chương 4 hệ thống truyền lực xe lai điện kiểu hỗn hợp

Trang 1

CHUONG 6:

HE THONG TRUYEN LUC XE LAI DIEN

Trang 2

Toàn bộ xe lai điện với kết câu song

song hoặc nổi tiếp có thê giam dang ké nhiên liệu tiêu thụ nhờ vào hoạt động tôi ưu của động cơ và sử dụng hiệu quả

Trang 3

Tuy nhiên, điện năng cao đòi hỏi thiết bị dự trữ năng lượng phải lớn và làm

nó trở nên kênh càng

Một giải pháp là dat mot motor dién nhỏ sau động cơ đề tạo thành một hệ

Trang 4

xe lai điện hỗn hợp Motor điện nhỏ

này có thê hoạt động như bộ khởi động dong co va may phat điện Nó cũng có thé lam tang cong suat cho he thong truyén lực khi cần công suất cao và có

Trang 5

này cũng có khả năng thay thê ly hợp

hoặc bộ biên mô, những bộ phận này

không có hiệu quả khi hoạt động với

một hệ sô trượt cao

Trang 6

trữ lớn bởi vì công suât định mức của motor dién nhỏ Một hệ thông điện 42 V có thê thỏa mãn yêu câu Những hệ thông phụ khác của xe truyện thông,

Trang 7

Chương này giới thiệu hai kết câu đặc trưng của hệ thông truyện lực lai hỗn hop T hiết kê thông sô và phương pháp

điêu khiến chúng được giải thích cùng

Trang 8

6.1 NANG LUQNG DUNG VAO PHANH VA HOP SO

Được trình bày ở Chương II, mot lượng đáng kề năng lượng được dùng

vào phanh, đặc biệt là khi hoạt động ở

Trang 9

biết công suât phanh trong điêu kiện

Trang 10

Nguôn năng lượng mat mat khac o cac xe truyén thông là hộp sô Những

xe truyện thông thường được trang bi

hộp sô tự động, đặc biệt là ở Bắc Mỹ

Trang 11

làm việc với tỷ sô truyền thấp (độ trượt cao), được trình bày ở Hình 6.1

Khi xe đang hoạt động với kiều hoạt động dừng — chạy ở vùng thành phô,

việc thường xuyên tăng tốc của xe dẫn

Trang 13

Thêm vào đó, khi xe hoạt động ở

Trang 14

Khi động cơ đang chạy câm chừng, động cơ không những tự tiêu thụ năng lượng mà năng lượng còn can dé dan động hộp số Tiêu biểu, khoảng 1.7 kW của công suất động cơ được dùng đề dẫn động hộp sô tự động khi xe

Trang 15

Sử dụng một motor điện nhỏ để thay

thê bộ biên mô và sau đó tạo thành hệ thông truyện lực xe lai điện mêm được

cân nhắc để có hiệu quả, giảm năng lượng mat mát ở hộp sô tự động, cũng

như trong suôt quá trình phanh và hoạt

Trang 20

6.2 HE THONG TRUYEN LUC

XE LAI DIEN MEM KIEU SONG SONG

Trang 21

Hệ thông truyện lực xe lai điện mêm

Trang 23

Một motor điện nhỏ có thể hoạt động như bộ khởi động động cơ, máy phát, và motor kéo, được đặt giữa động cơ

và hộp số tự động (hộp sô) Ly hợp được sử dụng đề ngặt hộp sô khỏi động

cơ khi cân, như trong lúc chuyên SO va

Trang 24

của motor điện có thê ở trong giới hạn

khoảng 10% công suât định mức của

Trang 25

thông truyện lực và mỗi bộ phận riêng

lẻ được điều khiến bởi bộ điêu khiến truyện lực và các bộ phận điều khiến

Trang 27

6.2.2 Các chế độ hoạt động và cách thức điêu khiên

Hệ thông truyện lực có các kiêu hoạt

động khác nhau, phụ thuộc vào hoạt

Trang 28

Chế độ chỉ có động cơ kéo Trong

chê độ nay, motor điện được ngắt điện

và xe được dẫn động chỉ băng động cơ Chê độ này có thế được sử dụng khi trang thai nap (SOC) cua ắc quy ở mức

cao và một mình động cơ có thê điêu

Trang 29

Chế độ chỉ có motor kéo Trong chế độ này, động cơ được tắt và ly hợp được nhả (mở) Xe được dẫn động nhờ một mình motor điện Chê độ hoạt động này có thê được sử dụng tại tỐc

Trang 30

Chế độ nạp cho ắc quy: Trong chế

độ này, motor điện hoạt động như một

máy phát và được dẫn động bởi động cơ đề nạp điện cho ắc quy

Kiểu phanh tái sinh Trong chê độ

Trang 31

tách Motor điện hoạt động dé sinh ra

mômen phanh đến hệ thong truyén luc

Một phân động năng của khối lượng xe

Trang 32

Chế độ lực kéo lai Trong chế độ

nay, ca dong co va motor điện phan

phoi cong suat kéo dén hé thong truyén

lực

Trang 33

vào công suât yêu câu, được điêu khiến

bởi tài xê thông qua bàn đạp ga hoặc

bàn đạp phanh, trạng thái nạp (SOC)

của ăc quy, và tôc độ xe

Cách thức điêu khiến là sự thiết lập

Trang 34

cách logic trong bộ điêu khiến truyện

Trang 37

- Tốc độ thấp (< 10 km/h)

- Phanh

- Yeu cầu công suât cao (lớn hơn

Trang 38

có thể sinh ra)

Trang 46

300 Mômen động cơ (Nm) — ĐÓ © © WN S > & | N oO T — N © 1 40 50 59 69 79 89 98 108 kW qT cÀÀ NON NN SS Sa ` N1 NÔNG NON 0 (S 0 0 Tt t

Phanh - suat tiéu

Trang 53

Hình 6.13 cho thây kết câu của một hệ thong truyện lực xe lai điện kiểu

hỗn hop noi tiép — song song, str dung

một bộ bánh răng hành tinh dé kết nối với động cơ, motor, và hộp SỐ Động

Trang 54

hợp sô 1, ly hop này được str dung dé nôi hoặc nøắt động cơ với vòng răng

Motor điện được nôi với bánh răng mặt trời Khóa số 1 được sử dụng để hãm

banh rang mat troi va rotor cua motor

điện với khung xe Khóa sô 2 được

Trang 55

Ly hợp số 2 được sử dụng để nối hoặc

ngắt bánh răng mặt trời tới vòng răng

Hộp SỐ (hộp bánh rang) được dẫn động

băng cân dẫn của bộ bánh răng hành

Trang 56

Bộ bánh răng hành tình là một bộ tong hop tốc độ (được đề cập ởỞ

Chương 5), đó là một bộ ba công Ba

công này là bánh răng mặt trời, vòng

Trang 57

" (0, 1 Ro ° (1+R) (1+R) Với z-;/„>¡ được xem như tỷ số truyện va o, o, Va olan lượt là vận tốc góc

của bánh răng mặt trời, vòng răng, và

Trang 58

bộ bánh răng hành tính, mômen tác dụng lên bánh răng mặt trời, vòng

rang, va can dẫn có môi quan hệ như

sau:

Trang 60

Như thể hiện ở phương trình (6.5),

Trang 61

sóc của bánh răng mặt trời và vòng

rang Phương trình (6.6) cho thây rang

mômen của bánh răng mặt trời nhỏ

nhất, mômen của cân dẫn lớn nhất, và momen cua vòng răng ở khoảng giữa,

Trang 62

cân dẫn motor có mômen nhỏ nhất, và mômen lớn nhất được truyện tới hộp SỐ Yai momen motor da cho, ty sô truyền lớn hơn sẽ dẫn đến mômen lớn hơn tới hộp sô, và đông thời sẽ cân một

mômen động cơ lớn hơn, được trình

Trang 63

vận tôc góc cho trước của cân dẫn, nó tương ứng với tộc độ xe, tỷ sô truyền lớn hơn z, sẽ dẫn đến tốc độ động cơ và motfor cao (xem phương trình [6.5 ])

Trang 64

Khi để cập dén kết câu của hệ thông

truyện lực thì có 2 kiểu hoạt động cơ

bản dễ nhận thây: kết nối tốc độ và kết nôi mômen øiữa động cơ và hộp sô,

phụ thuộc vào sự đóng hoặc nhả của ly

Trang 66

6.3.2.1 Kiéu hoạt động kết nổi tốc độ Khi xe bắt đâu từ vận toc bang 0

động cơ không thể quay tại toc do bang

0 và hộp số chỉ có tỷ sô truyện hạn chê

Trang 67

thường xuất hiện ở ly hợp đôi với hộp sô thường hoặc ở bộ biên mô thủy lực của hộp số tự động Do đó, một lượng

năng lượng chắc chăn bi mat trong su

trượt này Tuy nhiên, trong trường hợp của hệ thông truyện lực trình bày ở

Trang 68

s1ữa động cơ và mofor điện (vòng răng

và bánh răng mặt trời) Trong trường hợp này, ly hợp sô I nôi trục động cơ

tới vòng răng, ly hợp sô 2 tách bánh răng mặt trời từ vòng răng, vả các khỏa

sô I và sô 2 tách bánh răng mặt trời

Trang 69

khung xe Tại vận tôc góc động cơ và

cân dẫn cho trước, tương ứng với toc

độ xe và theo phương trình (6.5), tốc

độ motor là:

Trang 70

Khi sô hạng đâu tiên bên về phải của

phương trình (6.7) nhỏ hơn sô hạng thứ hai — tức là, tại tốc độ xe thấp thì vận tốc motor là âm Tuy nhiên, từ phương trình (6.6), nó được biết rang momen

motor phải dương Vì vậy, công suat

Trang 72

động cơ Khi tốc độ xe tăng đến giá trị mà sô hạng đâu tiên bên phía tay phải

của phương trình (6.7) băng VỚI SỐ hạng thứ hai và khi vận tốc góc bánh răng mặt trời ø trở thành 0, công suất motor điện trở thành 0 Tốc độ này

Trang 73

phụ thuộc vào tôc độ động cơ Nêu tôc

độ xe tăng lên nữa thì 2 trở nên dương

va motor điện vào chê độ motOr

Trang 74

khiên nhờ mômen motor và cánh bướm

ga động cơ Ở phương trình (6.6), điêu

này được biết răng mômen động cơ tương ứng với mômen motfor như sau:

Trang 75

Tốc độ động cơ là một hàm số của

mômen động cơ và øóc mở bướm ga

Vì vậy, tốc độ động cơ có thê được điều khiến bởi mômen motor và bướm

ơa động cơ, như trình bày ở Hình 6.16

Tại mômen motor cho trước, tôc độ

Trang 76

sự thay đôi góc mở bướm øa động cơ Tại góc mở bướm ga dong co cho

trước, tôc độ động cơ có thê được thay

Trang 77

5 4.5 † ` «8 sẽ

Mơmen trên cân dân

4 Ƒ (Mômen truyền tới hộp số) 3 7 3 - 2s ‡ Mômen trên vòng răng (Mômen động cơ) 2

1.5 } M6 men trén banh rang 1 ⁄ mặt trời (Mômen động cơ) 0.5 fF 0 L L L L L l 15 2 2.5 2 a0 4 Tỷ số truyền, R HINH 9.15

Trang 78

6.3.2.2 Kiêu hoạt động két noi momen

Khi ly hợp số 1 dong va khóa sô 2

tách khỏi vòng răng, bánh răng mặt trời (mofor) và vòng răng (động cơ)

Trang 79

tc góc của bánh răng mặt trời và vòng răng bắt buộc như nhau Từ phương

trình (6.5), điều này được xem như vận

Trang 80

hop nay, momen o can dan la tong

mômen đâu vào qua bánh răng mặt trời và vòng răng; nghĩa là,

T, =1, +T,

Hệ thông truyện lực hoạt động với kiêu

Trang 81

6.3.2.3 Kiểu chỉ có động cơ kéo

Kiểu chỉ có động cơ kéo có thể được thực hiện với cả hai kiểu hoạt động là

tông tốc độ và tông mômen Trong

Trang 83

TL 'Êr R

Phương trình (6 11) va (6.12) cho biét

Trang 84

răng (động cơ) và cân dẫn Tỷ số

truyền này lớn hơn Ï

Trong trường hợp hoạt động tong mômen, kiểu chỉ có động cơ kéo có thể

được thực hiện nhờ sự ngắt dién motor

Trang 85

góc và mômen của cân dẫn băng vận

toc goc va momen cua dong co Ty sô

truyền này bang 1

Điều này được biết đến nhờ sự thảo luận ở trên mà bộ bánh răng hành tình

Trang 86

tong toc độ nhận sd thâp (tỷ số truyên

R/(1+R)) va kiểu tông mômen nhận sô cao (tý sô truyện, 1)

Trang 87

Trong lúc phanh, ly hợp sô 1 được

nhả và động cơ được tách ra khỏi vòng

răng Động cơ có thể được tắt hoặc đặt

ở chế độ câm chừng Motor điện được điều khiến dé hoạt động như một máy

phat dé sinh ra mômen âm Tương tự

Trang 88

này có thê được thực hiện hoặc băng tong tốc độ hoặc băng tong momen

Trong lúc hoạt động tông tốc độ, vòng răng bị khóa cứng với khung xe nhờ khóa sô 2, và bánh răng mặt trời (motor) được tách ra khỏi vòng răng

Trang 89

vận tôc øóc và mômen của motor điện

kêt hợp với vận tốc øóc và mồmen của

cân dân theo phương trình:

Trang 90

T,=(1+R)T,

Khi motor điện được điêu khiên dé sinh ra mômen âm, cân dân thu được

mômen âm (mômen phanh) Phương

Trang 91

truyền, ¡:z, được g1ới thiệu ø1ữa motor (bánh răng mặt trời) và cần dân

Ở kiêu hoạt động tong momen, ly hợp sô 2 được nôi với cặp bánh răng

mặt trời (motor) tới vòng răng và khóa

Trang 93

Một lân nữa, bộ bánh răng hành tĩnh

hoạt động như hộp sô 2 cap Kiều tong toc độ nhận sô thập (tỷ SỐ truyện, I+R)

và tong mômen nhận sô cao (tỷ số truyén, 1)

Trang 94

Động cơ có thê được khởi động nhờ motor điện hoạt động với kiểu tông tốc độ hoặc với kiêu tong mômen khi xe đứng yên Trong kiểu hoạt động tông

Trang 95

vòng răng, và cả khóa sô I và khóa số

Trang 96

T, = RT,

Đề khởi động động cơ, motor điện phải

quay với vận toc góc âm, tức là sự điều

khiến ngược Một lân nữa, ty sé truyện

Trang 97

va motor (banh rang mặt trời) Do đó,

momen nhỏ của motor được yêu câu đê

khởi động động cơ

Trên thực tế, phương trình (6.6) cho biệt mômen dương motor luôn dân đên

Trang 98

hay chạy Điêu này ngụ ý răng động cơ

có thê được khởi động thậm chí khi xe

đang chạy

Trong kiêu hoạt động tống mômen,

động cơ có thê được khởi động trực

Trang 99

này, hộp sô (hộp bánh răng) phải được

đặt tại số trung øian Vận tộc góc và mômen động cơ thu được thông qua sự

tăng vận tôc góc và mémen cua motor

Trang 100

Khi tôc độ xe nhỏ hơn tộc độ đồng bộ, kiều hoạt động tong tốc độ được sử

dụng Đã được giải thích ở Phẩn

6.2.1.1, motor dién hoat động với tỐc

độ âm và công suất âm Một phân công

suất động cơ được sử dụng dé nạp cho

Trang 101

Mômen của cân dẫn của bộ bánh răng hành tinh (mômen dẫn động) được xác

định nhỏ hon mot trong hai g14 tri

(+8) VA (u+m/z„, được điển tả ở

Trang 102

Khi tốc độ xe cao hơn, nó sử dụng

tốc độ động bộ, kiểu hoạt động tong mômen được sử dụng Cách thức điêu khiên hệ thông truyền lực là:

1 Khi công suât kéo yêu câu lớn

Trang 103

hoàn toàn, thì chế độ kéo kết hợp

được sử dụng Trong trường hợp

này, động cơ được hoạt động với

cảnh bướm øa mở hoàn toàn và

Trang 104

Z Khi công suât kéo yêu câu nhỏ

hơn công suất động cơ có thể đạt được lúc bướm øa mở hoàn toàn,

hoạt động của động cơ và motor điện được xác định nhờ trạng thái

nạp (SOC) của ắc quy, như trình

Trang 105

nạp ăc quy, công suất nạp ắc quy có thê được xác định băng công suất cực đại của năng lượng điện,

hoặc băng công suât động cơ cực

Trang 107

6.3.4 Hệ thông truyện lực có stator motor thay đôi

Một hệ thông truyện lực xe lai điện khác, có đặc tính tương tự như hệ

thông truyền lực được thảo luận ở trên,

Trang 108

truyền lực này sử dụng một motor điện có sfator thay đôi (transmotor), để thay

thế cho bộ bánh răng hành tinh và motor dién

Như được đề cập ở Chương 5, vận

Trang 109

cua stator va moi quan hé ø1ữa vận tôc gc rotor va stator là:

O, =O, + O,,

Trang 111

Do hiệu ung tuong tac, momen tac

động ở stator và rotor luôn luôn băng

mômen điện từ sinh ra ở khe hở không

khí (xem Hình 6.16), nhìn chung nó là

Trang 113

hành tinh và motor có stator thay đôi

mang đặc tính hoạt động như nhau Vì

vậy, hệ thông truyện lực xe lai xăng

điện mêm được trình bày ở Hình 6.13 và Hình 6.18 có nguyên lý hoạt động

Trang 114

thông truyện lực với bộ bánh răng hành

tinh linh hoạt hơn vì tỷ số truyền zcó

thê chọn được thích hợp Hơn nữa, tỷ

sô truyện co thé tang momen motor Vi vậy, yêu câu momen cua motor dé khởi