Đồ Án nhập môn kỹ thuật Đề tài hybrid engine trong việc sử dụng hiệu quả nhiên liệu và giảm phát thải Ô nhiễm

Sử dụng một động cơ đốt trong để quay máy phát cung cấp điện đến môtơ điện.. Có nhiều giải pháp đã được công bố trong những năm gần đây, như hoàn thiện quá trình cháy của động cơ, sử dụn

BAO CAO NHAP MON DAI HOC QUOC GIA GVHD: DANG LE QUANG

DAI HOC BACH KHOA iP HO CHI MINH

BK

TP.HCM

ĐÔ ÁN NHẬP MÔN KỸ THUẬT

DE TÀI:

HYBRID ENGINE TRONG VIỆC SỬ DỤNG HIỆU QUÁ NHIÊN LIỆU VÀ

GIAM PHAT THAI 0 NHIEM

LOP VP21HK -NHOM BROTHERHOOD-HK211

BAO CAO KET QUA LAM VIEC NHOM

Mé6n: NHAP MON KY THUAT (MSMH: TR1001)

BAO CAO NHAP MON GVHD: DANG LE QUANG

LOI MO DAU

Hiện nay, môi trường không khí tại nhiều quốc gia trên thế giới bi 6 nhiễm nghiêm trọng Trước thách thức trên, Các giải pháp mới đã và đang được nghiên cứu, triển khai nhằm phát triển các dòng xe thân thiện với môi trường (xe xanh), trong đó có xe hybrid là

giải pháp khả thi đối với các quốc gia, nhằm giảm phát thải khí nhà kính, tiết kiệm nhiên

liệu, nâng cao chất lượng cuộc sông người dân Cũng vì lí do đó, nhóm tụi em đã tìm

hiểu, học hỏi và thực hiện đề tài này Trong bài báo cáo, tụi em sẽ giới thiệu về xe hybrid,

thực trạng và ứng dụng của công nghệ hybrid hiện tại và tương lai

Và bọn em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến giảng viên hướng dẫn — Thầy Đặng Lê Quang đã dẫn dắt và tâm huyết truyền đạt những kiến thức, kĩ năng cho bọn em trong

thời gian học hỏi và làm việc vừa qua Nhập môn kĩ thuật là môn học thú vị và có tính

thực tế cao, qua đề tài lần này nhóm bọn em đã tiếp thu được một lượng kiến thức không

hề nhỏ Chúng em đã có gắng hết sức đề hoàn thành bài báo cáo một cách chin chu nhất Nếu có sai sót, kính mong thầy xem xét và góp ý đề bài báo cáo của bọn em được hoàn

thiện và tốt hơn

Nhóm bọn em xin chân thành cảm ơn!

Nhom Brotherhood Team — lop VP21HK

II CÔNG NGHỆ ĐỘNG CƠ HYBRID HIỆN TẠI .5-sc55secsssssessesse 5

1 Câu trúc và chức năng từng khối : sssc se se sex ssEsessesesevrrsesrsersree 5 1.1 Dộng cơ đốt fFOHRL àà ch n1 ng 3 1.2 Motor điện - máy phát đIỆH: à ảnh HH HH HH HH 6 1.3 Bộ phận chuyển đổi (Inverter with COHV€FI€F) à St tt nhe 6 1.4 Ac-quy điện áp cao (HW Battery - High VOIt Batfery) cac ccecnetrerereeo 10 1.5 Bộ truyền động (Hybrid driVetFdif) ch HH HH ga 13

2 Nguyên lí hoạt động: c So 9 TY TH cà TT cà TH 0 4 0 0096 15

3 Phân loại động cơ HĨybrÌ(d:, c0 HH go mg TH 9094 16 3.1 Phân loại theo phương thức ngắt thời điểm công suất: cccccecsec ri 16 3.2 Phân loại động cơ hybrid theo cách truyỀn CÔN SuẤT: à con 17

4 Ưu điểm của động cơ hybrid so với động cơ xăng: - -oc-sccccc<cecssrsersese 19 4.1 Chi phí hoạt động và bảo (ƯỠN- àà cà ST nh nh HH HH HH hở 19

4.2 Phạm vi hoạt động và thời gian sạc HhiÊH ỦIỆH: ảnh HH ke 20

4.3 Lượng phát thải ra môi trường và hiệu quả HĂHgG THƯỢNG cào eie 24 4.4 Mite AO plat trac nh ổn neẽ“nAăă ồ 27 4.5 An todin vat hiéu qual Ranh ccc cece TS nh HH TH KH KH Ho ke Hà 29

II HIEN TRANG, PHAN TÍCH VÀ GIẢI PHÁP 5-5 s52 c5s5sscsesse 35

1 Nhu cầu về nhiên liệu sạCh: s-s- s- se se sex vsevSsE38EEsEEEEEserserevkeraskeraersge 35

2 Khí thải nhà kính: <5 << 1 TH HT HH TH H000, 38

BAO CAO NHAP MON GVHD: DANG LE QUANG

3 Hybrid trong máy Day: ca 0 TY TY TH HÀ th TT 11014 1 0 09198 42

I GIỚI THIỆU CHUNG

1 Định nghĩa:

Xe hybrid, thường được gọi là xe lai hay xe lai điện, là loại xe sử dụng hai nguồn

động lực: Động cơ đốt trong và động cơ điện Sự hoạt động của xe này là sự kết hợp hoạt động giữa động cơ đốt trong và động cơ điện sao cho tối ưu nhất Một bộ điều khiển sẽ

quyết định khi nào động cơ đốt trong hoạt động, khi nào động cơ điện hoạt động và khi nào cả hai cùng hoạt động

Khi xuất phát hoặc chạy trong thành phố, xe dùng động cơ điện cho ra moment xoắn cao mặc dù tốc độ thấp Khi tăng tốc hoặc chạy trên xe sẽ dùng động cơ đốt trong vì động

cơ loại này có hiệu suất cao hơn khi vận hành ở tốc độ lớn Bằng cách phân bó tối ưu hai

nguồn động lực nêu trên sẽ giúp giảm ô nhiễm do khí thải và nâng cao tính kinh tế nhiên

liệu

2 Lịch sử phát triển:

Năm 1898: Tiến sĩ Ferdinand Porsche 23 tuổi, đã tạo ra xe có nhiều đặc tính của xe

hybrid đầu tiên Sử dụng một động cơ đốt trong để quay máy phát cung cấp điện đến

môtơ điện Môtơ điện đặt trong trục bánh xe Xe có thé chạy được 40 dặm chỉ sử dụng

nguồn điện từ ắc quy

Năm 1900: Chiếc xe có tên gọi Lohner-Porsche Elektromobil trình làng tại triển lãm

Paris Exposition Khởi đầu là một chiếc xe chạy hoàn toàn bằng điện song nhà thiết kế Ferdinand Porsche đã nhanh chóng bỗ sung thêm động cơ đốt trong để sạc lại pin năng

lượng cho xe và đó là khi nó trở thành chiếc xe hybrid (động cơ lai) dau tiên trên thế giới

=a -

l4

Nam 1917: Woods Motor Company gidi thigu Woods Dual Power, mau xe dién “lai” được trang bị thêm động cơ đốt trong 4 xylanh Dual Power dat van toc tôi đa khoảng

56,3 km/h và không phải là một thiết kế thành công

1980-1997: Nhiều công ty ôtô khác nhau, cũng như là nhà sáng chế độc lập tiếp tục

cải tiến trên lí thuyết hybrid Tao ra nhiéu dy dinh khac nhau Những năm này được xem

là một mốc quan trọng trong lịch sử hybrid bởi vì máy tính đã bắt đầu được sử dụng trong

hybrid giúp tăng hiệu suất

Cầu tạo hệ thông động cơ hybrid hiện nay:

POV ‘\ Lit DEV

Bộ chia công suất Generator

Máy phát điện

BAO CAO NHAP MON GVHD: DANG LE QUANG

3 Xu hướng phát triển:

Sự phát triển các phương tiện giao thông ở các khu vực trên thế giới nói chung không giống nhau, mỗi nước có một quy định riêng về nồng độ phát thải khí thải của xe , nhưng đều có xu hướng là từng bước cải tiễn và chế tạo ra loại ôtô mà mức phát thải và ô nhiễm

là thấp nhất và giảm tối thiêu sự tiêu hao nhiên

Ôtô sạch không gây ô nhiễm là mục tiêu hướng tới của các nhà nghiên cứu và chế tạo ôtô ngày nay Có nhiều giải pháp đã được công bố trong những năm gần đây, như hoàn thiện quá trình cháy của động cơ, sử dụng các loại nhiên liệu không truyền thống cho ôtô

như LPG, khí thiên nhiên, methanol, biodiesel, điện, pin nhiên liệu, năng lượng mặt trời,

ôtô dùng động cơ lai (hybrid) Trong số những giải pháp công nghệ trên thì xe sử dụng công nghệ #ybrid đang được ứng dụng ngày càng phố biến và cho hiệu quả cao

II CÔNG NGHỆ ĐỘNG CƠ HYBRID HIEN TAI

1 Cấu trúc và chức năng từng khối:

1.1 Động cơ đốt trong:

Ở các xe điện lai (HEVs), động cơ đốt trong là động cơ cung cấp nguồn năng lượng

chính Tuy nhiên, động cơ đốt trong trên các xe hybrid được phát triển và thiết kế đặc biệt

cho hệ thông hybrid và khác xa với các động cơ truyền thông ở nhiều điểm sau đây:

- Động cơ hoạt động lâu hơn ở công suất cao hơn và mức công suất của nó không thay đổi thường xuyên

- _ Động cơ có hiệu suất nhiệt được nâng lên tôi đa với mức tiêu thụ nhiên liệu và lượng khí thải thấp Động cơ xăng, động cơ diesel, động cơ Hydro, đều có

thê thích hợp với các xe điện lai

Hình ảnh động cơ đốt trong trên xe hybrid (Toyota Prius)

1.2 Motor dién — may phat dién:

Motor điện hỗ trợ cho động cơ đốt trong khi vận hành nhằm cung cấp thêm nguồn năng lượng cho hệ thông truyền động và hệ thống phanh trong các chế độ vận hành khác

nhau Có ít nhất một hoặc hai motor điện trên các dòng xe điện lai và cần phải có một

bình ắc-qui điện để cung cấp năng lương cho motor điện hoạt động

Tổ hợp motor điện — máy phát số I (MGI-Motor Generater l) có nhiệm vụ nạp điện trở lại cho ắc-quy điện áp cao (IV Battery), đồng thời cấp điện năng để dẫn động cho MG2 (MG2-Motor Generater 2) MGI hoạt động như một motor đề khởi động động cơ chính của xe đồng thời điều khiển tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng hành tinh gần giồng như một CVT

Tổ hợp motor điện — máy phát số 2 (MG2) có nhiệm vụ dẫn động cho các bánh xe chủ

động tiến hoặc lùi xe Trong suốt quá trình giảm tốc và phanh xe, MG2 hoạt động như một máy phát và hấp thu động năng (còn gọi là quá trình hãm tái sinh năng lượng) chuyền hóa thành điện năng đề nạp lại cho ắc-quy điện áp cao

Sự kết hợp giữa động cơ chinh va motor điện có nhiều lợi ích như sau:

- Motor điện cung cấp mô-men xoắn cao liên tục ở tốc độ quay thấp Vì mô-men xoắn của động cơ chính chỉ tăng khi ở tốc độ quay tầm trung nên việc kết hợp giữa động cơ điện và động cơ chính có thê cho một phản ứng động lực cao ( high dynamic response)

- _ Nhờ sự hỗ trợ của motor điện làm cho động cơ chính có thể vận hành với hiệu suất cao nhất hoặc lượng khí thải thấp

Sự kết hợp của động cơ điện cần thiết cho việc sử dụng một hộp số nhiều cấp trong khi vân giữa nguyên mức hiệu suất khi lái xe

Bộ truyền ; : Ắc quy HV

BAO CAO NHAP MON GVHD: DANG LE QUANG

Sơ đồ vi trí của các bộ phận trong hệ thống truyền động

1.3 Bộ phận chuyền đôi (Inverter with Converter)

Bộ chuyền đổi biến dòng điện một chiều từ ắc-quy điện áp cao (HV Batterry) thành dòng xoay chiều làm quay motor điện hoặc biến dòng xoay chiều từ máy phát thành dòng điện một chiều đề nạp điện cho ắc-quy

== Phanh "Ham tai sinh

thuy lực năng lương

Bộ chuyên đôi

Bộ chuyên đổi điện và sơ đồ nguyên lý hoạt động

Về cấu tạo, nó gồm một bộ khuếch đại điện năng dé tang dién ap duoc cung cap lên đến 500V đồng thời nó được trang bị một bộ chuyển đổi đòng một chiều để nạp điện cho

ắc-quy phụ của xe và một bộ chuyên đôi dòng xoay chiều đề cấp điện cho máy nén trong

hệ thống điều hòa của xe hoạt động

a Bộ chuyền đôi nguồn nguồn DC/AC:

Chức năng của Bộ chuyên đổi DC/AC giúp chuyển đổi nguồn năng lượng điện từ nguồn DC (Dòng điện một chiều) sang AC (Dòng điện xoay chiều) hoặc ngược lại Bộ

chuyển đối DC/AC bao gồm 2 thành phần là bộ biến tần và bộ chỉnh lưu

¢ Bộ biến tần: là một thiết bị điện chuyên đổi điện từ nguồn DC (Dong điện một

chiều) sang AC (Dòng điện xoay chiều) Nguồn điện một chiều từ Pin, được cấp cho cuộn dây sơ cấp trong một máy biến áp bên trong vỏ biến tần Thông qua một công tắc điện tử (Transistor hoặc FET§) giúp đóng ngắt liên tục theo một tần số nhất định, hướng của dòng điện tích đảo pha liên tục (điện tích đi vào cuộn sơ cấp, khi bị ngắt đột ngột nhờ hiện tượng cảm ứng điện đột ngột đảo chiều và phóng ngược ra ngoài) Dòng điện vào/ra của cuộn thứ cấp tạo ra dòng điện xoay của máy biến áp Cuối cùng, dòng điện xoay chiều cảm ứng này cung cấp năng lượng cho tải xoay chiều như động cơ điện AC của 6 tô điện (EV)

Application example in xEV System

ô tô Hybrid hoặc ô tô điện, bộ chỉnh lưu giúp cung cấp năng lượng tái sinh từ

BAO CAO NHAP MON GVHD: DANG LE QUANG

phanh tái sinh hoặc mô tơ điện cho các thiết bị lưu trữ năng lượng như Pin hoặc ắc quy

b Bộ chuyên đổi điện áp DC sang DC:

Bộ chuyền đổi DC sang DC là một loại bộ chuyển đổi điện và nó là một mạch điện

chuyển đổi nguồn dòng điện một chiều (DC) từ mức điện áp này sang mức điện áp khác, bằng cách lưu trữ tạm thời năng lượng đầu vào và sau đó giải phóng năng lượng đó sang đầu ra ở một mức điện áp cao hơn hay thấp hơn

đến đầu ra Tuy nhiên, hầu hết tat cả các cầu trúc liên kết của bộ chuyển đổi DC /

DC đều có thê được tạo hai hướng

se Bộ chuyên đổi hai chiều: có thể di chuyển công suất theo một trong hai hướng, điều này rất hữu ích trong các ứng dụng yêu cầu phanh tái sinh Lượng dòng điện giữa đầu vào và đầu ra có thể được kiểm soát bằng cách điều chỉnh chu kỳ hoạt động xung điện áp (tỷ lệ thời gian On/Off của công tắc điện từ) Thông thường, điều này được thực hiện để kiểm soát: điện áp đầu ra, dòng điện đầu ra, dòng điện đầu vào hoặc đề duy trì công suất không đôi

1.4 Ac-quy dién dp cao (HV Battery - High Volt Battery)

PbO, electrode 2 \ Pb electrode 7

Sulfuric acid electrolyte

&soÿ ions—>

Lead-acid discharging

Ac-quy chính của xe được bảo vệ trong một vỏ nken-kim loại hydrua chắc chắn hơn

và có mật độ năng lượng cao hơn so với bình thường Thường gồm 120-250 cặp cực ắc- quy với điện áp chuẩn là 144V-350 Volt (1,2V/cặp cực ắc-quy) được nạp điện bởi động

cơ chính thông qua tô hợp MGI khi xe chạy bình thường và tô hợp MG2 trong suốt quá trỉnh hãm tái sinh năng lượng

Ford Escape Hybrid, Honda Insight, Civic Hybrid va Toyota Prius déu sử dụng những pin hyđrua kim loại kiềm (NïMH), công nghệ pin giông như trong điện thoại đi động và máy tính xách tay Hệ thống hybrid của Prius là sự kết hợp của 38 mô đun chứa 228 pin

điện riêng biệt với tống công suất lên tới 273,6 V Xe của Honda thì dùng 120 pin điện,

tổng công suất 144 V; Ford 250 pin, công suất 330 V

Ưu điểm Nhược điểm

BAO CAO NHAP MON GVHD: DANG LE QUANG

Tuổi thọ lâu, khoảng 2 - 5 năm

Mật độ năng lượng cao, trên

300Wh/kg Một số loại pm có thé

dat dén 1800Wh/kg

Có thê sạc bất kỳ khi nào mà không

cần phải đợi sử dụng hết dung

Xuất hiện hiệu ứng tự xả, nghĩa là

dung lượng bị giảm 5 - 109%/ tháng (tùy theo chế độ sử dụng pin ra sao)

sau khi có thể chịu được số lần chu

ki xa- nap

Khi điện áp pin thấp đưới

3V hoặc cao quả 4,2V có thể làm hỏng pin (nén tham khảo hướng dẫn sử dụng của nhà sản xuất) Giá thành tương đối cao, tùy vào mỗi thương hiệu mà giá pin Lithium sẽ dao động mức giá khác nhau

Nhạy cảm và dễ hư hỏng bởi nhiệt,

chỉ nên dung pin ở nhiệt độ nhỏ

hơn 60 độ C Điều này còn có

nghĩa là, khi sạc pin Lithium, ban cần sạc đúng thời lượng vỉ nếu sạc quá lâu so với quy định, thì pin dễ sinh nhiệt, khí CO2 làm tăng áp suất trong pin, gây cháy nỗ

Ac-quy dién ap cao trén Toyota Prius s* So sánh giữa pin Lithium ion và ắc quy:

+ Dung lượng pin: Pin Lithium-ion có mật độ năng lượng cao hơn hăn so với

ắc quy (gấp khoảng gần 4 lần), cũng như có thê chịu tải tốt hơn Do đó, pin lihium sẽ di chuyển được quãng đường xa hơn nhiều so với ắc quy chỉ Thêm vào đó, với cùng mức dung lượng, pm Lithium nhẹ hơn 559% so với

ắc quy chỉ, giúp xe nhẹ hơn và dễ lắp đặt hơn

4 Tuổi thọ trung bình: Nếu so sánh giữa pin Lithium va ac quy thi pin Lithium bén hơn rất nhiều Ắc quy chỉ có thời gian sử dụng khá ngắn, chỉ khoảng I năm, trong khi đó pin Li-ion có thời gian sử dụng lên tới 7 - 8 nam

+ Thoi gian sac: Pin Li-ion sạc nhanh gap 4 lần ắc quy Đặc biệt, nếu như bị

xả quá 50% mà không được sạc, ắc quy chì sẽ bị hỏng hai cực Điều này không xảy ra với pin Li-1on

+ Hiệu suất làm việc của pm: Biểu đồ trên biểu diễn mức hiệu suất từ lúc đầy

pin (100%) tới lúc xả hết pin (0%) của ắc quy chỉ (SLA - đường màu xanh)

và pin Lithium (đường màu cam) Điều này cho thấy, pin Lithium mang lại

hiệu suất làm việc ổn định trong suốt quá trình hoạt động của xe, trong khi

ắc quy chỉ kém hơn, ngay từ mức 80% đã bắt đầu tụt dần

đồ so sánh hiệu suất của pin lithium vò ốc quy

BAO CAO NHAP MON GVHD: DANG LE QUANG

+ - Mức chi phí: Công nghệ pin Lithium có giá thành cao hơn hắn so với ắc

quy chì, đồng thời pin Lithium có tuôi thọ dai hon

=> Với những ưu điểm vượt trội về dung lượng và độ bên, pin Lithium-ion la loai pin

phù hợp nhất với xe ô tô điện Đây cũng là xu hướng tất yếu trên thế giới hiện nay, khi ắc

quy chì dần được thay thể bởi pin Lithium-ion

1.5 Bộ truyền động (Hybrid drivetrain)

Bộ truyền động ở xe điện lai thường bao gồm không quá 2 nguồn truyền động Nếu có hơn hai nguồn truyền động sẽ làm bộ truyền động phức tạp Vì mục đích thu hồi năng lượng phanh trong việc tái tạo nhiệt cho động cơ đốt trong của xe nên một bộ truyền động trên xe hybrid thường có một nguồn truyền động cho phép năng lượng chuyên đổi hai chiều Hình dưới đây mô tả các chiều năng lượng khác nhau của một bộ truyền động hybrid

¢ Luu y: trong truong hợp này, nguồn I là một động cơ đốt trong dung xăng hoặc diesel, nguồn 2 là một bộ pin hoặc máy phát điện

* Dòng năng lượng khi đang vận hành

* Dòng năng lượng khi sạc nguôn

Hình mô tả các chiều năng lượng khác nhau của một bộ truyền động hybrid

1 Nguồn | tai năng lượng độc lập cho nguồn nạp

2 Nguồn 2 tải năng lượng độc lập cho nguồn nạp

3 Cangu6n l và nguồn 2 cùng tải năng lượng đồng thời cho nguồn nap

4 Nguồn 2 thu năng lượng từ nguồn nạp (tái tạo năng lượng phanh)

5 Nguồn 2 thu năng lượng từ nguồn I

6 Nguồn 2 thu năng lượng đồng thời từ nguồn l và nguồn nạp

7 Nguồn l tải năng lượng đồng thời cho nguồn nạp và nguồn 2

8 Ngudn l tải năng lượng cho nguồn 2 và nguồn 2 tải năng lượng cho nguồn nạp 9 Nguồn l tải năng lượng cho nguồn nạp và nguồn nạp tải năng lượng cho nguồn 2

Có nhiều mô hình vận hành hai nguồn truyền động đề đáp ứng nhu cầu của nguồn nạp

như sau:

M6 hinh 1: Day là chế độ động cơ chính hoạt động độc lập Chế độ này được dùng

khi các bộ pin gần như hoàn toàn cạn kiệt và động cơ không còn thừa năng lượng đề sạc các bộ pin hoặc khi các bộ pin đã đầy sạc và động cơ có đủ năng lượng cấp cho

xe

Mô hình 2: Đây là chế độ chạy hoàn toàn bằng điện, khi đó động cơ chính đã tắt Mô

hình này được sử dụng trong trường hợp động cơ không vận hành hiệu quả như: chạy

ở vận tốc rất thấp hoặc ở những nơi mà khí thải bị cắm

Mô hình 3: Đây là chế độ hybrid kéo (hybrid traction) và có thê sử dụng khi cần năng

lượng lớn như: cần tăng tốc ở những địa hình dốc

Mô hình 4: Đây là chế độ hãm tái sinh năng lượng, khi đó động năng và thế năng của phương tiện được phục hồi thông qua motor điện hoạt động như một máy điện Năng lượng phục hồi được dữ trữ trong các bộ pin và được tái sử dụng lại sau đó

Mô hình 5: Đây là chế độ mà động cơ chính sạc các bộ pIn trong khi phương tiện

đang dừng lại, không có năng lượng vào hoặc ra từ nguồn nạp,

Mô hình 6: Đây là chế độ mà dùng cả hãm tái sinh năng lượng và động cơ chính đề sạc các bộ pin cùng lúc

Mô hình 7: Đây là chế độ dung động cơ chính đang chạy và sạc cho các bộ pin cùng lúc

Mô hình 8: Đây là chế độ dung động cơ chính sạc các bộ pin và các bộ pin cung cấp năng lượng cho nguồn nạp

BAO CAO NHAP MON GVHD: DANG LE QUANG

M6 hinh 9: Day la ché d6 ma nang luong nap vao cac bé pin tir nguon nhiét déng cơ chính thông qua khối lượng của phương tiện Cấu hình điện hình của chế độ này là có 2 nguồn truyền động riêng biệt được gắn ở trước hoặc sau trục bánh xe

3 Phân loại động cơ Hybrid:

3.1 Phân loại theo phương thức ngắt thời điểm công suất:

a) Chỉ sử dụng động cơ điện khi công suất động cơ thấp:

Khi ôtô bắt đầu khởi hành, motor điện sẽ hoạt động cung cấp công suất giúp xe chuyển động và tiếp tục tăng dần lên với tốc độ khoảng 25 mph (1,5 km/h) trước khi động cơ xăng tự khởi động Để tăng tốc nhanh từ điểm dừng, động cơ xăng phải khởi động ngay lập tức mới có thể cung cấp công suất tôi đa Ngoài ra, motor điện và động cơ xăng cũng hỗ trợ cho nhau khi điều kiện lái yêu cầu nhiều công suất, như khi leo đốc, leo núi hoặc vượt qua xe khác Do motor điện được sử dụng nhiều ở tốc độ thấp, nên loại này

có khả năng tiết kiệm nhiên liệu khi lái ở đường phố hơn là khi đi trên đường cao tốc

Toyota Prius va Ford Escape Hybrid la hai dong dién hình thuộc loại này

b) Chỉ sử dụng khi công suất động cơ cao:

4IGBTs for ac Compressor

á Inverter

Microprocessor, Gate Driver, Input Capacitors

To Compressor Input Fuse

15

(WM 699029.p4f

Motor điện hỗ trợ động cơ xăng chỉ khi điều kiện lái yêu cầu nhiều công suất, như trong quá trình tăng tốc nhanh từ điểm dừng, khi leo dốc hoặc vượt qua xe khác, còn trong điều kiện bình thường xe vẫn chạy bằng động cơ xăng Do đó, những chiếc hybrid loại này tiết kiệm nhiên liệu hơn khi đi trên đường cao tốc vì đó là khi động cơ xăng ít bị gánh nặng nhất Điền hình là Honda Civic Hybrid va Honda Insight thuộc loại thứ hai s* Điểm cung là cả hai loại này đều lấy công suất từ ắc-quy khi motor điện được

sử dụng và đương nhiên nó sẽ làm yếu công suất của ắc quy Tuy nhiên, một chiếc hybrid không cần cắm vào nguồn sạc bởi vì nó có khả năng tự sạc 3.2 Phân loại động cơ hybrid theo cách truyền công suất:

a) Động cơ hybrid nồi tiếp:

Động cơ dẫn động một máy phát điện, và một môtơ điện sử dụng nguồn điện đã phát

ra từ máy phát này đề dân động các bánh xe Đây được gọi là hệ thống hybrid nối tiếp bởi

vì công suất truyền tới bánh xe là nối tiếp Nghĩa là công suất động cơ và công suất môtơ

là nối tiếp Hệ thống hybrid nói tiếp có thể chạy động cơ công suất nhỏ ôn định tương đổi

ở những vùng hoạt động có năng suất cao Phát điện và cung cấp điện đến môtơ và nạp hiệu suất cao cho ắc quy Nó có hai môtơ, một là máy phát điện một chiều (mà nó có

cùng cầu trúc như một môtơ điện) và một môtơ điện Hệ thống này đang được dùng ở

Coaster Hybrid

Môtơ điện Máy phát điện

ll giảm tôc ne ving

Bánh xe chủ động

Hình 1 Hệ thống hybrid nối tiếp

BAO CAO NHAP MON GVHD: DANG LE QUANG

b) Déng co hybrid song song:

G hé théng hybrid song song thì cả động cơ và môtơ điện đều dân động các bánh xe,

và công suất dân động từ hai nguồn này có thê được sử dụng tuỳ theo các điều kiện hiện hành Điều này được gọi là hệ thống hybrid song song bởi vì công suất truyền đến bánh

xe là song song Trong hệ thống này, ắc quy được nạp bởi việc chuyên môtơ điện đề tác dộng như một máy phát điện, và dòng điện từ ắc quy được dùng đề đân động các bánh

xe Mặt dù nó có cầu trúc đơn giản nhưng hệ thống hybrid song song không thê dân động các bánh xe từ môtơ điện trong khi việc nạp ắc quy xảy ra cùng lúc khi mà hệ thông chỉ

Dong co ning Nhzu

~~ Dòng điện năng

'Ÿ 5 chuyển đổi điện

- 7 Cơ cầu

„ Đông cơ nhiệt truyền động —>

giảm tộc_

Hình 3 Hệ thống hybrid song song

Transmission

co mot moto

c) Dong co hybrid hén hop:

Hệ thống này kết hợp cả hai hệ thống nói tiếp và song song nhằm tận dụng tối da các

lợi ích được sinh ra Hệ thống lai nối tiếp này có một bộ phận gọi là "thiết bị phân chia

công suất" chuyên giao một tỷ lệ biến đối liên tục công suất của động cơ nhiệt và động cơ điện đến các bánh xe chủ động Tuy nhiên xe có thê chạy theo "kiêu êm dịu" chỉ với một mình động cơ điện Hệ thông này chiếm ưu thế trong việc ché tao xe hybrid

~ > Dong dién năng ™

May phat dién tỷ

Bộ chuyên đôi điện

công suât Bánh xe

chủ động

Bánh răng giảm tôc

- : suat cao lién sinh luong suat cao

BAO CAO NHAP MON GVHD: DANG LE QUANG

4 Ưu điểm của động cơ hybrid so với động cơ xăng:

4.1 Chi phi hoạt động và bảo dưỡng:

Thực tế cho thấy, động cơ điện và pin trên xe hybrid không cần bảo dưỡng định

kỳ Pin hybrid chỉ cần bảo dưỡng lọc gió của bộ làm mát (kiểm tra, làm sạch hoặc

thay thể khi cần sau mỗi 10.000 km) Vì vậy, chỉ phí bảo dưỡng xe hybrid sẽ không

khác so với xe sử dụng động cơ đốt trong

Thêm vào đó, các linh kiện, phụ tùng gần như giống nhau nên nếu xảy ra hỏng hóc, cần phải thay thé thi chi phí cũng tương đương

4.2 Phạm vi hoạt động và thời gian sạc nhiên liệu:

Với loại xe full-hybrid hay mild hybrid, xe không cần sạc pin vì động cơ đốt trong

sẽ vừa đảm nhận vai trò dẫn động, vừa cung cấp năng lượng cho pin hybrid Còn với loại xe plug-in hybrid, pin cần được sạc bằng nguồn điện bên ngoài

Khả năng sạc pin cho phép xe điện PHEV hoạt động hoàn toàn bằng nguồn năng lượng điện mà không đốt cháy bất cứ nhiên liệu nào khác Một số dòng xe plug in có

thê đi được quãng đường lên đến 40 km hoặc hơn (tham khảo danh sách bên dưới)

Nhung khả năng tiết kiệm nhiên liệu của dòng xe PHEV sẽ yêu cầu một nguồn pin

lớn hơn đề kéo dài quãng đường đi được khi chỉ sử dụng điện, trước khi động cơ đốt

trong bắt đầu tham gia vào quá trình vận hành Điều này, cộng thêm việc bố sung phần cứng và phần mềm, đã khiến chỉ phí tăng cao hơn so với xe hybrid tiêu chuẩn Tuy nhiên, xe plug in sẽ không bao giờ phải cắm sạc và sẽ tiếp tục vận hành ở chế

độ “hybrid” (sử dụng cả động cơ đốt trong và động cơ điện) vô thời hạn nếu bình

xăng luôn được đồ day

> Noi sac xe hybrid plug-in

Trong tương lai gần, bạn có nhiều khả năng sạc plug-in hybrid nhất là trong nhà

hoặc nhà để xe của riêng bạn Cách bạn thực sự làm điều này sẽ phụ thuộc vào plug-m

hybrid cụ thê mà bạn sở hữu Chúng tôi sẽ sử dụng Chevy Volt làm ví dụ

Volt đi kèm với hai bộ sạc mà bạn có thể sử dụng cho dòng điện gia đình Bộ sạc

120 volt nhỏ hơn được thiết kế đề di động và sẽ cắm vào ô cắm điện tiêu chuẩn Nó có

thé chuyén déi gitra sac lai 8-amp va sac lai 12-amp, tùy thuộc vào những gi hệ thong của bạn sẽ chịu Nếu bộ sac 12-amp làm tắt bộ ngắt mạch, chỉ cần giảm mức sạc

BAO CAO NHAP MON GVHD: DANG LE QUANG

Các bộ sạc được thiết kế để hoạt động tốt cho tổng số 10.000 chu kỳ sạc, vì vậy

nếu bạn sạc xe một lần mỗi ngày, chúng sẽ kéo dài gần 30 năm - có thẻ lâu hơn tuôi

thọ của xe

> Vậy Việt Nam hiện tại sử dụng hệ thống sạc như thế nào?

Vinfast sử dụng cổng sạc “CC§ Combo Type 2” (viết tắt của Combined Charging System, tạm dịch là Hệ thống sạc kết hợp) Đây là công sạc 3 pha có khả năng sạc thấpnhất là 5kW và cao nhất là 300kW Tùy loại mà các đầu cắm có công suất và

cường độ dòng điện khác nhau, vi dụ IIkW sẽ là 16A hoặc 22kW sẽ là 32A