Tiểu luận môn học nghiên cứu khoa học nghiên cứu về xe toyota prius sử dụng Động cơ hybrid

Phương pháp nghiên cứu Đề tài nghiên cứu của tiểu luận được làm rõ dựa trên cơ sở phân tích lý thuyết và tận dụng các nguồn tài liệu sách báo, báo điện tử có chọn lọc, uy tín về dòng xe

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT

VIỆN KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ

TIỂU LUẬN MÔN HỌC NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Nghiên cứu về xe Toyota Prius sử dụng

động cơ Hybrid

GV: ThS NGUYỄN VĂN TẤN

Lớp D22CNOT05

Bình Dương, tháng năm 2023

MỤC LỤC

A Phần Mở Đầu 3

1 Tính cấp thiết của đề tài 3

2 Mục tiêu nghiên cứu 3

3 Đối tượng nghiên cứu 3

4 Phạm vi nghiên cứu 3

5 Phương pháp nghiên cứu 3

6 Kết cấu của đề tài 4

B Nội Dung 4

Chương 1 Tổng quan về dòng xe ô tô sử dụng động cơ hybrid 4

1.1 Khái niệm chung 4

1.2 Xu hướng phát triển của xe hybrid 5

1.3 Phân loại các loại động cơ hybrid 5

Chương 2 Cấu tạo, chi tiết và nguyên lý làm việc của hệ thống hybrid trên xe Toyota Prius 8

2.1 Thông số và cấu tạo của hệ thống hybrid trên xe Toyota Prius 8

2.1.1 Thông số kết cấu 8

2.1.2 Cấu tạo hệ thống Hybrid trên Toyota Prius 9

2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống hybrid trên Toyota prius 10

2.3 Các bộ phận chính của hệ thống Hybrid trên Toyota Prius 11

C KẾT LUẬN 13

Tài Liệu Tham Khảo 14

A Phần Mở Đầu

1 Tính cấp thiết của đề tài.

Thế giới đang đứng trước hai vấn đề lớn là năng lượng và môi trường.Trong khi đó, các phương tiện giao thông đóng một vai trò rất quan trọng trong cả hai vấn đề này Do vậy, các phương tiện như xe Hybrid, đang được nghiên cứu và phát triển mạnh mẽ trên toàn thế giới

Xe ô tô hybrid là một trong những đề tài nghiên cứu được quan tâm hiện nay bởi tính tiện dụng và hiệu quả của nó Xe ô tô hybrid có thể giúp giảm thiểu lượng khí thải ra môi trường và tiết kiệm nhiên liệu hơn so với xe

ô tô thông thường

Tuy nhiên, việc nghiên cứu về xe ô tô hybrid cũng đòi hỏi sự đầu tư lớn

về kinh phí và công nghệ Ngoài ra, việc sử dụng xe ô tô hybrid cũng đòi hỏi người dùng phải có kiến thức về cách sử dụng và bảo dưỡng xe để đảm bảo

an toàn và hiệu quả cho việc sử dụng

2 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu cơ sở lý thuyết và xây dựng được mô hình nghiên cứu hoạt động và sự kết hợp công suất giữa các nguồn động lực trên ô tô hybrid

Hybrid là một loại xe có hai hoặc nhiều nguồn năng lượng khác nhau, thường là một động cơ đốt trong và một động cơ điện Mục tiêu của việc sử dụng xe hybrid là giảm thiểu tiêu thụ nhiên liệu và khí thải ra môi trường

3 Đối tượng nghiên cứu

- Nghiên cứu về xe ô tô Toyota Prius sử dụng động cơ hybrid hiện nay trên thế giới

4 Phạm vi nghiên cứu

-Phạm vi nghiên cứu tập trung chủ yếu ở dòng xe Toyota Prius

5 Phương pháp nghiên cứu

Đề tài nghiên cứu của tiểu luận được làm rõ dựa trên cơ sở phân tích lý thuyết và tận dụng các nguồn tài liệu sách báo, báo điện tử có chọn lọc, uy tín

về dòng xe ô tô sử dụng động lai hybrid

6 Kết cấu của đề tài

Kết cấu đề tài gồm:

- Mở Đầu

- Nội Dung

 Chương 1: Tổng quan về dòng xe ô tô sử dụng động cơ hybrid

 Chương 2: Cấu tạo, chi tiết và nguyên lý làm việc của hệ thống hybrid trên xe Toyota Prius

- Kết luận

- Tài liệu tham khảo

B Nội Dung Chương 1 Tổng quan về dòng xe ô tô sử dụng động cơ hybrid 1.1 Khái niệm chung

Xe hybrid là dòng xe sử dụng tổ hợp hai nguồn động lực, thường là sự kết hợp giữa động cơ đốt trong (xăng, diesel, khí hóa lỏng…) với mô-tơ điện lấy năng lượng điện từ một ắc quy cao áp Mục đích chính là dùng mô-tơ điện hỗ trợ hoặc thay thế động cơ đốt trong (ĐCĐT) để kéo xe ở những thời điểm mà ĐCĐT làm việc không hiệu quả (suất tiêu hao nhiên liệu cao, phát thải lớn, gia tốc kém) như quá trình khởi động, gia tốc và tăng tốc Hay nói cách khác

là giúp cho ĐCĐT luôn làm việc trong vùng làm việc tối ưu của nó

Hình 1.1 Mô phỏng xe Hybrid

1.2 Xu hướng phát triển của xe hybrid

Xe hybrid là một giải pháp đột phá của ngành công nghiệp ô tô góp phần bảo vệ môi trường Xe hybrid là bước tiến nhảy vọt của ngành công nghiệp ô tô Xe hybrid động cơ xăng lai điện được coi là giải pháp hiệu quả trong giai đoạn đầu ở Việt Nam Xu hướng xe Hybrid ngày càng nóng tại thị trường Việt Nam Xe hybrid hứa hẹn phát triển tại Việt Nam nhờ khả năng tiết kiệm nhiên liệu, giảm khí thải, kèm trang bị, công nghệ hiện đại Hybrid

là xu hướng động cơ của tương lai Tuy nhiên, để sử dụng xe thuần điện đòi hỏi chi phí lớn và sự đồng bộ cơ sở hạ tầng

1.3 Phân loại các loại động cơ hybrid

1.3.1 Hệ thống hybrid nối tiếp

Hệ thống dẫn động hybrid nối tiếp (Series hybrid electric drive train) là hệ thống dẫn động cho xe hybrid trong đó xe chỉ được kéo bởi mô-tơ điện

Mô-tơ điện này được cung cấp năng lượng từ hai nguồn là: Ắc quy và máy phát điện được dẫn động bởi động cơ đốt trong

Hình 1.2 hệ thống dẫn động hybrid nối tiếp

1.3.1.1 Ưu điểm

Động cơ đốt trong sẽ không khi nào hoạt động ở chế độ không tài tiên 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 ô Mặt khác động cơ nhiệt chỉ hoạt động nên xe chạy đường chắc quá quảng đường đã quy định dùng cho Hequy Sơ đồ này có thể không cần hộp số

1.3.1.2 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 c đốt trong luôn làm việc ở chế độ nặng nhọc để cung cấp nguồn điện cho fic-quy nên dễ bị quá tải

1.3.2 Hệ thống Hybrid song song

Không giống như hệ dẫn động hybrid nối tiếp, hệ dẫn động hybrid song song (Parallel hybrid electric drive train) cho phép cả ĐCĐT vàmô-tơ kéo cùng truyền công suất của chúng song song, trực tiếp tới các bánh xe Lợi thế chính của loại hình song song hơn loại hình nối tiếp là có thể không yêu cầu máy phát điện, mô-tơ kéo nhỏ, không cần nhiều sự biến đổi công suất từ ĐCĐT tới các bánh xe Hơn nữa, hiệu suất tổng có thể cao hơn Tuy nhiên, việc điều khiển hệ thống dẫn động hybrid song song phức tạp hơn nhiều so với hệ dẫn động nối tiếp, do sự kết hợp cơ khí giữa ĐCĐT và các bánh xe

Hình 1.3 hệ thống dẫn động hybrid song song

1.3.2.1 Ưu điểm

Công suất của ôtô sẽ mạnh hơn do sử dụng cả hai nguồn năng lương, 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 xạ nhẹ hơn so với kiểu ghép nối tiếp và hỗn hợp

1.3.2.2 Nhược điểm

Động cơ điện cũng như bộ phận điều khiển motor điện có kết cầu phức tạp, gia thành đất và động cơ nhiệt phải thiết kế công suất lớn hơn kiểu lại nối tiếp Tính ô nhiễm môi trường cũng như tính kinh tế nhiên liệu không cao

1.3.3 Hệ thống hybrid 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 Hệ thống lại nối tiếp này có một bộ phận gọi là "thiết bị phản chia công suất" chuyển giao một tỷ lệ biến đổi liên tục công suất của động cờ nhiệt và động cơ điện đến các bánh xe chủ động Tuy nhiên xe có thể chạy theo "kiểu êm dịu" chỉ với một minh động cơ diện Hệ thống này chiếm ưu thế trong việc ché tao

xe hybrid

Hình 1.4 hệ thống dẫn động hybrid hỗn hợp

Chương 2 Cấu tạo, chi tiết và nguyên lý làm việc của hệ thống

hybrid trên xe Toyota Prius

2.1 Thông số và cấu tạo của hệ thống hybrid trên xe Toyota Prius

2.1.1 Thông số kết cấu.

Thông số kỹ thuật Toyota Prius

Kích thước DxRxC (mm) 4538 x 1760 x 1475 mm

Chiều dài cơ sở (mm) 2700 mm

Động cơ 4 xi-lanh với hai máy phát điện và pin

Công suất cực đại (hp) 121

Mô-men xoắn cực đại (Nm) 163

Hệ thống treo trước MacPherson

Hệ thống treo sau Tay đòn kép với các thanh cân bằng

Hệ thống phanh trước/sau Đĩa/Đĩa

Mức tiêu thụ nhiên liệu 4,2 lít/100 km trong điều kiện đường hỗn h

Hình 2.1 Hình ảnh toyota prius hybrid

2.1.2 Cấu tạo hệ thống Hybrid trên Toyota Prius

Hệ thống hybrid trên Toyota Prius được gọi là Hybrid Synergy Drive (HSD)

Hệ thống này bao gồm một động cơ xăng và một động cơ điện, được kết hợp

để tạo ra công suất lớn hơn và tiết kiệm nhiên liệu hơn so với các loại động

cơ thông thường Động cơ xăng của Toyota Prius là một động cơ xăng 4 xi-lanh DOHC 16 van với dung tích 1.8L và công suất cực đại là 97 mã lực tại

5200 vòng/phút Động cơ điện của xe được cung cấp bởi một pin NiMH (nickel-metal hydride) có khả năng lưu trữ năng lượng cao và có tuổi thọ dài1 Hệ thống Hybrid Synergy Drive của Toyota Prius hoạt động bằng cách

sử dụng động cơ xăng và động cơ điện để tạo ra công suất cho xe Khi tốc độ

xe chậm hoặc dừng lại, động cơ xăng sẽ tắt và chỉ sử dụng động cơ điện để di chuyển xe

Hinh 2.2 Hệ thống động cơ của toyota prius

2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống hybrid trên Toyota prius

 Khi xe ở chế độ nghỉ, động cơ điện và động cơ xăng của Toyota Prius

2018 tự động tắt để bảo toàn năng lượng Nhiên liệu không bị lãng phí khi xe không hoạt động

 Khi xe bắt đầu chuyển động ở tốc độ thấp, năng lượng được cung cấp

từ pin Hybrid đến động cơ điện Động cơ xăng vẫn tắt, xe Toyota Prius chuyển động êm ái và mượt mà nhờ động cơ điện

 Khi tăng tốc, động cơ điện và động cơ xăng của xe Toyota Prius kết hợp cùng hoạt động để đạt được công suất mạnh mẽ Khi ắc quy Hybrid không còn đủ năng lượng, động cơ xăng sẽ làm quay động cơ điện và sử dụng nguồn điện tạo ra để dẫn động bánh xe

 Khi xe đi ở điều kiện bình thường, Toyota Prius được dẩn động bởi động cơ xăng ở dải tốc độ mà xe hoạt động hiệu quả nhất Tùy thuộc vào điều kiện lái xe, năng lượng được phân bố đến máy phát điện để cung cấp cho động cơ điện nhằm bổ sung cho động cơ xăng

 Khi giảm tốc và phanh, động cơ điện sử dụng động năng của xe làm máy phát quay, lượng điện này sẽ tích vào pin Hybrid của xe Toyota Prius

Hình 2.3 Hệ thống Toyota Hybrid Prius

2.3 Các bộ phận chính của hệ thống Hybrid trên Toyota Prius

 Động cơ xăng Atkinson: Đây là một loại động cơ đốt trong 4 kỳ có chu

kỳ nhiệt khác biệt với động cơ Otto thông thường Động cơ Atkinson

có thể tăng hiệu suất và giảm tiêu hao nhiên liệu bằng cách tăng thể tích

kỳ dãn và giảm thể tích hút nén

 Hộp số và bộ phân phối công suất (Hybrid Transaxel): Đây là một bộ phận kết hợp giữa hộp số vô cấp và một bộ phân phối công suất dùng

để điều khiển lượng công suất từ động cơ xăng và động cơ điện đến bánh xe Bộ phận này có cấu tạo gồm một máy phát điện, một motor điện, một ly hợp, một bánh răng hành tinh và một trục truyền lực

 Motor điện và máy phát điện: Đây là hai bộ phận dùng để chuyển đổi năng lượng điện và năng lượng cơ Motor điện có chức năng hỗ trợ động cơ xăng trong quá trình khởi động, tăng tốc và chạy ở tốc độ thấp Máy phát điện có chức năng sạc ắc quy điện áp cao và điều chỉnh tốc

độ của động cơ xăng Cả hai bộ phận này đều là loại môtơ đồng bộ xoay chiều 3 pha không chổi than DC hiệu suất cao

 Bộ phận chuyển đổi điện (Inverter With converter): Đây là bộ phận dùng để chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều và ngược lại Bộ phận này có vai trò quan trọng trong việc cung cấp dòng điện cho motor điện, máy phát điện và ắc quy điện áp cao

 Ắc quy điện áp cao (HV battery – high volt battery): Đây là bộ phận dùng để lưu trữ năng lượng điện cho hệ thống hybrid Ắc quy này có thể được sạc từ máy phát điện hoặc từ quá trình phanh hồi năng (regenerative braking) Hệ thống hybrid của Prius là sự kết hợp của 38

mô đun chứa 228 pin điện riêng biệt với tổng công suất lên tới 273,6 V13

 Cáp nguồn: Đây là bộ phận dùng để truyền tải dòng điện từ ắc quy điện

áp cao đến bộ phận chuyển đổi điện và ngược lại

 Ắc quy phụ: Đây là bộ phận dùng để cung cấp năng lượng cho các thiết

bị điện khác như đèn, âm thanh, máy lạnh… Ắc quy này có thể được sạc từ ắc quy điện áp cao thông qua bộ chuyển đổi điện

C KẾT LUẬN

Tóm lại qua bài tiểu luận này sẽ giúp cho chúng ta cái nhìn rõ nhất về khái niệm xe hybird và đặc biệt là dòng xe Toyota Prius Xe Hybrid là dòng xe thân thiện môi trường khi vừa tiết kiệm nhiên liệu vừa giảm bớt khí thải ra môi trường Với sự phát triển của công nghệ và nhu cầu sử dụng ngày càng tăng cao, xe Hybrid đã cho ra mắt nhiều dòng sản phẩm phù hợp với xu hướng người dùng Tuy nhiên, xe Hybrid cũng có những nhược điểm như chi phí sản xuất cao do cấu tạo phức tạp, công suất không cao như các dòng

xe sử dụng xăng dầu truyền thống và cần phải thay pin khi đã hết hạn sử dụng Tương lai của các mẫu xe Hybrid có thể được đánh giá là rất sáng sủa

do xu hướng sử dụng các phương tiện giao thông thân thiện với môi trường đang ngày càng được ưa chuộng Các nhà sản xuất ô tô cũng đang không ngừng nghiên cứu và phát triển công nghệ để cải thiện hiệu suất và giảm chi phí sản xuất cho các mẫu xe Hybrid Dù tương lai có ra sao, thì có một điều chắc chắn rằng, các nhà sản xuất ô tô sẽ tiếp tục phát triển và chế tạo xe Hybrid lên hết tiềm năng phát triển của loại xe này

Toyota Prius được trang bị hệ thống Hybrid là một chiếc xe xanh hấp dẫn với nhiều ưu điểm đặc trưng Xe tới từ thương hiệu uy tín bậc nhất thế giới cùng những trang bị hấp dẫn và một vẻ ngoài thu hút Đây sẽ là sự lựa chọn lý tưởng cho đông đảo khách hàng

Tài Liệu Tham Khảo

Dung, T s (2023, 26 1) Xe Hybrid là gì? Cấu tạo và ưu, nhược điểm của xe

Hybrid ? Retrieved from luatduonggia.vn:

https://luatduonggia.vn/xe-hybrid-la-gi-cau-tao-va-uu-nhuoc-diem-cua-xe-hybrid/

#3_Uu_nhuoc_diem_cua_xe_hybrid

Nam, T V (2023, 2 2) Xe hybrid là gì? Cấu tạo và các dòng xe hybrid bán

tại Việt Nam Retrieved from tapchi.toyota.com.vn:

https://tapchi.toyota.com.vn/vi/tin-tuc/283/xe-hybrid

Phạm, D (n.d.) Xe hybrid: Cấu tạo, ưu nhược điểm, lưu ý khi sử dụng Retrieved from danchoioto.vn: https://danchoioto.vn/xe-hybrid/

PHI, Đ (2017, 6 9) Nguyên lý hoạt động của động cơ Hybrid trên xe Toyota

Prius 2018 Retrieved from toyota-thanglong.vn:

https://toyota- thanglong.vn/tin-tuc/nguyen-ly-hoat-dong-cua-dong-co-hybrid-tren-xe-toyota-prius-2018.html

TIẾN, T (2022, 5 3) Tìm hiểu công nghệ Hybrid của Toyota Retrieved from www.xecov.com: https://www.xecov.com/articles/tim-hieu-cong-nghe-hybrid-cua-toyota#:~:text=H%E1%BB%87%20th%E1%BB%91ng

%20truy%E1%BB%81n%20%C4%91%E1%BB%99ng%20hybrid

%20c%E1%BB%A7a%20Toyota%20bao,trong%2C

%20%C4%91%E1%BB%99ng%20c%C6%A1%20%C4%91i

%E1%BB%87n%20v%C3%A0%20m%C3%A

THUANMOTORS (2022, 11 18) Ô tô hybrid: Khái niệm, phân loại và xu

hướng phát triển Retrieved from https://thuanmotors.com/:

https://thuanmotors.com/o-to-hybrid-khai-niem-phan-loai-va-xu-huong/

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT

PHÒNG KHOA HỌC

PHIẾU CHẤM ĐIỂM TIỂU LUẬN

Tên học phần: Phương pháp nghiên cứu khoa học.

Học kỳ: Năm học:

Họ tên sinh viên: Lớp: MSSV: ………

tối đa

CBC KT

I PHẦN TIỂU LUẬN

1 Tên đề tài

Tên đề tài cô đọng , xúc tích, câu từ

Đối tượng, phạm vi, Khách thể

2 Lí do chọn đềtài

Bối cảnh; Lý luận; Thực tiễn Lí do phải nêu được tầm quan trọng, ý nghĩa của vấn đề, tính cấp thiết của đề tài

1.0

3 Lịch sử nghiêncứu vấn đề

Tổng quan 5 tài liệu: luận giải các công trình

đã làm được, đề tài được nghiên cứu hay nghiên cứu chưa sâu, còn những nội dung chưa làm rõ,…

1.5

4 nghiên cứuMục tiêu Đúng động từ, đúng nội dung đề tài hướngđến. 0.5

5 Phương phápnghiên cứu Liệt kê 0.25 0.5

6

Câu hỏi nghiên

cứu và giải

thuyết nghiên

cứu

1.0 Giả thuyết nghiên cứu 0.5

7 nghiên cứuĐối tượng Cụ thể, rõ ràng 0.25

8 Phạm vi nghiêncứu

0.75