Một trong những công nghệ hiện đại là công nghệ HYBID, công nghệ này mang lại hiệu suất hoạt động tốt nhất bên cạnh hiệu quả sử dụng nhiên liệu tối ưu nhất.. Cũng như cách kết nối các th
Mục tiêu nghiên cứu tiểu luận
Chế độ điều khiển của xe Hybrid
Quá trình và phát triển của xe Hybrid
Nghiên cứu tổng quan về công nghệ Hybrid
Các thành phần trong hệ thống truyền lực trên xe
Cách các thành phần kết nối với nhau.
- Nghiên cứu về các hệ thống truyền lực trên xe Hybrid
- Các thành phần trong các hệ thống truyền lực trên xe Hybrid
- Để thực hiện đề tài, em sử dụng nhiều phương pháp nghiên cứu nhưng chủ yếu là phân tích và tổng hợp lý thuyết.
CHƯƠNG 1 LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN XE HYBRRID
1.1.Lịch sử ra đời xe Hybrid
Chiếc xe hybrid đầu tiên, System Lohner-Porsche Mixte, được chế tạo vào năm 1899 bởi kỹ sư Ferdinand Porsche tại nhà máy Lohner Coach ở Vienna, Áo Đây là mẫu xe điện dẫn động cầu trước và cũng là chiếc xe đầu tiên trên thế giới có mô-tơ đặt trong đùm bánh xe.
Một năm sau, chiếc xe thứ hai mang tên System Lohner-Porsche Mixte ra đời, sử dụng mô-tơ đặt trong đùm bánh xe Porsche đã bổ sung một động cơ đốt trong để cung cấp năng lượng cho máy phát điện, giúp cung cấp điện cho các mô-tơ điện Cùng với một cụm pin được trang bị để tăng cường độ tin cậy, đây chính là phương tiện hybrid đầu tiên trên thế giới.
1.2 Quá trình phát triển qua từng năm
Nhu cầu về xe hybrid bắt đầu suy yếu khi Henry Ford xây dựng dây chuyền lắp ráp ô tô đầu tiên vào năm 1904 Thời điểm này, quy định khí thải lỏng lẻo và giá xăng rẻ đã khiến xe chạy bằng xăng trở nên phổ biến, thu hẹp thị trường xe hybrid Mặc dù những chiếc hybrid sản xuất trong những năm 1910 có chất lượng tốt, nhưng chúng vẫn bán chậm do giá cao hơn so với xe chạy bằng xăng Kết quả là, xe hybrid nhanh chóng trở thành dĩ vãng trong suốt thời gian này.
50 năm, chúng đơn giản chỉ là sự lựa chọn đứng sau xe chạy bằng xăng.
Vào những năm 1960, Quốc hội Hoa Kỳ đã thông qua luật khuyến khích sử dụng phương tiện điện nhằm giảm ô nhiễm không khí Chính phủ đã đầu tư vào phát triển xe Hybrid để thúc đẩy sự phổ biến của chúng trong xã hội, đặc biệt trong bối cảnh cuộc khủng hoảng dầu mỏ.
1973 giá xăng tăng vọt và nguồn cung giảm là mối quan tâm lớn, khiến cho việc sử dụng xe Hybrid càng trở nên cấp bách.
Vào năm 1999, Honda Insight đã trở thành xe HEV (Hybrid Engine Vehicle) sản xuất hàng loạt đầu tiên tại Hoa Kỳ, nhưng Toyota Prius, ra mắt vào năm 2000, mới thực sự khôi phục công nghệ Hybrid Kể từ khi ra mắt, Prius đã trở thành biểu tượng cho xe hybrid, trở thành mẫu xe HEV phổ biến nhất và là nền tảng cho nhiều loại xe khác do các nhà sản xuất ô tô toàn cầu phát triển.
Trong bối cảnh nhận thức về môi trường ngày càng gia tăng, Prius đang đối mặt với sự cạnh tranh mạnh mẽ từ Honda với mẫu Insight thế hệ thứ hai và Chevrolet với Volt Công nghệ Hybrid không ngừng cải tiến, giúp nó khẳng định vị thế vững chắc trên thị trường ô tô toàn cầu Dù tương lai ra sao, các nhà sản xuất ô tô sẽ tiếp tục phát triển và tối ưu hóa tiềm năng của xe Hybrid.
Các dòng xe hybrid nổi tiếng
CHƯƠNG 2 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG XE HYBRRID
2.1 Cấu tạo và phân loại xe Hybrid
Xe hybrid có cấu tạo tương tự như xe động cơ đốt trong truyền thống, với động cơ kết nối hệ thống truyền động để di chuyển bánh xe Điểm nổi bật của xe hybrid là sự kết hợp giữa động cơ đốt trong và động cơ điện, giúp cải thiện hiệu suất vận hành Để đảm bảo hoạt động trơn tru, xe hybrid được trang bị pin cao áp để lưu trữ năng lượng cho động cơ điện, cho phép xe chạy bằng điện khi cần thiết Bộ chuyển đổi công suất cũng đóng vai trò quan trọng trong việc phân bổ năng lượng từ động cơ, giúp truyền động cho xe hoặc sạc lại pin khi cần.
Xe hybrid kết hợp động cơ đốt trong và động cơ điện, cùng với các bộ phận hỗ trợ, mang lại hiệu suất vận hành tối ưu Sự kết hợp này không chỉ tiết kiệm nhiên liệu mà còn giảm thiểu phát thải, tạo ra trải nghiệm lái xe thân thiện với môi trường.
Cấu tạo xe hybrid gồm động cơ đốt trong và động cơ điện
Sơ đồ cấu tạo xe Hybrid
Mô tơ điện trên xe hybrid đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp lực kéo và hỗ trợ cho động cơ đốt trong Cấu tạo của mô tơ điện thường bao gồm các thành phần chính như:
Stator là phần tĩnh của mô tơ, được cấu tạo từ các cuộn dây đồng quấn quanh lõi sắt từ Khi dòng điện chạy qua các cuộn dây, chúng tạo ra từ trường quay, tương tác với Rotor để sinh ra lực quay.
Rotor là phần di động của mô tơ điện, nằm bên trong stator và thường được gắn với nam châm vĩnh cửu hoặc cuộn dây để tạo ra từ trường Khi stator tạo ra từ trường, sự tương tác giữa stator và rotor khiến rotor quay, tạo ra lực kéo để truyền động cho xe.
Máy phát điện xoay chiều có ba thành phần chính và chúng là Rotor, stator và bộ chỉnh lưu
Là một nam châm điện thường được gọi là cuộn dây trường
Một rotor cũng có một loạt các miếng cực Bắc và Nam xen kẽ nhau đặt xung quanh các cuộn dây trường quấn quanh lõi sắt trên trục rotor.
Stator bao gồm ba cuộn dây riêng biệt, mỗi cuộn dây được kết nối ở một đầu Các cuộn dây này được sắp xếp đều nhau với góc 120º quanh trục sắt.
Nguyên lý tạo ra điện áp
Michael Faraday, một nhà khoa học nổi tiếng, đã phát hiện ra rằng khi di chuyển một cuộn dây trong một từ trường, nó có thể tạo ra điện áp.
Khi cuộn dây đứng yên như trong stato, điện áp cảm ứng sẽ xuất hiện trong cuộn dây khi từ trường di chuyển qua nó Điều đáng chú ý là tốc độ thay đổi của từ trường càng nhanh thì điện áp cảm ứng tạo ra càng lớn.
Rotor quay bên trong stato sẽ gây ra điện áp cảm ứng trên các cuộn dây của stato do từ trường quay.
Trên đầu rotor, cổ góp và chổi than đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp dòng điện từ ắc quy pin điện áp cao, nhằm tạo ra từ trường xung quanh rô to.
Phương pháp nghiên cứu
- Để thực hiện đề tài, em sử dụng nhiều phương pháp nghiên cứu nhưng chủ yếu là phân tích và tổng hợp lý thuyết.
LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN XE HYBRRID
Lịch sử ra đời xe Hybrid
Chiếc xe hybrid đầu tiên trên thế giới được chế tạo vào năm 1899 bởi kỹ sư Ferdinand Porsche Trong những năm đầu của thế kỷ 20, ông làm việc cho Jakob Lohner tại nhà máy Lohner Coach ở Vienna, Áo Chiếc xe mang tên System Lohner-Porsche Mixte, là một mẫu xe điện dẫn động cầu trước và cũng là chiếc xe đầu tiên có mô-tơ được đặt trong đùm bánh xe.
Một năm sau, Ferdinand Porsche đã phát triển chiếc xe thứ hai, System Lohner-Porsche Mixte, được trang bị mô-tơ đặt trong đùm bánh xe và một động cơ đốt trong cung cấp năng lượng cho máy phát điện, từ đó cung cấp điện cho các mô-tơ điện Ngoài ra, chiếc xe này còn được trang bị cụm pin để gia tăng độ đáng tin cậy Đáng chú ý, đây chính là phương tiện hybrid đầu tiên trên thế giới, đánh dấu một bước đột phá quan trọng trong lịch sử phát triển công nghệ ô tô.
Quá trình phát triển qua từng năm
Nhu cầu về xe hybrid bắt đầu giảm sút khi Henry Ford xây dựng dây chuyền lắp ráp ô tô đầu tiên vào năm 1904 Thời điểm này, quy định về khí thải lỏng lẻo cùng với giá xăng rẻ đã khiến xe chạy bằng xăng trở nên phổ biến, làm thu hẹp thị trường xe hybrid Những chiếc hybrid chất lượng tốt nhất vào những năm 1910 bán chậm do giá cao hơn so với xe xăng, dẫn đến việc xe hybrid dần trở thành dĩ vãng.
50 năm, chúng đơn giản chỉ là sự lựa chọn đứng sau xe chạy bằng xăng.
Vào những năm 1960, Quốc hội Hoa Kỳ đã thông qua luật khuyến khích sử dụng phương tiện điện nhằm giảm ô nhiễm không khí Chính phủ đã đầu tư vào phát triển xe Hybrid để tăng cường sự phổ biến của chúng trong xã hội, đặc biệt trong bối cảnh cuộc khủng hoảng dầu mỏ.
1973 giá xăng tăng vọt và nguồn cung giảm là mối quan tâm lớn, khiến cho việc sử dụng xe Hybrid càng trở nên cấp bách.
Vào năm 1999, Honda Insight đã trở thành xe HEV (Hybrid Engine Vehicle) sản xuất hàng loạt đầu tiên tại Hoa Kỳ, nhưng chiếc sedan Toyota Prius, ra mắt vào năm 2000, mới thực sự mang lại sự hồi sinh cho công nghệ Hybrid Kể từ khi ra mắt, Prius đã trở thành biểu tượng cho thuật ngữ “hybrid” và là mẫu xe HEV phổ biến nhất từng được sản xuất, với nhiều nhà sản xuất ô tô trên toàn cầu áp dụng công nghệ của nó làm nền tảng cho nhiều loại xe khác.
Trong bối cảnh nhận thức về môi trường ngày càng tăng cao, Prius đang đối mặt với sự cạnh tranh mạnh mẽ từ các mẫu xe hybrid mới như Honda Insight thế hệ thứ hai và Chevrolet Volt Công nghệ Hybrid không ngừng cải tiến, giúp nó chiếm lĩnh thị trường ô tô toàn cầu Dù tương lai có diễn ra như thế nào, các nhà sản xuất ô tô chắc chắn sẽ tiếp tục phát triển và tối ưu hóa tiềm năng của xe Hybrid.
Các dòng xe hybrid nổi tiếng
CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG XE HYBRRID
Cấu tạo và phân loại xe Hybrid
Xe hybrid kết hợp động cơ đốt trong với động cơ điện, giúp cải thiện hiệu suất vận hành Hệ thống này bao gồm pin lưu trữ năng lượng cho động cơ điện và bộ chuyển đổi công suất để phân bổ nguồn năng lượng hợp lý Pin cho phép xe hoạt động bằng điện trong những tình huống cần thiết, trong khi bộ chuyển đổi công suất hỗ trợ việc truyền động và sạc lại pin khi cần thiết.
Xe hybrid kết hợp động cơ đốt trong và động cơ điện cùng các bộ phận hỗ trợ, giúp nâng cao hiệu suất vận hành, tiết kiệm nhiên liệu và giảm phát thải Điều này mang lại trải nghiệm lái xe thân thiện với môi trường hơn.
Cấu tạo xe hybrid gồm động cơ đốt trong và động cơ điện
Sơ đồ cấu tạo xe Hybrid
Mô tơ điện trên xe hybrid là thành phần then chốt trong việc cung cấp lực kéo và hỗ trợ cho động cơ đốt trong Cấu trúc của mô tơ điện thường bao gồm các thành phần chính như rotor, stator, và hệ thống điều khiển điện.
Stator là phần cố định của mô tơ, được tạo thành từ các cuộn dây đồng quấn quanh lõi sắt từ Khi dòng điện chạy qua các cuộn dây này, chúng tạo ra từ trường quay, tương tác với Rotor để sinh ra lực quay.
Rotor là phần di động của mô tơ điện, nằm bên trong stator và thường gắn với nam châm vĩnh cửu hoặc cuộn dây để tạo ra từ trường Khi stator tạo ra từ trường, sự tương tác giữa stator và rotor khiến rotor quay, tạo ra lực kéo cần thiết để truyền động cho xe.
Máy phát điện xoay chiều có ba thành phần chính và chúng là Rotor, stator và bộ chỉnh lưu
Là một nam châm điện thường được gọi là cuộn dây trường
Một rotor cũng có một loạt các miếng cực Bắc và Nam xen kẽ nhau đặt xung quanh các cuộn dây trường quấn quanh lõi sắt trên trục rotor.
Stator bao gồm ba cuộn dây riêng biệt, mỗi cuộn dây có một đầu được nối với nhau Các cuộn dây này được bố trí cách đều nhau với góc 120º quanh trục sắt.
Nguyên lý tạo ra điện áp
Michael Faraday, một nhà khoa học vĩ đại, đã phát hiện ra rằng khi một cuộn dây di chuyển trong một từ trường, nó sẽ tạo ra một điện áp Phát hiện này là nền tảng cho nhiều ứng dụng trong lĩnh vực điện và từ tính.
Khi cuộn dây ở trạng thái tĩnh như trong stato, điện áp cảm ứng sẽ được tạo ra khi từ trường di chuyển qua cuộn dây Đặc biệt, tốc độ thay đổi của từ trường càng nhanh thì điện áp cảm ứng càng lớn.
Rotor quay bên trong stato sẽ gây ra điện áp cảm ứng trên các cuộn dây của stato do từ trường quay.
Trên đầu rotor, cổ góp và chổi than đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp dòng điện từ ắc quy pin điện áp cao, nhằm tạo ra từ trường xung quanh rotor.
Rôto nam châm điện quay bên trong stato tạo ra điện áp cảm ứng trong mỗi cuộn dây stato Các điện áp này là xoay chiều do sự thay đổi của cực điện từ trong quá trình quay Kết quả là ba điện áp xoay chiều, mỗi điện áp lệch pha nhau 120 độ nhờ vào vị trí vật lý xung quanh lõi sắt stato Tuy nhiên, để sạc pin và vận hành các thiết bị điện của xe, chúng ta cần chuyển đổi những điện áp xoay chiều này thành điện áp một chiều.
4.Chỉnh lưu dòng máy phát điện
Một bộ chỉnh lưu máy phát điện có sáu điốt Sáu điốt được gắn trong vật liệu tản nhiệt để bảo vệ chúng khỏi cháy.
Một diode chỉ cho phép dòng điện chạy theo một hướng Một diode có hai thiết bị đầu cuối, cực dương và cực âm
Nếu chúng ta đặt điện áp xoay chiều vào một đoạn mạch có diode trong đó thì :
Khi điện áp AC dương, diode trở nên phân cực thuận, cho phép dòng điện chạy qua Điều này có nghĩa là diode dẫn điện trong nửa chu kỳ dương của sóng AC.
Khi điện áp AC chuyển sang âm, diode sẽ phân cực ngược và ngăn chặn dòng điện, dẫn đến việc không có dòng điện nào chạy qua trong nửa chu kỳ âm của sóng AC.
Cuộn dây trường rôto hoạt động như một nam châm điện nhờ vào việc cung cấp điện áp một chiều từ hai nguồn khác nhau Nguồn đầu tiên là ắc quy, cung cấp điện khi khởi động động cơ, trong khi nguồn thứ hai đến từ máy phát điện khi rotor quay qua bộ phận gọi là bộ ba điốt Bộ ba điốt có nhiều hình dạng và kích thước khác nhau, nhưng tất cả đều chứa ba điốt bên trong.
Bộ ba diode hoạt động giống như bộ chỉnh lưu, với các cực đầu vào được kết nối với từng đầu ra điện áp stato Đầu ra của mỗi diode được liên kết với nhau, cho phép bộ ba diode chuyển đổi một phần điện áp đầu ra của stato thành điện áp một chiều.
6 Bộ điều chỉnh điện áp Đầu ra của bộ ba diode được đưa đến bộ điều chỉnh điện áp và trở thành điện áp cung cấp năng lượng cho nam châm điện rôto khi động cơ đã được khởi động và đang chạy.
Nguyên lý hoạt động của xe hybrid
Các chế độ hoạt động
Chế độ khởi động cho phép hệ thống quyết định sử dụng năng lượng từ động cơ xăng hoặc điện để khởi động xe, dựa trên điều kiện vận hành và mức độ sạc của pin.
Chế độ không tải – tốc độ thấp
Trong chế độ hybrid, hệ thống sẽ ngừng cung cấp nhiên liệu cho động cơ xăng và chuyển sang sử dụng động cơ điện hoặc pin Mục đích của việc này là giảm tiêu thụ nhiên liệu và tiếng ồn, đặc biệt khi xe di chuyển ở tốc độ thấp hoặc khi đứng yên.
Chế độ tăng tốc tối đa cho phép hệ thống hybrid kết hợp động cơ xăng và điện, cung cấp công suất mạnh mẽ khi cần thiết Động cơ xăng hoạt động tối đa khi đạp ga, trong khi động cơ điện hỗ trợ, giảm áp lực cho động cơ xăng và nâng cao hiệu suất tổng thể của xe.
Khi phanh để giảm tốc, hệ thống phanh tái sinh sẽ hoạt động, hấp thụ động năng và chuyển hóa thành điện năng để sạc và lưu trữ trong pin Đối với những tình huống giảm tốc đơn giản như xuống dốc hoặc điều chỉnh tốc độ, động cơ xăng sẽ hoàn toàn tắt và động cơ điện sẽ hoạt động.
Trong xe hybrid, mô-tơ điện tạm thời hoạt động như máy phát khi xe giảm tốc Các bánh xe truyền động năng tới máy phát điện, biến động năng thành điện năng và lưu trữ trong pin Tuy nhiên, điện trở của máy phát trong quá trình này làm giảm tốc độ xe Lượng điện năng được tạo ra tỷ lệ thuận với lực phanh, nghĩa là lực phanh càng mạnh thì dòng điện càng lớn Năng lượng thu hồi phụ thuộc vào tốc độ xe và cách thức đạp phanh.
Trong chế độ hybrid, hệ thống sẽ tận dụng động cơ điện hoặc pin để vận hành xe khi động cơ đốt trong không hoạt động hoặc chỉ hoạt động ở mức tải nhẹ.
XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN XE HYBRID TẠI THỊ TRƯỜNG VIỆT NAM
Tình hiện hiện tại ở Việt Nam
Sự phát triển phương tiện giao thông trên thế giới không đồng nhất, với mỗi quốc gia có quy định riêng về khí thải, nhưng đều hướng tới việc cải tiến và chế tạo ôtô ít ô nhiễm và tiết kiệm nhiên liệu Tại Việt Nam, điều này càng trở nên cấp thiết khi nguồn tài nguyên dầu mỏ cạn kiệt, dẫn đến giá dầu tăng cao trong khi thu nhập của người dân không tăng đáng kể Sự xuất hiện tràn lan của xe chạy bằng Diesel, xăng và các nhiên liệu khác gây ô nhiễm môi trường, làm xấu đi bầu khí quyển và thay đổi hệ sinh thái.
Việc giảm thiểu khí thải ô nhiễm môi trường là một trong những vấn đề quan trọng nhất hiện nay, không chỉ đối với ngành ô tô mà còn đối với toàn xã hội.