BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢN TÓM TẮT NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG HYBRID VÀ CÁC HỆ THỐNG ỔN ĐỊNH TRÊN DÒNG XE AUDI G[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢN TÓM TẮT 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 LỜI CẢM ƠN Sau tháng nổ lực thực đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu hệ thống truyền động Hybrid hệ thống ổn định dòng xe Audi” phần hoàn thành Ngoài cố gắng thân, chúng em nhận khích lệ giúp đở tận tình từ thầy giáo hướng dẫn, thầy khoa, gia đình bạn bè Trước hết chúng em xin cảm ơn ba mẹ động viên tạo điều kiện để học tập hoàn thành luận văn tốt nghiệp Chúng em xin chân thành cảm Thầy Dương Tuấn Tùng tận tình hướng dẫn giúp đỡ chúng em suốt trình thực đề tài chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa giúp đỡ chúng em hồn thành tốt nhiệm vụ Do kiến thức hạn chế, nhiều điều mẽ nên q trình làm đồ án khơng tránh khỏi sai sót, chúng em kính mong bảo tận tình q thầy giáo để em hồn thành tốt nhiệm vụ Chúng em xin chân thành cảm ơn ! LỜI MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài: Sự phát triển phương tiện giao thông khu vực giới nói chung khơng giống nhau, nước có quy định riêng khí thải xe, có xu hướng bước cải tiến chế tạo loại ôtô mà mức ô nhiễm thấp giảm tối thiểu tiêu hao nhiên liệu Điều cấp thiết mà nguồn tài nguyên dầu mỏ ngày cạn kiệt dẫn đến giá dầu tăng cao mà nguồn thu nhập người dân lại tăng không đáng kể Các xe chạy Diesel, xăng nhiên liệu khác tràn ngập thị trường gây ô nhiễm môi trường, làm cho bầu khí ngày xấu đi, hệ sinh thái thay đổi Vì việc tìm phương án để giảm tối thiểu lượng khí gây nhiễm môi trường vấn đề cần quan tâm ngành tơ nói riêng người nói chung Song song với phát triển hệ thống an toàn hỗ trợ giúp giảm thiểu tối đa nguy tai nạn chấn thương lái xe Audi nhà sản xuất ô tô 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 dịng xe Audi.” Tính cấp thiết đề tài: Trong vài năm gần với xuất khơng ngừng gia tăng dịng xe Hybrid đại thị trường giới Việt Nam, việc nghiên cứu, tìm hiểu, tăng cường hiểu biết dòng xe Hybrid đại đặt người dân Việt Nam đặc biệt người ngành ơtơ Chính có số đề tài nghiên cứu, đồ án tốt nghiệp động Hybrid kỹ sư, giảng viên sinh viên Tuy nhiên số lượng cịn chưa đáp ứng nhu cầu xã hội Để nâng cao hiểu biết người nhóm cơng nghệ tiên tiến mà giới diễn mạnh mẽ, lúc hết việc nghiên cứu, tìm hiểu nhóm cơng nghệ cần thiết CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG HYBRID VÀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG CẤP OBW 1.1 Giới thiệu: Cơng nghệ hybrid áp dụng số dịng xe Audi ( A6, A8, Q5) thuộc kiểu hybrid song song, mức độ Hybrid toàn phần Kết hợp với hộp số tự động cấp OBW làm tăng khả tiết kiệm nhiên liệu trì sức mạnh xe Hình 1.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống hybrid xe Audi 1.2 Hộp số tự động cấp OBW: Hình 1.2 Các phận hộp số 1.2.1 Các phần tử chuyển số: phần tử chuyển số/ cấp số tiến + cấp số lùi Ly hợp F kết nối ĐCĐT động điện V141 phanh nhiều đĩa – A B ly hợp nhiều đĩa – C,D,E and F Các phần tử chuyển số bao gồm phanh ly hợp đóng thủy lực Áp lực dầu ấn đĩa dính lại với truyền lực kéo Khi áp lực dầu giảm, lị xo hồi đẩy piston trở vị trí ban đầu Đối với phận A, C, D, E F, lò xo đĩa đẩy piston trở vị trí ban đầu áp lực dầu giảm Đối với phanh B, việc trả thực nhờ áp lực dầu buồng Các cấp số có nhờ việc đóng phận nhóm A,B,C,D E Trong trạng thái hoạt động chế độ hybrid, dẫn động động điện dẫn động ĐCĐT, cách điều khiển ly hợp F 1.2.2 Hệ thống điều khiển điện thủy lực: Hình 1.3 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển điện – thủy lực Áp suất từ bơm điều chỉnh van điều chỉnh áp suất, áp suất điều khiển tạo van giảm áp Van cấp van giữ điều khiển áp suất điều khiển từ van điện từ Van cấp cho phép áp suất điều chỉnh đến ly hợp/phanh tạo hiệu đóng, van giữ xả áp suất từ ly hợp/phanh khơng có áp suất điều khiển 1.3 Truyền động điện: Hình 1.4 Cấu tạo hệ thống cung cấp điều khiển motor điện Hệ thống bao gồm ba phận chính: Pin cao áp, điều khiển tích hợp, motor điện 1.3.1 Pin cao áp: Pin cao áp A38 bao gồm khối pin mắc nối tiếp nhau, khối gồm mô đun pin với điện áp danh định mô đun 66.5V Hình 1.5 Pin cao áp 1.3.2 Bộ điều khiển tích hợp JX1: Bao gồm biến áp DC/DC biế-n tần DC/AC Điện áp xoay chiều ba pha tạo biến tần DC/AC, đóng ngắt transistor IGBT theo trình tự định đảm nhiệm điều khiển độ J84 1.3.3 Motor điện V141: Motor thuộc kiểu đồng ba pha kích từ nam châm vĩnh cửu, làm mát dung dịch 24 cuộn stator chia làm cuộn mắc song song pha, pha mắc với theo kiểu tam giác Hình 1.6 Cấu tạo motor điện V141 1.4 Hệ thống truyền động Hybrid: Hệ thống truyền động hybrid thiết kế cho dòng xe Audi thuộc kiểu truyền động hybrid song song, mức độ hybrid tồn phần Hình 1.7 Hệ thống truyền động hybrid kiểu song song Một số chế độ hoạt động thường xuyên nhất: Dẫn động điện Động xăng kéo – Motor chạy máy phát Kéo kết hợp – Tăng cường Tái tạo lượng quán tính Phanh tái sinh 1.4.1 Dẫn động điện: Hình 1.8 Chế độ dẫn động điện Ở chế độ này, ly hợp F trạng thái ngắt động xăng không hoạt động MotBor điện cung cấp công suất tối đa khoảng 40 kW vòng tua 2300 Tốc độ chạy điện tối đa 100 km/h phạm vi chạy điện nhiều 25 km 1.4.2 Động xăng kéo – Motor chạy máy phát: Hình 1.9 Chế độ động xăng kéo – motor chạy máy phát Chế độ hoạt động công suất tải yêu cầu Ptải lớn công suất động xăng phát hoạt động tiết kiệm nhiên liệu Pe Lúc này, phần công suất động xăng phát sạc lại cho pin cao áp thông ua motor điện Công suất sạc xác định hiệu công suất động xăng công suất tải yêu cầu 1.4.3 Dẫn động kết hợp – tăng cường: Hình 1.10 Chế độ dẫn động kết hợp Trường hợp xe trì tốc độ cao, tăng tốc: Động xăng hoạt động tiết kiệm nhiên liệu, việc điều khiển tốc độ xe chủ yếu phụ thuộc vào việc điều khiển motor Trường hợp xe tăng tốc nhanh, hoạt động tốc độ tối đa: Cả động xăng motor điện hoạt động đường đặc tính cao để cung cấp momen xoắn công suất tối đa cho hệ thống 1.4.4 Tái tạo lượng quán tính: Chế độ tái tạo lượng quán tính hoạt động chủ yếu xe chạy tốc độ cao Khi tài xe nhấc chân khỏi bàn đạp ga không phanh, ly hợp F ngắt động xăng ngưng hoạt động Motor điện hoạt động chế độ máy phát nhằm tạo hiệu giảm tốc với momen không đổi 30 Nm 1.4.5 Tái tạo lượng phanh: Hình 1.11 Chế độ tái tạo lượng phanh Khi momen phanh yêu cầu nhỏ momen phanh tối đa máy phát: Hiệu giảm tốc xe tạo phanh tái sinh Khi momen phanh yêu cầu lớn momen phanh tối đa máy phát: Hiệu giảm tốc xe tạo phanh khí phanh tái sinh Trong trường hợp pin cao áp sạc đầy ly hợp F đóng động đốt hoạt động, tạo hiệu phanh động CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG AN TỒN VÀ ỔN ĐỊNH TRÊN DỊNG XE AUDI 2.1 Hệ thống treo khí tự cân (Self- leveling suspension): Hệ thống treo khí hình thức kiểm sốt hệ thống treo xe Những đặc điểm hệ thống là: Thân xe treo nhẹ nhàng hơn, giúp cải thiện êm dịu lái xe Tồn hành trình nén phục hồi trì tải Khoảng cách với mặt đất trì tải Ít hao mịn khớp nối góc làm việc giảm Ngồi ưu điểm tạo, hệ thống treo khí nén tự cân (Audi) cịn mang ưu điểm đáng kể khác Áp suất khơng khí lị xo khí điều chỉnh phù hợp với tải, hệ số lị xo khí tỷ lệ thuận với khối lượng treo Kết tần số tự nhiên thân xe lái xe êm dịu trì khơng đổi với tải trọng Hệ thống trang bị dòng xe Audi A6 (4F, C6, S6, A6L, Avant) năm 20042011 2.2 Hệ thống chống bó cứng phanh ABS (Antilock Braking System): Trong suốt q trình phanh, nhiều bánh xe ln có xu hướng khóa chặt sớm bánh xe khác ma sát bánh xe mặt đường thay đổi liên tục nhiều ảnh hưởng Một bánh xe bị khóa gọi trượt 100% Trong trường hợp này, bánh xe bị khóa trượt mặt đường giống cục tẩy giấy Khi ma sát, việc hình thành lực ngang khiến cho việc giữ cho phương tiện hướng Xe bị điều khiển ly tâm khơng cịn điều khiển lái Khi ABS xuất hiện, ABS giải mối nguy hiểm làm cho xe ổn định cách ngăn chặn bánh xe bị khóa phanh Nó làm giảm áp lực phanh bánh xe tương ứng đến mức độ lực ma sát tối đa truyền lên mặt đường Kết lực lần truyền lên mặt đường phương tiện điều khiển Hình 2.1 Trạng thái chuyển động xe khơng có ABS có ABS 2.3 Hệ thống kiểm sốt lực kéo TCS (Traction Control System) Hệ thống kiểm soát lực kéo TCS hỗ trợ người lái khởi động tăng tốc mặt đường trơn trượt cách giảm độ trượt bánh xe chủ động Nếu bánh xe có nguy quay, TCS giảm cơng suất trục chủ động ● Bằng cách hãm bánh xe trượt quay ● Bằng cách giảm mô-men xoắn trục chủ động thông qua can thiệp vào hệ thống điều khiển động hộp số Không giống ABS, TCS khơng hoạt động q trình phanh trình giảm tốc xe, mà hoạt động trình tăng tốc xe Để cho phép can thiệp trình tăng tốc xe, hệ thống yêu cầu liên kết với hệ thống điều khiển động cơ, cho phép tác động đến mô-men xoắn tùy chọn tăng áp suất độc lập hệ thống phanh Điều cần thiết để phanh bánh xe bị quay mà khơng cần người lái tăng áp lực phanh thông qua bàn đạp phanh Hình 2.2 Trạng thái chuyển động xe khơng trang bị TCS Chiếc xe tăng tốc mặt đường trơn trượt Các bánh xe quay xe không tăng tốc tăng tốc chậm Khi vào cua, có lực kéo bánh xe có lực bên tác dụng khơng đủ truyền xe bị khả điều khiển lái Hình 2.3 Trạng thái chuyển động xe đươc trang bị TCS TCS làm giảm lực truyền động ngăn chặn trượt mức bánh xe chủ động Các lực hướng ngang tác động vào xe điều khiển lái trì ổn định 2.4 Hệ thống cân điện tử ESP (Electric Stability Programme): Hiện tại, ESP hệ thống kiểm soát lực kéo bánh xe tiên tiến Nó khơng phải hệ thống độc lập, mà hệ thống kiểm soát lực kéo bánh xe khác: ABS, EBD, EDL, TCS EBC tích hợp Mỗi hệ thống hoạt động tự động kết hợp, ESP hệ thống mang cấp cao Chương trình ổn định điện tử ESP định điều kiện động lực học xe, hệ thống kiểm soát lực kéo thực kết hợp hoạt động chúng ESP trạng thái sẵn sàng nhận biết cách so sánh lệnh điều khiển người lái hành vi thực tế xe thu thập thông qua cảm biến Nếu điều có chênh lệch nhau, can thiệp điều khiển ESP bắt đầu Tùy thuộc vào tình huống, ESP giảm mơ-men xoắn động thay đổi số trường hợp hộp số tự động Sau đó, ESP ổn định trạng thái xe cách phanh cụ thể bánh xe số bánh xe Can thiệp điều khiển kéo dài tất trạng thái xe không ổn định sửa chữa 2.5 Hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD (Electric Brake pressure Distribution): Hình 2.4 Tải trọng cầu trước phân bố nhiều cầu sau Phân bổ trọng lượng xe khác nhau, tải trọng bánh xe trục sau nhỏ đáng kể so với trục trước (khối lượng động cơ, hộp số, ,…) Khi phanh, trọng lượng xe phân bố lại, tăng tải trọng bánh trước (ít trượt lết hơn) giảm bánh xe sau (dễ bị trượt lết) Hình 2.5 Trạng thái tải trọng phân bố trục sau bị khóa Việc phân phối lực phanh trước thực hoàn toàn van khí van điều hồ lực phanh, van bù tải, van giảm tốc… Một trường hợp xe quay vòng, tải trọng tăng lên bánh xe phía ngồi, cịn phía giảm đi, nên lực phanh cần phải phân phối lại dùng lực phanh bánh bánh xe có tải trọng dễ bị trượt lết Tuy nhiên, van điều hòa lực phanh khí khơng giải vấn đề Chính hạn chế nên van điều hịa lực phanh khí thay hệ thống phân phối lực phanh điện tử (EBD) Việc phân phối lực phanh điện tử cho độ xác hiệu cao Bằng cách tính tốn tốc độ khác bánh trước bánh sau, hệ thống phân bổ lực phanh điện tử EBD điều chỉnh cân lực phanh bánh trước bánh sau để mang lại hiệu phanh tốt 2.6 Hệ thống khóa vi sai điện tử EDL (Electric Differentials Lock): 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 2.6 Chức EDL 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 vơ hiệu hóa 2.7 Hệ thống lái bốn bánh AWS (All Wheel Steering): 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 KẾT LUẬN Sau 15 tuần làm đồ án với đề tài “Nghiên cứu hệ thống truyền động hybrid hệ thống ổn định dòng xe Audi”, chúng em hoàn thành với giúp đỡ tận tình thầy giáo hướng dẫn Trong đề tài này, chúng em tìm hiểu cấu tạo, tính hoạt động công nghệ Hybrid kết hợp với hộp số tự động tám cấp song song với hệ thống an tồn 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 cịn hạn chế nên phải cố gắng hồn 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 dòng 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 ... V141 1.4 Hệ thống truyền động Hybrid: Hệ thống truyền động hybrid thiết kế cho dòng xe Audi thuộc kiểu truyền động hybrid song song, mức độ hybrid tồn phần Hình 1.7 Hệ thống truyền động hybrid. .. 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. .. phanh động CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG AN TỒN VÀ ỔN ĐỊNH TRÊN DỊNG XE AUDI 2.1 Hệ thống treo khí tự cân (Self- leveling suspension): Hệ thống treo khí hình thức kiểm soát hệ thống treo xe Những đặc điểm hệ