đề tài tìm hiểu phân tích hệ thống truyền lực hỗn hợp xe hybrid

Nhu cầu sử dụngnhiên liệu hóa thạch ngày càng tăng, dẫn đến nguy cơ cạn kiệt nguồn tài nguyên và ảnhhưởng đến an ninh năng lượng cho nên lựa chọn xe hybrid với hệ thống truyền lực hỗnhợp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NAM CẦN THƠ KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

BÀI TIỂU LUẬN CUỐI KỲ HỌC PHẦN: Ô TÔ ĐIỆN VÀ HYBID

ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU PHÂN TÍCH HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC HỖN HỢP XE HYBRID

MSSV: 202082 Lớp: DH20OTO07

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NAM CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, trước khi bắt đầu đề tài, em xin được bày tỏ sự kính trọng và lòng biết ơntới ban giám hiệu Trường Đại học Nam Cần Thơ, khoa Cơ Khí Động Lực đã tạo điều kiệncho em học tập, nghiên cứu và hoàn thành đề tài này

Đặc biệt, em muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Đoàn Nguyễn Uyên Minh, người

đã tận tâm hướng dẫn, góp ý và hỗ trợ em trong suốt quá trình thực hiện đề tài Nhờ sự dìudắt của thầy mà em đã có thể hoàn thành đề tài một cách tốt nhất Trong quá trình làm vàhoàn thành bài tiểu luận còn nhiều sai sót mong thầy hướng dẫn và chỉ ra điểm sai để tụi emtiếp thu, khắc phục bài tiểu luận này Trong quá trình thực hiện bài tiểu luận này do còn hạnchế về mặt kiến thức nên em không thể tránh khỏi việc sai sót trong quá trình làm bài Mongthầy bỏ qua và góp ý để em tiếp thu và khắc phục

Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Đoàn Nguyễn Uyên Minh đã giúp đỡ emtrong quá trình thực hiện đề tài này

MỤC LỤC

TÓM TẮT 1

Lý do chọn đề tài: 1

Mục tiêu nghiên cứu: 1

Phạm vi nghiên cứu: 1

Phương pháp nghiên cứu: 1

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC HỖN HỢP XE HYBRID 2

1.1 Hệ thống truyền lực hỗn hợp là gì? 2

1.2 Phân loại hệ thống truyền lực hỗn hợp: 3

CHƯƠNG II CẤU TRÚC HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC HỖN HỢP 4

2.1 Hệ thống truyền lực hỗn hợp: 4

2.2 Phân tích cấu trúc của hệ thống: 4

2.3 Các thành phần chính của hệ thống: 4

2.4 Nguyên lý hoạt động: 5

CHƯƠNG III PHÂN TÍCH ƯU ĐIỂM, NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG: .8 3.1 Ưu, nhược điểm của hệ thống hỗn hợp: 8

3.2 Ưu điểm 8

3.3 Nhược điểm 9

CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC HỖN HỢP 10

4.1 Ô tô hybrid 10

4.2 Xe điện hybrid 11

4.3.4 Máy móc xây dựng: 12

4.4.5 Máy phát điện: 13

CHƯƠNG V: THỊ TRƯỜNG TƯƠNG LAI CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC HỖN HỢP 13

5.1 Nhu cầu về xe tiết kiệm nhiên liệu và thân thiện với môi trường của xã hội: 13

5.2 Sự phát triển của công nghệ pin: 13

5.3 Sự hỗ trợ của chính phủ: 13

5.4 Giá thành cao: 13

5.5 Hạ tầng hạn chế: 13

5.6 Nhận thức của người tiêu dùng: 13

CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 14

6.1 Kết luận 14

6.2 Khuyến nghị 15

TÓM TẮT

Lý do chọn đề tài:

Do nhu cầu cấp bách về giải pháp giao thông tiết kiệm năng lượng và giảm khí thảinhư biến đổi khí hậu và ô nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng Nhu cầu sử dụngnhiên liệu hóa thạch ngày càng tăng, dẫn đến nguy cơ cạn kiệt nguồn tài nguyên và ảnhhưởng đến an ninh năng lượng cho nên lựa chọn xe hybrid với hệ thống truyền lực hỗnhợp là giải pháp tiềm năng bởi vì sự tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải hiệu quả so với

xe sử dụng động cơ đốt trong truyền thống Mang lại lợi ích kinh tế và môi trường chongười sử dụng và xã hội

Về tính mới mẻ và sáng tạo thì hệ thống truyền lực hỗn hợp là công nghệ tiên tiếnvới nhiều cải tiến so với hệ thống truyền thống Phân tích hệ thống này giúp hiểu rõnguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm và tiềm năng phát triển Đề tài có thể khai thácnhiều hướng nghiên cứu mới mẻ và sáng tạo, ứng dụng các công nghệ tiên tiến như trítuệ nhân tạo, học máy, v.v Ngoài ra còn mang lại tính ứng dụng thực tiễn cao như kếtquả nghiên cứu có thể áp dụng vào thiết kế, chế tạo và vận hành xe hybrid hiệu quả hơn.Góp phần thúc đẩy phát triển ngành công nghiệp xe hybrid tại Việt Nam Nâng cao nhậnthức của cộng đồng về lợi ích của xe hybrid và khuyến khích sử dụng phương tiện giaothông xanh

Mục tiêu nghiên cứu:

Nắm vững kiến thức, tìm hiểu phân tích cấu tạo, nguyên lý hoạt động, đưa ra giảipháp tối ưu của hệ thống truyền lực hỗn hợp xe hybrid

Phạm vi nghiên cứu:

Phân tích cấu tạo, nguyên lý hoạt động, đánh giá hiệu quả hoạt động, ưu nhượcđiểm, xác định cá xu hướng phát triển

Phương pháp nghiên cứu:

Sử dụng nhiều phương pháp như phân tích, lý thuyết, sơ đồ và tham khảo tài liệu từcác website về Hybrid

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC HỖN HỢP XE HYBRID

1.1 Hệ thống truyền lực hỗn hợp là gì?

Hệ thống truyền lực hỗn hợp trên ô tô hybrid là sự kết hợp giữa động cơ đốttrong và động cơ điện, giúp tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu so với xe sửdụng động cơ đốt trong, kết hợp cả 2 cấu trúc nối tiếp và song song Hệ thống này tậndụng những ưu điểm của cả 2 hệ thống và khắc phục được những nhược điểm Hiệnnay, đây là loại hệ thống được ưu tiên áp dụng trong việc sản xuất xe ô tô hybrid

Mô hình hoạt động của xe dùng hệ thống truyền lực hỗn hợp trên xe ô tô hybrid:

Xe chỉ có thể chạy bằng xăng, không cần phải nạp điện lại

Nếu điện ắc quy giảm xuống thì động cơ sẽ dẫn động máy phát và nạp lại điệncho ắc quy

Xe có thể dẫn động được khi đèn chỉ báo READY sang

Động cơ sẽ ngừng hoạt động khi dừng xe để cải thiện tính tiết kiệm nhiên liệu.Động cơ khởi động tự động sau khi xe khởi hành

1.2 Phân loại hệ thống truyền lực hỗn hợp:

Hệ thống song song (Parallel): Kết hợp cả động cơ đốt trong và động cơ điện đểcung cấp công suất cho xe

Hệ thống nối tiếp (Serial): Sử dụng động cơ điện để tạo ra công suất, từ đó điềukhiển động cơ đốt trong để di chuyển xe

Hệ thống nối tiếp- song song (Serial- parallel): Sử dụng cả động cơ đốt trong vàđộng cơ điện để cung cấp công suất cho xe

CHƯƠNG II CẤU TRÚC HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC HỖN HỢP

2.1 Hệ thống truyền lực hỗn hợp:

Kết hợp ưu điểm của hệ thống hybrid nối tiếp và song song

ICE và EV có thể hoạt động độc lập hoặc kết hợp

Hiệu quả nhiên liệu cao và linh hoạt

Phức tạp và đắt đỏ nhất trong ba loại

2.2 Phân tích cấu trúc của hệ thống:

Thân thiện với môi trường: Hệ thống truyền lực hỗn hợp thường kết hợp giữađộng cơ đốt trong và động cơ điện, giảm thiểu khí thải và tiêu tốn nhiên liệu

Kết hợp cụm pin năng lượng: Hệ thống thường tích hợp cụm pin lithium-ion đểlưu trữ năng lượng, thúc đẩy hiệu suất năng lượng gốc

Bộ truyền động cầu: truyền lực từ hộp số đến bánh xe

Hệ thống điều khiển: Điều chỉnh việc chuyển đổi giữa chạy bằng động cơxăng/diesel và chạy bằng điện

Bộ điều khiển động cơ: điều khiển hoạt động của động cơ ICE và EV

Bộ chia tải: điều phối sự phân chia công suất giữa động cơ ICE và EV

Bộ quản lý pin: điều khiển việc nạp và xả pin

2.4 Nguyên lý hoạt động:

Hệ thống truyền lực hỗn hợp kết hợp giữa động cơ đốt trong và động cơ điện.Điều này cho phép xe hybrid vận hành ở công suất tối ưu và tiết kiệm nhiên liệu.Công nghệ regenerative braking trích xuất năng lượng từ phanh và dùng nó đểsạc pin, tối ưu hóa hiệu suất hệ thống truyền lực

Tích hợp động cơ điện: Động cơ điện hỗ trợ hoạt động của động cơ đốt trong ởcác tình huống yêu cầu năng lượng cao

Vận hành dựa trên tải: Hệ thống tự động điều chỉnh việc chuyển đổi giữa động

cơ đốt trong và động cơ điện dựa trên tải trên xe

Tích hợp hệ thống tái tạo năng lượng: Khả năng tái tạo năng lượng qua phanhhồi phục, giúp tối đa hóa hiệu suất tiêu tốn năng lượng

Bộ chia công suất:

MG1 có nhiệm vụ nạp điện trở lại cho ắc quy điện áp cao đồng thời cấp điệnnăng để dẫn động cho MG2 MG1 hoạt động như một mô tơ để khởi động động cơ

chính của xe đồng thời điều khiển tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng hành tinh gầngiồng như 1 CVT.

MG2 có nhiệm vụ dẫn động cho các bánh xe chủ động tiến hoặc lùi xe Trongsuốt quá trình giảm tốc và phanh xe, MG2 hoạt động như một máy phát và hấp thuđộng năng (còn gọi là quá trình hãm tái sinh năng lượng) chuyển hóa thành điện năng

để nạp lại cho ắc quy điện áp cao

Chế độ chạy êm: Motor lớn, còn được gọi là MG2 nhận điện năng từ acquy HV

để tạo ra momen làm quay vành răng bao, truyền công suất đến các bánh xe

Động năng của vành răng bao làm quay 4 bánh răng hành tinh Nếu MG1 ở

Chế độ tăng tốc: Khi xe tăng tốc, cả motor lớn và động cơ nhiệt đều tham giacung cấp động năng cho các bánh xe Motor nhỏ cũng tham gia chuyển động quay vớivai trò là một máy phát Nó tạo ra điện năng và ngay lập tức cho motor lớn MG2 tiêuthụ.

Chế độ thấp ổn định: Chế độ này tương tự “Tăng tốc”, nhưng cần ít năng lượnghơn Số vòng quay của động cơ nhiệt giảm xuống đến lúc các bánh răng hành tinhquay theo chiều ngược lại Quá trình này tiếp tục cho đến khi tốc độ của xe giảmxuống thấp hơn 42 MPH, lúc này động cơ nhiệt sẽ ngừng hoạt động và hệ thốngchuyển sang chế độ “Thả trôi”

CHƯƠNG III PHÂN TÍCH ƯU ĐIỂM, NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG: 3.1 Ưu, nhược điểm của hệ thống hỗn hợp:

Hệ thống truyền lực hỗn hợp xe hybrid có nhiều ưu điểm như tiết kiệm nhiênliệu, giảm khí thải, vận hành êm ái Tuy nhiên, xe hybrid cũng có một số nhược điểmnhư giá thành cao, cấu tạo phức tạp, trọng lượng nặng

Ít tiêu tốn nhiên liệu trong các điều kiện giao thông đô thị.

Giảm 50% tiêu thụ nhiên liệu so với ô tô sử dụng động cơ đốt trong thôngthường

Nguyên nhân hệ thống truyền lực hỗn hợp trên ô tô Hybrid tiết kiệm nhiên liệu50% so với ô tô sử dụng động cơ đốt trong thông thường vì:

Tận dụng năng lượng tái sinh

Khởi động và di chuyển ở tốc độ thấp bằng động cơ điện

Động cơ đốt trong tắt khi xe dừng

Sử dụng động cơ đốt trong ở hiệu suất tối ưu

Thiết kế theo kiểu khí động học, lốp xe, cách lái xe…

Đạt được việc giảm 80% khí thải so với các ô tô truyền thống

Động cơ điện tận dụng năng lượng một cách hiệu quả, đạt hiệu suất 75%

3.3 Nhược điểm

Cấu trúc phức tạp: kết hợp 2 động cơ xăng và điện, pin, bộ điều khiển, bộ biến

mô, đòi hỏi kỹ thuật cao

Chi phí sản xuất cao: như pin, động cơ điện, bộ điều khiển đều có giá thành cao,khiến giá xe hybrid cao hơn

Bảo dưỡng phức tạp: đòi hỏi quy trình bảo dưỡng chuyên biệt, kỹ thuật cao vàcần thay thế như pin

Trọng lượng nặng: ảnh hưởng đến hiệu suất nhiên liệu, khả năng vận hành củaxe

Khả năng di chuyển có giới hạn: di chuyển trong phạm vi ngắn cần động cơxăng để tiếp tục vận hành, hạ tầng trạm sạc chưa phát triển mạnh

CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC HỖN HỢP

4.1 Ô tô hybrid

Tiết kiệm nhiên liệu: Hệ thống hybrid cho phép sử dụng động cơ điện ở tốc độ

thấp, nơi động cơ đốt trong hoạt động kém hiệu quả nhất

Hệ thống phanh tái sinh giúp chuyển đổi năng lượng từ phanh thành điện năng,nạp lại cho ắc quy

Giảm khí thải: Hệ thống hybrid giúp giảm lượng khí thải CO2 và các chất ô

Hệ thống hybrid giúp cải thiện khả năng xử lý và độ ổn định của xe.

Ứng dụng đa năng: Hệ thống hybrid có thể được sử dụng cho nhiều loại xe

khác nhau, từ xe du lịch đến xe tải và xe buýt

Hệ thống hybrid ngày càng phổ biến và được nhiều nhà sản xuất ô tô áp dụng

Giảm ô nhiễm âm thanh: Với việc sử dụng động cơ điện, xe hybrid hoạt động

yên tĩnh hơn so với xe thông thường Điều này giảm tiếng ồn và ô nhiễm âm thanhtrong môi trường

4.2 Xe điện hybrid

Tiết kiệm nhiên liệu: HEV có thể tiết kiệm nhiên liệu từ 20% đến 30% so với

xe chạy bằng động cơ đốt trong truyền thống

Giảm khí thải: HEV thải ra ít khí thải CO2 và các chất ô nhiễm khác hơn so với

xe chạy bằng động cơ đốt trong

Hoạt động êm ái: HEV hoạt động êm ái hơn so với xe chạy bằng động cơ đốt

trong, đặc biệt là khi khởi động và chạy ở tốc độ thấp

Tăng hiệu suất: HEV có thể tận dụng năng lượng tái tạo từ phanh để nạp pin,

giúp tăng hiệu suất tổng thể của xe

Dễ lái: HEV dễ lái hơn so với xe điện hoàn toàn (EV) vì không cần lo lắng về

phạm vi hoạt động

Phù hợp với nhiều điều kiện: HEV phù hợp với nhiều điều kiện lái xe khác

nhau, từ di chuyển trong thành phố đến di chuyển trên đường cao tốc

Có nhiều lựa chọn: Có nhiều mẫu xe HEV khác nhau trên thị trường, đáp ứng

nhu cầu đa dạng của người tiêu dùng

Hạ tầng phát triển: Hạ tầng trạm sạc cho xe điện ngày càng phát triển, giúp

việc sử dụng HEV thuận tiện hơn

Tuy nhiên, HEV cũng có một số nhược điểm như:

Giá thành cao: HEV thường có giá thành cao hơn so với xe chạy bằng động cơ

đốt trong

Cấu tạo phức tạp: HEV có cấu tạo phức tạp hơn so với xe chạy bằng động cơ

đốt trong, do đó chi phí bảo dưỡng và sửa chữa cũng cao hơn

Trọng lượng nặng: HEV có trọng lượng nặng hơn so với xe chạy bằng động cơ

đốt trong, do đó hiệu suất vận hành có thể bị ảnh hưởng

Phạm vi hoạt động bằng điện giới hạn: Phạm vi hoạt động bằng điện của HEV

giới hạn bởi dung lượng pin, do đó người lái cần phải nạp điện thường xuyên

Nhìn chung, HEV là một lựa chọn tốt cho những người muốn tiết kiệm nhiênliệu, giảm khí thải và bảo vệ môi trường Tuy nhiên, người tiêu dùng cũng cần cânnhắc những nhược điểm của HEV trước khi quyết định mua xe

Ứng dụng thực tế:

HEV được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như:

Xe du lịch: HEV là lựa chọn phổ biến cho các gia đình, đặc biệt là những giađình thường xuyên di chuyển trong thành phố

Xe tải: HEV được sử dụng để vận chuyển hàng hóa trong thành phố và trênđường cao tốc

Xe buýt: HEV được sử dụng để vận chuyển hành khách trong thành phố

Xe taxi: HEV được sử dụng để cung cấp dịch vụ taxi

HEV góp phần quan trọng vào việc bảo vệ môi trường và giảm thiểu khí thải nhàkính

Tương lai:

HEV được dự đoán sẽ tiếp tục phát triển trong tương lai Các nhà sản xuất ô tôđang đầu tư vào nghiên cứu và phát triển HEV để nâng cao hiệu quả và giảm chi phí.HEV sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy sự phát triển của ngành côngnghiệp ô tô điện

4.3 Các ứng dụng khác của hệ thống truyền lực hỗn hợp

4.3.1 Xe tải:

Xe tải hạng nhẹ và hạng trung: Hệ thống hybrid có thể giúp tiết kiệm nhiên liệu

và giảm khí thải, đặc biệt khi di chuyển trong thành phố với tốc độ thấp và thườngxuyên dừng/khởi động

Xe tải hạng nặng: Hệ thống hybrid có thể hỗ trợ động cơ đốt trong khi tăng tốchoặc leo dốc, giúp cải thiện hiệu suất và giảm tiêu hao nhiên liệu

Xe buýt liên tỉnh: Hệ thống hybrid giúp tiết kiệm nhiên liệu và tăng phạm vi hoạtđộng, phù hợp cho những chuyến đi dài.

Máy phát điện di động: Hệ thống hybrid giúp tiết kiệm nhiên liệu và tăng phạm

vi hoạt động, phù hợp cho những khu vực không có nguồn điện lưới

CHƯƠNG V: THỊ TRƯỜNG TƯƠNG LAI CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC HỖN HỢP

5.1 Nhu cầu về xe tiết kiệm nhiên liệu và thân thiện với môi trường của xã hội:

Nhu cầu về xe tiết kiệm nhiên liệu và thân thiện với môi trường đang tăng lên do

lo ngại về biến đổi khí hậu và giá nhiên liệu tăng cao HSH là một giải pháp lý tưởng

để đáp ứng nhu cầu này

5.2 Sự phát triển của công nghệ pin:

Công nghệ pin đang phát triển nhanh chóng, giúp giảm chi phí và tăng phạm vihoạt động của xe điện Điều này sẽ thúc đẩy sự phát triển của HSH, vì động cơ điệnđóng vai trò quan trọng trong hệ thống này

5.3 Sự hỗ trợ của chính phủ:

Nhiều chính phủ đang đưa ra các ưu đãi và khuyến khích để thúc đẩy việc sửdụng xe tiết kiệm nhiên liệu và thân thiện với môi trường Điều này sẽ giúp hệ thốngtruyền lực hỗn hợp trở nên cạnh tranh hơn so với xe chạy bằng động cơ đốt trongtruyền thống

Tuy nhiên, cũng có một số thách thức cần phải thay đổi trước khi có thể đạt đượctiềm năng đầy đủ của mình Một số thách thức bao gồm:

5.6 Nhận thức của người tiêu dùng:

Nhiều người tiêu dùng vẫn chưa biết nhiều về hệ thống truyền lực hỗn hợp vànhững lợi ích của nó

CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ

6.1 Kết luận

Hệ thống truyền lực hỗn hợp là một công nghệ đầy tiềm năng cho ngành vận tải

So với hệ thống truyền thống, hệ thống truyền lực hỗn hợp mang lại nhiều lợi ích như:Hiệu suất vận hành cao hơn, tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải

Khả năng vận hành linh hoạt và êm ái hơn

Tăng cường khả năng di chuyển trong môi trường đô thị

Hệ thống truyền lực hỗn hợp là một giải pháp công nghệ tiên tiến mang lại nhiềulợi ích cho môi trường, xã hội và kinh tế Với những ưu điểm vượt trội, hệ thốnghybrid được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau

Hệ thống truyền lực hỗn hợp là công nghệ tiên tiến với nhiều cải tiến so với hệthống truyền thống

Phân tích hệ thống này giúp hiểu rõ nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm và tiềmnăng phát triển

Đề tài có thể khai thác nhiều hướng nghiên cứu mới mẻ và sáng tạo, ứng dụng