Nghiên cứu phối hợp nguồn động lực cho xe hybrid bằng phần mềm AVL cruise

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu kết quả
nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong các công trình
nào khác!
Hà Nội, ngày tháng năm 2016
Học viên

Trần Tuấn Anh

i


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện Đào tạo
Sau đại học, Viện Cơ khí động lực và Bộ môn động cơ đốt trong đã cho phép tôi
thực hiện luận văn tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Xin cảm ơn Viện Đào tạo
Sau đại học và Viện Cơ khí động lực về sự hỗ trợ và giúp đỡ trong suốt quá trình tôi
làm luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Khổng Vũ Quảng đã hướng dẫn tôi hết
sức tận tình và chu đáo về mặt chuyên môn để tôi có thể thực hiện và hoàn thành
luận văn.
Tôi xin chân thành biết ơn Quý thầy, cô Bộ môn và Phòng thí nghiệm Động
cơ đốt trong - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội luôn giúp đỡ và dành cho tôi
những điều kiện hết sức thuận lợi để hoàn thành luận văn này.
Tôi xin cảm ơn Ban Giám hiệu trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội,
Ban chủ nhiệm Khoa Công nghệ Ô tô và các thầy cô trong Khoa đã hậu thuẫn và
động viên tôi trong suốt quá trình học tập.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy phản biện, các thầy trong hội
đồng chấm luận văn đã đồng ý đọc duyệt và góp các ý kiến quý báu để tôi có thể
hoàn chỉnh luận văn này.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè, những

người đã động viên khuyến khích tôi trong suốt thời gian tôi học tập.
Tuy nhiên do còn có hạn chế về thời gian cũng như việc sử dụng AVL-Cruise
là một phần mềm hoàn toàn mới nên đề tài của tôi có thể còn nhiều thiếu sót. Tôi
mong sẽ nhận được sự góp ý của người đọc cũng như các thầy cô trong Bộ môn
Động cơ đốt trong để giúp em có thể hoàn thiện hơn.
Học viên

Trần Tuấn Anh
ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN.................................................................................................................... ii
MỤC LỤC ........................................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ................................................. v
DANH MỤC CÁC B ẢNG BIỂU.................................................................................. vi
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ .............................................................. vii
MỞ ĐẦU.............................................................................................................................. x
I. Lý do chọn đề tài ................................................................................................................ x
II. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài .................................................... x
i) Mục đích nghiên cứu................................................................................................. x
ii) Đối tượng và phạm vi nghiên cứu........................................................................... xi
III. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................................ xi
IV. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ........................................................................................ xi
V. Các nội dung chính trong đề tài ....................................................................................... xi

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU......................................1
1.1 Nhiên liệu và các vấn đề môi trường ............................................................................... 1
1.2 Tổng quan về phát triển nguồn động lực cho phương tiện giao thông ............................ 4

1.3 Giới thiệu về xe hybrid .................................................................................................... 5
1.3.1 Nguồn gốc ra đời của xe hybrid .......................................................................... 5
1.3.2 Định nghĩa về xe hybrid ...................................................................................... 6
1.4 So sánh đặc tính tốc độ của động cơ điện và động cơ đốt trong ...................................... 6
1.5 Xu hướng phát triển xe hybrid ......................................................................................... 9
1.5.1 Giới thiệu một số mẫu xe hybrid ....................................................................... 10
1.5.2 Ưu, nhược điểm của xe hybrid .......................................................................... 12

CHƢƠNG 2. NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP PHỐI HỢP NGUỒN ĐỘNG
LỰC ................................................................................................................................... 14
2.1 Các phương pháp phối hợp nguồn động lực hybrid....................................................... 14
2.1.1 Phương pháp phối hợp nối tiếp ......................................................................... 14
2.1.2 Phương pháp phối hợp song song ..................................................................... 15
2.1.3 Phương pháp phối hợp song song – nối tiếp ..................................................... 16
2.2 Cơ sở lựa chọn phương pháp phối hợp nguồn động lực cho xe hybrid ......................... 17
2.2.1 Lựa chọn xe tham khảo ..................................................................................... 17
2.2.2 Lựa chọn phương pháp phối hợp nguồn động lực cho xe hybrid...................... 18
2.2.3 Lựa chọn bộ kết hợp công suất cho hệ phối hợp hybrid kiểu song song .......... 19
2.3 Tính toán xác định nguồn động lực cho xe hybrid ........................................................ 20
2.3.1 Tính toán công suất tổng ................................................................................... 20
2.3.2 Phân chia tỷ lệ công suất .................................................................................. 22
2.3.3 Tính toán lựa chọn động cơ đốt trong ............................................................... 23
2.3.4 Tính toán lựa chọn động cơ điện ....................................................................... 23
2.3.5 Tính toán lựa chọn máy phát điện ..................................................................... 27
2.3.6 Tính toán lựa chọn ắc quy ................................................................................. 28
2.3.7 Tính toán lựa chọn hộp phân phối ..................................................................... 31
iii


2.4 Các chế độ làm việc ....................................................................................................... 31

2.4.1 Xây dựng các chế độ làm việc........................................................................... 31
2.4.2 Đường truyền công suất ở các chế độ làm việc ................................................. 34

CHƢƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH XE HYBRID............................................. 37
3.1 Giới thiệu về phần mềm AVL – Cruise ......................................................................... 37
3.1.1 Giới thiệu chung ................................................................................................ 37
3.1.2 Các tính năng chính ........................................................................................... 37
3.1.3 Các phần mềm hỗ trợ......................................................................................... 38
3.1.4 Các thành phần, mô đun chính của phần mềm .................................................. 38
3.2 Cơ sở lý thuyết ............................................................................................................... 39
3.2.1 Xây dựng sơ đồ làm việc của ắc quy ................................................................. 39
3.2.2 Xây dựng sơ đồ làm việc của hệ thống truyền lực ............................................ 40
3.2.3 Xây dụng sơ đồ làm việc của các chế độ vận hành ........................................... 40
3.3 Xây dựng mô hình.......................................................................................................... 42
3.3.1 Các bước xây dựng mô hình.............................................................................. 42
3.3.2 Mục đích xây dựng mô hình.............................................................................. 44
3.4 So sánh các kết quả mô phỏng khi động cơ được lắp trên xe thường và xe hybrid....... 45
3.4.1 Tốc độ động cơ .................................................................................................. 45
3.4.2 Tiêu hao nhiên liệu ............................................................................................ 46
3.4.3 Phát thải ............................................................................................................. 46
3.4.4 Kết quả tổng thể so sánh 2 loại xe ..................................................................... 50

KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ................................................................. 51
KẾT LUẬN.......................................................................................................................... 51
HƯỚNG PHÁT TRIỂN....................................................................................................... 51

PHỤ LỤC ......................................................................................................................... 53

iv

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu
AVL – Cruise

Diễn giải
Phần mềm mô phỏng phối hợp nguồn động lực trên xe ô
tô của hãng AVL (Áo)

CO

Mônôxit cácbon

NOx

Ôxít nitơ

PM

Chất thải dạng hạt

TN

Thực nghiệm

o

TK

Độ góc trục khuỷu

ppm

Phần triệu thể tích

HC

Hidrocacbon

NEDC

Chu trình thử theo tiêu chuẩn sau Euro 2 dùng cho xe con
và xe tải nhẹ

NO2

Nitơ dioxit

SO2

Sulfur dioxit

ĐCĐT

Động cơ đốt trong

v


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Thông số xe tham khảo......................................................................................... 18
Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật động cơ 1NZ-FE ..................................................................... 23
Bảng 2.3 Đặc tính của môtơ- máy phát số 1 ......................................................................... 27
Bảng 2.4 Đặc tính của môtơ- máy phát số 2 ......................................................................... 28

vi


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Số lượng ô tô và xe máy hoạt động hàng năm của Việt Nam [1] ........................... 1
Hình 1.2 Tỷ lệ phát thải các khí gây ô nhiễm theo các nguồn phát thải chính của Việt Nam
năm 2011[1] ........................................................................................................................... 2
Hình 1.3 Lượng khí thải CO do các phương tiện cơ giới đường bộ gây ra[1]....................... 2
Hình 1.4 Tỷ lệ phát thải các chất gây ô nhiễm do các phương tiện cơ giới đường bộ[1] ...... 3
Hình 1.5 Tỷ lệ ô tô, xe máy theo số năm sử dụng tại Hà Nội năm 2011[1] .......................... 4
Hình 1.6 Đặc tính lực kéo-tốc độ với công suất yêu cầu của động cơ xăng [2] .................... 7
Hình 1.7 Đặc tính lực kéo-tốc độ với hộp số tự động của một xe [2].................................... 7
Hình 1.8 Đặc tính tiêu hao nhiên liệu của một động cơ xăng [2] .......................................... 8
Hình 1.9 Đặc tính của một mô-tơ điện [2] ............................................................................. 8
Hình 1.10 Lực kéo của xe có động cơ xăng với hộp số 4 cấp và mô-tơ điện với hệ dẫn động
1 cấp [2] ................................................................................................................................. 9
Hình 2.1 Kiểu nối tiếp.......................................................................................................... 14
Hình 2.2 Kiểu song song...................................................................................................... 16
Hình 2.3 Kiểu kết hợp .......................................................................................................... 17
Hình 2.4 Hình chiếu đứng ô tô hybrid 7 chỗ ngồi sử dụng động cơ nhiệt – điện. ............... 17
Hình 2.5 Sơ đồ phối hợp nguồn động lực kiểu song song ................................................... 19
Hình 2.6 Bộ kết hợp công suất kiểu vi sai. .......................................................................... 19
Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của động cơ điện một chiều ...................................... 24
Hình 2.8 Sơ đồ mạch tương ứng của động cơ điện kích từ nối tiếp. ................................. 25
Hình 2.9 Đồ thị đặc tính cơ của động cơ điện ..................................................................... 26

Hình 2.10 Động cơ điện một chiều MES 200-175 to 200-150 ........................................ 27
Hình 2.11 Mạch điện sạc tự động dùng trên xe. .................................................................. 31
Hình 2.12 Chế độ chạy tăng tốc nhẹ .................................................................................... 32
Hình 2.13 Chế độ chạy ổn định .......................................................................................... 32
Hình 2.14 Chế độ tăng tốc và leo dốc .................................................................................. 33
Hình 2.15 Chế độ nạp ắc quy ............................................................................................... 34
Hình 2.16 Chế độ nạp ắc quy khi xe đứng yên .................................................................... 34
Hình 2.17 Bộ kết hợp công suất kiểu vi sai khi chỉ truyền công suất của động cơ nhiệt[6]35
Hình 2.18 Bộ kết hợp công suất kiểu vi sai khi chỉ truyền công suất của động cơ điện[6] . 35
Hình 2.19 Bộ kết hợp công suất kiểu vi sai khi chỉ truyền cả 2 nguồn[6]. .......................... 36
Hình 3.1 Sơ đồ làm việc của ắc quy .................................................................................... 39
Hình 3.2 Sơ đồ làm việc của bộ điều khiển hệ thống truyền lực ........................................ 40
Hình 3.3 Sơ đồ làm việc của các chế độ vận hành............................................................... 41
Hình 3.4 Các bước xây dụng mô hình ................................................................................. 42
Hình 3.5 Mô hình xe thông thường...................................................................................... 43
Hình 3.6 Mô hinh xe hybrid................................................................................................. 43
Hình 3.7 Chu trình thử NEDC ............................................................................................. 44
Hình 3.9 Tiêu hao nhiên liệu................................................................................................ 46
Hình 3.10 Phát thải NO x ..................................................................................................... 47
Hình 3.11 Phát thải CO ........................................................................................................ 48
Hình 3.12 Phát thải HC ........................................................................................................ 49
Hình 3.13 Kết quả tổng thể so sánh 2 loại xe ...................................................................... 50
Hình PL1 Tạo thư mục chương trình ................................................................................... 53
Hình PL2 Đặt tên chương trình............................................................................................ 53
Hình PL3 Chọn load để mở mô hình ................................................................................... 53
vii


Hình PL4 Lựa chọn xe ......................................................................................................... 54
Hình PL5 Lựa chọn đặc tính của xe..................................................................................... 54

Hình PL6 Hiển thị các thông số cơ bản của xe .................................................................... 55
Hình PL7 Lựa chọn động cơ ................................................................................................ 55
Hình PL8 Các thông số cơ bản của động cơ ........................................................................ 56
Hình PL9 Đồ thị biểu diễn các thông số đặc trưng của động cơ ......................................... 57
Hình PL10 Đồ thị biểu diễn các thông số đặc trưng của động cơ ....................................... 57
Hình PL11 Chọn bộ truyền động ......................................................................................... 58
Hình PL12 Thông số hiệu suất và tổn hao mô- men xoắn .................................................... 58
Hình PL13 Ly hợp ............................................................................................................... 58
Hình PL14 Thông số của ly hợp .......................................................................................... 59
Hình PL15 Chọ bộ truyền đơn ............................................................................................. 59
Hình PL16 Chọn vi sai......................................................................................................... 60
Hình PL17 Các thông số vi sai ............................................................................................ 60
Hình PL18 Chọn Phanh ....................................................................................................... 61
Hình PL19 Các thông số phanh ........................................................................................... 61
Hình PL20 Chọn bánh xe..................................................................................................... 62
Hình PL21 Đặc tính bánh xe................................................................................................ 62
Hình PL22 Các thông số bánh xe ........................................................................................ 62
Hình PL23 Chọn khoang lái ................................................................................................ 63
Hình PL24 Đặc tính khoang lái ........................................................................................... 63
Hình PL25 Các thông số khoang lái .................................................................................... 63
Hình PL26 Chọn động ơ điện .............................................................................................. 64
Hình PL27 Các thông số động cơ điện ................................................................................ 64
Hình PL28 Chọn Ắc quy...................................................................................................... 65
Hình PL29 Các thông số ắc quy .......................................................................................... 65
Hình PL30 Chọn màn hình hiển thị ..................................................................................... 65
Hình PL31 Mô hình đầy đủ các mô đun .............................................................................. 66
Hình PL32 Các liên kết bus dữ liệu ..................................................................................... 66
Hình PL33 Các tín hiệu vào và ra ........................................................................................ 67
Hình PL34 Cửa sổ giao diện cài đặt cấu hình cho project ................................................... 67
Hình PL35 Đặc điểm hệ thống truyền động ........................................................................ 68

Hình PL36 Giao diện chế độ chạy ....................................................................................... 68
Hình PL37 Các thông số điều kiện ...................................................................................... 69
Hình PL38 Giao diện các thông số người lái ....................................................................... 69
Hình PL39 Các kiểu tính toán.............................................................................................. 70
Hình PL40 Giao diện tính toán ............................................................................................ 70
Hình PL41 Giao diện ma trận tính toán ............................................................................... 71
Hình PL42 Giao diện tính toán khi thay đổi thành phần ..................................................... 71
Hình PL43 Giao diện khi tính toán hỗn hợp ........................................................................ 72
Hình PL44 Giao diện thông tin về mô hình ......................................................................... 72
Hình PL45 Biểu đồ kết quả.................................................................................................. 73
Hình PL46 Thông tin mô hình ............................................................................................. 73
Hình PL47 Các đồ thị kết quả sau khi chạy ......................................................................... 74

viii


MỞ ĐẦU
I. Lý do chọn đề tài
Phương tiện giao thông là nguồn phát thải ô nhiễm không khí quan trọng nhất
hiện nay. Vì vậy, phương tiện giao thông không gây ô nhiễm ZEV(zero emission
vehicle) từ lâu đã là mục tiêu nghiên cứu của các nhà khoa học. Nhiều giải pháp đã
được đưa ra cả về mặt hoàn thiện kết cấu động cơ lẫn tìm kiếm các nguồn nhiên liệu
thay thế xăng dầu truyền thống để giảm mức độ phát thải ô nhiễm. Các nghiên cứu
này trở nên bức thiết khi nguồn dầu lửa ngày càng cạn kiệt, giá dầu thô thay đổi thất
thường và dường như không còn được kiểm soát bằng những giải pháp truyền thống
mà thế giới đã dùng trong hơn thế kỷ qua.
Cùng xu hướng phát triển của các ngành khoa học và công nghệ, trong thời
gian qua ngành công nghiệp ô tô thế giới đã không ngừng được nghiên cứu phát
triển và ứng dụng các công nghệ mới và hiện đại để đáp ứng các tiêu chuẩn phát
thải ngày càng ngặt nghèo cũng như yêu cầu cao về tiêu thụ nhiên liệu đối với các

dòng xe mới. Hybrid đang là xu thế phát triển trên các dòng xe hiện nay. Cùng với
xu hướng đó Việt Nam đã xuất hiện nhiều dòng xe hybrid của các hãng. Tuy nhiên
đây là công nghệ mới, hiện đại, phức tạp, đặc biệt công nghệ hybrid vẫn là bí mật
của các hãng. Chính vì vậy đã ảnh hưởng không nhỏ đến quá trình sử dụng, sửa
chữa và bảo dưỡng các dòng xe này.
Để từng bước làm chủ công nghệ cũng như nâng cao hiệu quả khai thác dòng
xe hybrid, hiện nay trong nước đã có một số nghiên cứu về vấn đề này tuy nhiên
chưa nhiều.
Chính vì vậy mà em đã chọn đề tài “Ng
cho xe h

-Cruise”.

II. Mục đích, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
i) Mục đích nghiên cứu
ằng phần mềm
AVL-Cruise.
x


ii) Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Xe ô tô hybrid 7 chỗ ngồi và được sử dụng hai nguồn động lực là động cơ
xăng và động cơ điện.
Nghiên cứu được thực hiện trên mô phỏ
-Cruise. Các nội dung nghiên cứu của đề tài được thực
hiện tại phòng thí nghiệm Động cơ đốt trong, Viện Cơ khí động lực, Trường Đại
học Bách khoa Hà Nội.
Phạm vi nghiên cứu:

-Cruise.

.
III. Phƣơng pháp nghiên cứu
Sư dụng phần mềm AVL-Cruise để mô phỏng hệ động lực xe hybrid.
IV. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Đã xây dựng thành công mô hình xe hybrid và xe ô tô sử dụng động cơ đốt
trong thông thường trên phần mềm AVL-Cruise và thực hiện chạy mô phỏng theo
chu trình thử NEDC để đánh giá tính năng kinh tế, kỹ thuật, mức tiêu hao nhiên liệu
và phát thải.
Kết quả của đề tài là cơ sở bước đầu sử dụng phần mền AVL - Cruise để mô
phỏng hệ động lực hybrid góp phần từng bước làm chủ về công nghệ xe hybrid.
V. Các nội dung chính trong đề tài
Thuyết minh của đề tài được trình bày gồm các phần như sau:
 Mở đầu
 Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu.
 Chương 2: Nghiên cứu phương pháp phối hợp nguồn động lực.
 Chương 3: Xây dựng mô hình xe hybrid.
 Kết luận và hướng phát triển.

xi


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 Nhiên liệu và các vấn đề môi trƣờng
Theo số liệu thống kê cuối năm 2011, số xe ô tô trên thế giới có khoảng trên
1,015 tỷ xe đang lưu hành, tăng 3,6% so với con số 980 triệu xe vào cuối năm 2009 và
chủ yếu tập trung ở các nước phát triển như Mỹ (239,8 triệu xe), Trung Quốc (78 triệu
xe), Nhật Bản (73,9 triệu xe). Tính trung bình, cứ 6,75 người lại có một người đang sở
hữu ô tô. Ở Việt Nam, số lượng ôtô đang tăng rất mạnh. Tính tới tháng 3 năm 2009 thì
số lượng ô tô tại Việt Nam là khoảng 990 nghìn chiếc và tập trung chủ yếu ở hai thành
phố lớn là TP Hồ Chí Minh và Thủ đô Hà Nội như trên hình 1.1. Theo thống kê mới

nhất của Cục Đăng kiểm Việt Nam, số lượng xe ô tô tính đến tháng 6 năm 2011 là
1,428 triệu xe[1].
1600000

Chiếc

1400000
1200000
1000000

Xe tải

800000

Xe khách

600000

Xe con

Tổng số ô tô

400000
200000
0
2007

2009

2010

2011

Năm

Hình 1.1 Số lượng ô tô và xe máy hoạt động hàng năm của Việt Nam [1]
Với tốc độ tăng trung bình khoảng 10% số lượng xe ô tô như hiện nay chính là
nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường cũng như lượng tiêu thụ nhiên liệu. Theo báo
cáo môi trường quốc gia năm 2011, hoạt động giao thông đóng góp gần 85% lượng
khí CO, 95% lượng VOCs trên toàn quốc và chiếm khoảng 70% nguồn gây ô nhiễm
không khí ở các khu đô thị lớn thể hiện trên hình 1.2.

1


100%
90%
80%
Nhiệt điện

70%
60%

Xi măng, gạch ngói
nung

50%

Các ngành công nghiệp
khác, dịch vụ, sinh hoạt

40%

30%

Giao thông vận tải

20%
10%

0%
CO

NO2

SO2

TSP

VOC

Hình 1.2 Tỷ lệ phát thải các khí gây ô nhiễm theo các nguồn phát thải chính của
Việt Nam năm 2011[1]
Tại các đô thị, giao thông vận tải là nguồn gây ô nhiễm lớn nhất đối với không
khí, đặc biệt là sự phát thải các khí CO, VOC, NO2. Lượng khí thải này tăng lên hàng
năm cùng với sự phát triển về số lượng và các phương tiện giao thông đường bộ như
trên hình 1.3.
600000

Tấn/năm

CO

500000

400000
300000
200000
100000
0
2007

2009

2010

2011

Năm

Hình 1.3 Lượng khí thải CO do các phương tiện cơ giới đường bộ gây ra[1]
Xét trên từng phương tiện tham gia giao thông thì lượng khí thải từ xe máy là
tương đối nhỏ, trung bình một xe máy xả ra lượng khí thải chỉ bằng 1/4 so với xe ô tô

2


con. Tuy nhiên do số lượng xe máy tham gia giao thông chiếm tỷ lệ lớn hơn và chất
lượng nhiều loại xe đã xuống cấp nên xe máy vẫn là nguồn đóng góp chính các loại
khí ô nhiễm, đặc biệt đối với các khí thải như CO và VOCs. Trong khi đó, xe tải và xe

khách các loại lại thải nhiều SO2 và NO2 (Hình 1.4).
100%

90%
80%

70%
60%

ô tô con

50%

Ô tô tải, khách

40%

Xe máy

30%
20%
10%

0%
TSP

SO2

NO2

CO

VOC

Hình 1.4 Tỷ lệ phát thải các chất gây ô nhiễm do các phương tiện cơ giới đường bộ[1]
Với mật độ các loại phương tiện giao thông lớn, chất thải các loại phương tiện
giao thông kém và hệ thống giao thông chưa tốt thì lượng khí thải gây ô nhiễm môi
trường không khí từ giao thông vận tải đang có xu hướng gia tăng. Xe ô tô, xe máy ở
Việt Nam bao gồm nhiều chủng loại. Nhiều xe đã qua nhiều năm sử dụng nên có chất
lượng kỹ thuật thấp, có mức tiêu thụ nhiên liệu và nồng độ chất độc hại trong khí xả
cao, tiếng ồn lớn. Ngay tại các thành phố lớn, tỷ lệ những xe đã qua sử dụng nhiều
năm vẫn cao thể hiện trong hình 1.5.
Vì vậy với điều kiện cơ sở hạ tầng giao thông, số lượng, chất lượng các phương
tiện giao thông như ở Hà Nội nói riêng và Việt Nam nói chung thì vấn đề tiêu hao
nhiên liệu và ô nhiễm môi trường do khí thải gây ra vẫn đang là một trong những vấn
đề được Nhà nước, các tổ chức quan tâm nhất để cải thiện môi trường cũng như năng
lượng.

3


100%
90%
80%
70%
60%

< 3 năm

50%

Từ 3 - 7 năm

40%

Từ 7 - 10 năm

30%

>10 năm

20%

10%
0%
Ô tô

Xe máy

Hình 1.5 Tỷ lệ ô tô, xe máy theo số năm sử dụng tại Hà Nội năm 2011[1]
Trong những năm qua, Nhà nước phải dùng ngân sách để bù lỗ cho xăng dầu để
đảm bảo ổn định giá mặt hàng thiết yếu này nhằm ổn định giá cả của các mặt hàng
khác. Tuy nhiên hiện nay giá dầu thô trên thế giới không ổn định, vì thế Nhà nước
không còn khả năng bù lỗ, giá xăng dầu đã tăng và trong tương lai, mức độ tăng giá
xăng dầu sẽ ngày càng mạnh mẽ hơn do nguồn dự trữ dầu thô đã cạn kiệt. Việc sử
dụng nhiên liệu khí thay cho nhiên liệu lỏng truyền thống là giải pháp hữu hiệu nhằm
giảm bớt sự lệ thuộc vào dầu mỏ hiện nay.
Với sự phát triển của ngành công nghiệp hiện đại, khoa học ngày càng được cải
tiến để phù hợp với nhu cầu của thời đại, ngành công nghiệp ô tô vẫn không ngừng
phát triển, tìm tòi các công nghệ mới để áp dụng trên ô tô phù hợp xu thế của ngày nay

là bảo vệ môi trường và tiết kiệm nhiên liệu.
Làm thế nào để sản xuất được loại xe ô tô không làm ô nhiễm môi trường và tiết
kiệm năng lượng? Ô tô hydro, ô tô điện, ô tô pin mặt trời... đều không dễ thực hiện.
Nhưng giờ đây ô tô hybrid - dòng ôtô dùng nguồn năng lượng tổ hợp - đã trả lời câu
hỏi hóc búa trên. Ô tô hybrid giảm hẳn lượng khí thải độc hại và giảm tới một nửa
lượng tiêu thụ nhiên liệu.
1.2 Tổng quan về phát triển nguồn động lực cho phƣơng tiện giao thông
Sự phát triển các phương tiện giao thông ở các khu vực trên thế giới nói chung

4


không giống nhau, mỗi nước có một quy định riêng về nồng độ phát thải khí thải của
xe, nhưng đều có xu hướng là từng bước cải tiến và chế tạo ra xe điện. Điều đó càng
trở nên cấp thiết khi mà nguồn tài nguyên dầu mỏ hiện nay ngày càng cạn kiệt dẫn đến
giá dầu tăng cao mà nguồn thu nhập của người dân lại tăng không đáng kể.
Các xe chạy bằng nhiên liệu hóa thạch đều đang tràn ngập trên thị trường và là
một trong số những tác nhân lớn gây ô nhiễm môi trường, làm cho bầu khí quyển ngày
một xấu đi, hệ sinh thái thay đổi. Vì thế việc tìm ra phương án để giảm tối thiểu lượng
khí thải gây ô nhiễm môi trường là một vấn đề cần được quan tâm nhất hiện nay của
ngành ô tô nói riêng và mọi người nói chung.
Ô tô sạch không gây ô nhiễm là mục tiêu hướng tới của các nhà nghiên cứu và
chế tạo ô tô ngày nay. Có nhiều giải pháp đã được công bố trong những năm gần đây,
như hoàn thiện quá trình cháy của động cơ, sử dụng các loại nhiên liệu không truyền
thống cho ôtô như LPG, khí thiên nhiên, methanol, biodiesel, điện, pin nhiên liệu,
năng lượng mặt trời, ô tô dùng động cơ lai (hybrid)... Trong số những giải pháp công
nghệ trên thì xe sử dụng công nghệ hybrid đang được ứng dụng ngày càng phổ biến và
cho hiệu quả cao.
1.3 Giới thiệu về xe hybrid
1.3.1 Nguồn gốc ra đời của xe hybrid

Sự bùng nổ dân số, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, công nghiệp,
mức sống con người ngày càng nâng cao làm cho nhu cầu sử dụng năng lượng ngày
càng lớn hơn. Theo đánh giá của các chuyên gia môi trường, ô nhiễm không khí ở đô
thị do giao thông gây ra chiếm tỷ lệ khoảng 70%. Lưu lượng xe lớn và chất lượng
nhiên liệu sử dụng chưa tốt (hàm lượng benzen khoảng 5% so với 1% ở các nước
trong khu vực; hàm lượng lưu huỳnh trong diesel chiếm từ 0,5-1% so với 0,05% ở các
nước trong khu vực) ngoài ra còn nhiều khí thải độc hại khác như: CO, NOx, PM,… là
những nguyên nhân chính gây ra tình trạng ô nhiễm [3]. Tiêu thụ xăng dầu là một
trong những nguyên nhân phát thải các chất độc hại như CO, hơi xăng dầu (Cm Hn,
VOC), SO2, P-M (chất thải rắn), chì, benzen... Phát thải những chất này liên quan chặt
chẽ đến chất lượng xăng dầu. Trong cơ cấu tiêu thụ xăng dầu của quốc gia thì giao
5


thông vận tải chiếm tỷ trọng lớn nhất, là nguồn phát thải lớn nhất các chất khí ô nhiễm
kể trên.
Để giải quyết vấn đề ô nhiễm không khí do các phương tiện vận tải gây ra chúng
ta phải thực hiện đồng thời nhiều giải pháp, chẳng hạn như: Siết chặt tiêu chuẩn khí
phát thải đối với các loại phương tiện lưu thông (từ ngày 01 tháng 07 năm 2007, toàn
bộ các phương tiện giao thông cơ giới đường bộ sẽ phải tuân thủ theo tiêu chuẩn
EUROII về khí thải), nâng cao phẩm cấp của nhiên liệu truyền thống bằng cách sử
dụng công nghệ hiện đại xử lý sâu trong các nhà máy lọc dầu kết hợp với việc sử dụng
động cơ thế hệ mới hoặc sử dụng các loại nhiên liệu “sạch”. Trong đó việc sử dụng xe
lai (hybrid) kết hợp giữa điện và động cơ đốt trong nổi lên như là một sự lựa chọn tối
ưu trong thời kỳ mà xe điện vẫn chưa có điều kiện thuận lợi để phát triển.
1.3.2 Định nghĩa về xe hybrid
Hybrid nghĩa là lai, xe hybrid (Hybrid Electric Vehicle-HEVs) là dòng xe sử
dụng động cơ tổ hợp, là một phương tiện giao thông mà được sử dụng bằng hai nguồn
năng lượng trở lên. Ví dụ như sự kết hợp giữa: Hệ thống “Chứa năng lượng nạp lại
được” (Rechargeabe Energy Storage Systemhay RESS, hoặc cụ thể hơn là Pin nạp lại

được) và nguồn nhiên liệu hóa thạch.
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 Hybrid
Electric Vehicle) hay viết tắt trong tiếng anh là PHEV, 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.
1.4 So sánh đặc tính tốc độ của động cơ điện và động cơ đốt trong
. Trên hình 1.6 có thể thấy rằng đặc tính của ĐCĐT khác biệt khá xa so với đặc
tính lý tưởng do vậy cần phải dùng hộp số đa cấp hay hộp số tự động để có đặc tính tốt

6


hơn như thể hiện trên hình 1.7. Điều này làm tăng kích thước, khối lượng và giá thành

Lực kéo (KN)

của hộp số.

V(Km/h)
Hình 1.6 Đặc tính lực kéo-tốc độ với công suất yêu cầu của động cơ xăng [2]

Hình 1.7 Đặc tính lực kéo-tốc độ với hộp số tự động của một xe [2]
Trên hình 1.8 ta có thể thấy động cơ đốt trong làm việc tối ưu trong một vùng
tương đối hẹp: ở tốc độ khoảng 2600v/ph tới 3400v/ph với suất tiêu hao nhiên liệu
khoảng 255 (g/kWh).

7


Hình 1.8 Đặc tính tiêu hao nhiên liệu của một động cơ xăng [2]
Còn với mô-tơ điện, đặc tính được thể hiện trên hình 1.9. Có thể thấy rằng mô-tơ
điện có đặc tính gần sát với đặc tính lý tưởng. Thông thường mô-tơ điện khởi động từ
tốc độ bằng 0. Khi tăng tới tốc độ cơ sở của nó, điện áp tăng theo trong khi dòng
không đổi. Khi tốc độ cao hơn tốc độ cơ bản thì điện áp không đổi còn dòng thì yếu đi.
Kết quả này cho công suất đầu ra không đổi trong khi mô-men giảm theo đường
hyperbol theo tốc độ.
Do đó một hệ dẫn động đơn cấp hay hai cấp có thể sử dụng để thỏa mãn lực kéo
yêu cầu của xe.

Hình 1.9 Đặc tính của một mô-tơ điện [2]

8


Trên hình 1.10 cho thấy sự so sánh cụ thể của một mô-tơ điện và một động cơ
đốt trong. Để có đặc tính sát với lý tưởng thì động cơ đốt trong cần hộp số 4 cấp còn
mô-tơ điện chỉ cần hộp số 1 cấp. Ngoài vai trò giúp cho động cơ đốt trong có thể hoạt
động ở vùng tối ưu mô-tơ điện trong xe hybrid có một vai trò quan trọng thứ hai là nó
có thể thu hồi lại năng lượng (động năng) cho xe để nạp lại vào ắc quy trong quá trình
xe giảm tốc hay phanh, chức năng “phanh tái sinh”.

Hình 1.10 Lực kéo của xe có động cơ xăng với hộp số 4 cấp và mô-tơ điện với hệ dẫn
động 1 cấp [2]
1.5 Xu hƣớng phát triển xe hybrid
Xe hybrid đã được nghiên cứu từ rất sớm. Chiếc xe hybrid được trưng bày đầu
tiên tại một salon ở Paris vào năm 1899. Nó được chế tạo bởi H.Pieper. Các xe hybrid

đầu tiên được thiết kế chỉ nhằm mục đích hỗ trợ về công suất, tốc độ của những động
cơ đốt trong còn yếu lúc bấy giờ. Chúng được chế tạo với những công nghệ điện cơ
bản, đã có những sáng tạo lớn trong những thiết kế đó, nhưng những chiếc xe hybrid
đầu tiên này đã không thể cạnh tranh với những động cơ sử dụng nhiên liệu truyền
thống được cải tiến một cách mạnh mẽ.
9


Khái niệm xe hybrid được quan tâm nhất trong suốt những năm 1990 khi nó trở
nên sạch và hiệu quả hơn so với các phương tiện dùng động cơ đốt trong thông
thường. Việc nghiên cứu và phát triển xe hybrid 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 ô tô, đó là ô tô không gây ô nhiễm môi trường hay
còn gọi là xe sinh thái.
Nỗ lực đáng kể nhất trong phát triển và thương mại hóa xe hybrid được thực hiện
bởi các hãng sản xuất xe của Nhật Bản. Năm 1997, hãng Toyota đã giới thiệu mẫu
sedan Prius ở Nhật. Hãng Honda cũng đã giới thiệu mẫu hybrid của mình là Insight và
Civic. Những chiếc xe này bây giờ đã có mặt khắp nơi trên thế giới. Chúng đã đạt
được mức tiêu hao nhiên liệu tuyệt vời. Toyota Prius và Honda Insight được xem là
những chiếc xe hybrid có giá trị lịch sử, vì chúng là những chiếc hybrid đầu tiên được
thương mại hóa rộng rãi trên thế giới trong kỷ nguyên hiện đại và đã trả lời được câu
hỏi về vấn đề tiết kiệm tiêu hao nhiên liệu cho các phương tiện cá nhân.
Với các ưu điểm nổi bật như đã nêu, xe hybrid đang được sự quan tâm nghiên
cứu và chế tạo của rất nhiều nhà khoa học và hãng sản xuất xe trên thế giới. Ngày càng
có nhiều mẫu xe hybrid xuất hiện trên thị trường và càng có nhiều người tiêu dùng sử
dụng loại xe này. Dự báo cuối năm 2016 các phương tiện vận tải xe hybrid sẽ có thị
phần tăng mạnh ở Mỹ do giá xăng dầu ngày càng leo thang, các nhà nghiên cứu dự
đoán các xe hơi sử dụng động cơ thân thiện với môi trường này sẽ chiếm phần lớn các
thị trường và liên tục tăng qua các năm. Điều đó đã khẳng định xu thế phát triển mạnh
mẽ của xe hybrid trong mục tiêu tiến tới xe sinh thái của nhân loại.

1.5.1 Giới thiệu một số mẫu xe hybrid
Có rất nhiều mẫu xe của các hãng sản xuất trên thế giới sử dụng công nghệ lai
Hybrid như: Toyota Prius, Camry Hybrid, Honda Civic hybrid, Honda Insigh,
Huyndai Sotana Hybrid, Nissan Altima Hybrid, Ford Escape Hybrid, Saturn Vue
Green Line… Dưới đây giới thiệu một số mẫu xe hybrid tiết kiệm nhiên liệu và ăn
khách nhất thế giới.
- Toyota Prius.
10


Toyota tuyên bố doanh số mẫu Prius trên thị trường toàn cầu đã vượt mốc 2 triệu
chiếc. Đây là một trong những dòng xe bán chạy nhất của Toyota tại 70 quốc gia trên
thế giới, đặc biệt là ở Nhật Bản và Bắc Mỹ. Tính đến thời điểm cuối tháng 9/2010,
tổng số xe Prius tiêu thụ được đã đạt mức 2.012.000 chiếc [7]. Toyota bắt đầu phân
phối Prius tại Nhật Bản vào năm 1997, tiếp đến là châu Âu, Bắc Mỹ và hơn 200 quốc
gia khác. Thế hệ Prius thứ 2 trình làng vào năm 2003, đến năm 2009, Toyota giới thiệu
Prius thế hệ thứ 3.
Ngoài ra theo Cơ quan bảo vệ môi trường và Bộ Năng lượng Mỹ, công bố bảng
xếp hạng tiêu thụ nhiên liệu (Fuel Economy Guide) của các xe phiên bản 2011. Theo
đó, tại Mỹ, Toyota Prius 2011 vẫn đứng đầu bảng về độ tiết kiệm nhiên liệu, với mức
tiêu thụ 4,6 lít/100km đường thành phố và 4,9 lít/100km đường cao tốc. Cơ quan bảo
vệ môi trường Mỹ (EPA) là được coi là đơn vị đánh giá mức tiêu thụ nhiên liệu của ô
tô đáng tin cậy nhất, có giá trị tham khảo rất cao đối với người mua xe không chỉ tại
Mỹ mà còn ở nhiều nước khác.
- Honda Civic Hybrid.
Honda Civic Hybrid là một mẫu xe hybrid có hình dáng đẹp và tiết kiệm nhiên
liệu và bán chạy chỉ đứng sau Toyota Prius. Civic Hybrid và Toyota Prius cùng kết
hợp giữa hai động cơ xăng và động cơ điện. Tuy nhiên, nếu Prius có thể ngừng động
cơ xăng và chỉ vận hành bằng động cơ điện thì Civic Hybrid lại không làm được điều
này. Nếu không có phương pháp xử lý, rõ ràng công nghệ hybrid trên Civic trở thành

vô nghĩa. Bởi nếu cả động cơ xăng và điện luôn luôn phải làm việc cùng nhau thì xe
vẫn "ăn" xăng như thường. Honda đã nhờ cậy công nghệ điều khiển van biến thiên iVTEC và đây thực sự là giải pháp không thể tốt hơn. Khi cần thiết, i-VTEC đóng toàn
bộ các van, ngăn không cho nhiên liệu vào xi-lanh. Do đó, động cơ xăng của Civic vẫn
chạy, trục khuỷu và piston vận hành lên-xuống bình thường nhưng không hề tốn một
giọt nhiên liệu nào[9].
Quá trình đóng van được Honda chương trình hóa, dựa trên các thông số về tốc
độ và tải trọng. Chẳng hạn ở tốc độ 30-40 km/h trên mặt đường phẳng, động cơ xăng

11


bị "vô hiệu hóa" và một mô-tơ điện sẽ đóng vai trò cung cấp động năng cho xe. Khi
giảm tốc, i-VTEC cũng có những tác động tương tự.
Dưới đây là quá trình vận hành của hệ thống hybrid ở các chế độ:
Khi xe trong chế độ nghỉ: Động cơ tắt và mức tiêu hao nhiên liệu là không.
Khởi động và tăng tốc: Động cơ hoạt động ở chế độ đóng mở van vòng tua
thấp, có mô tơ trợ giúp.
Khi xe tăng tốc nhanh: Động cơ hoạt động, van điều chỉnh tốc độ cao, có mô
tơ trợ giúp.
Khi xe vận hành với tốc độ thấp: Van của cả 4 xi lanh trong động cơ sẽ được
đóng lại, quá trình đốt cháy tạm dừng. Lúc này mô tơ điện đảm nhiêm vai trò vận
hành chính.
Khi xe tăng tốc nhẹ nhàng và chạy với tốc độ cao: Xe được vận hành nhờ
động cơ hoạt động trong điều kiện van điều chỉnh ở tốc độ thấp.
Giảm tốc : Van của 4 xi lanh trong động cơ bị đóng kín, quá trình cháy tạm
ngưng. Mô tơ thu hồi tối đa năng lượng giải phóng nhờ quá trình giảm tốc để nạp
điện cho ắc quy.
1.5.2 Ưu, nhược điểm của xe hybrid
1.5.2.1 Ưu điểm của xe hybrid
Tổ hợp động cơ hybrid có những ưu điểm sau:

- Tận dụng năng lượng khi phanh: khi cần phanh hoặc khi xe giảm tốc độ, động
cơ điện có tác dụng như máy phát điện, năng lượng phanh được tận dụng để tạo ra
dòng điện nạp cho ắc quy.
- Giảm lượng tiêu thụ nhiên liệu (động cơ hybrid tiêu thụ lượng nhiên liệu ít hơn
nhiều so với động cơ đốt trong thông thường, chỉ bằng một nửa).
- Động cơ điện được dùng trong các chế độ gia tốc hoặc tải lớn nên động cơ đốt
trong chỉ cần cung cấp công suất vừa đủ nên động cơ đốt trong có kích thước nhỏ gọn.
- Có thể sử dụng vật liệu nhẹ để giảm khối lượng tổng thể của ôtô.
Có thể chạy xa và mạnh mẽ được giống như những ô tô chạy xăng bình thường.

12


- Ô tô hybrid vẫn dùng xăng làm nhiên liệu nên người vận hành không phải lo
việc nạp điện, thông thường tốn rất nhiều thời gian.
- Tiết kiệm năng lượng trên đường trường: khi vận hành ô tô hybrid trên đường
trường, nguồn động lực chính lại là động cơ đốt trong bởi vì động cơ đốt trong đạt
hiệu suất cao hơn khi chạy đường dài và công suất mạnh hơn động cơ điện. Cách thiết
kế này giúp ô tô hybrid đạt được gia tốc mạnh và vận tốc cao tương tự như các loại ô
tô truyền thống khác.
- Thu hồi năng lượng: ngoài tiết kiệm năng lượng trong quá trình chuyển hóa
năng lượng từ nhiên liệu sang cơ năng một cách hiệu quả hơn, ô tô hybrid còn được
thiết kế nhằm thu hồi lượng năng lượng bị hao phí qua quá trình vận hành. Đối với ô
tô thông thường khi được hãm lại, năng lượng được chuyển hóa từ cơ năng sang nhiệt
năng làm nóng đĩa thắng.
- Ô tô hybrid ít gây ô nhiễm môi trường hơn ô tô chạy xăng bình thường bởi vì
động cơ điện có hiệu suất cao hơn nhiều so với động cơ xăng. Động cơ điện thường
tiết kiệm hơn 100% so với động cơ xăng truyền thống.
1.5.2.2 Nhược điểm của xe hybrid
Khuyết điểm chính của công nghệ hybrid là hệ thống nạp pin ắc quy

(Rechargable Battery). Giá thành của mỗi bộ pin này rất đắt là một điều đáng ngại đối
với người dùng, nhất là những người dùng ô tô hybrid cũ. Tuy nhiên, các nhà sản xuất
đã vẫn đang nghiên cứu và phát triển nhiều giải pháp cho vấn đề này như: tái chế pin
cũ, phát triển kỹ thuật pin mới, nâng cao tuổi thọ của pin v.v... hứa hẹn mang lại nhiều
cải tiến mới, giảm giá thành sản phẩm, đưa kỹ thuật hybrid đến với nhiều tầng lớp
người dân có thu nhập thấp trong xã hội nhằm mục đích thay thế dần những phương
tiện giao thông cũ, giảm thiểu lượng khí thải gây ô nhiễm môi sinh.

13


CHƢƠNG 2. NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP PHỐI HỢP
NGUỒN ĐỘNG LỰC
2.1 Các phƣơng pháp phối hợp nguồn động lực hybrid
2.1.1 Phương pháp phối hợp nối tiếp
Khi động cơ (engine) 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
nối tiếp vì năng lượng truyền theo một quá trình liên tục (hay nói cách khác, hoạt động
của động cơ và của mô-tơ điện tiến hành lần lượt). Một hệ thống hybrid nối tiếp gồm
có hai mô-tơ, một chính là mô-tơ điện và một là máy phát điện có cấu trúc tương tự.
Trong sơ đồ nối tiếp, động cơ đốt trong (động cơ xăng, động cơ diesel hoặc pin
nhiên liệu) kéo máy phát cung cấp điện cho ắc quy và động cơ điện, ở đây không có sự
liên hệ cơ khí nào giữa nguồn động lực và bánh xe. Năng lượng được chuyển đổi từ
hoá năng của nhiên liệu thành cơ năng làm quay rô-to của máy phát tạo ra điện năng
và từ điện năng lại chuyển sang cơ năng làm quay bánh xe [2].

Máy phát
Bộ
phân

chia
công
suất

Động cơ đốt trong

Bộ chuyển đổi

Động cơ điện

ắc quy

Hình 2.1 Kiểu nối tiếp

14


Ưu điểm của sơ đồ này là: Động cơ đốt trong sẽ không khi nào hoạt động ở chế
độ không tải nên giảm được ô nhiễm môi trường, động cơ đốt trong có thể chọn ở chế
độ hoạt động tối ưu, phù hợp với các loại ô tô. Đối với loại này có thể không cần hộp
số.
Tuy nhiên, hệ thống ghép nối tiếp còn tồn tại những nhược điểm như: Kích thước
và dung tích ắc quy lớn hơn so với hệ thống ghép song song; động cơ đốt trong luôn
làm việc ở chế độ tải nặng để cung cấp nguồn điện cho ắc quy nên dễ bị quá tải.
2.1.2 Phương pháp phối hợp song song
Trong hệ thống song song, cả động cơ và mô-tơ điện cùng truyền lực tới các trục
bánh 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, do
vậy không thể cùng lúc vừa vận hành các bánh xe, vừa nạp điện vào bình ắc quy. Khi
nào mô-tơ làm nhiệm vụ của một máy phát điện, dòng điện từ ắc quy sẽ thay thế vai

trò của mô-tơ điện.
Đối với loại hệ thống này, 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 dẫn động một cách riêng biệt bằng động cơ
điện hoặc động cơ xăng, hoặc cả hai. Động cơ điện có hai chức năng chính. Chức năng
thứ nhất là chuyển hóa điện năng được cung cấp từ ắc quy thành cơ năng. Chức năng
thứ hai là chuyển hóa ngược lại từ cơ năng thành điện năng để nạp lại cho ắc quy. 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.
Trong sơ đồ này, ngoài sự liên hệ cơ khí trực tiếp giữa động cơ đốt trong và bánh
xe như ô tô thông thường còn có thêm động cơ điện truyền động đến bánh xe. Khi ô tô
chạy trên xa lộ, nguồn dẫn động chủ yếu sẽ là động cơ đốt trong, động cơ điện sẽ dùng
khi gia tốc ô tô còn khi chạy trong thành phố nguồn dẫn động chủ yếu là động cơ điện.
Sơ đồ này có ưu điểm là: Công suất của ô tô sẽ mạnh hơn do sử dụng cả hai nguồn
năng lượng, không cần dùng máy phát riêng do động cơ điện có tính năng giao hoán,
lưỡng dụng sẽ làm nhiệm vụ nạp điện cho ắc quy trong các chế độ hoạt động bình
15