nghiên cứu lý thuyết và mô phỏng xe hybrid toyota prius trên matlab simulink

Chiếc xe này với tên gọi là System Lohner-Porsche Mixte, nó sử dụng động cơ xăng để cung cấp năng lượng cho động cơ điện dẫn động bánh trước của xe.. Ưu điểm: Hệ thống này sử dụng cả hai

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

Tp Hồ Chí Minh, tháng 01/2024

NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ MÔ PHỎNG

XE HYBRID TOYOTA PRIUS TRÊN MATLAB SIMULINK

GVHD: TS NGUYỄN VĂN LONG GIANGSVTH: LÊ TUẤN THÀNH

PHẠM ĐÌNH PHƯỚC

S K L 0 1 2 3 3 8

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

Họ tên sinh viên: 1 LÊ TUẤN THÀNH MSSV: 19145307

(E-mail: 19145307@student.hcmute.edu.vn Điện thoại: 0378004815)

2 PHẠM ĐÌNH PHƯỚC MSSV: 19145294

(E-mail: 19145294@student.hcmute.edu.vn Điện thoại:0333793563)

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô

3 Sản phẩm của đề tài

- Thuyết minh đề tài: 01 cuốn thuyết minh, 01 bài powerpoint trình bày

- Upload lên google drive của khoa file thuyết minh đồ án (word, powerpoint)

4 Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 28/09/2023 5 Ngày hoàn thành nhiệm vụ:10/1/2024-

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Bộ môn Động cơ

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho giảng viên hướng dẫn)

Họ và tên sinh viên: LÊ TUẤN THÀNH MSSV:19145307 Hội đồng: 2 Họ và tên sinh viên: PHẠM ĐÌNH PHƯỚC MSSV:19145294 Hội đồng: 2

Tên đề tài: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ MÔ PHỎNG XE HYBRID PRIUS TRÊN

MATLAB SIMULINK

Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật ô tô

Họ và tên GV hướng dẫn: TS NGUYỄN VĂN LONG GIANG

2.4 Những tồn tại (nếu có):

TTMục đánh giá Điểm tối đa

Điểm đạt được

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục10Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật,

khoa học xã hội…

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… 5

3 Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10

Tổng điểm 100

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Bộ môn Động cơ

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho giảng viên phản biện)

Họ và tên sinh viên: LÊ TUẤN THÀNH MSSV:19145307 Hội đồng: 2 Họ và tên sinh viên: PHẠM ĐÌNH PHƯỚC MSSV:19145294 Hội đồng: 2

Tên đề tài: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ MÔ PHỎNG XE HYBRID PRIUS TRÊN

MATLAB SIMULINK

Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật ô tô

Họ và tên GV phản biện: TS NGUYỄN VĂN TRẠNG Mã GV: 9277

3 Kết quả đạt được:

Điểm đạt được

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục10Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật,

khoa học xã hội…

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… 5

3 Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10

Tổng điểm 100

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Độc lập - Tự do - Hạnh phúc THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên SV: LÊ TUẤN THÀNH Mã số SV: 19145307 Họ và tên SV: PHẠM ĐÌNH PHƯỚC Mã số SV: 19145294 Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô

Khoa: Cơ khí Động lực Bộ môn: Động cơ

Tên đề tài: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ MÔ PHỎNG XE HYBRID TOYOTA PRIUS TRÊN MATLAB SIMULINK

Tập thể cán bộ hướng dẫn:

Cán bộ hướng dẫn chính: TS NGUYỄN VĂN LONG GIANG

Căn cứ nhận xét của GVHD, GVPB và các thành viên trong Hội đồng bảo vệ, sinh viên đã nghiêm túc sửa chữa, bổ sung nội dung đề tài trong buổi họp Hội đồng đánh giá vào ngày 20/1/2024 với nội dung chi tiết như sau:

TT Góp ý của GVPB/thành viên Hội đồng

Phản hồi của Sinh viên Trang

1 Sửa biểu mẫu áp dụng theo khoa cơ khí động lực

Đã chỉnh sửa Bìa, phụ lục

2 Sửa hình ảnh đồ thị Đã chỉnh sửa 61,62,63,64,70,71, 73,74

Tp Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 1 năm 2024

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Bộ môn động cơ

Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của GV hướng dẫn, GV phản biện và các thành viên trong Hội đồng bảo vệ Em xin cam kết và chịu trách nhiệm về nội dung và hình thức Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh đúng các quy định và theo yêu cầu

LỜI CẢM ƠN

Chúng em muốn gửi đến mọi người lời cảm ơn chân thành nhất Tuy đã rất cố gắng để hoàn thành nhiệm vụ được giao, nhưng chúng em vẫn có một vài thiếu sót trong quá trình làm việc Tuy nhiên, chúng em vẫn tự hào vì đã hoàn thành bài nhiệm vụ này Để hoàn thành được bài báo cáo đầy đủ và hoàn chỉnh, chúng em không thể thiếu sự giúp đỡ và tạo điều kiện của những người xung quanh Đầu tiên là bố mẹ của chúng em - những người đã sinh ra chúng em, nuôi dưỡng và định hướng cho chúng em trong cuộc sống Họ là điểm tựa tinh thần giúp chúng em vượt qua trở ngại và đạt được thành công trong tương lai Chúng em hứa sẽ làm tốt nhất để đền đáp công lao nuôi dưỡng của bố mẹ

Chúng em cũng muốn gửi lời cảm ơn tới giảng viên hướng dẫn, Thầy Nguyễn Văn Long Giang Thầy đã giúp đỡ chúng em vượt qua những khó khăn và chỉ dẫn chúng em thực hiện bài báo cáo một cách tận tình và tốt nhất có thể

Chúng em cũng muốn cảm ơn thư viện trường đại học Sư phạm kỹ thuật và nhà trường đại học Sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh Những nơi này đã tạo điều kiện tốt nhất cho chúng em nghiên cứu và thu thập tài liệu tham khảo cần thiết cho bài báo cáo của chúng em

Do thời gian làm gấp rút và bản thân có ít kinh nghiệm khó có thể tránh khỏi những sai sót Chúng em rất mong nhận được những lời nhận xét góp ý từ thầy và các bạn để nội dung bài nghiên cứu của chúng em được hoàn chỉnh hơn Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

TÓM TẮT

Như chúng ta đã biết, khí thải ô tô chứa các thành phần độc hại như HC, Nox, Co,… không chỉ gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người mà còn tác động xấu đến hệ sinh thái môi trường, ô nhiễm bầu không khí Để giảm thiểu các tình trạng trên các nhà chế tạo ô tô trên thế giới không ngừng cải tiến các phương pháp kĩ thuật mới Xe điện (EV) và xe điện Hybrid (HEV) là một minh chứng cho điều đó Xe điện (EV) có nhiều ưu điểm về hiệu suất và đảm bảo an toàn môi trường hơn so với xe xăng thông thường Và đây có thể được coi là xu thế trong tương lai Điển hình như Tesla là một bước ngoặc vô cùng lớn trong thế giới xe điện

Tuy nhiên, việc tích trữ năng lượng trong ắc quy là một vấn đề đáng lo ngại Lượng pin thấp, độ bền chưa cao, thời gian sạc khá lâu và giá thành chua chát khiến việc tiêu thụ có phần bị hạn chế Mặt khác, ở Việt Nam cơ sở hạ tầng còn thấp nên khó đáp ứng cho việc xe EV xâm nhập vào thị trường Do đó, xe HEV kết hợp hai nguồn động lực, gồm động cơ điện và ĐCĐT có thể xem là giải pháp tối ưu trong thời điểm hiện tại

Bằng sự đam mê về xe điện và sở thích tìm tòi học hỏi, nhóm em đã chọn đề tài: Ứng dụng Matlab/Simualink mô phỏng xe Hybrid với sự hướng dẫn của TS Nguyễn Văn Long Giang

Trong khi làm nhiệm vụ, chúng em chắc chắn sẽ mắc phải những thiếu sót Vì vậy, chúng em rất vui khi được nghe những lời nhận xét chân thành từ quý thầy cô, bạn bè

Trân quý!

Chương 1 KHÁI QUÁT VỀ ĐỀ TÀI VÀ XE ĐIỆN HYBRID 1

1.1 Sơ lược về đề tài báo cáo 1

1.1.1 Tổng quan 1

1.1.2 Mục tiêu 1

1.1.3 Giới hạn 1

1.1.4 Phương pháp nghiên cứu 2

1.2 Khái quát về xe Hybrid 2

1.2.1 Nguyên nhân và lịch sử ra đời xe Hybrid 2

1.2.2 Khái niệm ô tô Hybrid 4

1.2.3 Nguyên lí hoạt động ô tô Hybrid 4

1.2.4 Ưu điểm 5

1.2.5 Cơ cấu truyền động 5

1.2.6 Các bộ phận chính của ô tô Hybrid 9

1.2.7 Tính kinh tế của xe Hybrid 10

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT HYBRID TRÊN TOYOTA PRIUS 12

2.1 Các thành phần của hệ thống Hybrid trên Toyota Prius 12

2.1.1 Động cơ ICE sử dụng trên xe Prius 1NZ-FXE 13

2.1.2 Hộp số Hybrid 15

2.1.3 Motor/máy phát MG1 và MG2 16

2.1.4 Bộ phận chia công suất (Power-Split Device) 18

2.2.2 Chiến thuật vận hành điều khiển cụ thể 33

Chương 3 TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM MATLAB/SIMULINK 41

3.1 Quá trình tạo nên một phần mềm Matlab/ Simulink 41

3.1.1 Tổng quan 41

3.1.2 Các giai đoạn phát triển phần mềm Matlab/Simulink 41

3.1.3 Ngôn ngữ lập trình 43

3.1.4 Lĩnh vực ứng dụng của Matlab/Simulink 43

3.2 Tìm hiểu các blocks library 44

3.2.1 Cách khởi tạo Simulink và vẽ sơ đồ mô phỏng 44

5.2 Thông số của Toyota Prius 2021 66

5.3 Khối Kph Demand và điều chỉnh bộ điều khiển PID 68

5.4 Ứng dụng bộ PI(s) vào mô phỏng mức tiêu hao nhiên liệu (MPG) 72

Chương 6 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

P, I, D: Proportional, Integral, Derivative PLG: Planetary Gear

PPS: Peaking Power Source PSD: Power Split Device RPM: Revolutions Per Minute SMR: System Main Relay SOC: State Of Charge

SOCH: State Of Charge High SOCL: State Of Charge Low THS: Toyota Hybrid System TM: Traction Motor

VCU: Vehicle Control Unit

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1 1 System Lohner-Porsche Mixte 3

Hình 1 2 Toyota Prius phát hành cuối năm 1997 3

Hình 1 3 Honda Insight 1999 4

Hình 1 4 Cơ cấu nối tiếp 6

Hình 1 5 Cơ cấu kiểu song song 7

Hình 1 6 Cơ cấu kiểu hỗn hợp 8

Hình 1 7 Phần trăm dùng động cơ và motor 9

Hình 1 8 Các thành phần của xe Hybrid 10

Hình 1 9 Tính kinh tế của xe Hybrid 10

Hình 2 1 Sơ đồ điều khiển của một hệ thống Hybrid 12

Hình 2 2 Động cơ 1NZ-FXE 13

Hình 2 3 Mô hình cấu tạo hộp số của xe Hybrid 15

Hình 2 4 Cơ cấu điều khiển của motor/máy phát MG1 và MG2 17

Hình 2 5 Bộ PSD (Power-Split Device) 18

Hình 2 6 Bộ PSD 19

Hình 2 7 Sáu cách thiết lập sơ đồ truyền trong Hybrid 20

Hình 2 8 Bộ chuyển đổi DC-DC 21

Hình 2 9 Bộ chuyển đổi A/C 22

Hình 2 10 Cơ cấu và bố trí nguồn cao áp 23

Hình 2 11 Kết nối cáp nguồn 23

Hình 2 12 Ắc qui Niken 24

Hình 2 13 ECU ắc qui Prius 25

Hình 2 14 Sơ đồ cơ cấu hệ thống 26

Hình 2 15 Đường đi của công suất khi động cơ làm việc 27

Hình 2 16 Đường đi của công suất khi MG1 không làm việc 28

Hình 2 17 Đường đi của công suất khi khi động cơ và motor MG1 cùng làm việc 29 Hình 2 18 Đường đi của công suất khi môment động cơ kết hợp với motor kéo MG2 30

Hình 2 19 Đường công suất khi động cơ làm việc, motor kéo MG2 làm máy phát 30 Hình 2 20 Đường công suất khi động cơ không làm việc, hai motor kết hợp tạo ra moment 30

Hình 2 21 Đường công suất khi motor MG1 làm việc, motor MG2 là máy phát 31

Hình 2 22 Đường công suất motor MG2 tạo ra mô-men 31

Hình 2 23 Đường công suất motor MG2 làm máy phát 32

Hình 2 24 Dòng năng lượng khi ở trạng thái phanh tái sinh 32

Hình 2 25 Mối liên hệ giữa moment và tốc độ động cơ với góc mở bướm ga 33

Hình 2 26 Mối liên hệ giữa vận tốc và moment 35

Hình 2 27 Phương pháp kiểm soát moment 37

Hình 3 1 Logo biểu tượng của phần mềm Matlab 41

Hình 3 2 Mô phỏng ngôn ngữ lập trình Matlab 43

Hình 3 3 Cách vào toolbox Simulink trong Matlab 45

Hình 3 4 Cửa sổ thư viện Library Browser 45

Hình 3 5 Mô hình phân tích sóng hình sin 46

Hình 3 6 Chọn vẽ một Model mới 47

Hình 3 7 Cửa sổ thư viện phần nguồn tín hiệu (Sources) 48

Hình 3 8 Khối và tên di chuyển cùng khối 49

Hình 3 9 Cửa sổ sơ đồ với các khối đã được copy 50

Hình 3 10 Cửa sổ hiển thị tín hiệu ra của sơ đồ 50

Hình 3 11 Thư viện phần rời rạc (Discrete) 51

Hình 3 12 Thư viện đồ thị (Sinks) 51

Hình 3 13 Thư viện phần tuyến tính 52

Hình 3 14 Thư viện phần đầu nối 52

Hình 4 1 Model tổng thể về hệ thống mô phỏng 53

Hình 4 2 Khối Kph Demand 54

Hình 4 3 Khối Vehicle Speed Controller 54

Hình 4 4 Khối Control Strategy 55

Hình 4 5 Khối Mode Logic 56

Hình 4 6 Khối bánh răng hành tinh 56

Hình 4 12 Khối Vehicle Body 60

Hình 4 13 Khối Fuel Economy 61

Hình 4 19 Đồ thị nhiệt độ bộ chuyển đổi DC-DC 64

Hình 4 20 Thông số khối Fuel Economy 64

Hình 5 1 Toyota Prius 2021 65

Hình 5 2 Điều chỉnh thông số của Vehicle 67

Hình 5 3 Điều chỉnh thông số khối Engine 67

Hình 5 4 Điều chỉnh thông số khối Battery 68

Hình 5 5 Điều chỉnh thông số DC – DC Converter 68

Hình 5 6 Thay đổi khối Kph Demand 69

Hình 5 7 Khối Speed Controller sau khi thêm bộ điều khiển PID 69

Hình 5 8 Đồ thị hiệu chỉnh bộ P(s) 70

Hình 5 9 Đồ thị hiệu chỉnh bộ PI(s) 70

Hình 5 10 Đồ thị được hiệu chỉnh với bộ PID(s) 71

Hình 5 11 Đồ thị so sánh giữa bộ P(s), PI(s), PID(s) 71

Hình 5 12 Đồ thị tốc độ ở Drive cycle FTP75 72

Hình 5 13 Đồ thị Drive cycle HWFET 72

Hình 5 14 FTP75 Trước khi thay đổi Kp, Ki 73

Hình 5 15 FTP75 Sau khi thay đổi Kp, Ki 73

Hình 5 16 HWFET Trước khi thay đổi Kp, Ki 74

Hình 5 17 HWFET Sau khi thay đổi Kp, Ki 74

Hình 5 18 FTP75 75

Hình 5 19 HWFET 75

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Bảng thông số kỹ thuật động cơ 1NZ-FXE 14

Bảng 2 2 Các thông số trên một hộp số Hybrid 16

Bảng 2 3 Thông số của MG1 17

Bảng 2 4 Thông số MG2 17

Bảng 2 5 Mối liên hệ mật thiết trong các bộ phận trong PSD 20

Bảng 2 6 Mối liên hệ giữa tốc độ và công suất 21

Bảng 5 1 Thông số của mẫu xe Toyota Prius LE – Edition 2021 66

Bảng 5 2 So sánh thông số MPG mô phỏng và thực tế 76

Chương 1 KHÁI QUÁT VỀ ĐỀ TÀI VÀ XE ĐIỆN HYBRID

1.1 Sơ lược về đề tài báo cáo 1.1.1 Tổng quan

Ngày nay, tốc độ phát triển nền công nghiệp của các nước trên thế giới tăng một cách chóng mặt Do đó, đòi hỏi nhu cầu về năng lượng phải thật lớn mới có thể đáp ứng kịp Chính vì vậy, việc tích trữ nhiên liệu, năng lượng và góp phần bảo vệ môi trường là yêu cầu tất yếu được đặt ra cho các nước công nghiệp trên thế giới, và đặc biệt là ngành công nghiệp ô tô Xe Hybrid ra đời nhằm để giải quyết vấn đề đó

Hiện nay xe điện đang trở thành một xu thế tất yếu và cũng đang tạo nên một cuộc chạy đua khốc liệt giữa các nhà sản xuất ô tô và các hãng công nghệ Vì vậy việc đầu tư nghiên cứu phát triển là yêu cầu tất yếu của các hãng ô tô Phần mềm Matlab Simulink được sử dụng phổ biến trong các nghiên cứu mô phỏng lý thuyết động lực học của ô tô nói chung và ô tô điện nói riêng Từ đó mô phỏng một số mô hình động lực học được sử dụng phổ biến trên xe Hybrid

Đề tài là một nghiên cứu mà nhóm chúng em chọn tên: Ứng dụng Matlab/Simulink trong mô phỏng xe Hybrid dưới sự hướng dẫn của giảng viên TS Nguyễn Văn Long

Giang, sẽ đi chuyên sâu hơn về phần lý thuyết và thực hiện mô phỏng xe điện Hybrid thông qua phần mềm Matlab/Simulink

1.1.2 Mục tiêu

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết và nguyên lý hoạt động của dòng xe Hybrid Toyota Prius

- Tìm hiểu thêm về phần mềm Matlab/Simulink

- Nghiên cứu và chạy model Power – Split Hybrid trên phần mềm Matlab/Simulink phù hợp với chu trình thử nghiệm

- Ứng dụng Power – Split Hybrid Model vào mô phỏng xe Hybrid Toyota Prius

1.1.3 Giới hạn

Ứng dụng model Power – Split Hybrid trên Matlab/Simulink để mô phỏng trên xe Hybrid Toyota Prius

1.1.4 Phương pháp nghiên cứu

Tham khảo giáo trình chuyên ngành CNKT ô tô Tính toán thiết kế các model dựa trên những thông số kiếm được của xe, sau đó dùng phần mềm Matlab/Simulink để mô phỏng cho ra kết quả và đưa ra nhận xét

1.2 Khái quát về xe Hybrid

1.2.1 Nguyên nhân và lịch sử ra đời xe Hybrid

Nguyên nhân ra đời:

Ngày nay, tình trạng ô nhiễm không khí trầm trọng do khí thải từ động cơ ô tô đang là vấn đề nhức nhối của nhiều quốc gia Để giảm thiểu tình trạng đó một cách tối ưu nhất, các công nghệ tiên tiến đã ra đời trên các dòng ô tô điện, ô tô dùng pin v.v… Nhưng vẫn chưa được áp dụng rộng rãi vì còn một số khuyết điểm về kỹ thuật Đó là trong ô tô điện, việc sạc pin tốn khá nhiều thời gian, đây là mối lo ngại lớn để động cơ chạy bằng điện được sử dụng phổ biến trong đời sống Đối với công nghệ fuel cell, hydro lỏng cần được bảo quản trong nhiệt độ rất thấp, cho nên chỉ được dùng ở các quốc gia có khí hậu lạnh, công nghệ này càng không phù hợp ở nước ta Các hạn chế của hai công nghệ trên đã hình thành vách ngăn giữa công nghệ ô tô truyền thống và nhu cầu gìn giữ môi trường Công nghệ xe Hybrid được xem là một bước ngoặc vô cùng lớn trong thời điểm hiện tại và đã xâm nhập tràn lan vào thị trường các cường quốc Châu Âu, Châu Mỹ và Nhật Bản v.v…Công nghệ ô tô mới này đã giúp tiết kiệm được năng lượng cũng như góp phần gìn giữ môi trường

Những chiếc xe Hybrid đầu tiên:

Chiếc xe Hybrid đầu tiên được chế tạo vào những năm 1899 bởi kỹ sư Ferdinand Porsche Theo nhiều tài liệu thì vào cùng khoảng thời gian này, có nhiều chiếc xe Hybrid được chế tạo với những cái tên khác, tuy nhiên sản phẩm của Ferdinand Porsche nổi bật nhất và cũng là chiếc xe Hybrid được thương mại hóa đầu tiên Chiếc xe này với tên gọi là System Lohner-Porsche Mixte, nó sử dụng động cơ xăng để cung cấp năng lượng cho động cơ điện dẫn động bánh trước của xe

Sau đó, Mixte đã được đón nhận nồng nhiệt và hơn 300 chiếc đã được sản xuất Tuy nhiên, về sau nhu cầu về xe Hybrid đã bắt đầu suy yếu khi Henry Ford lắp đặt dây chuyền lắp ráp ô tô đầu tiên vào năm 1904 Cùng với đó, những quy định thiếu chặt chẽ

về khí thải và giá xăng rẻ mạt khiến xe xăng phổ biến, điều đó làm thu hẹp đáng kể thị trường xe Hybrid

Hình 1 1 System Lohner-Porsche Mixte

Những dấu hiệu khởi sắc cho dòng xe Hybrid:

Những năm 1960, Quốc hội Hoa Kỳ đã ban hành luật khuyến khích nên sử dụng các phương tiện chạy bằng điện trong nỗ lực giảm thiểu ô nhiểm không khí Trong bối cảnh này, chính phủ Hoa Kỳ đã nỗ lực đầu tư cho sự phát triển tốt hơn của xe Hybrid nhưng cũng không mang nhiều kết quả bởi cuộc khủng hoảng dầu mỏ đã khiến giá xăng tăng cao

Vào cuối những năm 1990, xuất hiện một số loại xe chạy hoàn toàn bằng điện đã được giới thiệu như GM EV1 và Toyota RAV 4EV, nhưng sớm bị loại khỏi sản xuất Mãi cho đến khi Toyota phát hành Prius tại Nhật Bản vào năm 1997, một giải pháp thay thế khả thi cho các phương tiện chạy bằng khí đốt đã được giới thiệu tới công chúng

Hình 1 2 Toyota Prius phát hành cuối năm 1997

Sự hồi sinh:

Năm 1999, Honda Insight đã trở thành xe HEV (Hybrid Engine Vehicle) sản xuất hàng loạt đầu tiên được phát hành tại Hoa Kỳ Cùng với những chiếc sedan Toyota Prius đã mang lại sự hồi sinh cho công nghệ xe Hybrid

Kể từ khi Toyota Prius được giới thiệu tại Hoa Kỳ năm 2000, Prius đã trở thành đồng nghĩa với thuật ngữ “hybrid” Đây là loại xe HEV phổ biến nhất và công nghệ của nó làm nền tảng cho vô số các loại xe khác

Hình 1 3 Honda Insight 1999

Hướng tới tương lai:

Trong thời đại ngày càng yêu cầu cao về bảo vệ môi trường, Hybrid đang là lợi thế và cũng còn nhiều thách thức cạnh tranh khốc liệt Khi công nghệ Hybrid tiếp tục được cải thiện, nó sẽ phát triển một chổ đứng vững chắc hơn nữa trên thị trường ô tô thế giới Dù trong tương lai có rất nhiều thách thức, thì có một điều luôn chắc chắn rằng, các nhà sản xuất ô tô sẽ tiếp tục phát triển và chế tạo xe Hybrid lên hết tiềm năng của loại xe này

1.2.2 Khái niệm ô tô Hybrid

Hybrid nghĩa là lai, xe Hybrid (Hybrid Electric Vehicle-HEV) là dòng ô tô sử dụng động cơ tổng hợp Động cơ Hybrid là sự kết hợp hoàn hảo giữa động cơ đốt trong thông thường với một động cơ điện Động cơ điện và động cơ đốt trong làm việc thông qua bộ điều khiển điện tử và bộ điều khiển như một trái tim quyết định mọi hoạt động của hệ thống

1.2.3 Nguyên lí hoạt động ô tô Hybrid

Ô tô Hybrid vận hành theo kiểu thống nhất: Động cơ điện dùng để khởi động như các dòng xe khác, trong đó đối với quá trình chạy bình thường sẽ vận hành đồng bộ

Động cơ điện còn có công dụng tăng cường cung cấp năng lượng để xe gia tốc hoặc leo dốc được ổn định Khi phanh xe hoặc xuống dốc, động cơ điện được sử dụng như một máy phát điện để nạp điện lại cho ắc quy Không giống như những phương tiện sử dụng động cơ điện khác, động cơ Hybrid là không cần nguồn điện bên ngoài mà động cơ đốt trong sẽ cung cấp năng lượng cho ắc quy Với sự phối hợp qua lại giữa động cơ đốt trong và động cơ điện, động cơ Hybrid được mở rộng giới hạn làm việc, có vai trò tiết kiệm nhiên liệu cho ĐCĐT, hiệu suất động cơ cao, mô-men lớn ở số vòng quay nhỏ sẽ ít làm ô nhiễm không khí

Tận dụng năng lượng tạo ra khi phanh: khi cần phanh hoặc khi xe giảm tốc độ, động cơ điện có tác dụng như một máy phát điện, năng lượng phanh được tận dụng để tạo ra dòng điện nạp lại cho ắc-quy

Ô tô Hybrid vẫn dùng xăng làm nhiên liệu nên người vận hành không phải lo việc nạp điện, mà các dòng xe chạy bằng động cơ điện thông thường nạp điện thì tốn rất nhiều thời gian

Với dòng ô tô này, có thể sử dụng vật liệu nhẹ để giảm khối lượng tổng thể của xe Điều này giúp cho xe di chuyển nhanh và bốc như ô tô xăng truyền thống

Xe lai điện ít gây ô nhiễm khí thải hơn xe ô tô xăng truyền thống do hiệu suất động cơ điện cao hơn động cơ xăng

1.2.5 Cơ cấu truyền động

Xe Hybrid được chia thành 3 cơ cấu truyền động: nối tiếp, song song và hỗn hợp (nối tiếp/song song)

1.2.5.1 Cơ cấu nối tiếp

Trong cơ cấu nối tiếp: động cơ điện có nhiệm vụ làm xoay bánh xe Còn động cơ có chức năng tạo ra điện để nạp điện cho pin và động cơ điện

Ở cơ cấu nối tiếp, ĐCĐT tạo ra lực làm quay máy phát để phân phối điện cho động cơ điện, ắc quy và không có liên kết cơ học giữa nguồn động lực với bánh xe Năng lượng được biến hóa từ hoá năng sang cơ năng làm quay rô-to máy phát giúp sản sinh ra điện năng, điện năng tiếp tục biến hóa thành cơ năng làm quay bánh xe

Ưu thế: Động cơ đốt trong sẽ không tham gia vào hoạt động nào ở chế độ không tải nên giảm thiểu tình trạng ô nhiễm môi trường Chế độ hoạt động tối ưu có thể được chọn ở động cơ đốt trong

Tuy nhiên, bên cạnh đó thì cơ cấu này vẫn dính một số hạn chế nhất định: về kích cỡ và thể tích ắc qui lớn hơn so với cơ cấu song song, ĐCĐT luôn vận hành quá tải do phải cung cấp điện cho ắc-qui

Hình 1 4 Cơ cấu nối tiếp

1.2.5.2 Cơ cấu song song

Hybrid truyền động theo cơ cấu song song: Đối với loại hệ thống này, cả hai nguồn động lực (động cơ xăng và motor/máy phát điện) đều được kết nối trực tiếp vào bánh xe chủ động và có thể truyền động lực một cách độc lập hoặc đồng thời với nhau Nói một cáchđơn giản là bánh xe có thể được xoay một cách riêng biệt bằng động cơ điện hoặc động cơ xăng, hoặc đồng thời cả hai Động cơ điện đảm nhiệm hai chức năng chính Chức năng thứ nhất là chuyển hóa điện năng được cung cấp từ pin điện thành cơ năng

tới bánh xe chủ động Chức năng thứ hai là chuyển hóa ngược lại từ cơ năng từ phanh và giảm tốc độ để tạo thành điện năng để nạp lại cho pin Hầu hết các hãng sản xuất Ô tô Hybrid hiện nay đều cùng thiết kế theo cách này vì tính ưu việt của nó là có thể tận

dụng cả hai nguồn năng lượng một cách hiệu quả nhất

Hình 1 5 Cơ cấu kiểu song song

Trong sơ đồ bên dưới, mũi tên màu đỏ thể hiện cho năng lượng cơ truyền trực tiếp đến bánh xe, một mũi tên thể hiện liên hệ cơ khí trực tiếp giữa động cơ đốt trong và bánh xe như ô tô thông thường, đường cơ năng còn lại là động cơ điện truyền động đến bánh xe Khi ô tô chạy trên xa lộ, nguồn dẫn động chính sẽ là động cơ đốt trong, còn khi chạy trong thành phố thì động cơ điện được lựa chọn để làm nguồn dẫn động cho xe

Ưu điểm: Hệ thống này sử dụng cả hai nguồn năng lượng nên công suất của ô tô sẽ

mạnh hơn, mức độ hoạt động của động cơ điện ít hơn động cơ đốt trong nên không gian bình ắc-quy nhỏ và gọn, trọng lượng của xe nhẹ hơn so với kiểu ghép nối tiếp và hỗn hợp

Nhược điểm: Động cơ điện và bộ phận điều khiển motor điện có kết cấu phức tạp,

giá thành đắt Động cơ đốt trong phải thiết kế với công suất lớn hơn kiểu lai nối tiếp Tính ô nhiễm môi trường cũng như tính kinh tế nhiên liệu không cao

1.2.5.3 Cơ cấu Hybrid hỗn hợp

Cơ cấu này là sự kết hợp hai cơ cấu nối tiếp và song song nhằm để tối ưu những điểm mạnh của hai hệ thống mang lại Cơ cấu có hai motor, và tuỳ vào từng trường hợp truyền động, chỉ cần môtơ điện hoặc cả motor điện và động cơ, mục đích là để đạt hiệu suất cao nhất Cơ cấu này được ứng dụng trên xe Hybrid Prius và Hybrid Estima

Hình 1 6 Cơ cấu kiểu hỗn hợp

1.2.5.4 Phần trăm dùng động cơ và motor

Do cơ cấu nối tiếp dùng động cơ xăng để tạo ra điện từ máy phát điện cung cấp cho mô-tơ vận hành bánh xe, nên các thành phần trong truyền động đều làm việc tương đồng với nhau

Cơ cấu song song sử dụng động cơ xăng là chủ yếu, còn mô-tơ chỉ để hỗ trợ trong quá trình vận hành, vì thế động cơ xăng sẽ được dùng nhiều hơn

Trong cơ cấu hỗn hợp, bộ PSD (Power-Split Device) liên tục thay đổi tỷ lệ công suất từ động cơ xăng tới các trục lái Vì mô-tơ điện đảm nhiệm vừa vận hành xe vừa làm nhiệm vụ tạo ra dòng điện nạp nên so với động cơ xăng, nó được sử dụng nhiều hơn đôi chút

Hình 1 7 Phần trăm dùng động cơ và motor

1.2.6 Các bộ phận chính của ô tô Hybrid

Động cơ điện: được cung cấp năng lượng từ ắc quy, sau đó chuyển sang năng lượng

cơ học để dẫn động các bánh xe Điểm mạnh của động cơ điện là tạo ra được mô-men lớn ở số vòng quay nhỏ và vận hành trơn tru

Hộp số: có thể vận hành với nhiều loại hộp số Các loại hộp số mà ô tô Hybrid

thường dùng là: hộp số vô cấp, hộp số sang số tự động, hộp số tay, hộp số tự động thông thường với bộ chuyển đổi mô-men

Bộ phận điều khiển: điều khiển các chế độ làm việc sao cho phù hợp với từng cơ

chế lái xe và sự phối hợp giữa động cơ điện, ĐCĐT

Ắc quy: một bộ phận ví như là trái tim của ô tô Hybrid, có vai trò sản sinh điện, nạp

điện trong lúc phanh và đảm bảo về mặt tuổi thọ Hiện nay trong các dòng Hybrid thường sử dụng ắc quy axit chì Trong tương lai gần hai loại ắc quy ino-lithium và polime-lithium có nhiều triển vọng áp dụng cho xe Hybrid bởi vì tính ưu việt của nó hơn ắc quy axit chì

Hệ thống làm mát: có chức năng làm mát ĐCĐT, nhiên liệu và ắc qui Một công

dụng khác, có tác dụng sấy nóng cabin xe hoặc làm mát cho một số bộ phận khác

Hệ thống xử lí khí xả: khí xả ô tô luôn phải đảm bảo tiêu chuẩn thế giới là một mối

lo ngại vô cùng lớn Ô tô Hybrid sản sinh ra lượng khí xả ít vì dùng ít nhiên liệu và thường dùng những nguồn nhiên liệu đạt chuẩn, làm tăng công năng của động cơ, giúp giảm ô nhiễm môi trường

Hình 1 8 Các thành phần của xe Hybrid

1.2.7 Tính kinh tế của xe Hybrid

Tiết kiệm năng lượng trên đường trường, xa lộ với vận tốc ổn định: Khi vận hành ô tô Hybrid trên những đoạn đường này, nguồn động lực chính lại là động cơ đốt trong bởi vì nó đạt hiệu suất cao hơn khi chạy đường dài cũng như mạnh mẽ hơn động cơ điện Cách thiết kế này giúp ích rất nhiều cho ô tô Hybrid đạt được gia tốc mạnh và vận tốc cao tương tự như các loại ô tô truyền thống khác

Hình 1 9 Tính kinh tế của xe Hybrid

Kinh tế trong quá trình thu hồi năng lượng: Ngoài tiết kiệm năng lượng trong quá trình sử dụng động cơ đốt trong chuyển hóa năng lượng từ nhiên liệu sang cơ năng một cách hiệu quả hơn, tính ưu việt của ô tô Hybrid còn được thiết kế nhằm thu hồi lượng năng lượng bị hao phí qua quá trình vận hành Đối với ô tô Hybrid, cơ năng có thể được chuyển hóa thành điện năng và nạp lại vào pin điện, vì thế rất nhiều năng lượng hao phí trong quá trình vận hành xe được thu hồi vào tái sử dụng, tránh lãng phí năng lượng

Giới hạn:

Khuyết điểm lớn nhất của công nghệ ô tô Hybrid là hệ thống pin nạp lại được (Rechargable Battery), điều đó là một vấn đề khó khăn cho các nhà nghiên cứu trên thế giới về xe Hybrid nói riêng và xe điện nói chung

Giá thành pin rất đắt, một bộ pin có giá trị vài nghìn đô, tuổi thọ pin không được cao là mối bận tâm đới với người sử dụng, đặc biệt đối với người sử dụng ô tô Hybrid cũ

Tuy nhiên hiện nay, các nhà sản xuất vẫn đang nỗ lực tìm kiếm cách khắc phục cho những hạn chế này như: tận dụng tái chế pin cũ, chế tạo pin mới tối ưu hơn với tuổi thọ cao v.v hứa hẹn đem lại những cải tiến mới, cắt giảm chi phí sản phẩm, tối ưu hóa công nghệ pin đưa kỹ thuật về ô tô Hybrid lên tầng cao bởi những lợi ích mà nó mang lại Những người có mức sống thấp vẫn có thể mua được, chắc chắn sẽ hướng đến trong tương lai, sử dụng năng lượng xanh, tiết kiệm chi phí, giảm thiểu lượng khí thải gây ô nhiễm môi trường theo tiêu chuẩn thế giới

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT HYBRID TRÊN TOYOTA PRIUS

Một khối Hybrid theo kiểu hỗn hợp là được truyền động từ 2 nguồn: động cơ đốt trong chạy bằng xăng và động cơ điện Để xe Hybrid được vận hành một cách tối ưu thì hệ thống điều khiển Hybrid được các nhà nghiên cứu phát triển hợp nhất những ưu điểm của hai nguồn truyền động tương thích với các điều kiệnlái khác nhau trong thực tế

Hình 2 1 Sơ đồ điều khiển của một hệ thống Hybrid

2.1 Các thành phần của hệ thống Hybrid trên Toyota Prius Các thành phần:

+ Động cơ (ICE) 1NZ-FXE

+ Hộp số“Hybrid: Gồm hai motor/máy phát MG1 và MG2, bộ bánh răng hành tinh + Bộ chuyển đổi: DC-DC và A-C

+ ECU HV: đóng vai trò nhận tín hiệu từ các cảm biến rồi gửi output đến các thành phần như ECM, ECU Ắcquy, cụm biến đổi, ECU để làm nhiệm vụ điều khiển Hybrid + Cảm biến vị trí số

+ Cảm biến vị trí bàn đạp ga + ECU điều khiển

+ ECM

+ ECU ắcquy: là bộ phận quan kiểm soát quá trình vận hành của quạt làm mát, kiểm tra tình trạng thái nạp của ắc quy

+ SMR tên tiếng anh đầy đủ - System Main Relay: ngắt và nối mạch công suất cao áp + Ắc quy phụ: tích trữ điện áp 12V một chiều cho thành phần điều”khiển trên Hybrid

2.1.1 Động cơ ICE sử dụng trên xe Prius 1NZ-FXE

Động cơ ICE (1NZ-FXE) được trang bị để tạo ra công suất dẫn động trên xe Prius, ngoài ra còn có nguồn dẫn động khác là động cơ điện Nó là một động cơ đốt trong như những động cơ thông thường với 4 xy lanh thẳng hàng 1.5 lít được trang bị hai hệ thống thông minh là VVT-I và ETCS-I, hai hệ thống này đóng vai trò điều khiển thời điểm nạp và điều khiển bướm ga điện tử Động cơ này đã được cải tiến và phát triển tối ưu hơn về đặc tính cân đối, tiết kiệm về nhiên liệu vàkhí thải ít ô nhiễm môi trường đối với dòng xe Hybrid

Hình 2 2 Động cơ 1NZ-FXE

Một điểm sáng tạo trong động cơ ở hình 2.2 là thời điểm hòa trộn khí chu trình Atkinson, nó thay đổi mối liên hệ giữa thì nén và thì giãn nỡ để làm cho động cơ giảm khí thải Một sự nâng cấp khác là đưa hệ thống tích nhiệt nước làm mát vào trên các phiên bản Hybrid thế hệ ’04 về sau Nó đóng vai trò là nơi chứa nước nóng từ động cơ trong một thùng cách nhiệt và giữ nhiệt độ của nước có thể lên đến ba ngày Để giảm lượng khí thải (HC) lúc khởi động thì các nhà nghiên cứu đã gắn thêm bơm điện để vận hành luồng nước nóng đi qua động cơ (ICE)

Các thông số kỹ thuật:

Số xy lanh và kiểu sắp xếp 4-xy lanh, thẳng hàng

(82 ft.1bf tại 4200 vòng/phút) Thời điểm đóng

mở van

Van nạp Mở 18o → −15oBTDC Đóng 72o → 105oABDC

Tuần hoàn khí thải ống pô SULEV

Tuần hoàn khí thải bay hơi AT-PZEV, ORVR

Bảng 2.1 Bảng thông số kỹ thuật động cơ 1NZ-FXE

Hình 2 3 Mô hình cấu tạo hộp số của xe Hybrid

Các thông số của hộp số dòng xe Hybrid:

Kiểu hộp số P111 đời Prius 2010

Bộ bánh răng hành tinh Số răng của bánh răng mặt trời 78 Số răng của bánh răng hành tinh

23

Số răng của bánh răng bao 30

Xích dẫn động Số lượng mắt xích 74

Bánh xích chủ động 39 Bánh xích bị động 36 Bộ bánh răng giảm tốc Bánh răng chủ động 30 Bánh răng bị động 44 Bộ truyền động cuối cùng Bánh răng chủ động 26 Bánh răng bị động 75

Dung tích dầu Lít (US qts, Imp qts) 4.6(4.9,4.0)

Bảng 2 2 Các thông số trên một hộp số Hybrid

2.1.3 Motor/máy phát MG1 và MG2

Hai motor/máy phát MG1 và MG2 đều là mô tơ điện được trang bị nam châm vĩnh

cửu mang lại hiệu năng cao, kích thước thì nhỏ gọn và đơn giản

Về cơ cấu của hai motor/máy phát này thì giống nhau, nhưng về chức năng và nhiệm vụ của mỗi loại là khác nhau Ở từng trường hợp cụ thể, mà nhiệm vụ của hai motor/máy phát sẽ đảm nhiệm vai trò thích hợp

MG1: tạo ra điện để làm hoạt động MG2 truyền công suất đến bánh xe chủ động và

nhiệm vụ thứ hai là nạp điện lại cho ắc qui HV MG1 cũng có thể điều khiển một cách hiệu quả truyền động vô cấp bằng việc điều chỉnh lượng năng lượng tạo ra Lúc khởi động động cơ, MG1 đóng vai trò như là một máykhởi động thông thường

MG2: Kết hợp với động cơ xăng qua cơ cấu bộ phận chia công suất và các bánh

răng làm việc đồng thời truyền mômen xoắn đến bánh xe, MG2 đem lại momen lớn hơn làm cho đặc tính động lực học tối ưu Một tính tối ưu hóa là trong thời gian phanh tái sinh MG2 biến đổi động năng thành điện năng chuyển đến ắc qui HV MG2 cũng có chức năng tạo ra điện như MG1

Thông số của motor/máy phát MG1:

Bảng 2 3 Thông số của MG1

Thông số của motor/máy phát MG2:

Chức năng Máy phát, truyền mômen đến bánh xe Điện áp cực đại (V) AC 273.6

Công suất cực đại kW (PS)/(vòng/phút) 33(45)/1040-5600 Mômen cực đại N.m(Kgf.m)/(vòng/phút) 400(35.7)/0-400

Bảng 2 4 Thông số MG2

Cơ cấu điều khiển của motor/may phát MG1 và MG2:

Hình 2 4 Cơ cấu điều khiển của motor/máy phát MG1 và MG2 Kiểu động cơ Động cơ nam châm vĩnh cữu

Chức năng Máy phát, máy khởi động Điện áp lớn nhất (V) AC 273.6

Kiểu làm mát Làm mát bằng nước

2.1.4 Bộ phận chia công suất (Power-Split Device)

Một bộ phận rất quan trọng được ví như trái tim trong hệ thống Hybrid“là một thiết bị nhỏ gọn, về cơ cấu giống như bộ bánh răng hành tinh trong hộp số tự động nhưng về cơ chế và nguyên lí hoạt động thì lại khác và người ta gọi nó là bộ phận phân chia công suất PSD, viết tắt của Power-Split Device

Hình 2 5 Bộ PSD (Power-Split Device)

Bánh răng ở giữa là bánh răng mặt trời, bánh răng to nhất ngoài cùng có các răng hướng vào trong gọi là bánh răng bao, bốn bánh răng giữa bánh răng mặt trời và bánh răng bao được gọi là bánh răng hành tinh Cần dẫn được nối với trục của các bánh răng hành tinh

Trong mẫu xe Hybrid, nhiệm vụ của bộ bánh răng hành tinh đóng vai trò phân chia công suất thích hợp trong từng điều kiện lái Trục khuỷu của động cơ đốt trong (ICE) được gắn với cần dẫn, MG1 và MG2 là hai mô tơ máy phát lần lượt được kết nối với bánh răng mặt trời và bánh răng bao

Tốc độ quay của các bánh răng là khác nhau MG2 đảm nhiệm vừa là động cơ điện và vừa là máy phát tùy vào trường hợp cụ thể sẽ có các chế độ khác nhau Dòng công suất sẽ đi từ MG2 qua bộ PSD và cơ cấu truyền bánh răng đến bánh xe chủ động

Ba thành phần MG1, MG2 và ICE đều phụ thuộc vào nhau cho ra các cơ chế hoạt động thích hợp Một thành phần thay đổi tốc độ quay sẽ dẫn đến sự thay đổi tốc độ của hai thành phần còn lại Trung bình tốc độ MG1 đo được có thể đạt tới 10,000 vòng/phút, còn tốc độ của MG2 có thể lên đến 6,500 vòng/phút.”

Đối với động cơ đốt trong (ICE) sẽ được chia ra hai giai đoạn, giai đoạn tốc độ từ giữa 800 vòng/phút đến 4,500 vòng/phút ICE sẽ bị giới hạn Giai đoạn tốc độ khoảng từ

0 đến 800 v/p thì ICE không thể hoạt động tối ưu Hộp điều khiển ECU sẽ phát hiện và cho dừng ICE Trong trường hợp người lái cần công suất lớn hơn thì MG1 lúc này đảm nhiệm vai trò máy khởi động để khởi động lại ICE

Động cơ đốt trong ICE được kết nối với cần dẫn Khi cần dẫn quay, các bánh răng hành tinh ăn khớp có xu hướng tác động đến bánh răng mặt trời và bánh răng bao làm bánh răng mặt trời và bánh răng bao quay cùng chiều với nó Qua đó, xác định tỉ lệ phân chia là 72% mô men truyền đến bánh răng bao và 28% mô men truyền đến bánh răng mặt trời

Tính toán: Mối quan hệ về vận tốc góc, moment xoắn trong bộ phận chia công suất:

+ Vận tốc góc: 𝑛𝑦 = 1

1+𝑖𝑔𝑛𝑠+ 11+𝑖𝑔𝑛𝑟

Trong đó: 𝑛𝑦, 𝑛𝑠, 𝑛𝑟 lần lượt là vận tốc góc của cần dẫn, bánh răng mặt trời, bánh răng bao

Hình 2 6 Bộ PSD

+ Moment xoắn: 𝑇𝑦 = −𝑘𝑦𝑠𝑇𝑠 = −𝑘𝑦𝑟𝑇𝑟

Trong đó: 𝑇𝑦, 𝑇𝑠, 𝑇𝑟 lần lượt là moment xoắn của cần dẫn, bánh răng mặt trời, bánh răng bao

Và 𝑘𝑦𝑠 = 1 + 𝑖𝑔; 𝑘𝑦𝑟 = 11+𝑖𝑔

Khi một trong các bộ phận của bánh răng hành tinh bị khóa, bộ bánh răng hành tinh sẽ trở thành bộ bánh răng thường với một đầu vào và một đầu ra Mối quan hệ đó được biểu diễn với ba trường hợp dưới đây:”

Thành phần Tốc độ Moment Bánh răng mặt trời

𝑛𝑦 = 1𝑘𝑦𝑟𝑛𝑟

𝑇𝑦 = −𝑘𝑦𝑟𝑇𝑟

Bánh răng bao

𝑛𝑦 = 1𝑘𝑦𝑠𝑛𝑠

Trong kiểu xe Hybrid loại hỗn hợp, cơ cấu bánh răng hành tinh đóng vai trò rất quan trọng quyết định đến tính ưu việt, nhiệm vụ của nó là làm khớp nối, kết nối các cơ cấu trong bộ bánh răng hành tinh tạo ra một dòng truyền đến bộ phận truyền động, sẽ có nhiều trường hợp được liệt kê ở hình 2.7:

Hình 2 7 Sáu cách thiết lập sơ đồ truyền trong Hybrid

Kết quả cuối cùng mà các nhà nghiên cứu đã tính toán để xe Hybrid được tốt nhất thì cần dẫn sẽ kết nối với trục khuỷu của động cơ, bánh răng bao sẽ liên kết ra các bánh xe chủ động, cuối cùng là motor kết nối trực tiếp với bánh răng mặt trời

Và ta được mối liên hệ giữa moment xoắn của động cơ (𝑇𝑒) và motor (𝑇𝑚) được thể hiện qua công thức sau đây:”

𝑇𝑒 = −𝑘𝑦𝑠𝑇𝑚

Tốc độ của xe Công suất Tốc độ của động cơ Tốc độ của MG1 40 dặm/giờ 3.6kW 1,300 vòng/phút - 1,470 vòng/phút 50 dặm/giờ 5.9kW 1,500 vòng/phút - 2,003 vòng/phút 60 dặm/giờ 9.2kW

Bảng 2 6 Mối liên hệ giữa tốc độ và công suất

2.1.5 DC-DC Converter:

Để hoạt động những hệ thống vận hành bằng nguồn điện một chiều 12V trên xe như các hệ thống đèn, âm thanh, ECU, …thì bộ DC-DC Converter sẽ làm nhiệm vụ này Đầu ra của máy phát là nguồn điện áp 201.6V DC Bộ chuyển đổi đã biến đổi điện áp từ 201.6V DC thành 12V DC rồi nạp vào ắc qui phụ

Hình 2 8 Bộ chuyển đổi DC-DC