HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ HYBRID 2ZRFXE (TOYOTA COROLLA CROSS 2020)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
----------

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ HYBRID 2ZR-FXE
(TOYOTA COROLLA CROSS 2020)

TP Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 06 năm 2021

1


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1. Tên đề tài: Chuyên Đề Nghiên Cứu Về Dòng Xe Toyota Corolla Cross Hybrid 2020.
1.2. Đặt vấn đề.
Hiện nay, Việt Nam cũng như là Thế Giới đang đứng trước nguy cơ khủng hoảng về năng
lượng và mơi trường, ngun nhân chính là do các phương tiện giao thông vận tải ngày nay
sử dụng động cơ đốt trong.
Ơ nhiễm khơng khí do khí thải khói xe máy đang là mối đe dọa nghiêm trọng tới sức khỏe
và phát triển kinh tế của các đô thị lớn. Các loại khí độc hại có trong khí thải xe máy thường
thấy là CO, NOx, SOx, HC...những chất này về lâu dài sẽ gây ra các bệnh nguy hiểm về hô
hấp, tim mạch, vô sinh, ung thư…
Thông thường, động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu hóa thạch như khí tự nhiên hoặc các
sản phẩm dầu mỏ như xăng, dầu diesel hoặc dầu nhiên liệu. Quá trình khai thác và sử dụng
lâu dài, các nhiên liệu trên trở nên cạn kiệt theo tháng năm.

2

Hiện nay, tại Việt Nam, xe ô tô là loại phương tiện tham gia giao thông chủ yếu. Đang
ngày càng được sử dụng rộng rãi, rất đa dạng về chủng loại, mẫu mã và đáp ứng được nhu
cầu của đại đa số người tiêu dùng. Theo thống kê các phương tiện giao thơng cho thấy, hiện
tại trên cả nước có gần 4 triệu xe ô tô các loại (tháng 9/2020), đây là con số không nhỏ đối
với một đất nước hơn 90 triệu dân. Con số hiện có tương ứng hệ số sử dụng ơ tơ trung bình
khoảng 23 người dân/1 xe. Các xe ô tô được sử dụng nguồn động lực là động cơ đốt trong
chiếm khoảng 90% tổng số xe hiện có, số cịn lại được sử dụng nguồn động lực là động cơ
điện. Với lượng xe ô tô như trên, lượng nhiên liệu hằng năm tiêu tốn khơng hề nhỏ.
Khơng khí ơ nhiễm cũng là vấn đề khiến dư luận nhiều nước, bao gồm cả Việt Nam quan
tâm. Mới đây ARIA Technologies - công ty chuyên cung cấp giải pháp phần mềm tính tốn,
mơ phỏng ơ nhiễm mơi trường khơng khí và hỗ trợ dự báo khí tượng - cảnh báo rằng: Hà
Nội là một trong những đơ thị có khơng khí bẩn nhất ở châu Á với nồng độ bụi cao gấp
nhiều lần cho phép.
Các nghiên cứu khoa học khẳng định, chất gây ô nhiễm từ khí thải xe cơ giới xâm nhập
vào phổi và thậm chí vào máu con người có thể gây ra các vấn đề về mắt và hệ thống hô hấp.
3


Tổ chức Y tế thế giới cũng đã cảnh báo những tác động lâu dài của khí thải xe cơ giới có thể
dẫn tới các bệnh rất nguy hiểm như vô sinh, các bệnh về tim, thận và ung thư phổi...
Thực trạng trên cho thấy, ơ nhiễm khơng khí tại các thành phố lớn ngày càng tăng cùng
với sự phát triển về số lượng của các phương tiện tham gia giao thơng. Kéo theo đó là tình
trạng nguy hại tới sức khỏe của chính chúng ta. Hãy quan tâm tới sức khỏe của bạn và gia
đình trước khi quá trễ bằng các biện pháp làm giảm tải lượng khí độc hít vào cơ thể, tạo ra
mơi trường sống trong lành, sảng khối hơn ngay tại chính nơi chúng ta sinh sống.
Và ngồi ra các nhà khoa học khí hậu cảnh báo chúng ta rằng thế giới phải cắt giảm mạnh
việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch trong 30 năm tới để ngăn chặn việc bùng phát thảm họa
tiềm tàng đối với Trái đất. Đối mặt với thách thức này là một vấn đề đạo đức, nhưng nó cũng
là một bài tốn khó.
Bên cạnh vấn đề mơi trường thì việc cạn kiệt dần nguồn năng lượng hóa thạch cũng đang

được thế giới rất quan tâm. Hiện nay, hơn 80% nguồn năng lượng của thế giới đến từ nhiên
liệu hóa thạch, đây chính là nguồn nhiên liệu được dùng để sản xuất điện năng, dùng để sưởi
ấm và làm nhiên liệu cho động cơ ô tô và máy bay. Tuy nhiên, hiện trạng sử dụng nhiên liệu
hóa thạch trên thế giới đang trở nên tồi tệ hơn do việc nhiều quốc gia thoát nghèo ngày càng
sử dụng năng lượng nhiều hơn, dẫn đến lượng nhiên liệu hoá thạch tiêu thụ tăng lên nhanh
chóng. Việc áp dụng những phương pháp sử dụng hiệu quả năng lượng có thể làm giảm bớt
một phần gánh nặng, nhưng vẫn không đủ để đáp ứng nhu cầu sử dụng năng lượng ngày
càng gia tăng trên thế giới.
Do vậy, các phương tiện sử dụng động cơ Hybrid, đang được nghiên cứu và phát triển
mạnh mẽ trên toàn thế giới. Điển hình là dịng xe Toyota Corolla Cross Hybrid 2020.
1.3. Mục tiêu nghiên cứu.
Trong những năm gần đây, các dòng xe Hybrid của Toyota đã được phân phối rộng khắp
trên tồn thế giới. Thêm vào đó là sự nhận thức ngày càng cao của khách hàng về hiện tượng
nóng lên toàn cầu và nguồn cung nhiên liệu cạn kiệt, khách hàng dần trở nên thân quen với
xe HV (Hybrid - Xe chạy kết hợp động cơ xăng và điện). Do đó, mục tiêu nghiên cứu của
em hơm nay sẽ là đi tìm hiểu và nghiên cứu về dịng xe Toyota Corolla Cross Hybrid 2020 là
4


một dòng xe Hybrid hiện đang được bán và lưu hành rất rộng rãi của hãng Toyota. Qua bài
tiểu luận này em hi vọng sẽ cung cấp cho mọi người một khối lượng kiến thức nhất định. Để
có thể hiểu về dòng xe Toyota Corolla Cross Hybrid 2020 nhằm giúp chúng ta có thể sử
dụng một cách an tồn và hiệu quả nhất.
1.4. Phạm vi nghiên cứu.
Thông qua đề tài này chúng ta sẽ đi vào nghiên cứ về dòng xe hiện đại Toyota Corolla
Cross Hybrid 2020 bao gồm như :
-

Kiểu dáng , cấu tạo.
Động cơ (Hybrid).

Công nghệ.
Hệ thống, trang thiết bị.
Giảm thiểu ô nhiễm , tiết kiệm nhiên liệu.

Và bên cạnh đó chúng ta sẽ tìm hiểu thêm ưu-nhược điểm và các phương pháp điều
khiển,...
1.5. Phương pháp nghiên cứu.
-Tham khảo tài liệu.
-Thực hiện theo hướng dẫn của giáo viên.
-Tìm kiếm thêm thông tin liên quan đến đề tài.
1.6. Nội dung thuyết minh.
Chương 1: Tổng quan về đề tài.
Chương 2: Giới thiệu chung về dòng xe Toyota Corolla Cross Hybrid 2020.
Chương 3: Nghiên cứu về dòng xe Toyota Corolla Cross Hybrid 2020.
Chương 4: Kết luận.

5


CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DÒNG XE TOYOTA COROLLA CROSS
HYBIRD 2020
2.1. Giới thiệu chung về xe Hybird.
Xuất hiện từ đầu những năm 1990 và cho đến nay, ô tô Hybrid đã luôn được nghiên cứu
và phát triển như là một giải pháp hiệu quả về tính kinh tế và môi trường. Trong thời gian
gần đây, các nhà sản xuất ô tô hàng đầu trên thế giới như Toyota, Honda,... Đã tung ra thị
trường những thế hệ ô tô mới có hiệu suất cao và giảm đáng kể lượng chất thải gây ô nhiểm
môi trường được gọi là “ô tô lai” (Hybrid - Car).
2.2. Ngày xuất xưởng và kiểu xe :
 Ngày sản xuất: Tháng 6, 2020.
 Nơi sản xuất: Toyota Motor Thailand (TMT).

Nhiên

Ắc quy HV

liệu
Xăng
Hybri
d

-

Chỗ
ngồi
5
chỗ

Ắc quy Nickel Metal 5
Hydride (Ni-MH)

chỗ

Động cơ
2ZR-FE (1.8 L)
2ZR-FXE (1.8L)

Hộp số

Kiểu

Dẫn

dáng

động

K313
CVT
P610

Hatchback

FF

2.3. Mã kiểu xe:
Phiên bản Hybrid:  ZVG10L-DHXEBU (HIGH).

Hybrid :

-

6


2.4. Thông số :
- Phiên bản Hybrid.
Loại Động cơ

2ZR-FXE

Động cơ

Số Xylanh và cách sắp xếp
Dung tích xylanh
(cu. in.)]
Cơng suất cực đại

4 xylanh thẳng hàng
[cm3 1798 (109.7)
[kW @ 72 @ 5200

rpm]
Moment xoắn cực đại

[N·m @ 142 @ 3600

Mô tơ / Máy phát

rpm]
MG1
MG2

Điện áp tối đa
Công suất cực đại
Momen xoắn cực đại
Điện áp tối đa

Ắc Quy

Loại
Điện

[V]
[kW]
[N.m]
[V]

DC 600
53
163
DC 600

Ắc quy Nickel Metal
áp

danh

Hydride (Ni-MH)
định 201.6

[V]
7


quy HV

Số ngăn

28 Môđun)

Cụm truyền

Loại
động Hybrid
Hệ thống
Trước
Sau
treo
Trước
Hệ thống
Sau
phanh
Phanh đỗ

Hệ thống điều khiển phanh

Hệ thống lái

168 ngăn (6 ngăn x

Loại
Trợ lực

P610
Kiểu thanh giằng Macpherson
Kiểu địn kéo có dầm xoắn
Phanh đĩa loại có rãnh thơng gió
Phanh đĩa đặc
Phanh tang trống
ABS, EBD, BA, TRC, VSC, HAC, Hỗ trợ
chủ động khi chuyển hướng - ACA, Điều

khiển phối hợp với EPS, Hỗ trợ phanh
khẩn cấp
Trục vít – Thanh răng
Trợ lực điện tử EPS

2.5. Hệ thống truyền động.
- Các chức năng nổi bật của hệ thống Hybrid.
• Các chế độ lái: Normal / ECO / POWER / EV.
8


• Hệ thống chống đạp nhầm chân ga - Brake Override System.
• Hệ thống chống tăng tốc đột ngột - Drive Start Control.

Hình 2.1.Các chức năng của xe.
- Động cơ 2ZR-FXE.
+ Công suất cực đại: 72 kW @ 5200 rpm.
+ Moment xoắn cực đại: 142 N·m @ 3600 rpm.
• VVT-i đơn (trục cam nạp).
• Hệ thống tuần hồn khí thải EGR.
• Bơm nước Mơ tơ điện.

9


Hình 2.2.Động cơ 2ZR-FXE.
- Hộp số P610.
• Hộp số P610 thừa hưởng các thiết kế cơ bản của Hộp số P410 (Prius).
• Cần số dọc.
• Cơ cấu chuyển số bằng dây cáp.

Hình 2.3.Hộp số P610.

10


2.6. Hệ thống khung gầm.
- Các cải tiến cho khung gầm.

Hình 2.4.Khung gầm.
2.7. Các trang bị.
- Các cải tiến bên trong xe
Hệ thống hỗ trợ đỗ
xe

Đồng hồ kỹ thuật
số 7 inch

Hình 2.5.Trang bị bên trong xe.
11


Các hệ thống an tồn:
• Hệ thống 7 túi khí
• Gói cơng nghệ an tồn Toyota (TSS)

Hình 2.6.Hệ thống hỗ trợ giám sát điểm mù – BSM.
2.8. Kích thước.
- Tổng thể.

* 1: Model với cỡ lốp 215/60R17.
* 2: Model với cỡ lốp 225/50R18.

12


Hình 2.7.Kích thước tổng thể xe.
Mục [Đơn vị đo: mm]
(1) Dài
(2) Rộng
(3) Cao
(4) Chiều dài cơ sở
(5)
Khoảng treo
(6)
(7)
Chiều rộng cơ sở
(8)

Trước
Sau

Corolla Cross
4460
1825
1620
2640
955
865

Corolla Altis
4620
1775
1460
2700
940
980

Trước

1515

Sau

1520

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU VỀ DÒNG XE TOYOTA COROLLA CROSS HYBIRD
2020
3.1. Hệ thống Hybrid.
3.1.1. Tổng quan hệ thống Hybrid.
Tổng quan.
- Xe Corolla Cross được trang bị Hệ thống Toyota Hybrid thế hệ thứ II – THS II.
- Công nghệ Hybrid của Toyota sử dụng kết hợp 2 nguồn năng lượng (Động cơ & Ắc quy
Hybrid), từ đó có thể tận dụng lợi ích của mỗi nguồn năng lượng và nhằm tạo ra hiệu quả
kinh tế và tiết kiệm nhiêm liệu tối ưu.
- Công nghệ Hybrid hướng tới 4 lợi ích chính:
 Tiết kiệm nhiên liệu.
 Khí thải thấp.
 Tăng tốc mạnh mẽ, liền mạch.
 Hoạt động êm ái.

Hình 3.1.Logo Cơng nghệ “Dẫn động hiệp lực
Hybrid Synergy Drive” (THS-II) của Toyota.
3.1.2. Các lưu ý đối với mạch cao áp.
- Các lưu ý khi sửa chữa.
Trước khi sửa chữa hệ thống cao áp, hãy tuân theo tất cả các chỉ dẫn an toàn.

Cảnh báo
1. Sử dụng biển báo "LƯU Ý: ĐIỆN CAO ÁP KHÔNG ĐƯỢC SỜ VÀO“khi KT.
2. Tắt chế độ nguồn OFF và đưa chìa khóa ra ngồi vùng phát hiện của hệ thống mở khóa
và khởi động thông minh.
3. Ngắt cáp ra khỏi cực âm của ắc quy phụ.
4. Kiểm tra rằng găng tay đã được cách điện.
5. Tháo Nút sửa chữa.
6. Chờ 10 phút sau khi tháo nút sửa chữa để tụ cao áp bên trong Bộ Inverter phóng điện.
7. Kiểm tra điện áp tại các cực của tụ cao áp trong bộ đổi điện (Kiểm tra 0 V).
8. Bọc băng dính cách điện các giắc điện cao áp sau khi tháo.
1. Sử dụng biển cảnh báo khi kiểm tra, sửa chữa.


Hình 3.2.Lưu ý khi sửa chữa.
a. Tắt cơng tắt máy OFF và mang chìa khóa ra ngồi vùng phát hiện của hệ thống
mở khóa và khởi động thơng minh.


Hình 3.3.Tắt cơng tắc máy OFF.
2. Tháo cáp cực âm Ắc quy phụ.
- Vị trí Ắc quy phụ: Khoang Động cơ.
- Sau khi tắt cơng tắc OFF, đợi ít 2 phút trước khi tháo cáp cực âm ắc quy để các

hệ thống (radio, đài DVD) lưu lại bộ nhớ và các cài đặt.


Hình 3.4.Tháo cáp cực âm.
3. Kiểm tra găng tay cách điện.
• Trước khi sử dụng găng tay cách điện, hãy kiểm tra xem găng tay có bị nứt, rách
và các hư hỏng khác không bằng cách tuân theo các quy trình sau đây.

Hình 3.5.Kiểm tra găng tay cách điện.
1. Đặt găng tay nằm ở cạnh bên của nó.
2. Quấn phần cổ găng tay 2 đến 3 lần.
3. Gập găng tay một nửa để đóng kín nó.
4. Kiểm tra rằng khơng có rị rỉ khí.
5.Tháo Nút sửa chữa và giữ trong túi áo.
Tháo tấm che bên hông phải
hàng ghế sau

Tháo Nút sửa
chữa


Giữ Nút sửa chữa
trong túi

Hình 3.6.Tháo nút sửa chữa.
4. Sau khi tháo Nút sửa chữa, đợi ít nhất 10 phút để điện cao áp tích trong tụ của hệ thống
Hybrid được tiêu tán trước khi làm việc.

Hình 3.7.Điện cao áp tích trong tụ của hệ thống tiêu tán.
5. Kiểm tra điện áp tại các cực của tụ cao áp (Kiểm tra 0 V) (Thang đo: 750 V hoặc hơn).

Hình 3.8.Kiểm tra điện áp.
Bọc băng dính cách điện các giắc điện cao áp sau khi tháo.

Hình 3.9.Bọc băng dích cách điện.
3.1.3. Thông sỗ kỹ thuật.
- Ắc quy hybrid.
Mục

Thông số


Loại
Số lượng ngăn
Điện áp danh định [V]
Dung lượng [Ah]

Ắc quy Nickel Metal Hydride (Ni-MH)
168 ngăn (6 ngăn x 28 Mô đun)
201.6
6.5

- Mô tơ, Máy phát (MG).
Mục

MG1
MG2
Mô tơ đồng bộ nam Mô tơ đồng bộ nam

Loại

châm vĩnh cữu
châm vĩnh cữu
Phát điện, khởi động Phát điện, dẫn động

Chức năng
Điện áp danh định cực đại [V]
Công suất cực đại
[kW]
Momen xoắn cực đại
[N*m]
Hệ thống làm mát

động cơ
DC 600V
Làm mát bằng nước

bánh xe
DC 600V
53
163
Làm mát bằng nước

- Thông số kỹ thuật.
Hệ thống

Mục
Bộ

Thông số

chuyển

Điện áp danh định (Phía Bộ Inverter) [V]

DC 600

đổi tăng Điện áp danh định (Phía Ắc quy Hybrid) DC 201.6
[V]
Bộ Inverter cường
Bộ đổi Điện áp đầu ra danh định [V]
DC 11.0-15.0
điện
DC-DC
mát Bơm

Làm
hệ

Dòng điện đầu ra cực đại [A]

100

Loại Mô tơ

Không chổi than

thống nước

Hybrid

Mô

10 / phút hoặc

tơ Lưu lượng bơm [L]

điện
Nước làm mát

Loại
Màu
Dung tích [L]
Kỳ bảo dưỡng

hơn
SLLC
Hồng
1.4
Lần

đầu

240,000
[km]
Các lần sau 80,000


[km]

Các chi tiết chính:


Hình 3.10.Các chi tiết chính.


3.1.4. Sơ đồ vị trí.

Hình 3.11.Sơ đồ vị trí.

Hình 3.12. Sơ đồ vị trí cáp nguồn.


Hình 3.13.Sơ đồ bộ Inverter.

Hình 3.14.Cụm địng hồ Cơng tơ mét.


3.1.5. Cụm Ắc quy Hybrid.
3.1.5.1. Tổng quan.
- Corolla Cross sử dụng Ắc quy Nickel Metal Hydride (Ni-MH).
- Ắc quy được đặt bên dưới hàng ghế sau và được làm mát bằng khơng khí để đảm
bảo hiệu suất làm việc.

Hình 3.15.Sơ đồ tổng quát.
3.1.5.2. Thông số kỹ thuật.
Mục
Loại
Ắc quy Hybrid

Số lượng ngăn
Điện áp danh định [V]
Dung
lượng

[Ah]
Số lượng
Nút sửa chữa
Cơng tắc khóa liên động
Hệ thống làm mát Ắc quy Hybrid
Cảm biến nhiệt độ Ắc quy Hybrid
Cảm biến nhiệt độ khơng khí làm mát Ắc quy
Hộp đầu nối HV

Thông số
Ắc quy Nickel Metal Hydride (NiMH)
168 ngăn (6 ngăn x 28 Mơ đun)
206.1
6.5
x1
Có
Làm mát bằng khơng khí
x3
x1
SMRs (SMRB, SMRP, SMRG),
Cảm biến dịng điện Ắc quy Hybrid