Nếu đặt lên bàn cân và yêu cầu phải so sánh, bạn nghĩ một chiếc Toyota Prius sẽ có điểm chung nào so với các mẫu xe như Cadillac Escalade, Chevrolet Malibu, Honda Insight hay Porsche Cayenne...??? Câu trả lời là chúng đều có thể được trang bị hệ thống truyền năng lượng dạng lai, hay còn gọi là Hybrid hệ thống được nhiều người biết đến nhờ công lao của chiếc Toyota Prius. Ở thời điểm hiện tại, các loại xe Hybrid đã trở nên phổ biến hơn bao giờ hết, ban đầu chỉ có những loại xe cỡ nhỏ, giờ thì mô hình này đã lan rộng sang cả những loại xe cỡ trung, cỡ lớn, và cả những chiếc SUV to lớn, hầm hố.v.v... Trong thời đại mà quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hóa đang diễn ra ở mọi nơi trên toàn cầu như ngày nay, nhu cầu về năng lượng là vô cùng to lớn. Chính vì thế, việc tiết kiệm nhiên liệu và năng lượng luôn là yêu cầu hàng đầu được đặt ra cho mỗi quốc gia và mỗi ngành công nghiệp, đặc biệt là ngành công nghiệp ô tô vốn luôn yêu cầu phải thay đổi từng ngày. Giải pháp được đưa ra chính là kết hợp một cách linh hoạt giữa động cơ xăng, động cơ điện và các cơ cấu giúp bảo tồn và chuyển đổi năng lượng một cách hiệu quả.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BỘ MÔN ĐỘNG CƠ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG XE HYBRID GVHD: TS NGUYỄN VĂN TRẠNG SVTH: LÊ NGUYỄN DUY ANH MSSV: 10105002 ĐỖ THANH HOÀI MSSV: 10105039 Tp HCM, tháng 08 năm 2014 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Cán hướng dẫn : Họ tên sinh viên 1: MSSV : Họ tên sinh viên 2: MSSV : TS NGUYỄN VĂN TRẠNG LÊ NGUYỄN DUY ANH 10105002 Lớp : 101051 Lớp : 101051 ĐỖ THANH HOÀI 10105039 Tên đề tài: “ Hệ thống truyền động xe Hybrid” Nội dung thực hiện: i Chương I : Giới thiệu tổng quan ii Chương II : Hệ thống truyền động xe Hybrid iii Chương III : Tính toán động học-động lực học phân phối công suất iv Chương IV: Kết luận đề nghị Sản phẩm đề tài: 01 tập thuyết minh 02 đĩa CD nội dung đề tài Ngày giao đề tài: 28/03/2014 Ngày nộp đề tài: 26/07/2014 TRƯỞNG BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TP HCM, ngày tháng năm 2014 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hệ thống truyền động xe Hybrid NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN TP HCM, ngày tháng năm 2014 GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Hệ thống truyền động xe Hybrid LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh, chúng em học hỏi lĩnh hội nhiều kiến thức quý báu từ quý Thầy Cô, để làm tảng cho việc nghiên cứu tiếp cận thêm nhiều tài liệu cách có hiệu Trong trình thực đồ án tốt nghiệp, chúng em xin chân thành cảm ơn: Ban giám hiệu Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh tạo điều kiện cho chúng em theo học lớp Đại học quy, chuyên ngành Cơ khí động lực Quý Thầy Cô tham gia giảng dạy lớp Đại học quy đại cương chuyên ngành Cơ khí động lực niên khóa 2010-2014 trang bị cho chúng em kiến thức giúp chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Thầy hướng dẫn Nguyễn Văn Trạng chia sẻ kiến thức, thông tin bổ ích, hướng dẫn tận tình đặc biệt lời khuyên quý báu Thầy cho chúng em thời gian chúng em làm đồ án tốt nghiệp Các Thầy phản biện đóng góp ý kiến quý báu giúp chúng em hoàn thiện nội dung đồ án tốt nghiệp TP HCM, ngày tháng năm 2014 SINH VIÊN THỰC HIỆN ĐỖ THANH HOÀI -LÊ NGUYỄN DUY ANH Hệ thống truyền động xe Hybrid MỞ ĐẦU i Lý lựa chọn đề tài Hiện thế giới đối mặt với vấn đề nghiêm trọng, ô nhiễm môi trường sử dụng lượng quan tâm hàng đầu Cuối thế kỷ trước, nhà khoa học dự báo nguồn lượng có nguồn gốc hóa thạch cạn dần Không biết xác chu kỳ tái tạo nguồn lượng trữ lượng Trong trình sử dụng loại nhiên liệu có nhược điểm cháy không hoàn toàn, tạo sản phẩm cháy: CO, CO2, HC, NOx, SOx gây ô nhiễm môi trường Nhiên liệu sử dụng tạo khí thải, khí thải không tạo lại nhiên liệu, nên nhiên liệu truyền thống gọi nhiên liệu không tái tạo Trước dễ dàng chọn xăng hay dầu, với vấn đề môi trường ngày cấp thiết, vấn đề đặt phải tìm kiếm loại nhiên liệu thay thế Các nguồn nhiên liệu tiếp theo gì, sử dụng thế nào? Trong tình hình trữ lượng dầu lòng đất không trước giá liên tục tăng lên Bên cạnh xu hướng làm giảm ô nhiễm môi trường giao thông vận tải hay xu hướng ô tô xạch đề Trước tình hình dân số thế giới ngày tăng nhu cầu muốn sở hữu xe ngày nhiều làm cho tình trạng ô nhiễm môi trường ngày tăng, gây tượng hiệu ứng nhà kính leo thang giá nhiên liệu đề cập phía Để giải quyết vấn đề yêu cầu thiết việc cho đời loại xe sạch, vừa với túi tiền người tiêu dùng thời kỳ khó khăn kinh tế nhiệm vụ thách thức lớn ngành công nghệ xe thế giới Khu vực sản xuất xe thế giới thời kỳ chuyển tiếp: từ bỏ dần loại xe chạy tốn xăng, dầu thải nhiều khí CO2 làm hâm nóng trái đất, để hướng đến kiểu xe để góp phần bảo vệ môi trường Trong bối cảnh kinh tế khó khăn chung nay, tất tập đoàn thế giới thi cho đời sáng chế kiểu xe mới, kỹ thuật Hệ thống truyền động xe Hybrid mới, để tồn để chinh phục vị khách hàng ngày khó tính Người tiêu dùng ngày có đòi hỏi cao, muốn sắm chiếc xe vừa an toàn hơn, vừa đẹp hơn, vừa tôn trọng tiêu chuẩn khí thải CO2 mà lại không đắt Theo kết thăm dò dư luận công bố hồi đầu tháng 9/2008 tập đoàn sản xuất xe Ý Fiat viện BVA thực hiện, 54% người Pháp hỏi cảm thấy có trách nhiệm với môi trường chọn kiểu xe có đến 47% coi lượng thải khí CO2 khối lượng xăng tiêu thụ số quan trọng mua xe Xe gây ô nhiễm - hao xăng Trước số liệu qua thăm dò cho thấy người dùng ôtô việc quan tâm đến thông số kỹ thuật, tính kinh tế xe vận hành lượng khí thải phát yếu tố quan tâm nhiều lựa chọn mua xe Từ có nhiều ý tưởng khái niệm nhằm đáp ứng yêu cầu Ta biết xe sử dụng nhiên liệu hóa thạch trình dẫn động đóng góp lớn việc gây ô nhiễm môi trường, đồng thời nguồn tiêu thụ nhiên liệu nhiều Chính thế ô tô không gây ô nhiễm môi trường mục tiêu hướng tới kỹ sư công ty sản xuất ô tô thế giới Gần có nhiều giải pháp công bố sử dụng loại nhiên liệu không truyền thống cho ô tô khí hóa lỏng LPG, khí thiên nhiên, điện, pin nhiên liệu, lượng mặt trời, ô tô lai (hybrid) Xe sử dụng lượng sạch, chạy điện lẫn xăng coi tương lai ngành công nghiệp sản xuất xe Vì thế, đề tài “Hệ thống truyền động xe Hybrid” thực nhằm phần bổ sung thêm nguồn tài liệu tham khảo, giúp sinh viên thấy tranh tổng quát cấu tạo, nguyên lý hoạt động,… khả vượt trội xe Hybrid so với dòng xe truyền thống Cũng tương lai phát triển dòng xe Hybrid Hệ thống truyền động xe Hybrid ii Mục tiêu đề tài - Hiểu khái quát hệ thống truyền động xe Hybrid cấu tạo cách bố trí phân loại cấu hình truyền động, đường truyền công suất xe Hybrid (nối tiếp, song song, hỗn hợp…) - Xây dựng công thức quan hệ tỉ số truyền, moment, công suất phân phối công suất xe Hybrid iii Nhiệm vụ đề tài - Tìm hiểu tổng quan xe Hybrid (lịch sử, phân loại, phận xe Hybrid…) - Tìm hiểu cách bố trí phân loại cấu hình truyền động đường truyền công suất xe Hybrid (nối tiếp, song song, hỗn hợp…) - Nghiên cứu, phân tích, xây dựng công thức quan hệ tỉ số truyền, moment phân phối công suất xe Hybrid iv Phương pháp nghiên cứu Người nghiên cứu sử dụng phương pháp sau: Tham khảo tài liệu: dựa vào tài liệu internet, tài liệu chuyên nghành ôtô thư viện nhiều nguồn tài liệu khác để có hướng nghiên cứu thích hợp Phương pháp tham khảo ý kiến Dịch tài liệu: chủ yếu dịch tiếng Anh từ tài liệu hướng dẫn tài liệu nước v Các nội dung đồ án Chương I : Giới thiệu tổng quan Chương II : Hệ thống truyền động xe Hybrid Chương III: Tính toán động học-động lực học phân phối công suất Chương IV: Kết luận đề nghị Hệ thống truyền động xe Hybrid MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỞ ĐẦU i Lý lựa chọn đề tài ii Mục tiêu đề tài iii Nhiệm vụ nghiên cứu iv Phương pháp nghiên cứu v Các nội dung đồ án Chương I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1 Khái niệm xe Hybrid Lịch sử hình thành phát triển Xu hướng phát triển xe Hybrid Các phận xe Hybrid 4.1 Động đốt 4.2 Mô tơ điện máy phát điện 10 4.3 Ắc quy cao áp 12 4.4 Bộ điều khiển công suất điện tử 15 4.5 Bộ phân phối công suất 15 4.6 Bộ phận chuyển đổi điện áp 16 4.7 Bộ sử lý HV ECU 17 4.8 Hệ thống làm mát 18 Hệ thống truyền động xe Hybrid Chương II: HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG TRÊN XE HYBRID 19 Giới thiệu hệ thống truyền động xe Hybrid 19 Nguyên lý hoạt động xe Hybrid 20 Phân loại cấu hình truyền động xe Hybrid 21 Ưu nhược điểm xe Hybrid 28 Chương III: TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC BỘ PHÂN PHỐI CÔNG SUẤT 30 Giới thiệu phân phối công suất 30 Nguyên lý hoạt động phân phối công suất 31 Các chế độ điều khiển phân phối công suất 32 Tính toán động lực học cho phân phối công suất 41 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 63 Kết luận 63 Đề xuất ý kiến 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 Hệ thống truyền động xe Hybrid TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ZR: số bánh bao (ZR = 78 răng) ZC: số tượng trưng cần dẫn bánh hành tinh Theo công thức: ZC = ZR+ ZS Ta có: (ở phần sở tính toán) ZC = ZR+ ZS = 78 + 30 = 108 (răng) Vậy: ZC = 108 (răng) Ở phân phối công suất xe Toyota Prius thì: + Động đốt nối với cần dẫn + Máy phát/máy khởi động MG1 nối với bánh mặt trời + Máy phát/máy khởi động MG2 nối với bánh bao Mối quan hệ moment phân phối công suất – PSD: Trong trình ăn khớp thông thường, đơn giản hai bánh bắt đầu ăn khớp với nhau, tỉ số truyền bánh ảnh hưởng đáng kể không đến mối tương quan tốc độ mà mối quan hệ moment Hình 3.20: Mối quan hệ moment phân phối công suất- PSD Tuy nhiên mối quan hệ moment bánh hành tinh phức tạp nhiều Chúng ta tìm hiểu để moment từ động đốt truyền đến bánh bao bánh xe chủ động, đến bánh mặt trời MG1 Ở xem xét bánh hành tinh ăn khớp , đẩy Hệ thống truyền động xe Hybrid 51 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP xung quanh PSD nhờ cần dẫn bánh hành tinh (cần dẫn nối với động đốt trong) xảy tương tự bánh hành tinh lại Để đơn giản việc giải thích, ta coi bánh mặt trời có 30 răng, bán kính 30 đơn vị, bán kính bánh bao 78 đơn vị có 78 ăn khớp Do trục bánh hành tinh nằm bánh mặt trời bánh bao hay (78 + 30)/2 = 54 đơn vị chiều dài tính từ trục Đặt: RS = 30 (đơn vị chiều dài) : bán kính bánh mặt trời RR = 78 (đơn vị chiều dài) : bán kính bánh bao RC = 54 (đơn vị chiều dài) : bán kính cần dẫn bánh hành tinh Quy ước: TR: moment bánh bao TS: moment bánh mặt trời TC: moment cần dẫn bánh hành tinh FR: lực tác dụng lên bánh bao FS: lực tác dụng lên bánh mặt trời FC: lực tác dụng lên cần dẫn bánh hành tinh Khi xe chạy thành phố với yêu cầu khí thải nghiêm ngặt xe chạy chế độ tiết kiệm nhiên liệu, không cần công suất lớn Khi động đốt không làm việc, có động điện máy phát MG1, MG2 hoạt động Chế độ khởi động đột ngột Khi động đốt không làm việc (tức cần dẫn bánh hành tinh giữ cứng) động điện MG2 hoạt động quay theo chiều kim đồng hồ Răng bánh bao ăn khớp với bánh hành tinh, làm cho bánh hành tinh quay theo chiều kim đồng hồ Mỗi bánh hành tinh ăn khớp với bánh mặt trời bánh mặt trời quay theo tác dụng bánh bao theo chiều ngược lại Bánh mặt trời quay làm cho máy phát MG1 hoạt động (phát điện để cung cấp điện lại cho ắc-quy HV) Nếu MG1 giữ lại không quay động đốt hoạt động, lại quay tự Trong : Bánh bao phần tử chủ động Bánh mặt trời phần tử bị động Cần dẫn phần tử cố định Hệ thống truyền động xe Hybrid 52 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Áp dụng công thức Willis (công thức 1) trường hợp : C = 0, S : đầu ra, R : đầu vào Tỉ số truyền : iSR = R – C S – C =− ZS ZR = −0,385 (Dấu – cho biết bánh bị động quay ngược chiều so với bánh chủ động) Giả sử moment động điện MG2 phát truyền đến bánh bao 100% (bỏ qua ma sát) Theo công thức (7): Với: mz(F) = mo(Fxy) = ± Fxyh TR = mz(F) FR = Fxy RR = h Ta có: TR = FR.RR = FR.78 = 100% Theo công thức (8) tỉ số truyền ta có: Với: iSR = MR MV MR = T S MV = TR iSR = 0,385 TS = 0,385.TR = 0,385.100% = 38,5% Như vậy tổng moment 100% từ bánh bao truyền đến bánh mặt trời moment 38,5% Chế độ xe chạy lùi Đây chế độ đặc biệt phân phối công suất Khi động đốt không hoạt động, máy phát MG1 quay theo chiều kim đồng hồ kéo theo bánh hành tinh quay theo chiều ngược lại (do ăn khớp ngoài), kết MG2 quay theo chiều ngược lại để thực trình lùi xe Động đốt đôi lúc hoạt động trở lại thực trình lùi xe Vào lúc này, cần dẫn bắt đầu hoạt động, MG1 quay nhanh để bù lại thay đổi tốc độ động đốt trong, ngăn ngừa cản trở việc lùi xe Trong đó: Bánh mặt trời phần tử chủ động Bánh bao phần tử bị động Hệ thống truyền động xe Hybrid 53 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Cần dẫn phần tử cố định Áp dụng công thức Willis (công thức 1) trường hợp : C = , R : đầu ra, S : đầu vào Tỉ số truyền : iRS = S – C R – C =− ZR ZS =− 78 30 = −2,6 (Dấu – cho biết bánh bao quay ngược chiều so với bánh mặt trời) Giả sử máy phát MG1 hoạt động tạo moment truyền đến bánh mặt trời 100% (bỏ qua ma sát) Theo công thức (7): Với: mz(F) = mo(Fxy) = ± Fxyh TS = mz(F) FS = Fxy RS = h Ta có: TS = FS.RS = FS.30 = 100% Theo công thức (8) tỉ số truyền ta có: Với: iRS = MR MV MR = T R MV = TS iRS = 2,6 TR = 2,6.TS = 2,6.100% = 260% Như vậy tổng moment 100% từ bánh mặt trời truyền đến bánh bao moment tăng lên 260% so với moment ban đầu Đáp ứng tốt cho chế độ lùi Chế độ xuống dốc dài Khi xe chạy xuống dốc dài với quán tính xe độ nghiêng dốc, lúc xe chạy mà không cần đến công suất động đốt động điện Ngay lập tức ECU điều khiển động đốt ngưng hoạt động Chế độ xảy động đốt động điện không cần tạo công suất tốc độ xe 42 mph Động ngừng hoạt động hoàn toàn, nhiên bánh hành tinh tiếp tục hoạt động Khi cần dẫn không hoạt động, điều cho phép Hệ thống truyền động xe Hybrid 54 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP động điện chuyển động quay tự Ở tương tự trường hợp số trung gian N loại xe truyền thống Lúc xe chạy tới nên bánh bao quay theo chiều kim đồng hồ làm cho bánh hành tinh quay quanh trục quay chiều kim đồng hồ, bánh mặt trời phải quay theo chiều ngược lại Trong : Bánh bao phần tử chủ động Bánh mặt trời phần tử bị động Cần dẫn phần tử cố định Áp dụng công thức Willis (công thức 1) trường hợp : C = 0, S: đầu ra, R: đầu vào Tỉ số truyền : iSR = R – C S – C =− ZS ZR = −0,385 (Dấu – cho biết bánh bị động quay ngược chiều so với bánh chủ động) Giả sử moment động điện MG2 phát truyền đến bánh bao 100% (bỏ qua ma sát) Theo công thức (7): Với: mz(F) = mo(Fxy) = ± Fxyh TR = mz(F) FR = Fxy RR = h Ta có: TR = FR.RR = FR.78 = 100% Theo công thức (8) tỉ số truyền ta có: Với: iSR = MR MV MR = T S MV = TR iSR = 0,385 TS = 0,385.TR = 0,385.100% = 38,5% Như vậy tổng moment 100% từ bánh bao truyền đến bánh mặt trời moment 38,5% Hệ thống truyền động xe Hybrid 55 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chế độ khởi động Động điện MG1, bắt đầu quay theo chiều kim đồng hồ Làm cho bánh hành tinh quay theo chiều ngược lại Tốc độ tăng dần lên, moment xoắn đủ lớn làm cho cần dẫn quay theo chiều kim đồng hồ, mà cần dẫn lại nối với trục khuỷu động đốt trong, vậy khởi động động đốt Mặc dù bánh hành tinh ăn khớp với bánh bao, di chuyển không làm cho bánh bao quay Vì thế bánh xe không chuyển động Tuy nhiên, nếu bánh xe di chuyển trình khởi động xảy Trong đó: Bánh mặt trời phần tử chủ động Cần dẫn phần tử bị động Bánh bao phần tử cố định Áp dụng theo công thức (6): Với : i12 = 1 2 = Z2 Z1 = r2 r1 ZC = Z ZS = Z1 Tỉ số truyền : iCS = ZC ZS = 108 = +3,6 30 (Dấu + cho biết cần dẫn bánh hành tinh quay chiều với bánh mặt trời) Giả sử máy phát MG1 hoạt động tạo moment truyền đến bánh mặt trời 100% (bỏ qua ma sát) Theo công thức (7): Với: mz(F) = mo(Fxy) = ± Fxyh TS = mz(F) FS = Fxy RS = h Ta có: TS = FS.RS = FS.30 = 100% Theo công thức (8) tỉ số truyền ta có: Với: iCS = MR MV MR = TC MV = TS Hệ thống truyền động xe Hybrid 56 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iCS = 3,6 TC = 3,6.TS = 3,6.100% = 360% Như vậy moment từ máy phát MG1 cung cấp cho bánh mặt trời 100%, truyền qua cần dẫn để khởi động, động đốt moment khuếch đại tăng lên 360% Chế độ chạy tiết kiệm nhiên liệu Đây chế độ giống trường hợp “tăng tốc” công suất cần thiết nhỏ ECU dựa vào tín hiệu trạng thái hoạt động xe, tốc độ động điện động đốt hợp lý cho hiệu suất cao Nếu tốc độ động đốt nhỏ 42v/p ECU điều khiển cho động ngừng hoạt động chuyển sang chế độ leo dốc Thực tế, tốc độ PSD nhỏ MG1 điều khiển quay ngược chiều Đây điều dẫn đến khác chế độ “tiết kiệm” với chế độ khác, kể từ công suất nhỏ để trì tốc độ không đổi xe đường cao tốc Trong đó: Bánh bao phần tử chủ động Bánh mặt trời phần tử bị động Cần dẫn phần tử chủ động Áp dụng công thức Willis (công thức 6) trường hợp : Tỉ số truyền : iSR = − iSC = − ZS ZR ZS ZC =− 30 78 = −0,385 30 = − 108 = −0,28 (Dấu – cho biết bánh bị động quay ngược chiều so với bánh chủ động) Giả sử moment động điện MG2, động đốt phát truyền đến bánh bao cần dẫn 100% (bỏ qua ma sát) Theo công thức (7): Ta có: mz(F) = mo(Fxy) = ± Fxyh TC = FC.RC = FC.54 = 100% TR = FR.RR = FR.78 = 100% Áp dụng công thức (8) tỉ số truyền ta có: Với: iSC = MR MV M R = TS Hệ thống truyền động xe Hybrid 57 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MV = TC TS = TC.iSC = 0,28.100% = 28% Áp dụng công thức (8) tỉ số truyền ta có: Với: iSR = MR MV MR = TS M V = TR TS = TR.iSR = 0,385.100% = 38,5% Như vậy moment từ bánh bao 100% truyền qua bánh mặt trời giảm xuống 38,5% moment từ cần dẫn 100% truyền qua bánh mặt trời giảm xuống 28% Khi MG1 MG2 không hoạt động, có động đốt hoạt động Chế độ chạy cầm chừng (chế độ xảy ắc-quy nạp chưa đầy xe đứng yên) Khi bánh bao giữ cố định, động đốt hoạt động quay theo chiều kim đồng hồ, bánh hành tinh quay ngược chiều kim đồng hồ Do bánh hành tinh ăn khớp với bánh mặt trời nên làm cho bánh mặt trời quay chiều kim đồng hồ Trong : Bánh bao phần tử cố định Bánh mặt trời phần tử bị động Cần dẫn bánh hành tinh phần tử chủ động Áp dụng công thức tính tỉ số truyền (công thức 6) : R = 0, S: đầu ra, C: đầu vào Tỉ số truyền : i12 = iSC = 1 2 ZS ZC = = Z2 Z1 30 108 = r2 r1 = 0,28 Giả sử moment từ động đốt truyền đến cần dẫn 100% (bỏ qua ma sát) Áp dụng công thức (7): Với: mz(F) = mo(Fxy) = ± Fxyh TC = mz(F) FC = Fxy Hệ thống truyền động xe Hybrid 58 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP RC = h Ta có: TC = FC.RC = FC.54 = 100% Áp dụng công thức (8) tỉ số truyền ta có: Mà: iSC = MR MV M R = TS M V = TC iSC = 0,28 TS = 0,28.TC = 0,28.100% = 28% Như vậy moment từ động đốt truyền đến cần dẫn 100% truyền qua bánh mặt trời 28% Chế độ chạy lùi động đốt hoạt động: MG2 điều khiển quay ngược chiều kim đồng hồ Khi cần dẫn quay chiều kim đồng hồ bánh hành tinh quay quanh trục ngược chiều kim đồng hồ nên làm bánh mặt trời quay chiều kim đồng hồ (phát điện cung cấp cho ắc-quy HV) Điều làm cho xe di chuyển ngược lại Đây chế độ đặc biệt loại trừ hoàn toàn cần thiết số lùi mà tất xe mong muốn Khi đó: Cần dẫn phần tử chủ động Bánh mặt trời bánh bao phần tử bị động Áp dụng theo công thức (6) tính tỉ số truyền : iRC = − ZR ZC =− 78 108 = − 0,72 (Dấu – cho biết bánh bao quay ngược chiều so vơi cần dẫn) iSC = ZS ZC = 30 108 = 0,28 (Dấu + cho biết bánh mặt trời quay chiều so với cần dẫn) Chế độ bắt đầu tăng tốc: Nếu điều khiển MG2 quay chiều kim đồng hồ (tốc độ MG2 nhỏ tốc độ động đốt trong), cần dẫn quay chiều kim đồng hồ bánh hành tinh quay quanh trục ngược chiều kim đồng hồ nên làm cho bánh mặt trời quay chiều kim đồng hồ Hệ thống truyền động xe Hybrid 59 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM Khi : ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Cần dẫn phần tử chủ động Bánh mặt trời bánh bao phần tử bị động Áp dụng công thức (công thức 6) : Tỉ số truyền : iRC = iSC = ZR ZC ZS ZC = = 78 108 30 108 = 0,72 = 0,28 Giả sử moment từ động đốt phát truyền đến cần dẫn 100% (bỏ qua ma sát) Áp dụng công thức (7): Với: mz(F) = mo(Fxy) = ± Fxyh TC = mz(F) FC = Fxy RC = h Ta có: TC = FC.RC = FC.54 = 100% Cả hai trường hợp điều khiển MG2 quay chiều ngược chiều kim đồng hồ tỉ lệ moment phân phối từ động đốt đến bánh bao bánh hành tinh tính sau: Lực từ trục bánh hành tinh (cần dẫn) tác dụng lên bánh bao cân bang với lực tác dụng lên bánh mặt trời bánh hành tinh hoạt động bánh không tải TC Nên: FR = F S = Với: FR: lực tác dụng lên bánh bao 108 (11) FS: lực tác dụng lên bánh mặt trời Từ (11) ta tìm moment truyền qua bánh bao bánh mặt trời: TR = TS = Với: TC 78 108 TC 30 108 (12) TR: moment bánh bao TS: moment bánh mặt trời Hệ thống truyền động xe Hybrid 60 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM TR = TC Từ (12) => TS = TC 2,6 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP = TC.0,72 3,6 = TC.0,28 3,6 Mà TC = 100% Vậy: TR = 72% TS = 28% Như vậy moment truyền từ động đốt qua cần dẫn 100% (nếu bỏ qua ma sát) 72% moment truyền đến bánh bao 28% moment truyền đến bánh mặt trời, hay tỉ lệ chia 2,6:1 moment đến bánh bao bánh mặt trời Khi động đốt động điện MG1, MG2 hoạt động (chế độ tăng tốc) Khi động đốt động điện MG2 cung cấp phần lớn công suất đến bánh xe dẫn động MG1 quay theo dẫn động Vì vậy MG1 lúc máy phát nạp lại điện cho ắc-quy HV Năng lượng tạo MG1 MG2 sử dụng lập tức Ở chế độ tăng tốc, nguồn lượng động điện tạo chuyển sang máy phát làm lợi cho lượng ắc-quy nhiều Khi : Bánh bao cần dẫn phần tử chủ động Bánh mặt trời phần tử bị động Áp dụng công thức (công thức 6) : Tỉ số truyền : iSC = iSR = ZS ZC ZS ZR = = 30 108 30 78 = 0,28 = 0,385 Giả sử moment từ động đốt phát truyền đến cần dẫn 100% moment từ MG2 truyền đến bánh bao 100% (bỏ qua ma sát) Áp dụng công thức (7): Ta có: mz(F) = mo(Fxy) = ± Fxyh TC = FC.RC = FC.54 = 100% TR = FR.RR = FR.78 = 100% Hệ thống truyền động xe Hybrid 61 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM Áp dụng công thức (8) tỉ số truyền ta có: Mà: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iSC = MR MV MR = TS M V = TC iSC = 0,28 TS = 0,28.TC = 0,28.100% = 28% Áp dụng công thức (8) tỉ số truyền ta có: Mà: iSR = MR MV M R = TS M V = TR iSR = 0,385 TS = TR.iSR = 0,385.100% = 38,5% Như vậy moment từ bánh bao 100% truyền qua bánh mặt trời giảm xuống 38,5% moment từ cần dẫn 100% truyền qua bánh mặt trời giảm xuống 28% Hệ thống truyền động xe Hybrid 62 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN Kết luận: Ôtô Hybrid với tính vượt trội như: Sử dụng phương pháp tái sinh lượng để tạo dòng điện nạp cho ắcquy Động đốt làm việc cần tăng tốc, hết bình nên giảm lượng tiêu thụ nhiên liệu (động Hybrid tiêu thụ lượng nhiên liệu nhiều so với động đốt thông thường, nửa) Động điện dùng chế độ gia tốc tải lớn nên động đốt cần cung cấp công suất vừa đủ thiết kế động có kích thước nhỏ gọn Mặt khác, tính toán chọn trước dãy tốc độ phù hợp nên công suất moment động đốt chọn vùng hoạt động tối ưu Nguồn công suất moment sau phối hợp hai động cho gần lý tưởng thế làm thay đổi nhiều đến đặc tính kéo bánh xe chủ động Điều cải thiện số tính ôtô khả tăng tốc, khả leo dốc Giảm thiểu ô nhiễm môi trường, khắc phục tình trạng khủng hoảng lượng dầu mỏ Ngoài xe Hybrid giúp người tiết kiệm tốn tiền mua nhiên liệu hơn, tuổi thọ phận : phanh, động đốt trong… nâng cao… Hybrid ngày nhiều người sử dụng Một lý khiến hybrid ngày quan tâm môi trường sống Hybrid lý tưởng giới hạn mức độ gây ồn không phát sinh chất gây ô nhiễm thông thường bồ hóng chất độc dạng khí khác Hybrid Prius sử dụng động đốt mô tơ điện nên có cấu tạo Hệ thống truyền động xe Hybrid 63 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP phức tạp Hộp số có nhiều chế độ làm việc khác phù hợp với điều kiện người lái Hệ thống phanh sử dụng hãm điện động kết hợp với phanh thường Hệ thống lái hệ thống treo không khác so với loại xe đời trước Trong hệ thống lái sử dụng trợ lực lái điện, treo sử dụng Marpherson cầu trước Vì thời gian kiến thức hạn chế nên đồ án nhiều thiếu sót, mong quý thầy cô dẫn bổ sung thêm Qua đây, em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Trạng, thầy cô khoa khí động lực giúp đỡ dẫn nhiệt tình suốt trình thực đề tài Đề nghị Sau hoàn thành xong đề tài em có số ý kiến đề xuất sau: - Dòng xe lai ngày sử dụng rộng rãi nhờ ưu điểm tiết kiệm nhiên liệu gây ô nhiễm môi trường Vì vậy, việc cập nhật kiến thức cấu tạo tính cần thiết sinh viên khí động lực Do đó, cần có nhiều tài liệu, phần mềm buổi hội thảo, chuyên đề để giải quyết thắc mắc sinh viên dòng xe - Vì phạm vi nghiên cứu xe lai vô rộng lớn nên đồ án cung cấp kiến thức “Hệ Thống Truyền Động Trên Xe Hybrid ” Do đó, từ đề tài đưa đề tài liên quan nghiên cứu chi tiết chuyên sâu xe Hybrid nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển tương lai - Nên phát triển đề tài cách xây dựng mô hình, phần mềm mô phục vụ giảng dạy để sinh viên dễ nắm bắt Hệ thống truyền động xe Hybrid 64 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình ôtô GVC.ThS Đặng Quý– Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM- 9/ 2010 Giáo trình ôtô GVC.ThS Đặng Quý– Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM – 1/2006 Hệ thống điện thân xe điều khiển tự động xe ô tô PGS.TS Đỗ Văn Dũng– TP HCM- 2007 Từ điển Anh Việt chuyên ngành ôtô PGS.TS Đỗ Văn Dũng- Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM Ks Nguyễn Quân-Thiết kế hệ thống động lực học ô tô lai nhiệt điện hai chổ ngồi (2004) http://www.Toyota.com http://www.youtube.com http://tailieu.vn http://vi.wikipedia.org 10 http://www.oto-hui.com/diendan 11 www.auto-howstuffwork.com 12 www.Google.com 13 http://khotailieu.vn 14 http://feueleconomy.gov/ 15 http://greenhybrid.com/compare/mileage Hệ thống truyền động xe Hybrid 65