NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG HYBRID TRÊN XE TOYOTA PRIUS

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI LƯƠNG THANH LONG - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGHÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG HYBRID TRÊN XE TOYOTA PRIUS CBHD : TS Nguyễn Anh Ngọc Sinh viên : Lương Thanh Long Mã số sinh viên : 2018606772 Hà Nội – 2022 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG HYBRID TRÊN XE TOYOTA PRIUS CBHD : TS Nguyễn Anh Ngọc Sinh viên : Lương Thanh Long Mã số sinh viên : 201866772 Hà Nội – 2022 BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP Độc lập - Tự - Hạnh phúc HÀNỘI PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Lương Thanh Long Lớp: 2018DHKTOT07 Mã SV: 2018606772 Ngành: CNKTƠTƠ Khóa: 13 Tên đề tài: Nghiên cứu hệ thống hybrid xe toyota prius Mục tiêu đề tài - Nghiên cứu tổng quan hệ thống hybrid - Cấu tạo, nguyên lý làm việc hệ thống - Kết cấu đặc điểm hệ thống hybrid - Các thông số kết cấu ảnh hưởng đến hệ thống - Quy trình kiểm tra, bảo dưỡng cách khắc phục hư hỏng hệ thống hybrid xe toyota prius Kết dự kiến Phần thuyết minh - Tổng quan vấn đề nghiên cứu tổng quan hệ thống hybrid - Cấu tạo nguyên lý làm việc hệ thống hybrid chi tiết hệ thống - Nắm bắt rõ quy trình kiểm tra, bảo dưỡng cách khắc phục hư hỏng hệ thống Bản vẽ - 01 vẽ: Tổng quan hệ thống hybrid xe toyota prius - 01 vẽ: Cấu tạo chi tiết chế độ làm việc - 01 vẽ: Quy trình bảo dưỡng sủa chữa Thời gian thực hiện: từ: 21/3/2022 đến 22/5/2022 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TRƯỞNG KHOA (Ký ghi rõ họ tên) TS Nguyễn Anh Ngọc NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Hà Nội, Ngày Tháng Năm 2022 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Hà Nội, Ngày Tháng Năm 2022 I MỤC LỤC MỤC LỤC I DANH MỤC HÌNH VẼ III DANH MỤC BẢNG BIỂU V DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT: VI MỞ ĐẦU VII CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VÀ TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG HYBRID 1.1 Sơ lược phát triển ô tô hybrid 1.2 Đặc điểm cấu tạo ô tô hybrid: 1.2.1 Ơ tơ hybrid kiểu nối tiếp 1.2.2 Ô tô hybrid kiểu song song 1.2.3 Ơ tơ hybrid kiểu hỗn hợp 1.2.4 Xe Plug-in hybrid (PHEV): CHƯƠNG 2: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG HYBRID TRÊN XE TOYOTA PRIUS VÀ CÁC CHI TIẾT 2.1 Thông số cấu tạo hệ thống hybrid xe toyota prius: 2.1.1 Thông số kết cấu: 2.1.2 Cấu tạo hệ thống hybrid toyota prius: 10 2.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống hybrid xe toyota prius: 13 2.3 Các phận hệ thống hybrid toyota prius: 18 2.3.1 Động xe toyota prius: 18 2.3.2 MG1 MG2 : 26 II 2.3.3 Bộ phân chia công suất PSD (Hộp số xe hybrid) 33 2.3.4 Bộ điều khiển công suất (PCU) 38 2.3.5 Cụm Bộ Chuyển Đổi (inverter): 42 2.3.6 Nguồn cao áp: 45 2.3.6.1 Cáp nguồn: 47 2.3.6.2 Ắc quy nikel-kim loại hydrua HV: 47 2.3.6.3 ECU ắc quy: 48 2.3.6.4 Rơ le hệ thống (SMR) : 49 CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG VÀ CÁCH KHẮC PHỤC HƯ HỎNG CỦA HỆ THỐNG HYBRID TRÊN XE TOYOTA PRIUS 52 3.1 Quy trình tháo lắp kiểm tra pin điện áp cao: 52 3.2 Các mã lỗi thường gặp với hệ thống pin điện áp cao, hư hỏng sửa chữa cách khắc phục: 59 3.2.1 Mã lỗi P0A7F-123 Hybrid Battery Pack Deterioration (P0A7F123 Hệ thống pin điện áp cao bị suy giảm) [5] 59 3.3 Hệ thống điều khiển hybrid, bảng mã lỗi, dấu hiệu cách xử lý: 61 3.3.1 Bảng mã lỗi hệ thống điều khiển hybrid, khu vực nghi ngờ, dấu hiệu: 61 KẾT LUẬN 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO: 66 III DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống động lực ô tô hybrid kiểu nối tiếp (LONG, 2016) Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống động lực ô tô hybrid kiểu song song (LONG, 2016) Hình 1.3 Sơ đồ cấu tạo hệ động lực chia cơng suất (LONG, 2016) Hình 1.4 Xe honda accord hybrid Hình 2.1 Toyota prius hybrid 2010 (Corporation, 2010) Hình 2.2 Vị trí cách bố chí hệ thống hybrid toyota prius 10 Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống hybrid 15 Hình 2.4 Chế độ điện (chế độ số khởi động điện) (Corporation, 2010) 16 Hình 2.5 Chế độ hành trình (chế độ số chạy bình thường) 17 Hình 2.6 Chế độ trợ lực (chế độ số gia tốc tối đa) 17 Hình 2.7 Chế độ nạp (chế độ số 4) 18 Hình 2.8 Chế độ chia công suất ngược 18 Hình 2.9 Động xăng 1NZ-FXE 19 Hình 2.10 Đồ thị biểu diễn thời điểm van VVT-I đặc tuyến suất 22 Hình 2.11 Vị trí MG1 MG2 26 Hình 12 Sơ đồ nguyên lý đồ thị dòng điện motor hoạt động [4] 27 Hình 2.13 Sơ đồ hệ thống điều khiển MG1, MG2 29 Hình 2.14 Động nam châm vĩnh cửu 30 Hình 2.15 Cấu trúc Môtơ 31 Hình 2.16 Đồ thị momen motor 31 Hình 2.17 Mối quan hệ điện áp-mô men điện áp-cơng suất 32 Hình 2.18 Mối quan hệ điện áp hệ thống-mô tơ điện áp hệ thống-bộ chuyển đổi 33 Hình 19 Cảm biến tốc độ 33 Hình 2.20 Cấu tạo chia cơng suất 34 52 CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG VÀ CÁCH KHẮC PHỤC HƯ HỎNG CỦA HỆ THỐNG HYBRID TRÊN XE TOYOTA PRIUS 3.1 Quy trình tháo lắp kiểm tra pin điện áp cao: Bước 1: TẮT KHÓA ĐIỆN (đèn báo SẴN SÀNG tắt) Bước 2: THÁO ẮC QUY PHỤ (1) Nới lỏng đai ốc ngắt kết nối cáp khỏi cực âm (-) acquy phụ (2) Tháo nắp đậy mở nắp đầu nối pin (3) Nới lỏng đai ốc ngắt kết nối cáp khỏi cực dương (+) pin phụ Hình 3.1 Tháo cọc ắc quy phụ [4] (4) Tháo bu lông (5) Tháo kẹp pin số hình minh họa (6) Tháo pin phụ Bước THÁO TẤM BẢO DƯỠNG PIN (1) Tháo kẹp (2) Tháo lẫy tháo nắp lỗ bảo dưỡng pin 53 Hình 3.2 Quy trình tháo lỗ bảo dưỡng pin Bước THÁO KẸP KẾT NỐI (Thận trọng: ・ Mang găng tay cách nhiệt ・ Không kiểm tra bảo dưỡng hệ thống điện áp cao lắp chi phích cắm ・ Để giảm nguy bị điện giật, nhớ tháo chi phích cắm bảo dưỡng để cắt mạch điện áp cao trước bảo dưỡng xe ・ Để giảm nguy điện giật, đảm bảo đợi 10 phút sau tháo chi phích cắm để xả hoàn toàn tụ điện cao áp bên biến tần với cụm chuyển đổi ・ Giữ chi phích cắm tháo rời túi bạn để tránh kỹ thuật viên khác vơ tình lắp vào bạn bảo dưỡng xe ・ Đặt biển báo "CÔNG VIỆC CÓ ĐIỆN ÁP LỰC CAO ĐỪNG CHẠM VÀO." Để ngăn kỹ thuật viên khác vơ tình kết nối lại nguồn điện công việc tiến hành 54 Lưu ý: ・ Sau tháo chi phích cắm, việc bật cơng tắc nguồn (SẴN SÀNG) gây cố Không bật công tắc nguồn (SẴN SÀNG) trừ có hướng dẫn sử dụng sửa chữa ・ Khơng chạm vào đầu cuối chi phích cắm dịch vụ Gợi ý: Cần đợi 10 phút để xả tụ điện cao áp bên biến tần với cụm chuyển đổi) (1) Trong đeo găng tay cách điện, xoay tay cầm chi phích cắm bảo dưỡng tháo tay cầm phích cắm bảo dưỡng mũi tên, theo thứ tự hiển thị hình minh họa Hình 3.3 Quy trình tháo kẹp kết nối pin Bước THÁO DÂY ĐIỆN ĐỘNG CƠ (2) Tháo bu lông (3) Tháo kẹp ngắt động dây điện 55 Hình Tháo giắc nối kết nối động Bước KIỂM TRA ĐIỆN ÁP CUỐI CÙNG (1) Dùng vôn kế đo hiệu điện cực pha Điện áp tiêu chuẩn: V Gợi ý: Sử dụng dải đo DC 750 V trở lên vơn kế Hình Quy trình đo điện áp Bước LOẠI BỎ LẮP GHÉP ĐỆM GHẾ NGỒI ĐỆM (1) Nhấc mép trước cụm đệm ghế sau hình minh họa tháo 56 móc khung đệm ghế sau mặt trước cụm đệm ghế sau khỏi móc khóa đệm ghế sau Lưu ý: Đảm bảo giữ phận cụm đệm ghế trực tiếp bên cạnh móc khung đệm ghế sau nâng lên Nâng phần khác đệm làm biến dạng khung đệm ghế sau Đo lường tiêu chuẩn: Đo lường khu vực 135 mm (5,31 in.) A (2) Tháo móc khung đệm ghế sau phía sau cụm đệm ghế sau hình minh họa Hình 3.6 Quy trình tháo ghế Bước THÁO TẤM BẢO VỆ DƯỚI (1) Tháo cặp (2) Tháo dẫn để tháo che phía sau khỏi cụm phụ để chân đệm ghế sau Hình 3.7 Bước tháo bảo vệ sau pin 57 Bước 10 Tháo cụm phụ chân đệm ghế sau (1) PIN NICKEL METAL HYDRIDE BATTERY: a) Tháo bu lông cụm phụ chân đệm ghế sau Hình Ảnh tháo cụm phụ chân ghế sau Bước 11 THÁO LẮP LẮP RÁP LÀM MÁT TẤM PIN (1) Ngắt kết nối cụm máy thổi khí làm mát pin (2) Tháo kẹp 58 Hình 3.9 Tháo cụm quạt gió (3) Tháo bu lơng (4) Tháo kẹp để tháo cụm quạt gió làm mát pin Bước 12 NGẮT KẾT NỐI DÂY HV DƯỚI SÀN (1) Ngắt kết nối khối nối pin HV khỏi đầu nối lắp ráp (2) Ngắt kết nối đất chắn khỏi pin HV Bước 13 THÁO PIN HV (1) PIN NICKEL METAL HYDRIDE BATTERY: a) Tháo bu lơng pin HV khỏi xe Hình 3.10 Tháo pin HV 59 Bước 14: Dùng đồng hồ đo điện để kiểm tra cell pin xem có đạt đủ mức điện áp u cầu hay khơng 3.2 Các mã lỗi thường gặp với hệ thống pin điện áp cao, hư hỏng sửa chữa cách khắc phục: 3.2.1 Mã lỗi P0A7F-123 Hybrid Battery Pack Deterioration (P0A7F-123 Hệ thống pin điện áp cao bị suy giảm) [5] Kiểm tra DTC (DTC P0AFC-123 IS OUTPUT) Kết nối máy chẩn đốn tới chân DLC3 Bật khóa điện ON (IG) Truy cập vào menu theo thứ tự: Powertrain / Hybrid Control / Trouble Codes Đọc DTCs Kết quả: Kết Dẫn đến P0AFC-123 phát A P0AFC-123 không phát B Ngắt kết nối máy chẩn đoán với giắc DLC3 Kiểm tra xử lý thông pin hệ thống pin a Đảm bảo an tồn cho khu vực phía trước phía sau xe b Kết nối trình kiểm tra thơng minh với DLC3 c Bật công tắc nguồn (SN SÀNG) 60 d Nhập menu sau: Hệ thống truyền lực / Điều khiển hybrid / Danh sách liệu / Khối VB0 đến 14 Batt e Làm nóng hồn tồn động tắt điều hịa f Đạp mạnh bàn đạp phanh chân trái g Di chuyển cần chọn đến D h Ghi lại điện áp khối pin từ danh sách liệu (khối V1 đến 14 Batt) nhấn hoàn toàn bàn đạp ga i So sánh điện áp khối pin (VB0 đến khối 13 Batt) nhóm số chẵn lẻ tổ hợp hiển thị bảng Nhóm số chẵn V0 BATT BLOCK Nhóm số lẻ Điện áp khối pin so sánh V1 BATT BLOCK VB0 - VB1 V2 BATT BLOCK V3 BATT BLOCK VB2 - VB3 V4 BATT BLOCK V5 BATT BLOCK VB4 - VB5 V6 BATT BLOCK V7 BATT BLOCK VB6 - VB7 V8 BATT BLOCK V9 BATT BLOCK VB8 - VB9 V10 BATT BLOCK V11 BATT BLOCK VB10 - VB11 V12 BATT BLOCK V13 BATT BLOCK VB12 - VB13 Kiểm tra khác biệt điện áp tổ hợp Kết Kết Tiến hành Hiệu điện tổ hợp nhỏ 0,3 V A Hiệu điện tổ hợp từ 0,3 V trở lên B GỢI Ý: 61 Nếu khác biệt điện áp tổ hợp từ 0,3 V trở lên, lỗi bên phận thông minh pin Tắt cơng tắc nguồn Ngắt kết nối trình kiểm tra thông minh khỏi DLC3 3.3 Hệ thống điều khiển hybrid, bảng mã lỗi, dấu hiệu cách xử lý: 3.3.1 Bảng mã lỗi hệ thống điều khiển hybrid, khu vực nghi ngờ, dấu hiệu: STT DTC code Khu vực phát Khu vực nghi ngờ Đèn cảnh báo - Dây điện đầu nối - Motor bơm nước - Hệ thống làm lạnh biến tần - Lắp ráp xe hybrid - Cáp máy phát điện 1 P0A08- DC/DC - Cáp động 264 Converter - Khung dây Status Circuit - Biến tần với cụm chuyển đổi - Cụm cầu chì (MAIN) - Cầu chì (DC / DCS, IGCT, IGCT số 2, IGCT số 3) Sáng lên 62 - Cụm cầu chì (DC / DC) - Dây nối đầu nối 2 2 P0A0D350 High Voltage System Lock Inter Circuit High - phích cắm sửa chữa - ECU điều khiển quản lý nguồn Comes on - Biến tần với cụm chuyển đổi - Biến tần 3P0A1A3 151 - Biến tần với cụm chuyển Generator đổi Control - Dây nối đầu nối Module -Drive Comes on Motor "A" Phase 4 P0 A60-501 V Current -Drive Biến tần với cụm chuyển Motor đổi Comes on "A" Phase W Current - ECU điều khiển quản lý P0A7A122 Generator Inverter Performance nguồn - Biến tần với cụm chuyển đổi - trục chuyền động xe hybrid Comes on 63 - Cáp máy phát điện - Cáp động - Dây đầu nối - Cầu chì PCU - IGCT No fuse - PCU fuse Hybrid Battery 6 P0AA1- Positive - Cụm nối khối pin 231 Contactor - Biến tần với cụm chuyển Circuit Stuck đổi Closed 7 Drive nguồn P0AF1- Temperature - Biến tần với cụm chuyển 276 Circuit "A" đổi Sensor 150 8P30009 388 Sensor Module HV cleared Comes on 9- Cầu chì IGCT số Hybrid Battery Pack DTC / - Dây đầu nối Erratic P0AFC- until - Motor bơm nước Intermittent on Motor - ECU điều khiển quản lý Inverter Comes - Bộ phận xử lý pin - Dây đầu nối - Cầu chì - Relay Battery Malfunction - Pin HV Comes on is 64 P3004131 - Khối kết nối pin Power Cable Malfunction - Khung dây - Biến tần với cụm chuyển đổi Comes on - Pin HV - Dây đầu nối - Động - Dây đầu nối 1P314710 239 Transmission - ECU điều khiển quản lý Malfunction nguồn Comes on - Van điều tiết đầu vào truyền động 11 U0110160 - Dây đầu nối Lost Communicatio n with Driver Motor Control Module - Biến tần với cụm chuyển đổi - Cáp máy phát điện Comes on - Cáp động - ECU điều khiển quản lý nguồn Bảng 3.1 Bảng mã lỗi khu vực nghi ngờ hệ thống hybrid [5] 65 KẾT LUẬN Ơ tơ đang bùng nổ nước ta phương tiện lại cá nhân vận chuyển hành khách hàng hóa khơng đem lại cho hành khách thoải mái Sự gia tăng nhanh chóng số lượng tơ vài năm trở lại đây, đặc biệt ô tô đời kéo theo nhu cầu đào tạo lớn Đó vừa hội vừa thách thức ngành công nghệ ô tô nước ta Từ nhu cầu thực tế với đam mê em thầy phụ trách đồ án tốt nghiệp giao cho đề tài Nghiên cứu hệ thống hybrid xe toyota prius, nhằm cung cấp cho người kiến thức lý thuyết kĩ thuật liên quan Nội dung Đề tài xếp theo thứ tự: Tổng quan hệ thống hybrid; Cấu tạo nguyên lý làm việc hệ thống; Sửa chữa bảo dường hệ thống Từng nội dung phân tích thứ tự rõ ràng nên người đọc hiểu có nhìn tổng qt hệ thống Tuy thời gian thực Đề tài hạn chế giúp đỡ thầy giáo hướng dẫn, thầy giáo Khoa Công nghệ ô tô bạn bè để hôm em hồn thành Đề tài Trong Đề tài em cố gắng nhiều tránh khỏi sai sót, mong đóng góp ý kiến để Đề tài tơi hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1]: Tom denton,(2020),electric and hybrid vehicles [2]: VŨ THĂNG LONG, (2016), NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA THIẾT KẾ ĐỘ LỚN VÀ THAM SỐ ĐIỀU KHIỂN NGUỒN NĂNG LƯỢNG HỆ ĐỘNG LỰC XE HYBRID [3]: Toyota motor corporation, (2010), hybrid 2010 model rd generation [4]: Tài liệu đào tạo toyota hybrid(sep.14), team 21 [5]: Toyota corporation, Cẩm nang toyota prius 2010 [6]: Simulation power split device (http://www.eahart.com/prius/psd/) ... quan hệ thống xe hybrid hệ thống lạ với hầu hết sinh viên ô tô ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU: Đối tượng nghiên cứu chung hệ thống hybrid xe, nhiên tập chung lớn vào hệ thống hybrid xe toyota prius. .. 13 Tên đề tài: Nghiên cứu hệ thống hybrid xe toyota prius Mục tiêu đề tài - Nghiên cứu tổng quan hệ thống hybrid - Cấu tạo, nguyên lý làm việc hệ thống - Kết cấu đặc điểm hệ thống hybrid - Các... thống hybrid xe toyota prius: 2.1.1 Thông số kết cấu: 2.1.2 Cấu tạo hệ thống hybrid toyota prius: 10 2.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống hybrid xe toyota prius: 13 2.3 Các phận hệ