Biên soạn MODULE thực hành cho xeTOYOTAPRIUS 2010

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tên đề tài:

BIÊN SOẠN MODULE THỰC HÀNH CHO XE
TOYOTAPRIUS 2010

SVTH :
MSSV:
SVTH :
MSSV:
GVHD:

NGÔ NGỌC DU
15345004
LÊ NGUYỄN HỒNG THANH
15345022
ThS. HUỲNH QUỐC VIỆT

TP. Hồ Chí Minh, tháng 02 năm 2017


TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô

Tên đề tài:

BIÊN SOẠN MODULE THỰC HÀNH CHO XE
TOYOTA PRIUS 2010

SVTH:
MSSV:
SVTH:
MSSV:
GVHD:

NGÔ NGỌC DU
15345004
LÊ NGUYỄN HỒNG THANH
15345022
ThS. HUỲNH QUỐC VIỆT

TP. Hồ Chí Minh, tháng 02 năm 2017.


TRƢỜNG ĐH SƢ PHẠM KỸ THUẬT
TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯

CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
TP. Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 02 năm 2017

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: 1. NGÔ NGỌC DU

MSSV: 15345004

2. LÊ NGUYỂN HỒNG THANH
MSSV: 15345022
Chun ngành: Cơng Nghệ Kỹ Thuật Ơ Tơ
Mã ngành đào tạo:......................
Hệ đào tạo: Đại Học Chính Quy
Khóa: 2015-2017
1. Tên đề tài

Mã hệ đào tạo: ...........................
Lớp: 15345A

BIÊN SOẠN MODULE THỰC HÀNH CHO XE TOYOTA PRIUS
2010
2. Nhiệm vụ đề tài

- Tìm hiểu tổng quan về hệ thống hybrid qua các đời.
- Các chế độ điều khiển động cơ Toyota Hybrid 2010.
- Đọc mạch điện và tìm vị trí trên xe.
- Chẩn đoán trên xe.
3. Sản phẩm của đề tài

-Một quyển đồ án tốt nghiệp.
-Hai đĩa CD
4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài:03/11/2016
5. Ngày hoàn thành nhiệm vụ:Theo kế hoạch khoa CKĐ

TRƢỞNG BỘ MÔN
BỘ HƢỚNG DẪN

CÁN





LỜI CẢM ƠN
Đƣợc sự phân cơng của Khoa Cơ khí động lực trƣờng Đại học Sƣ
phạm kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh và sự đồng ý của giáo viên ThS.
Huỳnh Quốc Việt hƣớng dẫn chúng em đã thực hiện đề tài “BIÊN
SOẠN MODULE THỰC HÀNH CHO XE TOYOTA PRIUS 2010”.

Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này em xin chân thành cảm ơn tồn thể
giáoviên đã tận tình hƣớng dẫn, giảng dạy trong suốt quá trình học tập,
nghiên cứu vàrèn luyện ở Trƣờng Đại học Sƣ phạm kỹ thuật thành phố
Hồ Chí Minh.
Chúng em xin chân thành cảm ơn tồn thể giáo viên của Khoa Cơ khí
động lực trƣờng Đại học Sƣ phạm kỹthuật TP. Hồ Chí Minh. Đặt biệt
là thầy ThS. Huỳnh Quốc Việt đã tận tình, chu đáo hƣớng dẫn chúng
em thực hiện đồ án tốt nghiệp này.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh
và tốt nhất, songdo buổi đầu mới làm quen với công tác nghiên cứu
khoa học, tiếp cận với thực tếsản xuất cũng nhƣ hạn chế về kiến thức
và kinh nghiệm nên không thể tránh khỏinhƣng thiếu sót nhất định mà
bản thân chƣa thấy đƣợc. Chúng em rất mong đƣợc sự góp ýcủa q
thầy, cơ giảng viên và các bạn đồng nghiệp để tiểu luận của em đƣợc
hồnchỉnh hơn.

Chúng em xin kính chúc q thầy cơ ln dồi dào sức khỏe để tiếp tục
cống hiến cho sự nghiệp giáo dục nƣớc nhà.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!.


LỜI MỞ ĐẦU
Trong đời sống kinh tế - xã hội ngày nay, giao thơng vận tải giữ một vai trị
hết sức quan trọng mà trong đó ơtơ là phƣơng tiện quan trọng. Do yêu cầu ngày
càng cao của con ngƣời, và sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, đã tạo
điều kiện cho nghành công nghiệp ôtô phát triến ngày một hoàn thiện. Đáp ứng
rộng rãi hơn nhu cầu sử dụng và chất lƣợng ngày càng đƣợc nâng cao.
Khi hoạt động trên đƣờng, ô tô luôn vận hành ở nhiều chế độ khác nhau (đi
nhanh, đi chậm, tăng tốc, lên dốc, xuống dốc...), có lúc cần cơng suất mạnh mẽ
nhất, nhƣng phần lớn thời gian chỉ cần một nguồn động lực vừa đủ để chuyển
động. Trong khi đó, động cơ đốt trong có sự biến thiên cơng suất không cao,
thƣờng xảy ra dƣ thừa công suất, nhất là khi di chuyển trong thành phố. Để giải
quyết vần đề này, trên một số ô tô ngƣời ta đã sử dụng công nghệ Hybrid nhƣ:
Toyota Prius, Honda Insight, Ford Escape, Nissan Altima hybrid,... Trong đề tài
này, nhóm chúng tơi chỉ giới thiệu về công nghệ Hybrid trên xe Toyota Prius. Ơ tơ
sử dụng cơng nghệ này sẽ có những ƣu điểm sau: tiết kiệm nhiên liệu, giảm khí
thải động cơ, thân thiện hơn với mơi trƣờng, tiết kiệm chi phí vận hành.
Với hy vọng tổng hợp lại các kiến thức đã đƣợc học và muốn có thêm những
hiểu biết, nắm bắt sâu sắc hơn về ô tô Hybrid để bổ sung thêm vốn kiến thức của
mình, nên chúng tơi quyết định chọn đồ án “BIÊN SOẠN MODULE THỰC
HÀNH CHO XE TOYOTA PRIUS 2010”.
Với những kiến thức đã đƣợc học, cùng với sự giúp đỡ của bạn bè và đặc
biệt là sự giúp đỡ tận tình, chu đáo của thầy giáo ThS. Huỳnh Quốc Việt,chúng em
đã hoàn thành đồ án đúng thời gian. Hy vọng đồ án sẽ là một trong những tài liệu
giúp ích trong cơng tác giảng dạy và học tập ở trƣờng. Tuy nhiên, do kiến thức còn
hạn chế, trong phạm vi thời gian có hạn, lƣợng kiến thức lớn nên đồ án không

tránh khỏi những hạn chế nhất định.
Chúng em rất mong đƣợc sự góp ýcủa quý thầy, cô giảng viên và các bạn
đồng nghiệp để tiểu luận của em đƣợc hoànchỉnh hơn.


MỤC LỤC:
CHƢƠNG 1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VÀ TỔNG QUANG VỀ ĐỘNG CƠ
HYBRID TOYOTA PRIUS 2010 .....................................................................................1
1.1 khái niệm và lịch sử phát triển của động cơ Huybrid Toyota Prius. ......................1
1.1.1 Khái niệm xe hybrid....................................................................................................1
1.1.2 Chiếc xe hybrid đầu tiên .............................................................................................1
1.1.3. Lịch sử xe Hybrid .....................................................................................................2
1.1.4 Ƣu điểm của ôtô Hybrid: ...........................................................................................4
1.2. Các Phƣơng pháp truyền động trên xe hybrid:.......................................................5
1.2.2. Tổ hợp ghép song song. .............................................................................................6
1.2.3. Tổ hợp kiểu kết hợp (nối tiếp/song song): .................................................................8
1.3.1. Giới thiệu chung. ......................................................................................................9
1.3.2. Các thành phần chính của hệ thống hybrid: .......................................................10
1.3.2.1. Động cơ đốt trong: ................................................................................................11
1.3.2.2. Mô tơ – máy phát (MG1). .....................................................................................12
1.3.2.3. Mô tơ – máy phát (MG2). ....................................................................................12
1.3.2.4. Bộ phân chia công suất gồm hai bộ bánh răng hành tinh. ....................................13
1.3.2.5. Đĩa Giảm Chấn truyền động. ................................................................................15
1.3.2.6. Bộ chuyển đổi điện ...............................................................................................16
1.3.2.7. Ắc-Quy điện áp cao. .............................................................................................17
1.4. Các chế độ điều khiển động cơ HYBRID PRIUS 2010..... ...................................18
1.4.1. Khi Khởi Hành Và Tải Nhẹ (Hoặc chạy lùi tay số ở vị trí R). ................................18
1.4.2. Khi Khởi Động Động Cơ Nhiệt. ..............................................................................19
1.4.3. Khi xe chạy bình thƣờng. .........................................................................................20
1.4.4. Xe tăng tốc. ..............................................................................................................20

1.4.5. Giảm tốc và phanh. ..................................................................................................21
1.5. So sánh động cơ Toyota prius 2010 với các dòng xe hybrid khác. .......................22
1.5.1. Động cơ đốt trong. ...................................................................................................22
1.5.2. Hộp số. .....................................................................................................................23
1.5.3. Công suất động cơ điện: ..........................................................................................24
1.5.4. Bộ chuyển đổi. .........................................................................................................27
CHƢƠNG 2: HƢỚNG DẪN SỬ DỤNG XE .................................................................28


2.1. Hệ thống khóa thơng minh. ......................................................................................28
2.2. Điều khiển đóng, mở cửa xe. ....................................................................................29
2.3. Chức năng khởi động và dừng xe. ...........................................................................30
2.4. Lựa chọn tay số điện tử ............................................................................................31
2.5. Các chế độ lựa chọn công suất trên xe Prius 2010. ................................................33
2.6. Hệ thống thơng gió năng lƣợng mặt trời và điều khiển hệ thống điều hịa. ........34
2.6.1. Hệ thống thơng gió năng lƣợng mặt trời..................................................................34
2.6.2 hệ thống điều hịa .....................................................................................................35
CHƢƠNG 3: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRÊN XE PRIUS 2010 ............................38
3.2. Sơ đồ hệ thống THS ..................................................................................................43
3.3. Sơ đồ điều khiển hệ thống hybrid ...............................................................................45
3.4. BỘ CHUYỂN ĐỔI DC-DC ......................................................................................49
3.5. Bộ biến tần .................................................................................................................50
3.6. Điều Khiển cho MG1, MG2 .......................................................................................52
3.7. HỆ THỐNG ẮC-QUY THƠNG MINH..................................................................53
3.7.2. Cảm biến dịng điện .................................................................................................57
3.7.3. HỆ THỐNG QUẠT LÀM MÁT ẮC-QUY. ............................................................58
3.8. HỆ THỐNG TUẦN HOÀN NHIỆT LÀM ẤM ĐỘNG CƠ BẰNG KHÍ XẢ...........60
3.9. HỆ THỐNG CẢNH BÁO ÁP SUẤT LỐP XE. .........................................................62
3.10. Vị trí tay số................................................................................................................66
CHƢƠNG 4: CHẨN ĐOÁN TRÊN XE HYBRID TOYOTAPRIUS 2010 ................69

BÀI 1: KIỂM TRA CỤM TAY SỐ ................................................................................69
1.1.Nguyên lý hoạt động ....................................................................................................69
1.2. Chuẩn bị ......................................................................................................................70
1.3. Các bƣớc chẩn đoán: ...................................................................................................70
BÀI 2: KIỂM TRA QUẠT LÀM MÁT ẮC QUY CAO ÁP ........................................79
2.1. Nguyên lý hoạt động ...................................................................................................79
2.2. Chuẩn bị ......................................................................................................................79
2.3. Các bƣớc chẩn đốn ....................................................................................................79
Khi có lỗi P0A85-123: điện áp đầu ra cao hơn so với giá trị cho phép. ......................91
BÀI 3: KIỂM TRA CẦU CHÌ AN TỒN (SERVICE PLUG GRIB) ( ......................97
3.1. Nguyên lý hoạt động ...................................................................................................97
3.2. Chuẩn bị. .....................................................................................................................97


3.3. Các bƣớc kiểm tra. ......................................................................................................97
Dùng máy chẩn đoán cầm tay để kiểm tra. ........................................................................97
BÀI 4: KIỂM TRA BƠM NƢỚC LÀM MÁT BIẾN TẦN ..........................................99
4.1. Nguyên lý hoạt động ...................................................................................................99
4.2. Chuẩn bị ......................................................................................................................99
4.3. Các bƣớc kiểm tra .......................................................................................................99
BÀI 5. KIỂM TRA ẮC QUY CAO ÁP ........................................................................106
5.1. Nguyên lý hoạt động. ................................................................................................106
5.2. Chuẩn bị ....................................................................................................................107
5.3. Các bƣớc tiến hành kiểm tra .....................................................................................107
BÀI 6: KIỂM TRA BỘ KHÓA SỐ DÃY P .................................................................109
6.1. Nguyên lý hoạt động .................................................................................................109
6.2. Chuẩn bị ....................................................................................................................110
6.3. Các bƣớc kiểm tra .....................................................................................................110
KHI XUẤT HIỆN MÃ LỖI C 2301 ...........................................................................121
KHI XUẤT HIỆN MÃ LỖI C2303 .............................................................................123

KHI XUẤT HIỆN MÃ LỖI C2304, C2305, C2306: ...................................................125
KHI XUẤT HIỆN MÃ LỖI C 2307 .............................................................................131
KHI XUẤT HIỆN MÃ LỖI C 2308 ............................................................................132
KHI XUẤT HIỆN MÃ LỖI C 2309 ............................................................................132
BÀI 7: KIỂM TRA CÔNG TẮC VỊ TRÍ P .................................................................137
7.1. Nguyên lý hoạt động: ................................................................................................137
7.2.Chuẩn bị .....................................................................................................................137
7.3. Các bƣớc kiểm tra .....................................................................................................137
Dùng máy chẩn đoán cầm tay kiểm tra mã lỗi. ...............................................................137
BÀI 8: KIỂM TRA CẢM BIẾN VỊ TRÍ BÀN ĐẠP GA ...........................................140
8.1. Chuẩn bị. ...................................................................................................................140
8.2. Các bƣớc kiểm tra .....................................................................................................140
Bài 9: KIỂM TRA CẢM BIẾN BÀN ĐẠP PHANH ..................................................142
9.1. Chuẩn bị ....................................................................................................................142
9.2. Các bƣớc kiểm tra .....................................................................................................142
BÀI 10: KIỂM TRA CÔNG TẮC POWER SWICH .................................................145
10.1. Chuẩn bị ..................................................................................................................145


10.2. Các bƣớc kiểm tra ...................................................................................................145
BÀI 11.KIỂM TRA SMART KEY ECU .....................................................................147
11.1.Nguyên lý hoạt động ................................................................................................147
11.2 Chuẩn bị ...................................................................................................................147
11.3. Các bƣớc kiểm tra ...................................................................................................147
BÀI 12: KIỂM TRA CẢM BIẾN VỊ TRÍ BƢỚM GA ..............................................155
12.1. Nguyên lý hoạt động ...............................................................................................155
12.2.Chuẩn bị ...................................................................................................................155
12.3. Các bƣớc chẩn đoán ................................................................................................155
BÀI 13: KIỂM TRA MG ECU .....................................................................................158
I.1. Nguyên lý hoạt động..................................................................................................158

I.2. Chuẩn bị .....................................................................................................................159
I.3. Các bƣớc chẩn đốn: .................................................................................................159
BÀI 14: KIỂM TRA CHẨN ĐỐN BỘ CHUYỂN ĐỔI DC/DC .............................167
14.1. Nguyên lý hoạt động ...............................................................................................167
14.2.Chuẩn bị. ..................................................................................................................168
14.3.Các bƣớc tiến hành chẩn đoán. ................................................................................168
BÀI 15: KIỂM TRA CẢM BIẾN DÕNG ĐIỆN .........................................................187
15.1. Nguyên lý hoạt động. ..............................................................................................187
15.2. Chuẩn bị: .................................................................................................................188
15.3. Các bƣớc chẩn đoán. ...............................................................................................188
Khi xuất hiện mã lỗi P0AC0-123. .................................................................................189
Chƣơng 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................Error! Bookmark not defined.0
5.1. Kết luận. .................................................................... Error! Bookmark not defined.0
5.2. Kiến nghị. .................................................................. Error! Bookmark not defined.0
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................191


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Mơ hình xe TOYOTA Prius 2010......................................................................1
Hình 1.2. Mơ hình chiếc hybrid đầu tiên.............................................................................2
Hình 1.3 sơ đồ truyền động kiểu nối tiếp.............................................................................5
Hình 1.4 sơ đồ truyền động kiểu song song.........................................................................7
Hình 1.6 Mơ hình xe Toyota Prius 2010. ............................................................................9
Hình 1.8. Động cơ đốt trong prius 2010. ...........................................................................11
Hình 1.9 Sơ đồ mặt cắtMG1 ..............................................................................................12
Hình 1.10 Sơ đồ mặt cắt MG2 ...........................................................................................12
Hình 1.11 Sơ đồ mơ tả bộ bánh răng hành tinh. ................................................................13
Hình 1.12. Sơ đồ chi tiết bộ phân chia cơng suất. .............................................................14
Hình 1.13 Sơ đồ cấu tạo đĩa giảm chấn. ............................................................................15
Hình 1.14. Bộ chyển đổi ....................................................................................................16

Hình 1.15. Hình ảnh mơ tả ắc quy cao áp. .........................................................................17
Hình 1.16. Sơ đồ đƣờng truyền công suất khi sử dụng động cơ điện................................18
Hình 1.17 Sơ đồ truyền mơmen của bộ phân chia cơng suất khi sử dụng động cơ điện. ..18
Hình 1.18 Sơ đồ truyền mômen từ MG1 đến động động cơ xăng khi khởi động. ............19
Hình 1.19 Sơ đồ đƣờng truyền cơng suất khi sử dụng động cơ điện .................................20
Hình 1.20. Sơ đồ truyền mômen từ động cơ điện và động cơ xăng đến bánh xe. ............21
Hình 1.21. Sơ đồ chuyển hóa cơ năng thành điện năng để sạc cho Ắc-Quy HV. .............22
Hình 1.22. biểu đồ cơ khí của Prius 2004, Prius 2010/Camry, GS450h/LS600h. ............23
Hình 1.23. số bánh răng hộp số ở prius 2010, prius 20004 và camry 2007. .....................23
Hình 1.24 Số răng của bộ phân chia công suất của prius 2010, camry 2007. ...................24
Hình 1.25. So sánh độ lớn của dây cao áp prius 2010, prius 2004, camry 2007,LS 600h.
............................................................................................................................................27
Hình 2.1 Chìa khóa thơng minh .........................................................................................28
Hình 2.2. Vị trí cảm biến trên cửa .....................................................................................29
Hình 2.3. Minh họa quá trình khởi động trên xe ...............................................................30
Hình 2.4. Minh họa các vị trí trên tay số ...........................................................................31
Hình 2.5. Minh họa hiển thị các vị trí chon số trên bảng đồng hồ ....................................32
Hình 2.6. Minh họa các nút lụa chọn chế độ bố trí trên xe ................................................33
Hình 2.7. Vị trí pin mặt trời ...............................................................................................34
Hình 2.8. Khóa thơng minh ...............................................................................................35


Hình 2.9. Sơ đồ vị trí máy điều hịa trên xe .......................................................................36
Hình 2.10. Sơ đồ hệ thống điều hịa khi khơng làm việc ...................................................36
Hình 2.11. Sơ đồ hệ thống điều hịa khi làm việc ..............................................................37
Hình 3.2. Sơ đồ hệ thống THS ...........................................................................................44
Hình 3.3. Sơ đồ điều khiển của hệ thống THS .................................................................48
Hình 3.4. Sơ đồ khối bộ chuyển đổi DC/DC .....................................................................49
Hình 3.5. Sơ đồ mạch điện bộ chuyển đổi. ........................................................................50
Hình 3.6. Sơ đồ điều khiển bộ biến tần (inverter) .............................................................51

Hình 3.7. Sơ đồ mạch điều khiển MG1 và MG2 ...............................................................52
Hình 3.8. Sơ đồ tổng quát hệ thống pin thông minh ..........................................................55
Hình 3.9. Sơ đồ mạch tổng quát ECU ắc quy ...................................................................56
Hình 3.10. Sơ đồ Sự thay đổi tình trạng nạp (SOC) ..........................................................57
Hình 3.11. Sơ đồ cảm biến dịng điện và biểu đồ thể hiện tình trạng nạp xả của ắc-quy
cao áp .................................................................................................................................57
Hình 3.12. Sơ đồ mạch điều khiển quạt làm mát ắc-quy. ..................................................59
Hình 3.13. Sơ đồ vị trí hệ thống tuần hồn nhiệt khí xả trên xe. .......................................60
Hình 3.14: Sơ đồ hoạt động của hệ thống tuần hồn nhiệt khí xả .....................................61
Hình 3.15. Sơ đồ hệ thống cảnh báo áp suất lốp................................................................63
Hình 3.16. Hình cảm biến áp suất lốp................................................................................63
Hình 3.17. Sơ đồ điều khiển hệ thống cảnh báo áp suất lốp ..............................................65
Hình 3.18. Sơ đồ bố trí cảm biến chọn số và cảm biến chuyển số ....................................66
Hình 3.19. Sơ đồ nguyên lý cảm biến chuyển số...............................................................67
Hình 3.20. Sơ đồ nguyên lý cảm biến chọn số ..................................................................68
Hình 4.1: sơ đồ tổng quát cảm biến chọn số và chuyển số ................................................69
Hinh 4.2. Sơ đồ nguyên mạch điều khiển quạt làm mát ắc-quy cao áp.............................79
Hình 4.3 sơ đồ mạch điện và cảm biến điều khiển quạt làm mát ắc-quy cao áp. ..............91
Hình 4.4 Sơ đồ mạch cầu chì sửa chữa. .............................................................................97
Hình 4.6 Sơ đồ mạch điều kiển bơm nƣớc làm mát biến tần. ...........................................99
Hình 4.7 Sơ đồ mạch ắc-quy cao áp ................................................................................106
Hình 4.8 sơ đồ cấu tạo ắc-quy cao áp ..............................................................................107
Hình 4.9 Sơ đồ khối bộ khóa số dãy P .............................................................................109
Hình 4.10 Sơ đồ mạch khóa số dãy P ..............................................................................109
Hình 4.11 Sơ đồ mạch cơng tắc vị trí P ...........................................................................137


Hình 4.12 Sơ đồ giáo tiếp hệ thống khóa thơng minh .....................................................147
Hình 4.13 Sơ đồ mạch cảm biến vị trí bƣớm ga. .............................................................155
Hình 4.14 Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống MG ECU. ..................................................158

Hình 4.15 Sơ đồ mạch điện bộ chuyển đổi DC/DC. ........................................................167
Hình 4.16 Sơ đồ mạch điện bộ chuyển đổi. .....................................................................168
Hình 4.17 Sơ đồ nguyên lý hiệu ứng hall khi chƣa có từ trƣờng. ...................................187
Hình 4.18 Sơ đồ nguyên lý hiệu ứng hall khi có từ trƣờng. ............................................187

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.2 So sánh Ắc-Quy cao áp THS-I VÀ THS-II, III. ....................................... 17
Bảng 1.3 So sánh động cơ xăng trên các đời THS. ................................................. 22
Bảng 1.4 So sánh động cơ điện trên xe hybrid prius 2004, prius 2010, LS 600h 2008
và camry............................................................................................................... 24
Bảng 1.5. So sánh bộ chuyển đổi trên các xe Hybrid. ............................................. 27


CHƢƠNG 1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VÀ TỔNG QUANG VỀ
ĐỘNG CƠ HYBRID TOYOTA PRIUS 2010
1.1 khái niệm và lịch sử phát triển của động cơ Huybrid Toyota Prius.
1.1.1 Khái niệm xe hybrid
Xe hybrid, thƣờng đƣợc gọi là xe lai hay xe lai điện, là loại xe sử dụng hai nguồn
động lực: Động cơ đốt trong và động cơ điện. Sự hoạt động của xe là sự kết hợp hoạt
động giữa động cơ đốt trong và động cơ điện sao cho tối ƣu nhất. Một bộ điều khiển sẽ
quyết định khi nào động cơ đốt trong hoạt động, khi nào động cơ điện hoạt động và khi
nào cả hai cùng hoạt động.

Hình 1.1. Mơ hình xe TOYOTA Prius 2010.
1.1.2 Chiếc xe hybrid đầu tiên
Những chiếc xe lai đầu tiên đƣợc triển lãm ở Paris Salon năm 1899. Nó đƣợc chế
tạo bởi Pieper, Liège của Bỉ và công ty truyền tải điện Vendovelli và Priestly của Pháp.
Xe Pieper là một kiểu xe lai song song với một động cơ xăng nhỏ làm mát bằng gió đƣợc
hỗ trợ thêm một động cơ điện và các ắc quy chì. Ắc quy sẽ đƣợc nạp khi xe đang chạy
đều trênđƣờng cao tốc hoặc khi xe hoạt động tại chỗ. Khi công suất dẫn động yêu cầu cao

hơn công suất định mức của động cơ, mô-tơ điện sẽ cung cấp thêm công suất cho động

1


cơ. Nó là một trong hai chiếc xe hybrid đầu tiên và là chiếc xe lai song song đầu tiên và
nó cũng là chiếc xe đƣợc khởi động bằng điện đầu tiên.

Hình 1.2. Mơ hình chiếc hybrid đầu tiên
Một chiếc hybrid khác đƣợc giới thiệu tại Paris Salon, 1899 là chiếc xe lai kiểu nối
tiếp đầu tiên và nó thừa kế từ xe điện thƣơng mại của công ty Vendovelli và Priestly
Pháp. Chiếc xe điện này có 3 bánh với 2 bánh sau đƣợc dẫn động bởi hai môtơ độc lập
Thêm vào đó là một động cơ xăng 3/4 hp và một máy phát 1,1 kW đƣợc đặt ở thanh dằng
và đƣợc kéo bởi xe để làm tăng tầm hoạt động của xe bằng cách nạp lại cho ắc quyTrong
trƣờng thiết kế của ngƣời Pháp này, thiết kếlai đƣợc dùng để tăng thêm phạm vi hoạt
động cho một xe điện và không cung cấp thêm năng lƣợng cho một động cơ đốt trong
yếu.
Một ngƣời Pháp tên là Camille Jenatzy đã giới thiệu một chiếc xe lai song song tại
Paris Slon vào năm 1903. Chiếc xe này kết hợp một động cơ xăng 6 hp và một động cơ
điện 14 hp, nó có thể nạp lại cho ắc quy từ động cơ hoặc có thể hỗ trợ động cơ.
Một ngƣời Pháp khác tên là H.Krieger chế tạo một chiếc xe lai kiểu nối tiếp thứ
hai vào năm 1902. Thiết kế của ông dùng hai môtơ DC dẫn động hai bánh trƣớc, chúng
lấy năng lƣợng từ 44 ngăn ắc quy chì, chúng đƣợc nạp lại bằng một máy phát điện một
chiều dẫn động bởi động cơ sử dụng cồn đánh lửa cƣỡng bức.
1.1.3. Lịch sử xe Hybrid
TS. Victor Wouk đƣợc biết đến nhƣ là một nhà nghiên cứu trong trào lƣu xe lai
điện.Năm 1975, ông cùng với các đồng nghiệp đã xây dựng một phiên bản xe hybird kiểu

2

song song của chiếc Buick Skylark13. Động cơ đƣợc sử dụng là động cơ quay của Mazda
kết hợp với hộp số thƣờng. Nó đƣợc hỗ trợ bởi động cơ điện DC riêng biệt 15 hp đƣợc
đặt phía trƣớc hộp số 8 ắc quy 12 V đƣợc sử dụng để dự trữ năng lƣợng. Tốc độ tối đa xe
đạt đƣợc là 80 mph (129 km/h), khả năng tăng tốc từ 0 đến 60 mph trong 16.s
Thiết kế xe lai nối tiếp đƣợc hồi sinh bởi giáo sƣ Dr. Ernest H. Wakefield năm
1976, khi đang làm việc cho Linear Alpha Inc. Một động cơ - máy phát AC nhỏ với công
suất đầu ra 3 kW đƣợc sử dụng để nạp bộ ắc quy. Tuy nhiên những thí nghiệm này nhanh
chóng dừng lại bởi vì vấn đề kỹ thuật. Những tiếp cận khác đƣợc nghiên cứu trong thập
niên 70 và những năm đầu thập niên 80 nhằm mở rộng dải hoạt động của xe lai, dựa trên
thiết kế của Venlovelly và Priestly năm 1899. Nhƣng những nghiên cứu này không thể
tiếp cận thị trƣờng. Các mẫu xe lai khác đƣợc chế tạo bởi tập đoàn Electric Auto vào năm
1982 và tập đoàn Briggs & Stratton 1980, cả hai đều theo kiểu bố trí song song. Mặc dù
trải qua hai cuộc khủng hoảng dầu mỏ năm 1973 và 1977, và mặc dù vấn đề mơi trƣờng
ngày càng đƣợc quan tâm, nhƣng chẳng có chiếc xe lai nào xuất hiện trên thị trƣờng. Các
nhà nghiên cứu bị thu hút bởi xe điện, vì vậy đã cónhiều mẫu xe điện đƣợc chế tạo trong
thập nên 80. Xe lai thiếu sự hấp dẫn trong thời kỳ này có thể là do thiếu sự phát triển của
điện tử công suất ứng dụng, động cơ điện hiện đại, và công nghệ ắc quy. Thập niên 80 là
thời điểm đánh dấu sự cải tiến kích thƣớc động cơ đốt trong, sự giới thiệu bộ chuyển đổi
xúc tác xử lý khí thải,vàcôngnghệphunnhiênliệu.
Khái niệm xe lai điện thật sự trở nên hấp dẫn vào thập niên 90 khi một điều trở
nên chắc chắn rằng xe điện không bao giờ đạt đến mục tiêu tiết kiệm năng lƣợng. Tập
đoàn Ford Motor khởi động chƣơng trình "Thách thức xe lai điện Ford" thu hút những nỗ
lực từ các trƣờng đại học nhằm phát triển phiên bản xe lai cho sản xuất ô tô.
Các nhà sản xuất xe hơi trên thế giới đã xây dựng nhiều mẫu động cơ lai đạt đến
tính tiết kiệm nhiên liệu thật tuyệt vời so với các phiên bản động cơ đốt trong trƣớc đây.
Tại Mỹ, Dodge đã xây dựng mẫu xe Intrepid ESX 1, 2, và 3. ESX1 là xe lai điện
bố trí nối tiếp, cơng suất đƣợc cung cấp bởi động cơ diesel tăng áp nhỏ 3 xylanh và bộ
nguồn ắc quy, 2 động cơ điện công suất 100 hp đƣợc đặt ở hai bánh sau. Chính phủ Mỹ
lập ra "Hiệp hội cho một thế hệ xe mới" (Partnership for a New Generation of Vehicles PNGV) và đặt ra chỉ tiêu đối với dịng xe sedan trung bình phải đạt đến 80 mpg. Ford

Prodigy và GM Precept là kết quả của nỗ lực này, cả hai chiếc này đều là xe lai điện bố

3


trí song song, nguồn cơng suất sử dụng động cơ diesel tăng áp kích thƣớc nhỏ kết hợp với
ly hợp khô và hộp số thƣờng. Cả hai đều đạt đƣợc yêu cầu chỉ tiêu đề ra nhƣng việc sản
xuất này không đƣợc thực hiện.
Nỗ lực của ngƣời châu Âu đƣợc thể hiện qua chiếc French Renault Next, là chiếc
xe lai điện cỡ nhỏ sử dụng động cơ đốt cháy cƣỡng bức 750 cc và hai mơtơ điện. Nó có
thể đạt tốc độ tối đa là 29.4 km/l (70 mpg) và đặc tính tăng tốc tƣơng đƣơng với kiểu xe
truyền thống. Volkswagen cũng cho ra mẫu Chico, về cơ bản nó là một chiếc xe điện, với
bộ ắc qui nickel– metal hydride và một động cơ kích từ ba pha. Một động cơ xăng nhỏ
hai xy lanh dùng để nạp lại cho ắc quy và cung cấp thêm công suất khi hoạt động tốc độ
cao.
Sự nỗ lực đáng kể nhất trong sự phát triển và thƣơng mại hóa xe lai điện đƣợc tạo
ra bởi các nhà sản xuất ngƣời Nhật. Năm 1997 Toyota đã cho ra mắt dòng sedan Prius ở
Nhật, Honda cũng cho ra dòng xe Civic và Civic Hybrid. Những chiếc xe trên hiện đang
lƣu thơng trên tồn thế giới. Chúng có thể đạt đến tính năng tiêu thụ nhiên liệu tuyệt hảo.
Toyota Prius và các dòng xe Honda có một giá trị lịch sử vì chúng là những chiếc xe lai
đầu tiên đi vào thƣơng mại hóa trong kỷ nguyên hiện đại để đáp ứng vấn đề tiêu thụ
nhiên liệu trên xe.
1.1.4 Ƣu điểm của ôtô Hybrid:
Tổ hợp động cơ hybrid có những ƣu điểm sau:
- Tận dụng năng lƣợng khi phanh: khi cần phanh hoặc khi xe giảm tốc độ, động cơ
điện có tác dụng nhƣ máy phát điện, năng lƣợng phanh đƣợc tận dụng để tạo ra dòng điện
nạp cho ắc-quy.
- Giảm lƣợng tiêu thụ nhiên liệu (động cơ hybrid tiêu thụ lƣợng nhiên liệu ít hơn
nhiều so với động cơ đốt trong thông thƣờng, chỉ bằng một nửa).
- Động cơ điện đƣợc 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 thƣớc nhỏ gọn.
- Có thể sử dụng vật liệu nhẹ để giảm khối lƣợng tổng thể của ơtơ.
- Có thể chạy xa và mạnh mẽ đƣợc giống nhƣ những ơ tơ chạy xăng bình thƣờng.

4


- Ơ tơ Hybrid vẫn dùng xăng làm nhiên liệu nên ngƣời vận hành không phải lo
việc nạp điện, thông thƣờng tốn rất nhiều thời gian.
- Ơ tơ Hybrid ít gây ô nhiễm môi trƣờng hơn ô tô chạy xăng bình thƣờng bởi vì
động cơ điện có hiệu xuất cao hơn nhiều so với động cơ xăng.
1.2. Các Phƣơng pháp truyền động trên xe hybrid:
Theo phƣơng pháp truyền động, có thể chia động cơ hybrid thành 3 loại chính: tổ
hợp ghép nối tiếp, tổ hợp ghép song song, và tổ hợp ghép kết hợp (nối tiếp/song song).
1.2.1 Tổ hợp ghép nối tiếp

Hình 1.3 sơ đồ truyền động kiểu nối tiếp.
Hybrid nối tiếp: Đối với loại hệ thống này, nguồn động lực chính xoay bánh xe là
động cơ điện. Trong khi động cơ chỉ làm nhiệm vụ phát ra điện để nạp pin và cung cấp
cho động cơ điện.
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 khơng có sự
liên hệ cơ khí nào giữa nguồn động cơ và bánh xe. Năng lƣợng đƣợc chuyển đổi từ hoá

5


năng của nhiên liệu thành cơ năng là quay rô-to của máy phát tạo ra điện năng và từ điện
năng lại chuyển sang cơ năng làm quay bánh xe.
Ƣu điểm của sơ đồ này là: Động cơ đốt trong sẽ không khi nào hoạt động ở chế độ

không tải nên giảm đƣợc ô nhiễm môi trƣờng; Động cơ đốt trong có thể chọn ở chế độ
hoạt động tối ƣu, phù hợp với các loại ơtơ; Sơ đồ này có thể không cần hộp số.
Tuy nhiên, tổ hợp ghép nối tiếp cịn tồn tại những nhƣợc điểm nhƣ: Kích thƣớc và
dung tích ắc quy lớn hơn so với tổ hợp ghép song song; động cơ đốt trong luôn làm việc
ở chế độ nặng nhọc để cung cấp nguồn điện cho ắc-quy nên dễ bị quá tải
1.2.2. Tổ hợp ghép song song.
Hybrid song song: Đối với loại hệ thống này, cả hai nguồn động lực (điện và
xăng) đều đƣợc 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 đƣợc xoay 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 đƣợc cung cấp từ ắc-quy điện thành
cơ năng.

-

Chức năng thứ hai là chuyển hóa ngƣợc 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 lƣợng một cách hiệu quả nhất.

6


Hình 1.4 sơ đồ truyền động kiểu song song.
Trong sơ đồ này, ngồi sự liên hệ cơ khí trực tiếp giữa động cơ đốt trong và bánh
xe nhƣ ôtô thông thƣờng cịn có thêm động cơ điện truyền động đến bánh xe. Khi ôtô
chạy trên xa lộ, nguồn dẫn động chủ yếu sẽ là động cơ đốt trong, động cơ điện sẽ dùng
khi gia tốc ơtơ cịn khi chạy trong thành phố nguồn dẫn động chủ yếu là động cơ điện.
Ƣu điểm Sơ đồ này là: Công suất của ôtô sẽ mạnh hơn do sử dụng cả hai nguồn

năng lƣợng, không cần dùng máy phát riêng do động cơ điện có tính năng giao hốn,
lƣỡng dụng sẽ làm nhiệm vụ nạp điện cho ắc quy trong các chế độ hoạt động bình
thƣờng, ít tổn thất cho các cơ cấu truyền động trung gian. Động cơ điện đƣợc sử dụng ở
đây là loại đặc biệt có tính năng lƣỡng dụng, nó có thể khởi động động cơ đốt trong và
dùng nhƣ một máy phát điện để nạp điện cho ắc quy, cung cấp năng lƣợng trong trƣờng
hợp xe cần gia tốc hoặc lên dốc.

7


1.2.3. Tổ hợp kiểu kết hợp (nối tiếp/song song):

Hình 1.5 sơ đồ truyền động kiểu kết hợp.
Hệ thống này kết hợp hệ thống nối tiếp với hệ thống song song nhằm để cực đại
hố các sự giúp ích của hai hệ thống. Nó có hai mơtơ, và tuỳ thuộc vào điều kiện dẩn
động, chỉ dùng môtơ điện hoặc công suất dẩn động từ cả môtơ điện và động cơ, nhằm để
đạt đƣợc mức hiệu suất cao nhất.

8


1.3. Tổng quan về hệ thống Hybrid prius 2010.
1.3.1. Giới thiệu chung.
Mơ hình toyota Prius năm 2010 là thế hệ thứ 3 là một chiếc hatchback 5 cửa với
sức chứa 5 ngƣời có sự thay đổi thiết kế ngoại thất và nội thất mới.

Hình 1.6 Mơ hình xe Toyota Prius 2010.

 Động cơ đốt trong : 98 hp (73KW). Dung tích 1.8l
 Mơ-tơ điện (MG2): 80 hp (60 KW) loại nam châm vĩnh cửu

Comment [TN1]: Bổ sung công suất MG1

 Mô-tơ điện (MG1): 42 KW loại nam chân vĩnh cửu
 Hộp số tự động ECVT (electrically controlled continuously variable transaxle)
 Accu cao áp : 201.6V NiMH
 Trọng lƣợng xe : 1379kg
 Dung tích bình xăng : 45lít
 Mức tiêu hao nhiên liệu :4.7-4.8 lit/100km
 Với bộ biến tần mới có thể làm tăng điện áp cấp cho động cơ điện lên đến 650 V
 Khung xe : thép
 Nắp cabo và cửa cốp sau làm bằng hợp kim thép và nhôm.
 Số VIN của xe gồm 17 chữ và số và đƣợc dán ở trong kính chắn gió phía trƣớc và
trên trụ cửa lái xe
Ví dụ VIN: JTDKN3DUA82020211
Một xe Prius đƣợc xác định bằng 8 ký tự đầu tiên : JTDKN3DU

9


1.3.2 Các thành phần chính của hệ thống hybrid:

Hình: 1.7. Sơ đồ xe các bộ phận truyền lực trên Toyota Prius 2010.
Ghi chú:
1. Động cơ đốt trong.
2. Bộ giảm chấn cụm truyền
động.
3. Mô tơ-máy phát 1 (MG1).
4. Bộ phân chia công suất.
5. Bánh răng mặt trời (MG1).

6. Mô tơ-máy phát 2 (MG2).
7. Bơm dầu.

8. Bánh răng bao MG2.
9. Cần dẫn MG2.
10. Bánh răng dẫn động trung
gian.
11. Bánh răng chủ động bộ
truyền lực cuối.
12. Bánh răng bị động trung gian
13. Bánh răng chủ động bộ
truyền lực cuối.
14. Bộ truyền vi sai.

10