơ
điện (motor), bộ phận sẽ truyền năng lượng tới các trục xe. Đó được gọi là hệ thống
liên hoàn vì năng lượng truyền theo một quá trình liên tục (hay nói cách khác, hoạt
động của động cơ xăng và mô-tơ điện tiến hành lần lượt).
Một hệ thống hybrid liên hoàn gồm có hai mô-tơ, một chính là mô-tơ điện và
một là máy phát điện có cấu trúc tương tự. Loại nối tiếp này ít được phổ biến so với
kiểu hybrid "song song" do có nhiều nhược điểm.

2.1.3. Hệ thống hybrid kết hợp (Series/Parallel Hybrid System):
Hệ thống này kết hợp cả hai hệ thống liên hoàn và song song nhằm tận dụng tối
đa các lợi ích được sinh ra.

Nó có hai mô-tơ, và tùy từng điều kiện khác nhau mà xe lắp hệ thống kết hợp sẽ
sử dụng đồng thời cả mô-tơ điện và động cơ xăng hay chỉ sử dụng năng lượng nguồn
điện để thu được hiệu quả cao nhất. Thậm chí, khi cần thiết, hệ thống này vừa vận
hành các trục bánh xe trong khi vẫn có thể nạp điện vào máy phát. Hệ thống kết hợp
hiện chiếm ưu thế trong chế tạo xe hybrid.

23


Hình 2.1.3: Hệ thống Hybrid hỗn hợp
1. Lực dẫn động

2. Năng lượng điện

3. Ắc quy

4. Máy phát

5. Bộ chia công suất

6. Động cơ chính
24


7. Bộ chuyển đổi

8. Động cơ điện

9. Bánh chủ động

10. Hộp giảm tốc

Tỷ lệ sử dụng động cơ và mô-tơ điện trong mỗi hệ thống:
Vì hệ thống liên hoàn sử dụng động cơ xăng để sinh ra điện cho mô-tơ vận
hành bánh xe, chúng có cùng lượng công việc như nhau.
Hệ thống song song dùng động cơ xăng như nguồn năng lượng chính, còn môtơ điện chỉ để trợ giúp, nên động cơ xăng được sử dụng nhiều hơn.
Với hệ thống kết hợp, có một bộ phận liên tục thay đổi tỷ lệ công suất từ động
cơ xăng tới các trục lái. Vì mô-tơ điện có thể vừa vận hành xe, vừa làm nhiệm vụ tạo
ra dòng điện nạp nên so với động cơ xăng, nó được sử dụng nhiều hơn đôi chút.

Hình 5: Cấu trúc hệ thống hybrid kết hợp

2.2 Phân tích cấu tạo chung của xe Hybrid dưới dạng sơ đồ khối
2.2.1 Nguyên lý hoạt động của ôtô hybrid.

25