NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA XE HYBRID TOYOTA COROLLA CROSS

BỘ CÔNG THƯƠNG NGÔ VĂN HIỆU TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGHÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA XE HYBRID TOYOTA COROLLA CROSS CBHD : TS Nguyễn Anh Ngọc Sinh viên : Ngô Văn Hiệu Mã số sinh viên : 2018604020 Hà Nội – 2022 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGHÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ơ TƠ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ NGUN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA XE HYBRID TOYOTA COROLLA CROSS CBHD : TS Nguyễn Anh Ngọc Sinh viên : Ngô Văn Hiệu Mã số sinh viên : 2018604020 Hà Nội – 2022 BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNGĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆPHÀNỘI CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Ngô Văn Hiệu Lớp: 2018DHKTOT03 Mã SV: 2018604020 Ngành: CNKTƠTƠ Khóa: 13 Tên đề tài: Nghiên cứu cấu trúc nguyên lí hoạt động xe hybrid toyota corolla cross 2021 Mục tiêu đề tài - Nghiên cứu tổng quan hệ thống hybird toyota corolla cross 2021 - Cấu tạo, nguyên lý làm việc hệ thống Khả kết hợp động điện động đốt với trạng thái làm việc Kết dự kiến Phần thuyết minh - Tổng quan hệ thống hybird toyota corolla cross 2021 Cấu tạo nguyên lý làm việc hệ thống hybird toyota corolla cross 2021 - Phân loại khả kết hợp động điện động đốt Bản vẽ - 01 vẽ : Sơ đồ hệ thống điều khiển xe hybird toyota corolla cross 2021 - 01 vẽ: Sơ đồ hệ thống truyền công suất Thời gian thực hiện: từ: 21/03/2022 đến 22/05/2022 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) TRƯỞNG KHOA (Ký ghi rõ họ tên) TS Nguyễn Anh Ngọc TS Nguyễn Anh Ngọc Lời mở đầu Ngày nay, đối mặt với hiệu ứng nhà kính khan tài nguyên thiên nhiên, người cân tìm giáp pháp để cho cân giảm thiểu ô nhiễm mà đảm bảo hiệu suát làm việc xe xe Hybrid đời So với ô tô sử dụng động đốt truyền thống, ô tô điện sử dụng động điện làm nguồn động lực khơng phát thải độc hại mơi trường Chính phương tiện giao thơng sử dụng động điện làm nguồn động lực đóng vai trò quan trọng việc hướng tới mục tiêu giao thơng bền vững, góp phần làm giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính Tuy nhiên, việc sử dụng động điện làm nguồn động lực số vấn đề, khả lưu trữ lượng ắc quy hạn chế, tuổi thọ ắc quy ngắn, khối lượng động điện ắc quy lớn, thời gian nạp điện cho ắc quy kéo dài, chi phí cao Do vậy, động điện sử dụng làm nguồn động lực thay cho động hạn chế, chỉ dùng vài trường hợp cụ thể cần thiết Để phát huy ưu điểm hạn chế vấn đề tồn động điện dùng phương tiện vận tải, nhà khoa học đưa giải pháp phối hợp động điện với động đốt trong, hay thường gọi xe hybrid Với phương án việc giải vấn đề hạn chế động điện, mà phát huy lợi động đốt Như nguồn động lực hybrid sử dụng nguồn động lực bổ sung cho trình hoạt động phương tiện Với ưu điểm vượt trội hiệu suất nguồn động lực hybrid khả tương thích mơ men kéo hệ động lực hybrid với đặc tính kéo phương tiện Như thấy rằng, ôtô sử dụng Hydrogen, ôtô điện, ôtô chạy lượng mặt trời mặt trời, ơtơ chạy khí nén tồn số nhược điểm định, chưa dễ thực với thực trạng kinh tế kỹ thuật Trong bối cảnh ơtơ hybrid (nhiệt-điện) kết hợp ĐCĐT mơ-tơ điện coi phù hợp giai đoạn đón đầu xu phát triển ơtơ “sạch”, nhằm đáp ứng yêu cầu khắt khe môi trường đô thị nguy cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch Để tiếp thu sử dụng, đồng thời phát triển công nghệ này, đồ án tốt nghiệp sâu làm rõ cấu tạo nguyên lí hoạt động hệ thống MỤC LỤC Chương TỔNG QUAN ÔTÔ HYBRID 11 1.1 Khái niệm chung 11 1.2 Xu hướng phát triển ôtô hybrid 12 1.3 Phân loại ôtô hybrid 15 1.4 So sánh xe thường, hybrid xe điện 20 Chương CÁC CHI TIẾT CHÍNH TRÊN Ơ TƠ HYBIRD 23 2.1 Mơ hình tổng quát ô tô Hybird 23 2.2 Động đốt 25 2.3 Motor điện 26 2.4 Máy phát điện 29 2.5 Phối hợp motor điện máy phát điện 30 2.6 Chu trinh Atkinson 31 2.7 Hộp số phân phối công suất 32 2.8 Cấu tạo phân chia công suất động Hybrid: 32 2.9 Bộ phận chuyển dổi điện( Inverter with converter) 33 2.10 Pin điện áp cao (HV) 34 2.11 Cáp nguồn 35 2.12 Ác quy phụ 35 2.13 Các phận khác có cộng dụng hỗ trợ xe 36 Chương Nguyên lí hoạt động xe hybrid 39 3.1 Hộp số CVT 39 3.2 Bộ chia công suất 42 3.3 Chu trình tái tạo lượng 51 Chương Bảo dưỡng sửa chữa 55 4.1 Bảng mã lỗi 55 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Phối hợp công suất 11 Hình Tổng quan hệ thống 12 Hình Lịch sử phát triển 13 Hình Hệ thống hybrid nối tiếp 16 Hình Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid nối tiếp 17 Hình Hệ thống hybrid song song 18 Hình Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid song song 19 Hình Hệ thống hybrid hỗn hợp 19 Hình Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid hỗn hợp 20 Hình Kiểu mắc nối tiếp 23 Hình 2 Kiểu song song 24 Hình Kiểu hỗn hợp 24 Hình Kiểu hỗn hợp Toyota Cross 25 Hình 5Động 2ZR-FXE thiết kế dành riêng cho xe Hybrid, động 1.8 lít với hệ thống điều phối van biến thiên kép (Dual VVT-i) chu trình Atkinson đem lại hiệu suất tối ưu tiết kiệm nhiên liệu 26 Hình BLDC 28 Hình Máy phát xe hybrid 31 Hình Đóng van nạp muộn 32 Hình Cấu tạo phân chia cơng suất PSD động Hybrid 33 Hình 10 Bộ chuyển đổi điện 34 Hình 11 Hệ thống pin điện áp cao 35 Hình 12 Sơ đồ hệ thống cáp dẫn điện công suất cao 35 Hình 13 Vị trí ác quy phụ 36 Hình Hộp số CVT 39 Hình Cấu tạo cách hệ Pulley hoạt động 40 Hình 3 Hộp số E-CVT Toyota corolla Cross 40 Hình Ngun lí thay đổi tỉ số truyền 41 Hình Bơm cánh gạt 42 Hình Vị trí chia cơng suất 43 Hình Chế độ khởi động 44 Hình Bộ PSD chế độ khởi động 44 Hình Chế độ chay êm 45 Hình 10 Bộ PSD chế độ chạy êm 46 Hình 11 Chế độ tăng tốc 47 Hình 12 Bộ PSD chế độ tăng tốc 47 Hình 13 Chế độ thấp ổn định 48 Hình 14 Bộ PSD chế độ chạy theo trớn 48 Hình 15 Bộ PSD chế độ chạy lùi 49 Hình 16 Bộ PSD chế độ chạy lùi động hoạt động 50 Hình 17 Bộ PSD chế độ thả trôi xe 50 Hình 18 Sơ đồ chế độ lái 53 Hình 19 Sơ đồ chế độ phanh 53 10 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BT: Pin điện áp cao ECM: Hộp điều khiển EV: Xe điện EM: Motor điện ICE: Động đốt PSD: Bộ chia công suất (Power Split Device) PCU: Hộp điều khiển dòng điện MG1: Motor máy phát điện số MG2: Motor dẫn động số HV: Xe hybrid AC: Dòng điện xoay chiều DC: Dòng điện chiều 10 50 Hình 16 Bộ PSD chế độ chạy lùi động hoạt động Ở vài thời điểm chế độ “Chạy lùi”, động nhiệt bị khởi động Khi điều xảy ra, làm giảm động có ích truyền đến bánh xe Song việc động khởi động cung cấp đồng thời nhiệt điện nên điều chấp nhận Chế độ tiện lợi loại bỏ hồn tồn số lùi truyền thống xe khác + Chế độ thả trơi xe: Hình 17 Bộ PSD chế độ thả trơi xe Khi khơng cịn cần lượng từ nguồn động lực, tốc độ xe thấp 42 MPH, động nhiệt tắt hoàn toàn, song bánh hành tinh 50 51 tiếp tục quay cịn cần giữ chúng đứng n nhờ động điện quay tự do, điều tương tự xe số xe số sàn thơng thường 3.3 Chu trình tái tạo lượng Khái quát phanh tái tạo lượng Đây hệ thống quan trọng thiết kế xe hybrid Hệ thống giúp tái hấp thu sử dụng lại lượng động bị hao phí trình xe giảm tốc phanh Máy phát lấy lượng động xe tạo điện dùng để nạp thẳng vào ắc quy, động giảm bớt công sinh cho máy phát, nhiên liệu tiết kiệm Nhờ có ác quy cao áp hệ thống mà xe chỉ vận hành điện mà khơng cần có hỗ trợ động đốt Vì góp phần làm tăng tính kinh tế nhiên liệu mức độ ô nhiễm môi trường cải thiện (7) Khái niệm chức hệ thống phanh tái tạo Khái niệm : Phanh tái tạo lượng q trình chuyển hóa động thành điện nạp lại vào ác quy Chính nhiều lượng hao phí q trình giảm tốc xe thu hồi để tái sử dụng Tuy nhiên ô tô hybrid trang bị phanh đĩa ô tô thông thường trường hợp người lái cần hãm khẩn cấp Chức : Ngoài chức hệ thống phanh thơng thường hệ thống phanh tái sinh phải đảm bảo chức sau: -Các chức rõ ràng phanh làm giảm tốc độ xe dừng lại -Đối với hệ thống phanh tái tạo lượng, mục tiêu hấp thu phục hồi nhiều động xe tốt Phanh tái sinh có nhiều dang : Kiểu lò xo, kiểu thủy lực,… đồ án chỉ đề cập đến kiểu pin điện, kiểu phổ biến dùng xe hibrid Yêu cầu hệ thống phanh tái tạo lượng Hệ thống phanh tái tạp lượng đòi hỏi cảm biến đặc biệt thiết bị khác Phanh phận quan trongj xe người lái, 51 52 nên xe hy brid phải đảm bảo kết cấu phanh an toàn tiêu chuẩn giống xe thơng thường khơng có phanh tái sinh Trong trường hợp hệ thống phanh tái sinh xảy cố phải đảm bảo yêu cầu an tồn Đảm bảo việc phân bố mơ men phanh bánh xe phải theo quan hệ sử dụng hoàn tồn trọng lượng bám phanh với cường độ Ngồi phải có khối lượng nhẹ đảm bảo xe hoạt động dễ dàng điều kiện Hệ thống phanh phải hoạt động tốt để trì ổn định hướng Hệ thống phanh phải tránh tình trạng khóa bánh xe khơng ảnh hưởng đến việc lái ổn định hướng Điều khiển nhẹ nhàng, phanh êm dịu trường hợp để đảm bảo ổn định tơ phanh Cơ cấu phanh nhiệt tốt Kết cấu hệ thống phanh tái sinh Hệ thống phanh tái sinh xe điện cấu tạo gồm cảm biến vị trí bàn đạp phanh, motor điện xe, pin hệ thống điều khiển Quy trình phanh tái sinh 3.3.5.1 Chế độ tiêu hao lượng 52 53 Hình 18 Sơ đồ chế độ lái Tại chế độ motor điện cung cấp lượng ac quy, pin liion hay tụ siêu nạp để dẫn động xe hay khởi động động 3.3.5.2 Chế độ phanh Hình 19 Sơ đồ chế độ phanh Ở chế độ mơ tơ hoạt động máy phát điện, thông qua điều khiển ECU, lực truyền từ bánh xe chủ động để tạo dòng điện giúp sạc lại cho pin 53 54 Và lực điện từ motor lực phanh giúp giảm động xe Khi người lái đạp phanh, cảm biết vị trí bàn đạp phanh nhận tín hiệu truyền xuống ECU, ECU tính toán thời gian đạp phanh mức độ phanh để từ đưa tín hiệu có dùng phanh tái sinh mo tơ hay chỉ dùng phanh khí Nếu lực cản cần thiết lớn lực phanh tối đa mà mơ tơ tạo hệ thống cân nhắc dùng them phanh khí để hỗ trợ Việc điều khiển tùy thuộc vào cầu chủ động cầu trước hay cầu sau Nếu kích hoạt phanh tái sinh lượng phanh chuyển hóa thành điện sạc cho pin cơng suất cao, chứa đến 144V-350 Volt (1,2V/cặp cực ắc-quy) volt Nếu thời gian đạp phanh không đủ để nạp cho pin lượng điện thu truyền đến sạc để sạc cho ac quy (8) 54 55 Chương Bảo dưỡng sửa chữa 4.1 Bảng mã lỗi Qua thời gian sử dụng xe bạn bị hư hỏng, trục trặc kỹ thuật điều khơng thể tránh khỏi Việc tìm ngun nhân, dấu hiệu ban đầu cố giúp bạn chủ động việc khắc phục Bảng mơ tả mã lỗi dành cho dịng xe đời cũ từ năm 1996 trở trước OBD đời để giúp kỹ thuật viên sửa chữa điện tơ dễ dàng việc bắt bệnh xử lý thông tin từ ECU gửi Để sử dụng bảng mã lỗi này, trước tiên bạn cần phải xác định tín hiệu mà ECU hệ thống gửi thông qua số nháy đèn bạn thao tác đấu dây tay để kiểm tra Các bạn thực theo thao tác sau: B1- Trước tiên cần xác định vị trí giắc chẩn đốn thường nằm nắp capo, bình acquy B2- Bắt đầu đấu tắt chân TE1 E1 giắc chẩn đoán Tùy theo đời xe model xe mà có dạng giắc chẩn đốn khác B3- Bật chìa khóa ON theo dõi nháy đèn check, sau so sánh với bảng mã lỗi phía để bắt bệnh B4- Sau hoàn thành thao tác sửa chữa mã lỗi, bạn tắt OFF chìa khóa, rút dây đấu tắt Bằng cách rút cầu chì EFI 15A khoảng 30s xóa lỗi cách rút cọc âm ắc quy để tiến hành xóa mã lỗi Dưới bảng số mã lỗi hay gặp xe : 55 56 Khu vực xảy Đèn cảnh cố báo P0069-273 Manifold - Biến tần sáng (truyền Absolute với cụm động) Pressure Barometric chuyển đổi Pressure - Cảm biến Correlation áp suất tuyệt STT Mã DTC Chi tiết xác định đối - ECM P0516-769 Battery - Cụm nhiệt (dòng Temperature điện trở điện) Sensor Circuit - Dây dẫn Low đầu nối sáng - ECU điều khiển quản lý nguồn điện - Cụm nhiệt P0517-770 Battery Temperature điện trở Sensor Circuit High - Dây dẫn đầu nối - ECU điều khiển quản lý nguồn điện 56 sáng 57 P0851-579 Park / Neutral - Dây nối (Đèn đỗ) Switch Input giắc Circuit Low căm sáng - Cơng tắc chuyển số (cơng tắc vị trí P) - ECU điều khiển quản lý nguồn - Dây nối P0852-580 Park / Neutral Switch Input giắc Circuit High căm - Cơng tắc chuyển số (cơng tắc vị trí P) - ECU điều khiển quản lý nguồn 57 Sáng 58 P0A01- Motor - Hệ thống 726 Electronics làm lạnh biến (động Coolant tần điện) Temperature - Hệ thống Sensor Circuit quạt làm mát Range / - Nguồn Performance ECU điều Sáng khiển quản lý - Biến tần với cụm biến đổi - Máy bơm nước với cụm động - Dây nịt đầu nối - Cầu chì IGCT số P0A02- Motor Biến tần với 719 Electronics cụm chuyển Coolant đổi Sáng Temperature Sensor Circuit Low P0A03- Motor Biến tần với 720 Electronics cụm chuyển Coolant đổi Temperature Sensor Circuit 58 Sáng 59 High P0A04- Motor - Hệ thống 725 Electronics làm lạnh biến Coolant tần Temperature - Hệ thống Sensor Circuit quạt làm mát Intermittent - Nguồn Sáng ECU điều khiển quản lý - Biến tần với cụm biến đổi - Máy bơm nước với cụm động - Dây nịt đầu nối - Cầu chì IGCT số 10 Dây P0A0D- High Voltage 351 System InterLock Circuit giắc cắm (bảo vệ ) High - Tay nắm phích cắm dịch vụ - ECU điều khiển quản lý nguồn điện Bộ biến tần 59 Sáng 60 với cụm chuyển đổi - Dây khung - Nắp đầu nối biến tần 11 P0A0F- Động không khởi Hệ thống SFI Sáng 204 động - ECU điều (động cơ) khiển quản lý nguồn điện 12 P0A0F- Động không khởi - Lắp ráp kết 238 động cấu gặp cố sáng xe hybrid - Cụm van điều sángtiết đầu vào truyền động - ECU điều khiển quản lý nguồn - Động 13 P0A1D- Hỗn hợp ECU điều 787 Hệ thống truyền lực khiển quản lý (hệ thống Mô-đun điều khiển nguồn truyền lực) 60 Sáng 61 14 P0A39- Máy phát điện ECU điều 259 Nhiệt độ khiển quản lý (nạp, phát) Mạch cảm biến điện - Cụm Cao truyền động Sáng xe hybrid Dây dẫn Hoặc giắc cắm 15 P0A3A- Máy phát điện Lắp ráp xe 258 Nhiệt độ hybrid (Cảm Mạch cảm biến biến nhiệt độ Gián đoạn máy phát điện) Dây giắc nối 61 Sáng 62 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Toyota Toyota [Trực tuyến] Toyota, 2021 https://www.toyota.com.vn/congnghe?gidzl=OkGF2zDAAorg_We8tbqgBMpt2Wt2NdWeSV1S2f89UYqYe5 yAnmvxAoMdN0kNNtahTFrQ26M0cX0Jq4edBW [Online] https://bitcar.vn/so-sanh-o-to-hybird-va-o-to-dien/ [Online] https://auto5.vn/334-dong-co-hybrid-tren-toyota-corolla- cross-hoat-dong-ra-sao-d169701.html [Online] https://hethongcongtudong.com/dong-co-khong-choi-than-lagi-tat-tan-tat-ve-dong-co-brushless Dũ, Trần Tuấn tailieuoto [Online] https://tailieuoto.vn/bo-phan-chiacong-suat-psd-tren-dong-co-hybrid/ Rogers, Mitch Olszewski and Susan A Evaluation of 2004 Toyota Prius Hybrid Electric Drive System s.l : USA: Oak Ridge National Laboratory, 2005 [Online] https://news.oto-hui.com/tim-hieu-ve-bo-chuyen-doi-nangluong-tren-xe-hybrid-va-xe-dien/ Dũ, Trần Tuấn [Online] https://tailieuoto.vn/tai-lieu-ve-he-thongphanh-tai-sinh-tren-dong-co-hybrid-o-to/ 62 63 KẾT LUẬN Trong thời buổi mà việc tiết kiệm nhiên liệu vấn đề kiểm soát khí thải ưu tiên hàng đầu việc nghiên ứng dụng cơng nghệ Hybrid vào xe ô tô vô quan trọng việc hiểu biết sâu sắc hệ thống ô tô cần thiết cho sinh viên Qua đề tài nghiên cứu cấu trúc nguyên lí xe Toyota corolla cross 2021, em có hiểu biết sâu sắc hệ thống hybrid phương tiện giao thông Hiểu biết cấu tạo, nguyên tắc hoạt động cảm biến xe Từ cấu tạo, nguyên lý hoạt động, thân em thấy ưu điểm vượt trội hệ thống hybrid có ứng dụng vào hoạt động so với hệ thống dẫn động cổ điển khác Thấy tầm quan trọng công nghệ hybrid ô tô, vững kiến thức, tiến liên quan đến hệ thống giúp ích cho cơng việc tương lai trường 63 64 64 ... Tên đề tài: Nghiên cứu cấu trúc nguyên lí hoạt động xe hybrid toyota corolla cross 2021 Mục tiêu đề tài - Nghiên cứu tổng quan hệ thống hybird toyota corolla cross 2021 - Cấu tạo, nguyên lý làm... - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGHÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA XE HYBRID TOYOTA COROLLA CROSS CBHD : TS Nguyễn Anh Ngọc Sinh viên : Ngô Văn Hiệu Mã... truyền động hệ thống hybrid hỗn hợp 1.4 So sánh xe thường, hybrid xe điện Xe Hybrid xe thường 1.4.1.1 Điểm giống : -Cả hai dịng xe có sử dụng động xăng để hoạt động -Hệ thống truyền động động xăng