Tài liệu Thiết kế hệ thống truyền lực cho ô tô Hybrid bốn chỗ ngồi bố tr1 song song pdf

Tuyn tp Bỏo cỏo Hi ngh Sinh viờn Nghiờn cu Khoa hc ln th 6 i hc Nng - 2008

6

THIT K H THNG TRUYN LC CHO ễ Tễ HYBRID
BN CH NGI B TR SONG SONG
(DESIGNING TRANSMIT FORCE SYSTEM FOR HYBRID PARALLEL
ARRANGE FOUR SEAT AUTOMOTIVE)

SVTH: ON XUN BIấN
Lp: 03C4A, trng i hc Bỏch Khoa
GVHD: ThS: Lấ VN TY
Khoa C Khớ Giao Thụng, trng i hc Bỏch Khoa

TểM TT
Bỏo cỏo ny trỡnh by phng ỏn la chn, thit k h thng truyn lc kiu song song cho xe
ụ tụ cú hai ngun ng lc dn ng (cũn gi l xe Hybrid). Nu nh ti ny hon thnh thỡ
ta cú th chn c mt h thng truyn lc thớch hp. Sau ú chỳng ta tớnh toỏn cỏc h
thng tip theo tin ti sn xut mt mu xe Hybrid 4 ch ngi cú hiu sut s dng nng
lng cao, mc phỏt ụ nhim thp, kiu dỏng v giỏ c phự hp vi ngi tiờu dựng.
SUMMARY
This report presents project selective and design transmit force system parallel kind for
automotives have two source dynamic conducting rough (Hybrid). If this topic is perfect, we
can select a transmit force system appropriate. Apter, we calculate systems continue, progress
products a vehicle specimen Hybrid four seat has efficient used hight energy, deliver level low
pollution, configuration and price accord with consume people

1. M u
1.1. í ngha khoa hc ca ti
ti "thit k h thng ng lc ụ tụ lai in nhit bn ch ngi" l bc khi u
m tip theo l thit k hon chnh v ch to mt ụ tụ mi ti Vit Nam vi mc tiờu hng

ti l:
+ Nõng cao iu kin sng ca ngi dõn.
+ Gim s phỏt x khớ CO
2
, NO
x
, CO, H
x
C
y
.... Nh vy s tit kim c nhiờn liu
truyn thng, gim ụ nhim mụi trng, hn na loi xe mi ny t c hiu sut nhiờn liu
cao hn so vi ụ tụ truyn thng.
+ To ra mt hng cụng nghip c thự mang li th cnh tranh ln.
+ Phỏt trin ngnh cụng nghip sn xut ụ tụ Vit Nam.
1.2. Xu th phỏt trin ụ tụ
tọ sinh thaùi
Pile
nhión lióỷu
Cọng nghóỷ HYBRID
GDI-Stratified
Com mon
raid
GDI
ọỹng cồ khờ
thión nhión

ọỹng cồ
Diesel
ọỹng cồ

xng
ọỹng cồ
õióỷn
Sồ õọử xu thóỳ phaùt trióứn ọ tọ saỷch

Tuyn tp Bỏo cỏo Hi ngh Sinh viờn Nghiờn cu Khoa hc ln th 6 i hc Nng - 2008


7
2. Ni dung
2.1. Phõn tớch phng ỏn, chn kiu truyn ng
2.1.1. Truyn ng kiu bỏnh rng hnh tinh cú motor ph.
Motor
Bọỹ õióửu khióứn
õọỹng cồ õióỷn
Khoùa
Maùy phaùt
Bọỹ baùnh rng haỡnh tinh
Bọỹ õióửu khióứn
õọỹng cồ õióỷn
Bọỹ
ly hồỹp
ọỹng cồ nhióỷt
Bọỹ ừc quy

H thng ny cú nhc im l kt cu v iu khin phc tp, mt khỏc ch
truyn ng song song nú s cú bt li trong vic hot ng hiu sut cao v phỏt ra cụng sut
ti u mt cỏch liờn tc.
2.1.2. Truyn ng kiu bỏnh rng hnh tinh n.
Baùnh xe chuớ õọỹng

Khoùa vi sai
ọỹng
cồ õióỷn
Phanh daới 2
1
2
4
Z
3
R
2
R
3
1
R

2

3

1
1
Z
1
Z
3
2
Z
Sồ õọử hóỷ thọỳng truyóửn lổỷc kióứu hóỷ baùnh rng haỡnh tinh õồn
Bọỹ õióửu

khióứn õọỹng
cồ õióỷn
Bọỹ
ừc quy
Phanh daới 1
Ly h?p n?i
2
Họỹp sọỳ

2.1.3. H thng truyn lc vi stator motor di chuyn t do trong gii hn.
Ta thy rng gia h bỏnh rng hnh tinh n v mụ t in cú stator quay trong gii
hn cú c trng v vn hnh v iu khin ging nhau. Tuy nhiờn thit k h thng vi h
bỏnh rng hnh tinh n l d hn, ờm du hn vi t s truyn bỏnh rng R, nờn cú th chn
phng ỏn ny. Thờm na, t s truyn bỏnh rng nh th ny cú th tng mụ men mụ t. Mt
khỏc, mt mụ men mụ t thp s c yờu cu ng ng c v truyn mt mụ men ln
n vi sai cu ch ng. B kt hp kiu h bỏnh rng hnh tinh cú u im ni bt l bo
m tớnh linh hot v phng din tc t hai ngun ng lc truyn ng kt hp ng
thi. iu ny cho phộp trỏnh c hin tng cng bc tc ca mt trong hai ngun do
tc lm vic khỏc nhau t hai ngun ng lc (1) v (2).
Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008

8

Engine
Motor
controller
Batteries
Transmission
(gear box)
Lock

Motor rotor
Motor stator
Clutch 1
Clutch 2
FIGURE 9.18
Series - parallel mild hybrid electric drive train with a floating stator motor

Hệ thống truyền lực với stator tự do
3. Kết quả và tính toán
Như vậy nội dung thiết kế là: Thiết kế, tính toán hệ thống truyền lực kiểu hệ bánh răng
hành tinh đơn cho ô tô Hybrid 4 chỗ ngồi bố trí song song.
3.1. Tính chọn động cơ điện, động cơ xăng và ắc quy
Qua tính toán: N
yc
= 80 (KW).
3.1.1. Chọn động cơ điện.
Dựa vào website: hppt://www.metric mind.com.
Tên gọi: MES 200-175 to 200-250. Công suất: 30 (kw)
Mô men định mức: 100 (Nm). Số vòng quay định mức: 2850 (vg/ph)
Số vòng quay lớn nhất: 9000 (vg/ph). Khối lượng: 61 (kg)
Hiệu điện thế: 185 (V).
I = 0.0014n + 138.34
P= 0.0442n + 13.828
P = 30.23
P = 0.0099n + 0.0234
0
20
40
60
80

100
120
140
160
180
0 800 1600 2400 3200 4000 4800 5600 6400 7200 8000 8800 9600 10400
Speed RPM
Output p KW
0
5
10
15
20
25
30
35
Batt Curr A
Cuong do dong dien
Dac tinh cong suat
Linear (Cuong do dong
dien)
Linear (Cuong do dong
dien)
Linear (Dac tinh cong
suat)
Linear (dac tinh cong
suat)

Đặc tính công suất ra và cường
độ dòng điện theo số vòng quay

M = 96,957
M = 235182n
-0.9761
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 800 1600 2400 3200 4000 4800 5600 6400 7200 8000 8800 9600
speed RPM
Motor Eff %
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Torque Nm
Dac tinh hieu suat Dac tinh mo men

Đặc tính hiệu suất và mômen
của động cơ điện
Nhận xét:
a) Đặc tính công suất:
* Với giá trị của n từ 400 đến 2960(vg/ph), P
tăng nhanh.
* Với giá trị của n từ 2960 đến 10000
(vg/ph), P = const.

b) Đặc tính mô men:
* Với giá trị của n từ 200 đến 2960 (vg/ph), M
= const. Tiếp tục tăng n, M giảm dần.
Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008


9
3.1.2. Chọn động cơ xăng.
Tham khảo dãy công suất tiêu chuẩn của động cơ thì động cơ xăng thuộc loại Macovac
2136, công suất 50 (kw), khối lượng 160 (kg), tốc độ định mức 4700 (vg/ph).
Ne = -0 .1 3 42.W e
2
+ 17 8.9 .W e - 4 29 0
Me = -0.0 004 .We
2
+ 0.2 0 64 .We + 1 01 .5 9
0
10000
20000
30000

40000
50000
60000
0 100 200 300 400 500 600
We (ra d/s)
Ne (W)
0
20
40
60
80
100
120
140
Me (Nm )

Đặc tính ngoài động cơ xăng
* Nhận xét: Đặc tính ngoài giống đặc tính lý thuyết.
3.1.3. Tính chọn ắc quy.
a. Tính chọn ắc quy.
Ta thấy tại giá trị công suất định mức của động cơ điện P
m
=30 (KW), cường độ dòng
điện có giá trị I =144,1(A).
Chọn sơ bộ số giờ xe chạy hết bình là 2h, khi đó dung lượng của ắc quy là:
Dung lượng phóng : Q
p
= I
p
. t

p
= 144,1.2 = 288,2 (Ah).
Vì dung lượng ắc quy được sản xuất theo tiêu chuẩn, và với hiệu điện thế của động cơ
điện là 185 (V), chọn loại ắc quy NHW11 ở dạng cell có thông số kỹ thuật của mỗi ô như sau :
- Dung lượng mỗi cell : 6,5 (Ah); Hiệu điện thế mỗi cell : 1,2(V)
Số cell cần thiết : x =
2,1
185
= 154 cell. Các cell này phải mắc nối tiếp.
Với 154 cell : E = 154.6,5 =1001 (Ah).
Số giờ thực tế xe chạy hết bình là:t =
5,3
2,288
1001

p
Q
E
(h).
3.1.4. Đặc tính của xe Hybrid thiết kế.
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

V (m /s)
P k (N)
P k1
P k2
P k3
P k4
P kh1
P kh2
P kh3
P kh4
Pc
P kd

Đặc tính lực kéo P
k
tổng
hợp của xe Hybrid thiết kế.
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
V (m /s)
D1
D2
D3
D4

Dk h1
Dk h2
Dk h3
Dk h4
Dd

Đặc tính nhân tố động lực
kết hợp của xe Hybrid thiết kế
Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008

10

* Nhận xét: Hai đặc tính này có dạng giống nhau và đảm bảo tốt tính năng của xe thiết kế.
3.1.5. Tổng hợpcác thông số động học của ô tô
Thông số Đơn vị đo Giá trị
Vận tốc cực đại của xe
(Km/h) 160
Độ dốc cực đại xe có thể vượt qua
(
0
) 23,35
0

Quảng đường tăng tốc từ 0 ÷ 160(Km/h)
(m) 317,36
3.2. Thiết kế bộ truyền động kết hợp kiểu hệ bánh răng hành tinh
3.2.1. Tỷ số truyền lực chính i
o
.
max

2
0
..
V
R
i
bxnn



6,3
44,44
35,0.183,492

. Chọn i
0
= 4
3.2.2. Số răng của các bánh răng của hệ hành tinh.
Từ các điều kiện ăn khớp của cơ cấu hành tinh:







vavb
a
b
ac

ZZZZ
Z
Z
i 1

Và điều kiện nguyên cùng chẵn hoặc cùng lẻ (Z
b
- Z
a
) = 2Z
v
ta giải ra được số răng của
các bánh răng cơ cấu hành tinh như sau:
Z
a
= 20;Z
b
= 80; Z
v
= 30; Z
a
= 20; Z
b
= 80; Z
v
= 30
3.2.3. Các kích thước cơ bản của hệ bánh răng hành tinh.
Khoảng cách trục :
2
)(

2
)(
vbva
ht
ZZmZZm
A




 A
ht
= 62,5 [mm].
R
1
=
2
.
a
Zm
=
2
20.5,2
= 25 [mm]; R
2
=
2
Z.m
b
=

2
80.5,2
= 100 [mm]
R
v
=
2
Z.m
v
=
2
30.5,2
= 37,5 [mm]
3.3. Thiết kế, lắp đặt các hệ thống động lực trên ô tô
5
7
6
1
2
3
4

Sơ đồ bố trí lắp đặt thiết bị động lực trên xe:
1. Động cơ LPG; 2. Bình chứa nhiên liệu LPG;
3. Bộ nguồn ắc quy; 4. Bộ điều khiển động cơ
và rơle điện từ; 5. Ghế ngồi; 6. Động cơ điện; 7.
Bộ phân chia công suất kiểu hệ bánh răng hành
tinh.