Nghiên cứu hệ thống truyền động hybrid và các hệ thống ổn định trên dòng xe audi ngành công nghệ kỹ thuật ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG HYBRID VÀ CÁC HỆ THỐNG ỔN ĐỊNH TRÊN DÒNG XE AUDI GVHD: ThS DƯƠNG TUẤN TÙNG SVTH: PHAN SĨ NGHỊ NGUYỄN CÔNG DANH S K L0 8 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2019 z BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG HYBRID VÀ CÁC HỆ THỐNG ỔN ĐỊNH TRÊN DÒNG XE AUDI GVHD: ThS DƯƠNG TUẤN TÙNG SVTH: PHAN SĨ NGHỊ MSSV: 15145299 SVTH: NGUYỄN CÔNG DANH MSSV: 15145204 Tp Hồ Chí Minh, Tháng Năm 2019 z BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên nghành: Công nghệ kỹ thuật ô tô Tên đề tài: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG HYBRID VÀ CÁC HỆ THỐNG ỔN ĐỊNH TRÊN DÒNG XE AUDI GVHD: ThS DƯƠNG TUẤN TÙNG SVTH: PHAN SĨ NGHỊ MSSV: 15145299 SVTH: NGUYỄN CÔNG DANH MSSV: 15145204 Tp Hồ Chí Minh, Tháng Năm 2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc BỘ MÔN KHUNG GẦM TP Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 03 năm 2019 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Họ tên sinh viên 1: Nguyễn Công Danh Họ tên sinh viên 2: Phan Sĩ Nghị Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô Hệ đào tạo: Đại học qui Khóa: 2015-2020 MSSV: 15145204 MSSV: 15145299 Mã ngành đào tạo: 52510205 Lớp: 151453 Tên đề tài: Nghiên cứu hệ thống truyền động Hybrid hệ thống ổn định dòng xe Audi Nhiệm vụ đề tài: 1) Tổng quan hệ thống xe Audi 2) Hệ thống truyền lực - Hộp số tự động cấp OBW - Hệ thống truyền động Hybrid 3) Hệ thống an toàn ổn định xe Audi - Hệ thống treo khí - Hệ thống lái điều khiển điện tử 4WS - ABS, ESP, BA Sản phẩm đề tài: 01 tập báo cáo kết nghiên cứu 02 đĩa CD Ngày giao đề tài: 25/03/2019 Ngày nộp đề tài: TRƯỞNG BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN GV.ThS Dương Tuấn Tùng TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BỘ MƠN KHUNG GẦM CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên hướng dẫn) Họ tên sinh viên: Phan Sĩ Nghị Họ tên sinh viên: Nguyễn Công Danh MSSV: 15145299 MSSV: 15145204 Tên đề tài: Nghiên cứu hệ thống truyền động Hybrid hệ thống ổn định dòng xe Audi Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô Họ tên GV hướng dẫn: Dương Tuấn Tùng Ý KIẾN NHẬN XÉT Nhận xét tinh thần, thái độ làm việc sinh viên (không đánh máy) Nhận xét kết thực ĐATN(không đánh máy) 2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: 2.2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) 2.3.Kết đạt được: 2.4 Những tồn (nếu có): Đánh giá: TT Mục đánh giá Hình thức kết cấu ĐATN Đúng format với đầy đủ hình thức nội dung mục Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài Tính cấp thiết đề tài Nội dung ĐATN Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội,… Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá Khả thiết kế chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế Khả tiến phát triển Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên nghành… Đánh giá khả ứng dụng đề tài Sản phẩm cụ thể ĐATN Tổng điểm Điểm tối đa Điểm đạt 30 10 10 10 50 15 10 15 10 10 100 Kết luận: Được phép bảo vệ Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng năm 2019 Giảng viên hướng dẫn (Ký, ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BỘ MƠN KHUNG GẦM CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên phản biện) Họ tên sinh viên: Phan Sĩ Nghị Họ tên sinh viên: Nguyễn Công Danh MSSV: 15145299 MSSV: 15145204 Tên đề tài: Nghiên cứu hệ thống truyền động Hybrid hệ thống ổn định dịng xe Audi Ngành đào tạo: Cơng nghệ kỹ thuật ô tô Họ tên GV phản biện: Ý KIẾN NHẬN XÉT Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) Kết đạt được: Những thiếu sót tồn ĐATN: Câu hỏi: Đánh giá: TT Mục đánh giá Hình thức kết cấu ĐATN Đúng format với đầy đủ hình thức nội dung mục Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài Tính cấp thiết đề tài Nội dung ĐATN Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội,… Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá Khả thiết kế chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế Khả tiến phát triển Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên nghành… Đánh giá khả ứng dụng đề tài Sản phẩm cụ thể ĐATN Tổng điểm Điểm tối đa Điểm đạt 30 10 10 10 50 15 10 15 10 10 100 7.Kết luận: Được phép bảo vệ Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng năm 2019 Giảng viên phản biện (Ký, ghi rõ họ tên) Ở trường hợp khác xảy ra, hệ thống EBD điều khiển chấp hành ABS hoạt động chế độ : “Giảm áp” “Giữ áp” “Tăng áp” 1- Bàn đạp phanh 2- Xy lanh 6- Bơm hồi 7- Buồng áp suất 8- Buồng giảm chấn 9- Van nạp ABS bánh trước 10- Van xả ABS bánh trước 15- Van nạp bánh xe sau trái (Đóng) 16- Van xả bánh xe sau trái (Mở) 17-21 Xylanh bánh xe 18-22 Tốc độ bánh xe Hình 2.64 Hoạt động EBD [8] 132 2.6 Hệ thống khóa vi sai EDL- Electronic Differential lock 2.6.1 Chức năng: Khóa vi sai điện tử EDL ban đầu thiết kế thiết bị hỗ trợ khởi động EDL can thiệp vào động lực học xe bánh xe quay tăng tốc Bánh xe quay hãm Nhờ can thiệp cụ thể phanh, lực kéo bánh xe bị quay giảm xuống làm tăng moment truyền động bánh xe Bộ vi sai truyền nhiều lực kéo bánh xe không bị quay trục truyền động Chiếc xe tăng tốc nhanh ổn định lái Vì hiệu ứng tương ứng với khóa vi sai học, hệ thống gọi khóa vi sai điện tử Xe khơng có EDL Xe có EDL Hình 2.65 Chức EDL [8] Khi xe khơng có EDL, lúc xe có tượng bánh bị trượt quay, cấu vi sai khí khóa lại giúp cho tốc độ hai bánh xe Tuy nhiên điều giúp tăng tốc với tốc độ chậm Khi xe có trang bị EDL, bánh xe mặt đường bị ướt phanh độ trượt bị giới hạn lại Kết công suất truyền động truyền thông qua vi sai đến bánh xe không bị trượt giúp cho việc tăng tốc diễn nhanh Sự can thiệp EDL diễn với tốc độ 80 km/h (có thể lên đến 120 km/h) vào cua Nếu có trạng thái đạp phanh đạt nhiệt độ lớn đĩa phanh ghi nhận điều khiển ABS, hệ thống EDL bị vô hiệu hóa 133 2.6.2 Cấu tạo hoạt động: Về bản, hệ thống phanh ABS có tích hợp EDL khác với hệ thống phanh ABS túy chổ hệ thống ABS có EDL độc lập tạo áp lực phanh EDL sử dụng cảm biến tốc độ hệ thống ABS mà không cần phần mở rộng kỹ thuật Phần mềm điều khiển ABS mở rộng chức EDL Điều đạt van bổ sung bơm hồi phận thủy lực Nếu điều khiển phát tình EDL phải can thiệp, áp lực phanh mạch phanh bánh xe bị quay tăng lên mà khơng cần phải đạp bàn đạp phanh Hoạt động: Dựa tốc độ bánh xe, EDL xác định bánh xe trục truyền lực có độ trượt cao hơn, tức quay nhanh bánh xe khác trục EDL phải phanh bánh xe quay để công suất truyền động truyền lại bánh xe khơng bị trượt nhiều Quy trình diễn theo ba giai đoạn: "tăng áp lực", "duy trì áp lực" "giảm áp lực" 134 Quá trình tăng áp: Để tăng suất, van cơng tắc đóng lại van áp suất cao mở Bơm hồi bắt đầu làm việc lấy dầu phanh từ xy-lanh phanh Kết là, áp lực phanh tích tụ xy-lanh phanh bánh xe quay bánh xe bị hãm 25 - Van công tắc 26 - Van áp suất cao - Bơm hồi - Van nạp 17 - Xylanh bánh xe Hình 2.66 Quá trình tăng áp [8] Quá trình giữ áp: Để trì áp suất phanh mạch phanh bánh xe, có bơm dịng hồi bị vơ hiệu hóa Van cơng tắc đóng Một áp lực phanh khơng đổi trì phanh bánh xe 25 - Van cơng tắc (Đóng) - Bơm hồi vị bị vơ hiệu hóa Hình 2.67 Quá trình giữ áp [8] 135 Quá trình giảm áp: Để giảm áp lực phanh, van công tắc van nạp mở bơm bị vô hiệu hóa Hình 2.68 Q trình giảm áp [8] 136 2.7 Hệ thống lái bốn bánh AWS - All Wheel Steering 2.7.1 Chức năng: Hệ thống hoạt động dựa vào việc so sánh tốc độ bánh xe dựa vào tình lái nhằm thực hai trạng thái hoạt động xe :  Trạng thái xe vào khúc quanh- chế độ lái ngược  Trạng thái xe chuyển hướng chuyển động- chế độ lái song song 2.7.1.1 Trạng thái xe vào khúc quanh (đánh lái ngược): Khi xe vào khúc quanh, xe dễ gặp hai tượng nguy hiểm : quay vòng thiếu quay vòng thừa Hệ thống lái bốn bánh đảm bảo cho việc vào khúc quanh êm dịu đảm bảo không bị mát tốc độ vào khúc quanh Để đạt yêu cầu trên, điều kiện hoạt động hệ thống phải 60 km/h Lúc xe vào cua, hệ thống điều khiển hai bánh sau đánh lái ngược chiều với hai bánh trước, giúp xe chuyển hướng khúc quanh gắt Bán kính R2, bán kính xe sử dụng AWS, nhỏ bán kính R1, bán kính xe sử dụng hệ thống lái thơng thường (Do xe có AWS tạo góc lệch hướng bánh sau lớn so với xe AWS) 2.7.1.2 Hình 2.69 Lợi ích AWS xe vào cua [9] Trạng thái xe chuyển hướng chuyển động (chế độ lái song song): Trường hợp 1: Chỉ sử dụng hệ thống lái phía trước Tài xế thực thao tác vào cua thay đổi hướng cách xoay bánh xe trục trước hướng vào Các bánh trước bắt đầu truyền lực ma sát bên biến dạng (bắt buộc) bề mặt tiếp xúc lốp quay bánh xe vào Để tạo chuyển động xoay theo trục thẳng đứng xe, bánh sau phải có khả hấp thụ lực ma sát bên 137 Lực ma sát bên thay đổi hướng khối lượng xe đẩy phía bên ngồi góc, kết gia tốc ngang tạo Sự thay đổi hướng di chuyển trục trước tạo mô-men xoắn tương đối cao (mô-men xoắn quanh trục dọc xe) đạt điều kiện ổn định Điều gây ảnh hưởng xấu đến êm dịu khiến xe trở nên không ổn định Trường hợp 2: Xe sử dụng hệ thống lái trục sau: Tài xế thực thao tác vào cua thay đổi hướng cách xoay bánh xe trục trước vào Hệ thống đáp ứng cách khởi động chế độ lái song song bánh sau Do biến dạng bề mặt tiếp xúc lốp bánh, nên lực ma sát bên tạo hiệu ứng song song với bánh xe trục trước bánh sau Kết mô-men quay quanh trục dọc xe thấp nhiều so với xe có điều khiển lái bánh xe phía trước Sự thay đổi hướng di chuyển bắt đầu hài hòa êm dịu nhiều nguy dao động xoay thân xe giảm Trạng thái ổn định bắt đầu đạt xe theo quỹ đạo mong muốn người lái xe 138 Hình 2.70 Xe có hệ thống AWS đem lại ổn định [9] 2.7.2 Cấu tạo: Toàn thiết bị bao gồm phận điều khiển, truyền lực điều khiển điện tử gắn vào khung phụ đồng thời điều khiển hai bánh xe qua góc Việc điều chỉnh góc tối đa khoảng độ, không cần thiết phải sử dụng gối quay trục trước Hình 2.71 Các trạng thái điều khiển xe [9] 139 Hình 2.72 Cấu tạo hệ thống [9] Mô-tơ điện dẫn động trục quay thông qua đai truyền động Sự chuyển động quay trục quay chuyển thành chuyển động tịnh tiến đòn lái Đầu lái truyền chuyển động tịnh tiến đến rotuyn bánh xe sau bánh lái song song bên phải bên trái 140 (tùy thuộc vào chiều quay mô-tơ điện) Hệ thống tự khóa tỷ số truyền ren hình địn lái trục quay Mơ-tơ điện kích hoạt q trình điều chỉnh góc lái, không mô-tơ không hoạt động nhờ vào tượng tự khóa cấu trục vít Hành trình điều chỉnh tối đa trục lái (từ vị trí trung tâm) xấp xỉ mm, tương đương với góc khóa bánh xe độ 2.7.2.1 Cảm biến vị trí trung tâm : Cảm biến có cơng dụng cảm nhận vị trí “0”, tức "vị trí trung tâm" địn lái trạng thái khơng điều khiển/ trung tính Cảm biến hoạt động sở nguyên lý hiệu ứng Hall Với mục đích này, trục có chốt gắn nam châm vĩnh cửu (chốt từ) Cảm biến vị trí địn lái thu tín hiệu tương tự (analog) xác định góc nhỏ quanh vị trí “0” Cảm biến hiệu ứng Hall thực tế xác định trước công tắc hiệu ứng Hall bổ sung mạch in cảm biến Các công tắc sử dụng để phát hướng chuyển động trục Hình 2.73 Chức cảm biến vị trí [9] 2.7.2.2 Mơ-tơ điện: Mơ-tơ điện dùng mô-tơ điện ba pha không chổi than AC Dòng điện ba pha tạo nhờ vào chuyển đổi AC/DC tích hợp vào điều khiển Cảm biến vị trí rotor tích hợp mơ-tơ Cảm biến vị trí xác định vị trí rotor với độ xác cao Hình 2.74 Mơ-tơ điện [9] 141 2.7.2.3 Bộ điều khiển lái trục sau: Bộ điều khiển đặt phía sau mơ-tơ điện vào che kín lớp kim loại nhằm tránh tiếp xúc với nước bụi bẩn Bộ điều khiển sử dụng giao tiếp FlexRay (một giao thức giao tiếp gần giống với CAN, tốc độ truyền tải lên đến 10 Mbps CAN đạt 1-5 Mbps) 2.7.3 Hoạt động hệ thống: Hình 2.75 Sơ đồ điều khiển [9] Hệ thống yêu cầu liệu cần thiết sau: - Tốc độ bánh xe: Hộp điều khiển ABS giao tiếp với điều khiển hệ thống qua giao thức Flexray, từ điều khiển xác định tốc độ bánh xe tiến hành so sánh tốc độ bánh xe với nhau, đồng thời so sánh với tốc độ xe tham chiếu ESP - Góc lái: giá trị đo cảm biến góc lái G85 truyền thơng qua FlexRay Từ điều khiển xác định góc lái cho trục sau, thơng tin cần thiết bên cạnh tốc độ xe, … 142 2.7.3.1 Chế độ kiểm tra hệ thống: Khi bật cơng tắt máy sang vị trí ON, điều khiển kiểm tra hoạt động sau:  Khả trợ lực tạo trợ lực lái phải lớn 20% khả trợ lực lớn  Nguồn ắc quy xe kết nối  Bộ điều khiển lái chưa thay (thông tin xe nhận từ FlexRay)  Hệ thống lái trục sau nạp chương trình điều khiển mã hóa 2.7.3.2 Phản hồi từ điều khiển tài xế: Khi điều khiển mã hóa, đồ liệu tiến hành định nghĩa góc lái trục sau dựa vào tốc độ xe góc lái trục trước lưu trữ điều khiển Các đồ liệu khác với hành vi lái tài xế (đầu vào lái xe) Tùy thuộc vào lựa chọn chế độ tài xế, đồ liệu khác hỗ trợ chế độ lái xe, từ hướng êm dịu đến thể thao Nếu tài xế đánh lái trạng thái xe tốc độ thấp 60 km/h, bánh xe sau đánh lái ngược góc tối đa xấp xỉ độ Góc lái trục sau tăng theo góc lái trục trước (do tài xế thay đổi) Ở tốc độ cao 70 km/h, xe chuyển hướng, xe góc lái nhỏ so với xe vào cua, hệ thống đánh giá tình lái xe áp dụng chế độ lái song song 2.7.3.3 Chức chọn chế độ: Tài xế can thiệp trực tiếp vào chức trục lái sau, cách vào mục Audi drive select để lựa chọn chế độ lái khác Hình 2.76 Lựa chọn chế độ : “efficiency”, “allroad” “auto” [9] 143 CHƯƠNG KẾT LUẬN Sau 15 tuần làm đồ án với đề tài “Nghiên cứu hệ thống truyền động hybrid hệ thống ổn định dịng xe Audi”, chúng em hồn thành với giúp đỡ tận tình thầy giáo hướng dẫn Trong đề tài này, chúng em tìm hiểu cấu tạo, tính hoạt động cơng nghệ Hybrid kết hợp với hộp số tự động tám cấp song song với hệ thống an toàn khác hệ thống treo khí tự động, hệ thống ABS, hệ thống TCS, ESP… Phần đầu đồ án trình bày nguyên lý, cấu tạo, hoạt động hệ thống truyền động Hybrid kết hợp với hộp số tự động tám cấp, từ đưa nhận xét, đánh giá ưu nhược điểm hệ thống Phần hai giới thiệu số hệ thống ổn định dòng xe Audi hệ thống treo khí tự động điều chỉnh, hệ thống chống bó cứng phanh ABS, hệ thống kiểm soát lực kéo TCS, hệ thống cân điện tử ESP, hệ thống phân phối lực phanh EBD, hệ thống khóa vi sai điện tử EDL hệ thống lái bốn bánh AWS Tuy nhiên, thời gian hạn chế, nhiều phần chưa trang bị thời gian học trường, tài liệu tham khảo hạn chế nên phải cố gắng hoàn thiện thêm Một số thiếu sót chi tiết hoạt động hệ thống, thơng số, chẩn đốn sửa chữa chưa bổ sung Qua đề tài này, chúng em bổ sung thêm nhiều kiến thức chuyên ngành quý báu, đặc biệt hệ thống đại dịng xe Audi Đồng thời qua đó, thân chúng em phải cố gắng trau dồi kiến thức để đáp ứng yêu cầu người làm việc ngành ô tô 144 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Audi, Self - Study Programme 601, Audi Hybrid with – speed automatic gearbox OBW [2] Audi, Self - Study Programme 457, Audi A8 2018 Power Transmission [3] Audi, Self - Study Programme 615, Audi A8 Hybrid and Audi A6 Hybrid [4] Fiat Chrysler Automobiles, – speed Automatic Transmission Diagnosis and Repair [5] Audi, Self - Study Programme 142, Dual Mass Flywheel [6] JTEKT Torsen NA, Torsen sensing LSD [7] Audi, Self - Study Programme 242, Selfleveling suspension in Audi A6 [8] Audi, Self - Study Programme 374, Traction Control and Assist Systems [9] Audi, Self - Study Programme 633, Audi Q7 (type 4M), Chassis 145 ... tài: Nghiên cứu hệ thống truyền động Hybrid hệ thống ổn định dòng xe Audi Nhiệm vụ đề tài: 1) Tổng quan hệ thống xe Audi 2) Hệ thống truyền lực - Hộp số tự động cấp OBW - Hệ thống truyền động Hybrid. .. sinh viên: Nguyễn Công Danh MSSV: 15145299 MSSV: 15145204 Tên đề tài: Nghiên cứu hệ thống truyền động Hybrid hệ thống ổn định dòng xe Audi Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô Họ tên GV phản... tiên phong việc nghiên cứu áp dụng công nghệ đại tơ Đó lý nhóm em định thực đề tài “ Nghiên cứu hệ thống truyền động hybrid hệ thống ổn định dòng xe Audi? ?? Các vấn đề cần nghiên cứu: Với mong muốn