Tiểu luận đề tài hệ thống tự sạc trên xe toyota hybird

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BỘ MƠN ĐỘNG CƠ TIỂU LUẬN ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG TỰ SẠC TRÊN XE TOYOTA HYBIRD GVHS: T.S NGUYỄN VĂN LONG GIANG SVTH: MSSV PHAN THÁI BẢO 20145464 LÊ THUẬN PHƯỚC 20145584 NGUYỄN TRẦN HOÀNG DŨNG 20145475 NGUYỄN MINH CẢNH 20145466 Hồ Minh Tuấn 20145649 Tp Hồ Chí Minh, 15 tháng 04 năm 2023 i MỤC LỤC Chương I:Tổng quan giới thiệu chung đề tài: 1.1.Lý chọn đề tài 1.2.Mục tiêu nghiên cứu 1.3.Phạm vi nghiên cứu 1.4.Phương pháp nghiên cứu 1.5.Nội dung thực Chương II Cơ sở lý thuyết: 2.1 Các khái niệm liên quan đến xe ô tô hybrid hệ thống sạc điện xe 2.2 Các công nghệ hệ thống tự sạc xe ô tô hybrid Chương III Phân tích đánh giá hệ thống tự sạc xe ô tô hybrid Toyota: 3.1 Thiết kế hệ thống tự sạc xe ô tô hybrid Toyota 3.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống tự sạc xe ô tô hybrid Toyota 3.3 Các tính hệ thống tự sạc xe tơ hybrid Toyota 3.4 Kiểm sốt quản lý hệ thống tự sạc xe ô tô hybrid Toyota i Chương IV Kết luận: 4.1 Tổng kết kết nghiên cứu đánh giá hiệu hệ thống tự sạc xe ô tô hybrid Toyota 4.2 Đề xuất hướng nghiên cứu để cải thiện phát triển hệ thống tự sạc xe ô tô hybrid Toyota ii Chương 1: TỔNG QUAN VÀ GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Lý chọn đề tài - Với phát triển công nghệ nhu cầu ngày tăng người tiêu dùng tiết kiệm nhiên liệu giảm khí độc hại, nhà sản xuất tô tập trung vào việc phát triển công nghệ để đáp ứng cầu - Hệ thống tự sạc xe Toyota Hybrid công nghệ tiên tiến lĩnh vực Nó cho phép xe hoạt động hai loại động cơ, động xăng động điện, tối ưu hóa hiệu suất giảm thiểu tiêu thụ nhiên liệu Đây giải pháp hữu hiệu để giảm thiểu tác động ô tô môi trường, giúp người sử dụng tiết kiệm chi phí - Nghiên cứu hệ thống tự sạc xe Toyota Hybrid giúp hiểu rõ cách thức hoạt động hệ thống này, cấu tạo thành phần đánh giá hiệu Điều cung cấp cho nhà sản xuất ô tô thông tin hữu ích để cải thiện sản phẩm họ đáp ứng nhu cầu thị trường Nghiên cứu giúp người tiêu dùng hiểu rõ cơng nghệ lựa chọn sản phẩm phù hợp với nhu cầu họ - Vì vậy, đề tài "Hệ thống tự sạc xe Toyota Hybrid" chọn để đóng góp vào phát triển ngành ô tô đại hỗ trợ cho tương lai bền vững với môi trường 1.2 Mục tiêu nghiên cứu - Hiểu nắm vững kiến thức lý thuyết hệ thống tự sạc xe toyota hybrid - Phân tích đánh giá hệ thống tự sạc xe toyota hybrid - Đề xuất hướng nghiên cứu để cải thiện phát triển hệ thống tự sạc xe ô tô hybrid Toyota iii 1.3 Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu nguyên lý hoạt động xe hybrid hệ thống tự sạc áp dụng dòng Toyota Hybrid 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu tài liệu tham khảo thông qua tài liệu sách ô tơ, dịch tài liệu nước ngồi, internet, youtube,… - Tổng hợp tài liệu, P hân tích liệu số, thực nghiên cứu 1.5 Nội dung thực - Tìm hiểu tổng quát hệ thống tự sạc điện xe Toyota Hybird - Phân tích đánh giá hệ thống tự sạc xe Toyota hybrid - Đề xuất cải tiến cho hệ thống tự sạc xe Toyota Hybird, để nâng cao hiệu suất tính cạnh tranh công nghệ thị trường - Tổng kết kết nghiên cứu đánh giá hiệu hệ thống tự sạc xe toyota hybrid Chương II Cơ sở lý thuyết: 2.1 Các khái niệm liên quan đến xe ô tô hybrid hệ thống sạc điện xe Khái niệm : Xe hybrid, thường gọi xe lai hay xe lai điện, là loại xe sử dụng hai nguồn động lực: Động đốt động điện Sự hoạt động xe kết hợp hoạt động động đốt động điện cho tối ưu Một xe gọi "Hybrid" nó sử dụng từ loại lượng trở lên để tạo lực kéo Nói cách xác hơn, xe Hybrid trang bị động đốt truyền thống, bình chứa nhiên liệu, khối pin hay nhiều động điện. Xe Hybrid thường hay bị nhầm lẫn với "xe điện" - loại xe dùng lượng điện sạc từ bên để vận hành, loại xe gọi "Plug-in Hybrid" iv Xe Hybrid chế tạo để kết hợp động xăng động điện cách hợp lý nhằm đạt yêu cầu khác nhau, ví dụ như: cải thiện mức tiêu hao nhiên liệu, gia tăng sức mạnh cung cấp thêm lượng cho thiết bị điện tử tiện nghi xe.v.v… Theo lý thuyết, xe Hybrid dạng lai Diesel-Điện mô hình đạt hiệu cao việc tiết kiệm nhiên liệu Tuy nhiên, hệ thống có cấu phức tạp giá thành sản xuất cao dạng Xăng-Điện nhiều Chính thế, xe Hybrid Diesel-Điện không sản xuất phổ biến mô hình Hybrid sử dụng động xăng *Các thuật ngữ dùng xe hybrid : - Mô-tơ điện (hay gọi động điện): là một phận quan trọng, đóng nhiều vai trị xe Hybrid hỗ trợ động xăng xe cần tăng tốc nhanh, đóng vai trị máy phát điện, giúp chuyển đổi lượng từ động xăng hệ thống tái tạo lượng phanh thành điện tích trữ pin Ngồi ra, động điện cịn giúp khởi động động xăng cách tức trường hợp cần thiết - Chức khởi động/dừng tự động (Automatic Star/Stop): là phận trang bị hầu hết mẫu xe Hybrid, có chức ngắt động xăng xe dừng lại (VD dừng đèn đỏ) khởi động lại động xe cần di chuyển (VD đèn xanh bật lên) cách hoàn toàn tự động, tương tự hệ thống Idling Stop loại xe máy Honda mà bạn biết Chức tỏ hiệu xe phải di chuyển nhiều thành phố, lý lượng nhiên liệu lãng phí động phải chạy khơng tải cắt giảm hồn tồn - Hệ thống tái tạo lượng phanh (Regenerative Braking): Một chức quan trọng mơ-tơ điện tạo dịng điện để sạc lại cho pin xe Ngoài việc chuyển đổi động từ động xăng, môtơ điện cịn hấp thụ phần lực qn tính xe giảm tốc "thả dốc" chuyển đổi thành dịng điện tích trữ pin xe Thơng thường xe chạy xăng hay dầu đơn v không tận dụng nguồn lượng chuyển đổi thành dạng lượng vơ ích (thậm chí có hại) khác, nhiệt tỏa hệ thống phanh - Chức vận hành điện (Electric Drive): Động điện cịn có chức quan trọng khác, hỗ trợ động xăng tình cần bổ sung thêm lượng tăng tốc, vượt xe hay leo đèo chẳng hạn Điều cho phép nhà sản xuất hoàn toàn yên tâm lắp động nhỏ gọn lên xe, có trợ thủ đắc lực động điện Ngoài số trường hợp, động điện cịn đảm nhiệm ln nhiệm vụ động xăng Ví dụ thành phố với tốc độ thấp, động điện "kéo" xe đi, đến pin gần cạn động xăng khởi động để "nhận lại" nhiệm vụ, đồng thời tạo lượng sạc lại cho pin.v.v Cứ thế, hai phận hoán đổi nhiệm vụ cho cách linh hoạt tạo hiệu tuyệt vời việc sử dụng nhiên liệu * Khái niệm hệ thống tự sạc xe hybrid Hầu hết xe hybrid ( hybrid tự sạc ) trang bị động xăng ( tồn xe hybrid chạy dầu diesel), động diện mộ pin nhỏ Khi bạn lái xe đường thẳng, lượng từ động lượng thu ban giảm tốc phanh sử dụng để sạc pin - lý vài nhà sản xuất sử dụng cụm từ “ tự sạc “ 2.2 Các công nghệ hệ thống tự sạc xe ô tô hybrid Hiện có tảng phổ biến cơng nghệ Hybrid Series Hybrid Có thể coi tảng đơn giản vì động điện động cung cấp lượng cho bánh xe Nó nhận lượng từ pin máy phát chạy động đốt Parallel Hybrid vi Những xe có tảng vận hành cả động xăng động điện tạo truyền động cho bánh xe Các loại xe tảng thường sử dụng pin nhỏ tối ưu lượng từ phanh giúp sạc pin Series-Parallel Hybrid Là hệ thống kết hợp ưu điểm hai tảng trên. Động cơ xăng vừa làm chuyển động bánh xe trực tiếp (như Parallel Hybrid), vừa ngắt nhiên liệu hiệu với động điện cung cấp lượng (như Series Hybrid) Mild-Hybrid (MHEV) Động tảng Mild-Hybrid có thể hỗ trợ động Nó khơng thể điều khiển xe cách độc lập Plug-in Hybrid (PHEV) Xe Plug-in Hybrid (PHEV) được cắm điện để sạc pin Nó giống xe chạy điện bổ sung các pin tích hợp lớn để sạc từ nguồn điện bên ngồi giúp bảo vệ môi trường giảm tiếng ồn xung quanh Chương III Phân tích đánh giá hệ thống tự sạc xe ô tô hybrid Toyota: 3.1 Thiết kế hệ thống tự sạc xe ô tô hybrid Toyota vii Là hãng xe tiên phong việc phát triển động Hybrid, Toyota thành công cho đời nhiều loại xe khác ứng dụng cơng nghệ với điểm bật tích hợp hệ thống tự sạc cho động điện, giúp xe vận hành với hiệu suất tối ưu đảm bảo khả tiết kiệm nhiên liệu cho xe Vậy, hệ thống tự sạc xe Toyota Hybrid có điểm đặc biệt? - Đầu tiên máy phát điện, đối diện với puli trục động xăng - Motor điện đặt cạnh máy phát điện với công suất khoảng 53 kW momen xoắn lên đến 160 N/m - Hệ thống dẫn động máy phát điện, đặt trục động xăng, gồm bánh hành tinh giúp dẫn động cho máy phát điện - Bộ điều khiển đặt cùng, kế bên động xăng, tiếp nhận tín hiệu từ động khác xe, qua đố điều khiển động Hybrid hoạt động ứng với chế độ làm việc khác - Bộ chia công suất giúp chuyển đổi nguồn động lực động thành nhiều phần phục vụ mục đích sử dụng khác dẫn động xe nạp điện cho pin - Và cuối pin Hybrid, sử dụng công nghệ pin Niken, nguồn lượng dự trữ cho động Hybrid 3.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống tự sạc xe ô tô hybrid Toyota Với đặc điểm kết hợp khả truyền lực động xăng động điện, động Hybrid Toyota có tổng cộng chế độ làm việc khác ứng với trạng thái xe, giúp xe hoạt động trơn tru mang lại cảm giác êm cho người xe - Khi xe trạng thái nghỉ (Xe đứng yên): Động xăng động điện không hoạt động, tránh việc lãng phí nhiên liệu - Khi xe khởi động bắt đầu chuyển động: Động xăng chưa hoạt động động điện đóng vai trị việc cung cấp điện từ pin cho xe khởi động truyền lực kéo cho motor giúp xe di chuyển dải vòng tua thấp cách mượt mà viii - Khi xe tăng tốc: Động xăng động điện hoạt động để tạo lực kéo lớn tạo độ vọt cho xe, động điện hỗ trợ cho động xăng việc gia tăng lực kéo cho xe giữ ổn định êm dịu - Khi xe chuyển động đều: Lúc này, động xăng đóng vai trị truyền lực cho xe đồng thời vận hành máy phát điện thông qua bánh hành tinh để tự sạc lại điện cho pin Hybrid, tạo quy trình khép kín lượng - Khi xe giảm tốc phanh: trạng thái thu hồi chuyển hố lượng tồn động xe truyền cho máy phát, giúp sinh dịng điện sạc lại cho pin Hybrid, lượng từ lực phanh xe không bị dịng xe xăng hay Diesel thơng thường 3.3 Các tính hệ thống tự sạc xe ô tô hybrid Toyota Hệ thống tự sạc pin hybrid xe Toyota công nghệ tiên tiến kết hợp động đốt động điện, giúp tiết kiệm nhiên liệu giảm lượng khí thải mơi trường Có số tính hệ thống tự sạc pin hybrid xe Toyota sau: Tiết kiệm nhiên liệu: Hệ thống tự sạc pin hybrid giúp giảm tiêu thụ nhiên liệu tiết kiệm chi phí vận hành Nhờ tính chuyển đổi tự động lưu trữ lượng, hệ thống tự động điều chỉnh hoạt động động đốt pin điện để đạt hiệu suất cao Tái tạo lượng: Hệ thống tự sạc pin hybrid có khả tái tạo lượng từ nguồn khác nhau, chẳng hạn phanh xe động đốt hoạt động Năng lượng tái tạo sau sử dụng để sạc lại pin, giúp gia tăng thời gian sử dụng pin giảm phụ thuộc vào nguồn lượng ngồi Thơng thường, mẫu xe chạy dầu xăng đơn tận dụng nguồn lượng này, chuyển đổi thành dạng lượng vơ ích, nhiệt tỏa hệ thống phanh ix Chuyển đổi tự động: Hệ thống tự sạc pin hybrid có khả tự động chuyển đổi sử dụng động đốt pin điện, dựa tình trạng hoạt động xe, tốc độ di chuyển, tải trọng nhu cầu lượng hệ thống Điều giúp tối ưu hóa hiệu nhiên liệu đồng thời giảm khí thải gây nhiễm Lưu trữ lượng: Hệ thống tự sạc pin hybrid lưu trữ lượng dư thừa từ nguồn tái tạo, chẳng hạn trình phanh giảm tốc độ, để sau sử dụng lại cần thiết Điều giúp giảm lãng phí lượng tăng cường hiệu suất hệ thống Chế độ lái Eco: Hệ thống tự sạc pin hybrid xe Toyota cung cấp chế độ lái Eco, giúp tối ưu hóa hiệu suất nhiên liệu cách điều chỉnh độ nhạy động đốt động điện Chế độ giúp giảm tiêu thụ nhiên liệu giúp tăng thời gian hoạt động động điện Ngoài ra, người dùng cảm thấy an tâm lái chế độ này, đặc biệt người cảm giác nhấn ga nhẹ nhàng, mượt mà êm 3.4 Kiểm soát quản lý hệ thống tự sạc xe ô tô hybrid Toyota Hạn chế trình xả pin: Hệ thống tự sạc pin hybrid xe Toyota thiết kế để tự động sạc pin thông qua phanh hồi động động đốt Tuy nhiên, để giữ cho mức pin ln tình trạng đủ điện, cần hạn chế trình xả pin mức Điều đạt cách lái xe cách nhẹ nhàng, tránh đạp ga mạnh, đảm bảo không để xe chạy với tốc độ cao Giữ cho pin trạng thái hoạt động tốt: Pin hybrid xe Toyota cần trì trạng thái hoạt động tốt để đạt hiệu suất cao Để làm điều này, cần đảm bảo pin giữ mức nhiệt độ phù hợp, không bị nóng q lạnh Ngồi ra, cần đảm bảo pin trì mức độ sạc pin tối ưu, khơng để pin hồn tồn cạn kiệt lượng Kiểm tra pin định kỳ: Kiểm tra định kỳ hệ thống tự sạc pin hybrid xe Toyota điều quan trọng để phát khắc phục sớm vấn đề liên quan đến pin hệ thống điện Theo dõi số điện xe, kiểm tra mức độ sạc x pin, kiểm tra dây nối cảm biến liên quan đến hệ thống tự sạc pin để đảm bảo chúng hoạt động cách Tuân thủ hướng dẫn nhà sản xuất: Xe Toyota kèm với hướng dẫn sử dụng chi tiết từ nhà sản xuất, bao gồm hướng dẫn việc kiểm soát quản lý hệ thống tự sạc pin hybrid Cần tuân thủ hướng dẫn cách nghiêm ngặt để đảm bảo hoạt động cách hệ thống tự sạc pin Đến trung tâm dịch vụ hãng: Nếu phát vấn đề liên quan đến hệ thống tự sạc pin hybrid để đảm bảo chất lượng an toàn cho pin Chương IV Kết luận: 4.1 Tổng kết kết nghiên cứu đánh giá hiệu hệ thống tự sạc xe ô tô hybrid Toyota Trong thời đại đại, tình trạng nhiễm môi trường ngày trầm trọng nguồn lượng truyền thống cạn kiệt, việc phát triển công nghệ tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường vô quan trọng Trong lĩnh vực ô tô, hệ thống tự sạc xe Hybrid trở thành giải pháp hàng đầu để giảm thiểu khí thải tiêu thụ nhiên liệu, đồng thời tăng cường hiệu suất tiết kiệm chi phí vận hành Toyota nhà sản xuất ô tô hàng đầu giới chủ động nghiên cứu phát triển công nghệ Hybrid suốt nhiều năm qua Hệ thống tự sạc xe Toyota Hybrid thành tựu đáng kể hãng này, với khả tái tạo lượng động chạy phanh xe, giúp tăng cường hiệu suất giảm thiểu khí thải.Để hiểu rõ hệ thống tự sạc xe Toyota Hybrid, cần phải tìm hiểu cách hoạt động Hệ thống bao gồm động xăng điện kết hợp với động điện, với hệ thống pin sạc điện, hệ thống quản lý điện hệ thống điều khiển điện tử Khi động xăng hoạt động, cung cấp lượng cho động điện đồng thời sạc pin xi điện Khi xe chạy tốc độ thấp dừng lại, động xăng tắt hệ thống sử dụng lượng từ pin để tiếp tục vận hành Khi phanh xe, hệ thống sử dụng lượng từ động điện để sạc lại pin điện Tuy nhiên, hệ thống tự sạc xe Toyota Hybrid đối mặt với số thách thức Trong số trường hợp, hệ thống không sạc pin đầy đủ xe sử dụng chủ yếu tốc độ cao Ngồi ra, hệ thống khơng hoạt động pin điện bị hư hỏng hết tuổi thọ pin điện vấn đề đáng quan tâm hệ thống tự sạc xe Toyota Hybrid Tuy nhiên, hãng nghiên cứu phát triển công nghệ pin tiên tiến để tăng tuổi thọ pin, đảm bảo hiệu suất hoạt động hệ thống Ngoài thách thức đó, hệ thống tự sạc xe Toyota Hybrid giải pháp tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường hiệu Nghiên cứu phát triển hãng đem lại kết tích cực việc giảm thiểu khí thải tiêu thụ nhiên liệu, đồng thời tăng cường hiệu suất tiết kiệm chi phí vận hành Hệ thống sử dụng nhiều dòng xe Toyota nhận đánh giá cao từ khách hàng Tổng kết lại, hệ thống tự sạc xe Toyota Hybrid giải pháp tiên tiến nhằm giảm thiểu khí thải tiêu thụ nhiên liệu, đồng thời tăng cường hiệu suất tiết kiệm chi phí vận hành Nghiên cứu phát triển hãng đem lại kết tích cực hệ thống sử dụng nhiều dòng xe Toyota Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu phát triển để tối ưu hóa hiệu suất độ bền hệ thống tương lai 4.2 Đề xuất hướng nghiên cứu để cải thiện phát triển hệ thống tự sạc xe ô tô hybrid Toyota Để tăng độ hiệu hệ thống sạc xe Toyota Hybrid, nghiên cứu phát triển công nghệ như: -Cải thiện chất lượng pin: Sử dụng vật liệu graphite, silicon để thay cho lithium-ion, giúp tăng dung lượng giảm thiểu tổn thất điện trình sạc xii +Áp dụng công nghệ sạc nhanh: Sử dụng công nghệ sạc nhanh công nghệ sạc nhanh CCS, công nghệ sạc nhanh CHAdeMO công nghệ sạc nhanh khác để giảm thiểu thời gian sạc tăng hiệu sạc +Tối ưu hóa thiết kế hệ thống sạc: Thiết kế hệ thống sạc cho phù hợp với tình sử dụng, đảm bảo linh hoạt tiện lợi cho người sử dụng Ngồi ra, cần tối ưu hóa phần tử hệ thống sạc để tăng hiệu suất giảm thiểu tổn thất điện +Tăng độ an toàn hệ thống: Để tăng độ an toàn hệ thống tự sạc xe Toyota Hybrid, nghiên cứu phát triển công nghệ như: -Giám sát, bảo vệ điều khiển: Sử dụng cảm biến hệ thống điều khiển để giám sát hoạt động hệ thống sạc, đồng thời bảo vệ hệ thống người sử dụng khỏi nguy cháy nổ +Phát triển hệ thống đo lường: Sử dụng công nghệ đo lường đo lường thông số hệ thống sạc, đồng thời cải thiện độ xác hệ thống +Nghiên cứu phát triển vật liệu mới: Sử dụng vật liệu vật liệu chống cháy, vật liệu chống nhiễu để giảm thiểu nguy cháy nổ đảm bảo an toàn cho người sử dụng -Nghiên cứu phát triển pin tiên tiến hơn: Để tăng tuổi thọ hiệu suất pin xe Toyota Hybrid, nghiên cứu phát triển loại pin như: +Sử dụng công nghệ sạc nhanh pin graphene để tăng tốc độ sạc độ bền pin +Pin dung lượng cao: Sử dụng vật liệu polymer-lithium, lithium-sulfur để tăng dung lượng giảm kích thước pin +Pin có khả tái sử dụng: Sử dụng cơng nghệ tái sử dụng pin pin tái chế pin có khả tự sửa chữa để giảm thiểu tác động đến môi trường xiii 233344444 xiv