Hệ thống mới này sản sinh nhiều công suất hơn từ cả động cơ xăng và Motor điện, giúp khả năng tăng tốc của Prius có thể so sánh với dòng xe cỡ trung 4 xi-lanh.. Điểm ưu việt của Hybrid S
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
BIÊN SOẠN BÀI GIẢNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG ÐIỆN
ÐỘNG CƠ ÔTÔ TOYOTA PRIUS
Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2016
S K L 0 0 4 4 6 5
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO
GVHD : PGS.TS ÐỖ VĂN DŨNG SVTH : NGUYỄN PHẠM VŨ HOÀI 12145065 NGUYỄN VĂN HỚN 12145264
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
Trang 2KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO
Trang 31 Tên đề tài: Biên Soạn Bài Giảng Mô Hình Hệ Thống Điện Động Cơ Ôtô
TOYOTA PRIUS
2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:
Tài liệu hãng Toyota về hệ thống điện động cơ, động cơ ô tô Toyota Prius
Mô hình dạy học Toyota Prius tại xưởng động cơ – khoa CKĐ
Tài liệu online
3 Nội dung thực hiện đề tài:
Tìm hiểu về công nghệ hybrid trên ô tô
Thu thập tài liệu về động cơ và hệ thống điện động cơ Toyota 1NZ-FXE
Kỹ thuật truyền động; điện điều khiển phân phối công suất ô tô Toyota Prius
Biên soạn tài liệu hướng dẫn sử dụng
Viết thuyết minh
4 Sản phẩm:
01 quyển thuyết minh đồ án
01 đĩa CD thuyết minh đồ án
TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
Trang 4iii
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên Sinh viên: MSSV:
MSSV:
Ngành:
Tên đề tài:
Họ và tên Giáo viên hướng dẫn:
NHẬN XÉT 1 Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:
2 Ưu điểm:
3 Khuyết điểm:
4 Đề nghị cho bảo vệ hay không?
5 Đánh giá loại:
6 Điểm: (Bằng chữ: )
Tp Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 07 năm 2016
Giáo viên hướng dẫn
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
*******
Trang 5iv
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Họ và tên Sinh viên: MSSV:
MSSV:
Ngành:
Tên đề tài:
Họ và tên Giáo viên phản biện:
NHẬN XÉT 1 Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:
2 Ưu điểm:
3 Khuyết điểm:
4 Đề nghị cho bảo vệ hay không?
5 Đánh giá loại:
6 Điểm: (Bằng chữ: )
Tp Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 07 năm 2016
Giáo viên phản biện
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
*******
Trang 6v
LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian học tập và làm đồ án tốt nghiệp tại trường Đại học Sư Phạm Kỹ
Thuật TP Hồ Chí Minh, chúng em đã được học hỏi và tiếp thu nhiều kiến thức quý
báu và những lời chỉ dẫn nhiệt tình từ tất cả quý Thầy Cô
Nhóm thực hiện xin chân thành cảm ơn Thầy Đỗ Văn Dũng đã cung cấp tài liệu
cũng như tận tình chỉ dạy, hướng dẫn trong suốt quá trình thực hiện đề tài này
Xin chân thành cám ơn tất cả các quý Thầy Cô trong Khoa Cơ Khí Động Lực,
Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao Trường Đại học Sư Phạm Kỹ thuật đã tận tình chỉ
dẫn, trực tiếp giúp đỡ những vấn đề khó khăn trong lúc thực hiện
Và cuối cùng, xin cảm ơn sự đóng góp ý kiến của tất cả các bạn sinh viên Khoa
cơ khí động lực và Ngành công nghệ kỹ thuật ô tô thuộc khoa Đào tạo chất lượng
cao, và đặc biệt là các bạn trong lớp 12145CLC để nhóm thực hiện chúng em hoàn
Trang 7vi
MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN iii
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iv
LỜI CẢM ƠN v
MỤC LỤC vi
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU x
DANH MỤC HÌNH ẢNH xi
TÀI LIỆU THAM KHẢO xvi
CHƯƠNG 1 DẪN NHẬP 1
1.1 Lý do chọn đề tài 1
1.2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu 1
1.3 Phương pháp nghiên cứu 2
1.4 Các bước thực hiện 2
1.5 Kế hoạch nghiên cứu 2
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ XE HYBRID 3
2.1 Khái quát về Hybrid 3
2.2 Các thế hệ của Toyota Prius 4
2.3 Phân loại ô tô Hybrid 6
2.4 Các chế độ hoạt động của Toyota Prius 8
CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU MÔ HÌNH 12
3.1 Tổng quan các chi tiết trên mô hình 12
3.2 Vị trí hộp rơle và hộp cầu chì 16
3.3 Động cơ 1NZ –FXE 23
3.4 Các cảm biến trên động cơ 1NZ-FXE 25
3.5 Bộ chấp hành 25
3.6 Các yêu cầu khi sử dụng mô hình 25
CHƯƠNG 4 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 26
4.1 ECM 27
4.2 Các loại cảm biến trong hệ thống điều khiển động cơ 27
4.3 Mạch nguồn 35
4.4 Hệ thống đánh lửa 36
4.5 Hệ thống nhiên liệu 37
4.6 Hệ thống tự chẩn đoán OBD II 39
4.7 Hệ thống nạp nhiên liệu điện tử VVT-I 42
Trang 8vii
4.8 Hệ thống làm mát động cơ 45
CHƯƠNG 5 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ HYBRID 46
5.1 ECU HV 47
5.2 Giao tiếp giữa ECM và ECU HV 47
5.3 ECU điều khiển trượt 48
5.4 Các loại cảm biến trong hệ thống điều khiển động cơ Hybrid 49
5.5 Nguồn cao áp(Ắc quy HV) 53
5.6 Ắc quy phụ 54
5.7 SMR(Rơle chính của hệ thống) 55
5.8 ECU Ắc quy 56
5.9 Cụm chuyển đổi điện(INVERTER) 56
5.10 Cụm truyền động Hybrid 58
5.11 Dây điện áp cao 63
5.12 Công tắc chế độ EV 63
CHƯƠNG 6 BÀI GIẢNG THỰC HÀNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 64
1 Kiểm tra Điện áp 67
2 Kiểm tra Mạch cấp nguồn 70
3 Kiểm tra Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 72
4 Kiểm tra Cảm biến nhiệt độ khí nạp 75
5 Kiểm tra Cảm biến lưu lượng khí nạp 78
6 Kiểm tra Cảm biến vị trí bướm ga 80
7 Kiểm tra Tín hiệu G, NE 82
8 Kiểm tra Cảm biến ôxy 85
9 Kiểm tra Cảm biến tỷ lệ A/F 87
10 Kiểm tra Cảm biến kích nổ 89
11 Kiểm tra Hệ thống đánh lửa 91
12 Kiểm tra Van điều khiển dầu phối khí trục cam 94
13 Kiểm tra Mạch điều khiển bơm nhiên liệu 97
14 Kiểm tra Áp suất hệ thống nhiên liệu 99
15 Kiểm tra Kim phun và mạch điều khiển kim phun 101
16 Tìm pan thông qua hệ thống tự chẩn đoán OBDII 103
CHƯƠNG 7 BÀI GIẢNG THỰC HÀNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ HYBRID 107
1 Kiểm tra Điện áp 115
2 Kiểm tra Mạch cấp nguồn 119
Trang 9viii
3 Kiểm tra Cảm biến vị trí bàn đạp ga 121
4 Kiểm tra Cảm biến vị trí số 123
5 Kiểm tra Cảm biến nhiệt độ Motor MG2 126
6 Kiểm tra Tín hiệu vị trí số P 128
7 Kiểm tra Cụm chuyển đổi điện 130
8 Kiểm tra Bộ chuyển đổi DC/DC 133
9 Kiểm tra Tín hiệu bộ đổi điện tới MG1 135
10 Kiểm tra Tín hiệu bộ đổi điện tới MG2 138
11 Kiểm tra Bộ kích 141
12 Kiểm tra Ắc quy HV 144
13 Kiểm tra Hệ thống làm mát Ắc quy HV 146
14 Kiểm tra Dây điện áp cao 148
15 Kiểm tra Tín hiệu giao tiếp CAN 151
CHƯƠNG 8 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 153
Trang 10
ix
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
ETCS-i : Electronic Throttle Control System Intelligence
ILSAC : International Lubricants Standardization and Approval Committee
Trang 11x
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1: Đặc tính kỹ thuật động cơ 24 Bảng 5.1: Thông số kỹ thuật của MG1 59 Bảng 5.1: Thông số kỹ thuật của MG2 59
Trang 12xi
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2 1 Mô hình tổng quan xe Hybrid 3
Hình 2 2 Toyota Prius thế hệ thứ nhất 4
Hình 2 3 Toyota Prius thế hệ thứ hai 4
Hình 2 4 Toyota Prius thế hệ thứ ba 5
Hình 2 5 Toyota Prius thế hệ thứ tư 5
Hình 2 6 Sơ đồ hệ thống Hybrid nối tiếp 6
Hình 2 7 Sơ đồ hệ thống Hybrid song song 7
Hình 2 8 Sơ đồ hệ thống Hybrid hỗn hợp 8
Hình 2 9 Khởi động động cơ khi xe đang chạy 9
Hình 2 10 Xe tăng tốc nhẹ với động cơ 9
Hình 2 11 Tốc độ thấp ổn định 10
Hình 2 12 Tăng tốc tối đa 10
Hình 2 13 Tốc độ cao ổn định 11
Hình 2 14 Tốc độ tối đa 11
Hình 3 1 Vị trí các chi tiết 12
Hình 3 2 Các chi tiết của mô hình nhìn từ phía trước 13
Hình 3 3 Các chi tiết của mô hình nhìn từ phía sau 13
Hình 3 4 Các chi tiết của mô hình nhìn từ phía trái 14
Hình 3 5 Các chi tiết của mô hình nhìn từ phía phải 14
Hình 3 6 Các chi tiết trên sa bàn 15
Hình 3 7 Vị trí hộp rơle và hộp cầu chì 16
Hình 3 8 Mặt trên hộp rơle 16
Hình 3 9 Mặt dưới hộp rơle 19
Hình 3 10 Nhìn từ trên xuống 20
Hình 3 11 Nhìn từ trái qua 22
Hình 3 12 Nhìn từ phải qua 22
Hình 3 13 Vị trí xác định tên động cơ 23
Hình 4 1 Hệ thống điều khiển động cơ 26
Hình 4 2 Cấu tạo cảm biến 27
Hình 4 3 Đường đặc tuyến cảm biến 28
Hình 4 4 Cấu tạo cảm biến 28
Hình 4 5 Cấu tạo cảm biến 29
Hình 4 6 Nguyên lý hoạt động và đường đặc tuyến cảm biến 29
Hình 4 7 Cấu tạo cảm biến 30
Hình 4 8 Đường đặc tuyến cảm biến 30
Hình 4 9 Cấu tạo cảm biến 31
Hình 4 10 Cấu tạo cảm biến 32
Hình 4 11 Cấu tạo và tín hiệu từ cảm biến 32
Hình 4 12 Cấu tạo cảm biến 33
Hình 4 13 Cấu tạo cảm biến 34
Hình 4 14 Mạch nguồn 35
Hình 4 15 Các bộ phận chính 36
Trang 13xii
Hình 4 16 Nguyên lý làm việc 37
Hình 4 17 Các bộ phận chính 37
Hình 4 18 Mạch điều khiển bơm nhiên liệu 38
Hình 4 19 Mạch điều khiển kim phun 39
Hình 4 20 Giắc chẩn đoán 40
Hình 4 21 Hệ thống điều khiển VVT-i 42
Hình 4 22 Bộ điều khiển VVT-i 42
Hình 4 23 Van điều khiển dầu phối khí trục cam 43
Hình 4 24 Hoạt động ở chế độ mở sớm 44
Hình 4 25 Hoạt động ở chế độ mở muộn 44
Hình 4 26 Hoạt động ở chế độ giữ 44
Hình 4 27 Hệ thống làm mát động cơ 45
Hình 5 1 Sơ đồ hệ thống 46
Hình 5 2 Giao tiếp giữa ECM và ECU HV 48
Hình 5 3 Sơ đồ điều khiển 48
Hình 5 4 Cấu tạo cảm biến 49
Hình 5 5 Đường đặc tuyến cảm biến 49
Hình 5 6 Cụm cảm biến 50
Hình 5 7 Cảm biến chọn số và cảm biến chuyển số 50
Hình 5 8 Sơ đồ hoạt động cảm biến 51
Hình 5 9 Vị trí cảm biến 51
Hình 5 10 Đường đặc tuyến cảm biến 52
Hình 5 11 Đường đặc tuyến cảm biến 52
Hình 5 12 Đường đặc tuyến cảm biến 53
Hình 5 13 Sơ đồ bố trí các bộ phận chính 53
Hình 5 14 Nguyên lý làm mát của hệ thống 54
Hình 5 15 Ắc quy phụ 54
Hình 5 16 Sơ đồ tổng quát hệ thống 55
Hình 5 17 Hoạt động của SMR khi nguồn ON 55
Hình 5 18 Sơ đồ điều khiển 56
Hình 5 19 Bộ chuyển đổi điện 57
Hình 1 17 Chuyển đổi và giảm điện áp 57
Hình 5 20 Cấu tạo 58
Hình 5 22 Cấu tạo 60
Hình 5 23 Thiết bị phân chia công suất 61
Hình 1 14 Bộ bánh răng hành tinh 61
Hình 5 24 Hệ thông làm mát cụm truyền động Hybrid 62
Hình 5 25 Dây điện áp cao 63
Hình 6 1 Mạch nguồn 70
Hình 6 2 Vị trí cảm biến 72
Hình 6 3 Mạch điện cảm biến 72
Hình 6 4 Giắc cảm biến 73
Hình 6 5 Kiểm tra cảm biến 73
Trang 14xiii
Hình 6 6 Vị trí cảm biến 75
Hình 6 7 Mạch điện cảm biến 75
Hình 6 8 Giắc cảm biến 76
Hình 6 9 Kiểm tra cảm biến 76
Hình 6 10 Vị trí cảm biến 78
Hình 6 11 Mạch điện cảm biến 78
Hình 6 12 Kiểm tra cảm biến 79
Hình 6 13 Vị trí cảm biến 80
Hình 6 15 Kiểm tra cảm biến 81
Hình 6 16 Vị trí cảm biến 82
Hình 6 17 Mạch điện cảm biến 82
Hình 6 18 Giắc cảm biến vị trí trục khuỷu 83
Hình 6 19 Giắc cảm biến vị trí trục cam 83
Hình 6 20 Dạng xung tín hiệu 84
Hình 6 21 Vị trí cảm biến 85
Hình 6 22 Mạch điện cảm biến 85
Hình 6 23 Giắc cảm biến 86
Hình 6 24 Vị trí cảm biến 87
Hình 6 25 Mạch điện cảm biến 87
Hình 6 26 Giắc cảm biến 88
Hình 6 27 Vị trí cảm biến 89
Hình 6 28 Mạch điện cảm biến 89
Hình 6 29 Đo điện trở và xung cảm biến 90
Hình 6 30 Mạch điện hệ thống 91
Hình 6 31 Giắc nối IC đánh lửa 92
Hình 6 32 Kiểm tra bugi 92
Hình 6 33 Dạng sóng tín hiệu IGT và IGF 93
Hình 6 34 Vị trí Van VVT-i 94
Hình 6 35 Mạch điện van 94
Hình 6 36 Giắc của van 95
Hình 6 37 Kiểm tra hoạt động của van 95
Hình 6 38 Dạng xung tín hiệu điều khiển van 96
Hình 6 39 Mạch điện điều khiển bơm nhiên liệu 97
Hình 6 40 Giắc bơm nhiên liệu 98
Hình 6 41 Kết nối đồng hồ đo áp suất với ống nhiên liệu 99
Hình 6 42 Sơ đồ mạch điện 101
Hình 6 43 Đo điện trở kim phun 102
Hình 6 44 Biểu tượng đèn “MIL” trên tableau 103
Hình 6 45 Kiểm tra bằng máy chẩn đoán 104
Hình 7 1 Mạch nguồn 119
Hình 7 2 Vị trí cảm biến 121
Hình 7 3 Mạch điện cảm biến 121
Hình 7 4 Giắc kết nối 122
Trang 15xiv
Hình 7 5 Mạch điện cảm biến 123
Hình 7 6 Vị trí cảm biến 124
Hình 7 7 Giắc kêt nối 124
Hình 7 8 Giắc kết nối 125
Hình 7 9 Vị trí cảm biến 126
Hình 7 10 Mạch điện cảm biến 126
Hình 7 11 Giắc cảm biến 127
Hình 7 12 Mạch điện tín hiệu vị trí số P 128
Hình 7 13 Giắc kết nối các ECU 129
Hình 7 14 Xung tín hiệu vị trí số P 129
Hình 7 15 Sơ đồ Cụm chuyển đổi điện 130
Hình 7 16 Giắc kết nối 131
Hình 7 17 Cực tại ECU HV 131
Hình 7 18 Giắc kết nối 132
Hình 7 19 Giắc kết nối 132
Hình 7 20 Mạch điện bộ chuyển đổi DC/DC 133
Hình 7 21 Giắc kết nối 134
Hình 7 22 Giắc kết nối 135
Hình 7 23 Giắc kết nối 136
Hình 7 24 Giắc kết nối 136
Hình 7 25 Giắc kết nối 137
Hình 7 26 Giắc kết nối 138
Hình 7 27 Giắc kết nối 139
Hình 7 28 Giắc kết nối 139
Hình 7 29 Giắc kết nối 140
Hình 7 30 Giắc kết nối 140
Hình 7 31 Giắc kết nối 141
Hình 7 32 Giắc kết nối 142
Hình 7 33 Giắc kết nối 142
Hình 7 34 Giắc kết nối 143
Hình 7 35 Giắc kết nối 143
Hình 7 37 Giắc kết nối 145
Hình 7 38 Điện trở chính 145
Hình 7 39 Dây cắm Ắc quy 145
Hình 7 40 Mạch điện hệ thống làm mát Ắc quy HV 146
Hình 7 41 Rơle quạt làm mát 147
Hình 7 42 Giắc kết nối 147
Hình 7 43 Dây điện áp cao 148
Hình 7 44 Cáp dòng điện xoay chiều 3 pha tới MG2 từ bộ đổi điện 148
Hình 7 45 Cáp dòng điện xoay chiều 3 pha tới MG1 từ bộ đổi điện 149
Hình 7 46 Cáp nguồn 149
Hình 7 47 Cáp nguôn 150
Hình 7 48 Mạch giao tiếp CAN 151
Trang 16xv Hình 7 49 Cực giao tiếp CAN của ECU HV 152
Trang 17xvi
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[ 1 ] PGS-TS ĐỖ VĂN DŨNG, “Điện động cơ và Điều khiển động cơ”, nhà xuất bản đại học quốc gia, 407 trang
[ 2 ] TOYOTA (2007), “TOYOTA CAMRY”, 204 trang
[ 3 ] TOYOTA (2004), “PRIUS WIRING 2004”, 309 trang
[ 4 ] Mô hình động cơ “TOYOTA PRIUS HYBRID” ở xưởng động cơ Khoa Cơ Khí Động Lực trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
Và các tài liệu sữa chữa chuyên ngành của TOYOTA
Trang 181
CHƯƠNG 1 DẪN NHẬP
1.1 Lý do chọn đề tài
Hiện nay ôtô chạy hoàn toàn bằng điện vẫn còn nhiều hạn chế, về công nghệ thì ôtô Hybrid đang được sử dụng rộng rãi trên thế giới như một giải pháp mang tính tối ưu để làm hạn chế trình trạng ô nhiễm môi trường do khí thải ôtô xả ra, và sự khan hiếm nhiên liệu do nhiên liệu hóa thạch ngày càng cạn kiệt
Với sự phát triển nhanh chóng của internet, tài liệu và thông tin được chia sẻ một cách dễ dàng Do vậy, sinh viên có thể tìm kiếm tài liệu phục vụ cho việc học của mình không quá khó khăn Với xu hướng như thế, đổi mới phương pháp dạy học là yêu cầu cấp bách dựa trên những quan điểm phát huy tính tích cực của người học,
đề cao vai trò tự học của người học, kết hợp với sự hướng dẫn của giáo viên đang được áp dụng rộng rãi
Đặc biệt đối với Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Ôtô, các công nghệ mới cũng như các động cơ đời mới được ứng dụng một cách liên tục, do vậy cần phải có tài liệu được cập nhật liên tục theo sự phát triển đó để cho sinh viên có thể nắm bắt được sự phát triển của xu thế công nghệ
Chính vì những điều đó, chúng tôi quyết định nghiên cứu và biên soạn bài giảng
mô hình động cơ Toyota Hybrid Prius 2004, nhằm tạo điều kiện cho sinh viên ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Ôtô trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật có thêm tài liệu cũng như dễ dàng trong việc nghiên cứu học tập
1.2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
1.2.1 Mục tiêu
Nhằm phục vụ cho công tác giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên hướng dẫn sinh viên trong quá trình thực tập
Giúp cho sinh viên ứng dụng ngay bài học lý thuyết vào bài học thực hành
Sinh viên có điều kiện quan sát mô hình một cách trực quan, dễ cảm nhận được hình dạng và vị trí các chi tiết lắp đặt mô hình động cơ Toyota Hybrid Prius 2004 Góp phần hiện đại hóa phương tiện và phương pháp dạy thực hành trong giáo dục-đào tạo
Giúp sinh viên tiếp thu bài tốt hơn
1.2.2 Nhiệm vụ
Sơ lược về động cơ Toyota Hybrid Prius
Tìm hiểu về hệ thống điện, các cảm biến trên mô hình này
Thiết kế các phiếu bài giảng thực hành phục vụ cho việc giảng dạy và thực hành trên mô hình này
Trang 192
1.3 Phương pháp nghiên cứu
Để đề tài được hoàn thành chúng tôi đã kết hợp nhiều phương pháp nghiên cứu Trong đó đặc biệt là phương pháp tham khảo tài liệu, từ đó tìm ra những ý tưởng mới để hình thành đề cương của đề tài Song song với nó, chúng tôi còn kết hợp cả phương pháp quan sát và thực nghiệm để có thể biên soạn các phiếu bài thực hành mẫu một cách chính xác nhất
1.4 Các bước thực hiện
Tham khảo tài liệu
Tiến hành đo đạc, kiểm tra, thu thập các thông số
Thiết kế các phiếu bài giảng thực hành cho mô hình
Viết báo cáo
1.5 Kế hoạch nghiên cứu
Đề tài được thực hiện gần 4 tháng, các công việc được bố trí như sau:
Giai đoạn 1: Từ ngày 02 tháng 03 đến ngày 20 tháng 5 năm 2016
- Thu thập tài liệu, xác định nhiệm vụ, đối tượng nghiên cứu, xác định mục tiêu
nghiên cứu, phân tích tài liệu liên quan
Giai đoạn 2: Từ ngày 20 tháng 05 đến ngày 18 tháng 07 năm 2016
- Viết thuyết minh
- Hoàn thiện đề tài
Trang 203
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ XE HYBRID
2.1 Khái quát về Hybrid
2.1.1 Khái niệm chung
Hybrid là công nghệ sử dụng kết hợp động cơ xăng và động cơ điện trong quá trình vận hành xe nhằm tiết kiệm tối đa nhiên liệu tiêu thụ và giảm thiểu khí thải độc hại ra môi trường, với động cơ điện lấy năng lượng điện từ một Ắc quy cao áp Nói một cách chính xác hơn, xe Hybrid được trang bị một động cơ đốt trong truyền thống, một bình chứa nhiên liệu, một khối pin và một hay nhiều động cơ điện
Ngoài việc Ắc quy được nạp bằng máy phát thì Ắc quy còn được nạp điện với cơ chế nạp “thông minh” như khi xe phanh, xuống dốc…, gọi là quá trình phanh tái tạo năng lượng Nhờ vậy mà ôtô có thể tiết kiệm được nhiên liệu khi vận hành bằng động cơ điện đồng thời tái sinh được năng lượng điện để dùng khi cần thiết
Hình 2 1 Mô hình tổng quan xe Hybrid 2.1.2 Xu hướng phát triển của ô tô Hybrid
Tại triển lãm Paris Salon vào năm 1899 đã có hai chiếc xe điện được ra mắt công chúng, khai sinh ra lịch sử của xe Hybrid, dòng xe “2 trong 1” Những chiếc xe Hybrid đầu tiên đều có một động cơ xăng nhỏ và một động cơ điện bố trí theo kiểu song song, năng lượng được lưu trữ trong Ắc quy và có thể sạc khi xe đang chạy Cho đến nay, ôtô Hybrid đã luôn được nghiên cứu và phát triển như là một giải pháp hiệu quả về tính kinh tế và môi trường Có thể nói, công nghệ Hybrid là chìa khoá mở cánh cửa tiến vào kỷ nguyên mới của những chiếc ô tô, đó là ô tô không gây ô nhiễm môi trường, ô tô chạy hoàn toàn bằng điện, hay chạy bằng nhiên liệu thân thiện với môi trường
Trang 21Bên cạnh ngoai hình bắt mắt là mức độ tiêu thụ nhiên liệu ấn tượng: 5,7 L/100km Khi mới ra mắt thị trường Mỹ, những trang thiết bị tiêu chuẩn trên Prius bao gồm
hệ thống phanh ABS, điều hòa nhiệt độ phân vùng độc lập, cửa sổ điện, hệ thống
âm thanh AM/FM/cassette, gói pin có tuổi thọ gần 170.000 km
Hình 2 2 Toyota Prius thế hệ thứ nhất 2.2.2 Thế hệ thứ hai 2004-2009
Là sản phẩm đầu tiên của Toyota khai thác hệ thống Hybrid Synergy Drive, công nghệ động cơ Hybrid mới nhất của hãng Hệ thống mới này sản sinh nhiều công suất hơn từ cả động cơ xăng và Motor điện, giúp khả năng tăng tốc của Prius có thể
so sánh với dòng xe cỡ trung 4 xi-lanh
Điểm ưu việt của Hybrid Synergy Drive so với những hệ thống khác trên thị trường chính là khả năng vận hành ở chế độ xăng hoặc điện, cũng như chế độ kết hợp năng lượng giữa động cơ xăng và Motor điện với mức tiêu thụ nhiên liệu ấn tượng hơn thế hệ đầu: 5,11 L/100 km
Hình 2 3 Toyota Prius thế hệ thứ hai
Trang 225
2.2.3 Thế hệ thứ ba 2010
Thế hệ thứ 3 hoàn toàn mới của Toyota Prius ra mắt công chúng tại triển lãm ôtô quốc tế Bắc Mỹ với tính năng vận hành hơn hẳn so với những phiên bản trước đó Mức tiêu thụ nhiên liệu khiêm tốn: 4,7L/100 km của Prius 2010 là nhờ công đóng góp lớn của động cơ 1,8L Atkinson 4 xylanh công suất 98 mã lực Một máy bơm điện và hệ thống tuần hoàn khí thải EGR giúp tăng hiệu suất động cơ Hệ thống Hybrid Synergy Drive ở thế hệ Prius thứ ba sẽ được cải tiến 90% so với ở model cũ Một màn hình hiển thị thông tin giám sát mức tiêu thụ nhiên liệu và lượng khí thải được trang bị như một thiết bị tiêu chuẩn trên Prius 2010
Hình 2 4 Toyota Prius thế hệ thứ ba 2.2.4 Thế hệ thứ tư 2016
Có kiểu dáng thể thao, thừa hưởng từ mẫu FCV concept và phát triển dựa trên hiệu suất và tính năng môi trường Phần đuôi xe vẫn giữ kiểu dáng đặc trưng của Prius Prius thế hệ này áp dụng hệ thống khung gầm mới và hệ thống Hybrid cải tiến giúp tiết kiệm nhiên liệu hơn 10% so với thế hệ thứ ba: 4,23L/100km
Toyota trang bị cho Prius 2016 nhiều công nghệ an toàn tiên tiến để bảo vệ cho hành khách ngồi trong Điển hình là trang bị TSS “Toyota Safety Sense”: một gói tổng hợp các tính năng an toàn, cùng với tính năng phanh tự động trước va chạm
Hình 2 5 Toyota Prius thế hệ thứ tư
Trang 236
2.3 Phân loại ô tô Hybrid
2.3.1 Kiểu nối tiếp
Động cơ điện truyền lực đến các bánh xe chủ động, công việc duy nhất của động
cơ nhiệt là sẽ kéo máy phát điện để phát sinh ra điện năng nạp cho Ắc quy hoặc cung cấp cho động cơ điện
Dòng điện sinh ra chia làm hai phần, một để nạp Ắc quy và một sẽ dùng chạy động cơ điện Động cơ điện ở đây còn có vai trò như một máy phát điện (tái sinh năng lượng) khi xe xuống dốc và thực hiện quá trình phanh
Hệ thống này được gọi là hệ thống nối tiếp vì năng lượng truyền theo một quá trình liên tục (hoạt động của động cơ đốt trong và Motor điện tiến hành lần lượt) Một hệ thống hybrid nối tiếp gồm có hai Motor, một chính là Motor điện và một là máy phát điện có cấu trúc tương tự Loại nối tiếp này ít được phổ biến so với kiểu Hybrid song song do có nhiều nhược điểm
Hình 2 6 Sơ đồ hệ thống Hybrid nối tiếp
Ưu điểm:
Động cơ đốt trong sẽ không hoạt động ở chế độ không tải nên giảm được ô nhiễm môi trường Động cơ đốt trong có thể chọn ở chế độ hoạt động tối ưu, phù hợp với các loại ôtô Mặt khác động cơ nhiệt chỉ hoạt động nếu xe chạy đường dài quá quãng đường đã quy định dùng cho Ắc quy Sơ đồ này có thể không cần hộp số
Nhược điểm :
Tuy nhiên, tổ hợp ghép nối tiếp còn tồn tại những nhược điểm như: Kích thước và dung tích Ắc quy lớn hơn so với tổ hợp ghép song song, động cơ đốt trong luôn làm việc ở chế độ nặng nhọc để cung cấp nguồn điện cho Ắc quy nên dễ bị quá tải
Trang 247
2.3.2 Kiểu song song
Dòng năng lượng truyền tới bánh xe chủ động đi song song Cả động cơ nhiệt và Motor điện cùng truyền lực tới trục bánh xe chủ động với mức độ tùy theo các điều kiện hoạt động khác nhau Ở hệ thống này động cơ nhiệt đóng vai trò là nguồn năng lượng truyền Mômen chính, còn Motor điện chỉ đóng vai trò trợ giúp khi tăng tốc hoặc vượt dốc
Hệ thống này chỉ có một Motor điện Motor điện có hai chức năng chính Chức năng thứ nhất là chuyển hóa điện năng được cung cấp từ Ắc quy thành cơ năng Chức năng thứ hai là chuyển hóa ngược lại từ cơ năng thành điện năng để nạp lại cho pin Do vậy không thể cùng lúc vừa vận hành các bánh xe, vừa nạp điện vào bình Ắc quy
Hình 2 7 Sơ đồ hệ thống Hybrid song song
Ưu điểm :
Công suất của ôtô sẽ mạnh hơn do sử dụng cả hai nguồn năng lượng, mức độ hoạt động của động cơ điện ít hơn động cơ nhiệt nên dung lượng bình Ắc quy nhỏ và gọn nhẹ, trọng lượng bản thân của xe nhẹ hơn so với kiểu ghép nối tiếp và hỗn hợp Tiết kiệm nhiên liệu hơn khi lái trên đường bộ hay đường cao tốc Hệ thống Hybrid song song toàn phần là một cải tiến quan trọng cho cả sự tăng tốc và linh hoạt, tính năng vận hành cao và hiệu suất tối đa
Trang 258
2.3.3 Kiểu hỗn hợp
Hệ thống này kết hợp cả hai hệ thống nối tiếp và song song nhằm tận dụng tối đa các lợi ích được sinh ra
Nó có hai Motor, và tùy từng điều kiện khác nhau mà xe lắp hệ thống kết hợp sẽ
sử dụng đồng thời cả Motor điện và động cơ đốt trong hay chỉ sử dụng năng lượng nguồn điện để thu được hiệu quả cao nhất Thậm chí, khi cần thiết, hệ thống này vừa vận hành các trục bánh xe trong khi vẫn có thể nạp điện vào máy phát
Hình 2 8 Sơ đồ hệ thống Hybrid hỗn hợp
Hệ thống lai nối tiếp này có một bộ phận gọi là "thiết bị phân chia công suất" chuyển giao một tỷ lệ biến đổi liên tục công suất của động cơ nhiệt và động cơ điện đến các bánh xe chủ động Tuy nhiên xe có thể chạy theo "kiểu êm dịu" chỉ với một mình động cơ điện Bởi vì kiểu hỗn hợp khắc phục được các nhược điểm của 2 kiểu nối tiếp và song song Hệ thống này chiếm ưu thế trong việc chế tạo xe Hybrid
2.4 Các chế độ hoạt động của Toyota Prius
2.4.1 Khởi động động cơ khi xe đang chạy
Mômen dẫn động yêu cầu tăng lên khi xe chạy chỉ với MG2, MG1 sẽ được kích hoạt để khởi động động cơ Tương tự, nếu có một trong những hạng mục do ECU kiểm soát như tình trạng SOC, nhiệt độ Ắc quy, nhiệt độ nước và điều kiện tải điện lệch so với mức tiêu chuẩn, thì MG1 sẽ được kích hoạt để khởi động động cơ (MG1 hoạt động ở chế độ động cơ)
Trong hoạt động này, để tránh phản lực của bánh răng mặt trời của MG1 khỏi làm quay bánh răng bao của MG2 và dẫn động các bánh xe chủ động, dòng điện sẽ được cấp vào MG2 để phanh Chức năng này gọi là”điều khiển phản ứng”
Trang 269
Hình 2 9 Khởi động động cơ khi xe đang chạy
Trong trạng thái tiếp theo, động cơ đã được khởi động sẽ vận hành MG1 như một máy phát để phát điện nạp lại cho Ắc quy Nếu Mômen dẫn động yêu cầu tăng lên, động cơ sẽ bắt đầu dẫn động MG1 như một máy phát để chuyển sang chế độ “tăng
tốc nhẹ”
2.4.2 Tăng tốc nhẹ với động cơ
Ở tốc độ trung bình, động cơ đốt trong sẽ hoạt động và cung cấp năng lượng, MG2
sẽ hoạt động đồng thời như một động cơ điện sử dụng một lượng điện năng hổ trợ MG1 cũng quay đồng thời với động cơ (được kéo bởi động cơ) và đóng vai trò như một máy phát điện, cung cấp năng lượng cho MG2
Hình 2 10 Xe tăng tốc nhẹ với động cơ
Trang 2710
2.4.3 Khi xe chạy ở tải thấp
Khi xe đang chạy ở chế độ tải thấp, bộ truyền hành tinh sẽ chia công suất động cơ
ra hai phần Một phần truyền đến các bánh xe chủ động, phần còn lại kéo MG1 để phát điện đến bộ biến đổi cấp cho MG2 hoạt động bổ sung công suất đến các bánh
xe chủ động
Hình 2 11 Tốc độ thấp ổn định 2.4.4 Khi xe chạy ở chế độ tăng tốc mạnh
Khi xe được chuyển từ chế độ tải thấp sang chế độ tăng tôc mạnh, hệ thống này sẽ
bổ sung lực điện của Ắc quy HV vào lực truyền động của MG2
Hình 2 12 Tăng tốc tối đa
Trang 2811
2.4.5 Khi xe chạy với tốc độ cao ổn định
Khi xe chạy ở tốc độ cao ổn định động cơ và MG2 hoạt động, MG1 hoạt động ở chế độ phanh(MG1 không quay)
Hình 2 13 Tốc độ cao ổn định 2.4.6 Khi xe chạy ở chế độ tốc độ tối đa
Khi tốc độ ôtô cao(>100mph) thì MG2 sẽ hoạt động để bổ sung công suất cho động cơ đốt trong Lúc này Ắc quy HV sẽ cung cấp điện cho hoạt động của MG2, MG1 cũng nhận một phần năng lượng điện từ Ắc quy và quay ngược chiều với MG2 tạo một tỷ số truyền tăng cho phép ôtô chạy với tốc độ cao
Hình 2 14 Tốc độ tối đa 2.4.7 Trong Khi Lùi Xe
Khi đang lùi, xe được vân hành chỉ có một nguồn lực là MG2 Tại thời điểm này, MG2 quay trơn theo chiều ngược lai, động cơ chưa nổ máy và MG1 quay trơn theo hướng thông thường không phát điện
Trang 2912
CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU MÔ HÌNH
3.1 Tổng quan các chi tiết trên mô hình
Trang 3013
3.1.1 Mô hình nhìn từ phía trước
Mô hình được ghi dòng chữ “TOYOTA PRIUS HYBRID”
Hình 3 2 Các chi tiết của mô hình nhìn từ phía trước 3.1.2 Mô hình nhìn từ phía sau
Nhìn từ phía sau chúng ta có thể quan sát được két nước làm mát động cơ, két nước làm mát hệ thống Hybrid, khối động cơ 1NZ-FXE và bộ đổi điện
Hình 3 3 Các chi tiết của mô hình nhìn từ phía sau
Trang 3114
3.1.3 Mô hình nhìn từ phía trái
Chúng ta quan sát được hộp rơle, Ắc quy HV, bộ đổi điện và dây điện áp cao
Hình 3 4 Các chi tiết của mô hình nhìn từ phía trái 3.1.4 Mô hình nhìn từ phía phải
Chúng ta có thể quan sát được ống xả, quạt làm mát Ắc quy HV, động cơ xăng, lọc gió và các bôbin
Hình 3 5 Các chi tiết của mô hình nhìn từ phía phải
Trang 3215
3.1.5 Phần sa bàn
Chúng ta có thể thực hiện được các chức năng điều khiển cũng như có khả năng biết được những thông tin liên quan đến động cơ nhờ vào phần sa bàn
Hình 3 6 Các chi tiết trên sa bàn
hành trình
hòa không khí
cơ
Trang 3316
3.2 Vị trí hộp rơle và hộp cầu chì
Hình 3 7 Vị trí hộp rơle và hộp cầu chì 3.2.1 Các chi tiết mặt trên hộp rơle
Hình 3 8 Mặt trên hộp rơle
Trang 3417
Ký
Hệ thống Hybrid TOYOTA
Hệ thống Hybrid TOYOTA
Điều khiển hành trình Điều khiển động cơ Combination Meter
Hệ thống chống trộm và khởi động bằng nút
Hệ thống điều khiển chuyển số
Hệ thống Hybrid TOYOTA
Điều khiển động cơ
Điều khiển động cơ
Trang 3518
Hệ thống điều khiển chuyển số
Hệ thống Hybrid TOYOTA
Hệ thống chống trộm và khởi động bằng nút
Điều khiển động cơ
Hệ thống điều khiển chuyển số
Hệ thống Hybrid TOYOTA
Hệ thống chống trộm và khởi động bằng nút nhấn
Điều khiển động cơ
Hệ thống Hybrid TOYOTA
Trang 3619
3.2.2 Các chi tiết mặt dưới hộp rơle
Hình 3 9 Mặt dưới hộp rơle
Ký
Điều khiển động cơ
Hệ thống Hybrid TOYOTA
Hệ thống chống trộm và khởi động bằng nút
Trang 37Hệ thống Hybrid TOYOTA
Hệ thống chống trộm và khởi động bằng nút
trộm, âm thanh và multi-Display
Hệ thống giao tiếp LAN – BEAN – CAN
Trang 3821
Điều khiển động cơ
Hệ thống điều khiển phanh
Hệ thống điều khiển chuyển số
Hệ thống Hybrid TOYOTA
Hệ thống chống trộm và khởi động bằng nút Các hệ thống đèn, cửa, điều hòa, túi khí …
Hệ thống điều khiển phanh
Hệ thống điều khiển chuyển số
Hệ thống Hybrid TOYOTA
Hệ thống chống trộm và khởi động bằng nút
Hệ thống giao tiếp LAN – BEAN – CAN Quạt giàn nóng và quạt làm mát bằng két nước Các hệ thống đèn, cửa, chống trộm …
Hệ thống điều khiển chuyển số
Hệ thống chống trộm và khởi động bằng nút Trợ lực lái bằng điện, túi khí
Hệ thống giao tiếp LAN – BEAN – CAN Các hệ thống điều khiển gương, cửa, âm thanh
và chống trộm C16 Cầu chì PWR OUTLET 15A Power outlet
Đèn chiếu sáng và đèn Tail
Đèn chiếu sáng và đèn Tail
Trang 3922
3.2.3.2 Nhìn từ trái qua
Hình 3 11 Nhìn từ trái qua 3.2.3.3 Nhìn từ phải qua
Hình 3 12 Nhìn từ phải qua
Trang 4023
tử thông minh) 1NZ-FXE bao gồm một số sự điều chỉnh giúp đặc tính cân đối, tính kinh tế về nhiên liệu và khí thải được sạch hơn đối với xe hybrid
Một dạng độc đáo của động cơ 1NZ-FXE đó là thời điểm phối khí chu trình Atkinson cho phép động cơ giảm khí thải nhờ vào sự thay đổi mối tương quan giữa thì nén và thì giãn nỡ Một đặc trưng khác được đưa vào trên các xe Hybdrid 2004
về sau là hệ thống tích nhiệt cho nước làm mát Nó thu hồi nước nóng từ động cơ và chứa chúng trong một thùng cách nhiệt và giữ nhiệt nóng lên đến ba ngày Về sau, một bơm điện luân chuyển nước nóng xuyên qua động cơ để giảm khí thải HC tại thời điểm động cơ còn lạnh(lúc khởi động)