Nghiên cứu hệ thống điều khiển trên ôtô HYBRID của TOYOTA

MỤC LỤC Trang DANH MỤC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ...…………………………………………...1 DANH MỤC BẢNG BIỂU………………………………….………………..3 LỜI NÓI ĐẦU 4 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ÔTÔ HYBRID 5 1.1. Khái niệm chung 5 1.2. Xu hướng phát triển của ôtô hybrid 5 1.3. Những nhược điểm mà ôtô hybrid khắc phục được so với ôtô thông thường 6 1.4. Phân loại ôtô hybrid 6 1.4.1. Theo thời điểm phối hợp công suất 6 1.4.1.1. Chỉ sử dụng motor điện ở tốc độ chậm 6 1.4.1.2. Phối hợp khi cần công suất cao 7 1.4.2. Theo cách phối hợp công suất giữa động cơ nhiệt và động cơ điện 7 1.4.2.1. Kiểu nối tiếp 7 1.4.2.2. Kiểu song song 8 1.4.2.3. Kiểu hỗn hợp 9 1.4.2.4. So sánh giữa ba kiểu phối hợp công suất 11 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ÔTÔ HYBRID 12 2.1. Sơ đồ tổng quát của đường truyền công suất trên ôtô hybrid 12 2.3. Xác định công suất sinh ra sau khi phối hợp hai động cơ 13 2.4. Đặc tính kéo tại bánh xe chủ động 18 2.4.1. Xác định lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe chủ động (Fk) 18 2.4.2. Xác định tỷ số truyền của bộ truyền hành tinh 19 2.4.3. Xác định công suất kéo tại bánh xe chủ động (Pk) 19 2.4.4. Xây dựng đặc tính kéo tại bánh xe chủ động 20 2.5. Phương pháp xác định các thông số động lực học cơ bản 21 2.5.1. Xác định các lực cản chuyển động 21 2.5.2. Xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo 22 2.5.3. Ứng dụng đồ thị cân bằng lực kéo để xác định các thông số động lực học cơ bản của ôtô 23 Chương 3: KẾT CẤU ĐỘNG CƠ HYBRID CỦA TOYOTA 27 3.1. Kết cấu động cơ hybrid của Toyota 27 3.1.1. Mô hình tổng quát của ôtô hybrid 27 3.1.2. Động cơ đốt trong 28 3.1.3. Hộp số và bộ phân phối công suất (Hybrid Transaxle) 29 3.1.4. Motor điện và máy phát điện 30 3.1.5. Bộ phận chuyển đổi điện (Inverter with Converter) 31 3.1.6. Ắcquy điện áp cao. (HV Battery High Volt Battery) 32 3.1.7. Cáp nguồn 32 3.1.8. Ắc quy phụ 33 3.1.9. Các bộ phận khác có công dụng hỗ trợ trên ôtô hybrid 33 3.2. Điều khiển ôtô hybrid theo chế độ làm việc 34 3.2.1. Khởi động động cơ khi xe đang chạy 35 3.2.2. Tăng tốc nhẹ với động cơ 35 3.2.3. Tốc độ thấp ổn định 36 3.2.4. Tăng tốc tối đa 36 3.2.5. Tốc độ cao ổn định 36 3.2.6. Tốc độ tối đa 37 3.2.7.Giảm tốc độ và phanh: 37 3.2.8.Chế độ lùi xe: 38 3.2.9.Màn hình tiêu thụ nhiên liệu 39 3.2.10.Hệ thống mở cửa và khởi động hệ thống: 39 3.2.11.Các chế độ làm việc: 40 3.3. Hoạt động của hệ thống 41 3.3.1. Các biện pháp an toàn 42 3.3.2.Sự an toàn của xe khi ngập nước 43 3.3.3.Cụm hộp số hybrid bao gồm 44 3.3.4.Bộ ly hợp: 44 3.3.5. Động cơ điện 1,động cơ điện 2 45 3.3.6. Bộ bánh răng hành tinh: 47 3.3.7. Bộ giảm tốc 47 3.3.8. Động cơ điện nam châm vĩnh cửu 48 3.3.9. Cảm biến tốc độ 48 3.3.10. Máy biến đổi điện: 49 3.3.11. Bộ chuyển đổi khuếch đại 49 3.3.12. Máy biến đổi điện làm lạnh 51 3.3.13. Hệ thống làm mát máy biến đổi điện,động cơ điện 1 và động cơ điện 2: 51 3.3.14. ECU điều khiển kết hợp hệ thống hybrid: 52 Chương 4: QUY TRÌNH KIỂM TRA BẢO DƯỠNG 53 4.1. Tìm hiểu về ắc quy cao áp 53 4.2. Cách sử dụng ắc quy cao áp tốt nhất 54 4.3. Hiện tượng hư hỏng, nguyên nhân, sửa chữa bảo dưỡng 55 4.3.1. Hiện tượng nguyên nhân hư hỏng 55 4.3.2. Phương pháp kiểm tra sửa chữa nạp điện cho ắc quy 56 KẾT LUẬN 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60   LỜI NÓI ĐẦU Trong nhiều năm trở lại đây, thế giới phải đối mặt với những vấn đề lớn như ô nhiễm môi trường, sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch. Một loạt các ảnh hưởng và tác động xấu được bắt nguồn từ các vấn đề trên. Để khắc phục những vần đề khó khăn nói trên, cùng với các ngành khoa học công nghệ khác thì ngành công nghiệp ôtô kết hợp với các trung tâm, cơ sở nghiên cứu công nghệ khắp nơi trên thế giới đã tìm cách cải tiến và thay thế các công nghệ trên xe hơi. Mục đích của các nghiên cứu, thử nghiệm đó đều nhằm giảm sự phát thải ô nhiễm và giảm sự tiêu hao hoặc thay thế nhiên liệu truyền thống. Đã có một vài công nghệ hiện đại và tối ưu hơn được áp dụng cho xe hơi, trong số đó thì công nghệ hybrid electric đã và đang được áp dụng rộng rãi trong ngành chế tạo ôtô. Với những ưu điểm và hiệu quả của nó, công nghệ hybrid đang là một lựa chọn phù hợp cho các nhà sản xuất xe hơi trong hiện tại và tương lai. Có rất nhiều mẫu xe hơi của các hãng nổi tiếng đã thu được thành công khi tung ra thị trường như: Toyota Prius, Honda Insight... Với những thành công và sự cần thiết của công nghệ hybrid như đã nêu trên, do đó em nghiên cứu đã mạnh dạn chọn đề tài “Nghiên cứu hệ thống điều khiển trên ôtô hybrid” làm đề tài tốt nghiệp. Với sự nỗ lực và cố gắng của mình, cùng với sự hướng dẫn tận tình của Thầy Thân Quốc Việt, em đã thực hiện và hoàn thành các khối lượng theo yêu cầu. Tuy nhiên, do đây là một đề tài mới và phạm vi rộng cũng như còn hạn chế nhiều về tài liệu và kiến thức thực tế, nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo cùng các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn.

1 MỤC LỤC Trang DANH MỤC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ ………………………………………… DANH MỤC BẢNG BIỂU………………………………….……………… LỜI NÓI ĐẦU Trong nhiều năm trở lại đây, giới phải đối mặt với vấn đề lớn ô nhiễm mơi trường, cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch Một loạt ảnh hưởng tác động xấu bắt nguồn từ vấn đề Để khắc phục vần đề khó khăn nói trên, với ngành khoa học cơng nghệ khác ngành cơng nghiệp ôtô kết hợp với trung tâm, sở nghiên cứu cơng nghệ khắp nơi giới tìm cách cải tiến thay công nghệ xe Mục đích nghiên cứu, thử nghiệm nhằm giảm phát thải nhiễm giảm tiêu hao thay nhiên liệu truyền thống Đã có vài cơng nghệ đại tối ưu áp dụng cho xe hơi, số cơng nghệ hybrid electric áp dụng rộng rãi ngành chế tạo ôtô Với ưu điểm hiệu nó, cơng nghệ hybrid lựa chọn phù hợp cho nhà sản xuất xe tương lai Có nhiều mẫu xe hãng tiếng thu thành công tung thị trường như: Toyota Prius, Honda Insight Với thành công cần thiết công nghệ hybrid nêu trên, em nghiên cứu mạnh dạn chọn đề tài “Nghiên cứu hệ thống điều khiển ôtô hybrid” làm đề tài tốt nghiệp Với nỗ lực cố gắng mình, với hướng dẫn tận tình Thầy Thân Quốc Việt, em thực hoàn thành khối lượng theo yêu cầu Tuy nhiên, đề tài phạm vi rộng hạn chế nhiều tài liệu kiến thức thực tế, nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đóng góp ý kiến thầy giáo bạn để đề tài hồn thiện Hà Nội, Ngày 18 tháng 05 năm 2017 Sinh viên thực Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ÔTÔ HYBRID 1.1 Khái niệm chung Ô tô hybrid dòng xe sử dụng động tổ hợp, kết hợp động chạy lượng thông thường (xăng, Diesel…) với động điện lấy lượng điện từ ắc-quy cao áp phối hợp hai nguồn nhiên liệu xăng diesel, xăng khí ga hay xăng biodiesel Nhưng phạm vi đề tài em tập trung nghiên cứu vào cách phối hợp động chạy xăng động điện lấy lượng từ ắc quy cao áp Điểm đặc biệt ắc-quy nạp điện với chế nạp “thông minh” xe phanh, xuống dốc…, gọi trình phanh tái tạo lượng Nhờ mà ơtơ tiết kiệm nhiên liệu vận hành động điện đồng thời tái sinh lượng điện để dùng cần thiết 1.2 Xu hướng phát triển ôtô hybrid Sự phát triển phương tiện giao thông khu vực giới nói chung khơng giống nhau, nước có quy định riêng khí thải xe , có xu hướng bước cải tiến chế tạo loại ôtô mà mức ô nhiễm thấp giảm tối thiểu tiêu hao nhiên liệu Điều cấp thiết mà nguồn tài nguyên dầu mỏ ngày cạn kiệt dẫn đến giá dầu tăng cao mà nguồn thu nhập người dân lại tăng không đáng kể Các xe chạy Diesel, xăng nhiên liệu khác tràn ngập thị trường gây ô nhiễm mơi trường, làm cho bầu khí ngày xấu đi, hệ sinh thái thay đổi Vì việc tìm phương án để giảm tối thiểu lượng khí gây ô nhiễm môi trường vấn đề cần quan tâm ngành ô tô nói riêng người nói chung Ơtơ khơng gây ô nhiễm (zero emission) mục tiêu hướng tới nhà nghiên cứu chế tạo ôtô ngày Có nhiều giải pháp cơng bố năm gần đây, như: hồn thiện q trình cháy động cơ, sử dụng loại nhiên liệu không truyền thống cho ơtơ LPG, khí thiên nhiên, methanol, biodiesel, điện, pile nhiên liệu, lượng mặt trời, ôtô lai (hybrid) Phạm vi viết bàn ôtô hybrid 1.3 Những nhược điểm mà ôtô hybrid khắc phục so với ơtơ thơng thường Ơtơ hybrid sinh khắc phục nhiều nhược điểm ôtô thông thường tổn thất lượng khởi động nguội, tổn thất phanh, lượng phát thải lớn chế độ không tải, tổn hao chuyển tay số,… Chúng ta tìm hiểu số tổn hao - Tổn thất khởi động nguội: động nhiệt thông thường ngừng hoạt động thời gian lâu việc khởi động lại động tiêu tốn nhiều lượng cho việc sởi ấm động cơ, hịa khí đậm khởi động nguội dẫn đến tượng cháy khơng hồn tồn Ơtơ khởi động động điện nên gần khắc phục - điệu Tổn thất phanh: phanh động cơ, nguồn lượng lớn từ động bị bỏ phí khơng có tác dụng kéo động Ở ôtô hybrid khắc phục điều cách sử dụng phanh - tái sinh lượng Lượng phát thải lớn chế độ không tải: chế độ không chế độ phát thải lớn động thông thường Trong chế độ động hoạt động để sinh lượng để thắng lực cản động Ơtơ hybrid khắc khục điều - cách sử dụng động điện cho chế độ chạy không tải Tổn hao chuyển tay số: để khắc phục điều số ơtơ hybrid dùng động điện để thay đổi tốc độ xe mô men kéo động Vậy nên loại bỏ hộp số động thơng thường 1.4 Phân loại ôtô hybrid 1.4.1 Theo thời điểm phối hợp công suất 1.4.1.1 Chỉ sử dụng motor điện tốc độ chậm Khi ôtô bắt đầu khởi hành, motor điện hoạt động cung cấp công suất giúp xe chuyển động tiếp tục tăng dần lên với tốc độ khoảng 25 mph (1,5 km/h) trước động xăng tự khởi động Để tăng tốc nhanh từ điểm dừng, động xăng phải khởi động cung cấp cơng suất tối đa Ngoài ra, motor điện động xăng hỗ trợ cho điều kiện lái yêu cầu nhiều công suất, leo dốc, leo núi vượt qua xe khác Do motor điện sử dụng nhiều tốc độ thấp, nên loại có khả tiết kiệm nhiên liệu lái đường phố đường cao tốc Toyota Prius Ford Escape Hybrid hai dịng điển hình thuộc loại 1.4.1.2 Phối hợp cần công suất cao Motor điện hỗ trợ động xăng điều kiện lái yêu cầu nhiều công suất, trình tăng tốc nhanh từ điểm dừng, leo dốc vượt qua xe khác, cịn điều kiện bình thường xe chạy động xăng Do đó, hybrid loại tiết kiệm nhiên liệu đường cao tốc động xăng bị gánh nặng Điển hình Honda Civic Hybrid Honda Insight thuộc loại thứ hai Cả hai loại lấy công suất từ ắc-quy motor điện sử dụng đương nhiên làm yếu cơng suất ắc-quy Tuy nhiên, xe hybrid không cần phải cắm vào nguồn điện để sạc có khả tự sạc 1.4.2 Theo cách phối hợp công suất động nhiệt động điện 1.4.2.1 Kiểu nối tiếp Động điện truyền lực đến bánh xe chủ động, công việc động nhiệt kéo máy phát điện để phát sinh điện nạp cho ắc-quy cung cấp cho động điện Hình 1.1a Hệ thống hybrid nối tiếp Dòng điện sinh chia làm hai phần, để nạp ắc-quy dùng chạy động điện Động điện cịn có vai trị máy phát điện (tái sinh lượng) xe xuống dốc thực trình phanh Hình 1.1b Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid nối tiếp Ưu điểm: Động đốt không hoạt động chế độ không tải nên giảm ô nhiễm môi trường, Động đốt chọn chế độ hoạt động tối ưu, phù hợp với loại ôtô Mặt khác động nhiệt hoạt động xe chạy đường dài quãng đường quy định dùng cho ăcquy Sơ đồ không cần hộp số Nhược điểm: Tuy nhiên, tổ hợp ghép nối tiếp tồn nhược điểm như: Kích thước dung tích ắc-quy lớn so với tổ hợp ghép song song, động đốt làm việc chế độ nặng nhọc để cung cấp nguồn điện cho ắc-quy nên dễ bị tải 1.4.2.2 Kiểu song song Dòng lượng truyền tới bánh xe chủ động song song Cả động nhiệt motor điện truyền lực tới trục bánh xe chủ động với mức độ tùy theo điều kiện hoạt động khác Ở hệ thống động nhiệt đóng vai trị nguồn lượng truyền moment cịn motor điện đóng vai trị trợ giúp tăng tốc vượt dốc Kiểu không cần dùng máy phát điện riêng động điện có tính giao hốn lưỡng dụng làm nhiệm vụ nạp điện cho ắc-quy chế độ hoạt động bình thường, tổn thất cho cấu truyền động trung gian, khởi động động đốt dùng máy phát điện để nạp điện cho ắc-quy Hình 1.2a Hệ thống hybrid song song Ưu điểm: Công suất ôtô mạnh sử dụng hai nguồn lượng, mức độ hoạt động động điện động nhiệt nên dung lượng bình ắcquy nhỏ gọn nhẹ, trọng lượng thân xe nhẹ so với kiểu ghép nối tiếp hỗn hợp Nhược điểm: Động điện phận điều khiển motor điện có kết cấu phức tạp, giá thành đắt động nhiệt phải thiết kế công suất lớn kiểu lai nối tiếp Tính nhiễm mơi trường tính kinh tế nhiên liệu khơng cao Hình 1.2b Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid song song 1.4.2.3 Kiểu hỗn hợp Hệ thống kết hợp hai hệ thống nối tiếp song song nhằm tận dụng tối đa lợi ích sinh Hệ thống lai nối tiếp có phận gọi "thiết bị phân chia công suất" chuyển giao tỷ lệ biến đổi liên tục công suất động nhiệt động điện đến bánh xe chủ động Tuy nhiên xe chạy theo "kiểu êm dịu" với động điện Hệ thống chiếm ưu việc chế tạo xe hybrid Hình 1.3a Hệ thống hybrid hỗn hợp Hình 1.3b Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid hỗn hợp 1.4.2.4 So sánh ba kiểu phối hợp công suất Bảng 1: So sánh ưu nhược điểm kiểu hệ thống phối hợp công suất Sự thực truyền Sự tiết kiệm nhiên liệu Kiểu lai Nối tiếp Song song Hỗn hợp Sự dừng Lấy động lại Hoạt không tái động hiệu sinh suất cao lượng Công suất Tổng hiệu suất Gia tốc phát cao tục liên 10 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN ƠTƠ HYBRID 2.1 Sơ đồ tổng qt đường truyền cơng suất ơtơ hybrid Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống truyền cơng suất Hình 2.2 Sơ đồ tổng qt hệ thống truyền cơng suất 49 Hình 3.10: Bộ bánh hành tinh 3.3.7 Bộ giảm tôc Bộ giảm tốc bao gồm đai xích, bánh trung gian bánh cuối Bộ đai xích với chiều rộng bước xích nh ỏ đảm b ảo ho ạt đ ộng êm.Chiều dài tổng thể giảm trái ngược với điều ển hộp số Các bánh trung gian bánh cuối gia công thông qua rèn luyện độ xác cao mặt bên c bánh đ ược tối ưu hóa để đảm bảo hoạt động cực êm Bộ giảm tôc: Các bánh cuối tối ưu hóa đ ể gi ảm khoảng cách trục trung tâm động trục vi sai làm cho b ộ truy ền nh ỏ gọn 3.3.8 Động điên nam châm vĩnh cửu Khi máy phát điện ba pha xoay chiều truyền thông qua cu ộn dây cuộn dây stator, từ trường quay tạo Khi quay từ trường phù hợp thời gian mối quan hệ với rotor, từ trường kéo nam châm vĩnh cửu nằm bên rotor vòng tròn, làm cho rotor quay tạo mô-men xoắn động điện Các mô-men xoắn t ạo tương ứng với lượng dòng điện chiều qua cuộn dây stator t ốc độ quay điều khiển tần số dòng điện xoay chiều ba pha Trên dòng xe '04 Prius đ ời sau 50 tạo nam châm vĩnh cửu thay đổi thành cấu trúc hình ch ữ V để cải thiện lượng điện mô-men xoắn Kết cấu nam châm vĩnh cửu:cấu trúc chữ v nam châm dòng xe ’04 đời sau cung cấp 50% lượng mơ hình trước 3.3.9 Cảm biến tôc độ Cảm biến đáng tin cậy nhỏ gọn nhận diện xác vị trí cực từ, điều cần thiết cho việc kiểm sốt động điện động ện Cảm biến stator có ba cuộn dây Kể từ rotor có hình oval, khoảng cách stator rotor thay đổi theo vịng quay rotor Ngồi ra, ECU điều khiển hệ thống sử dụng cảm biến cảm biến số vòng quay, tính tốn số lượng vị trí khác m ột khoảng thời gian định trước Đầu cuộn dây B C dịng điện so le 90 độ.Vì rotor hình oval, khoảng cách khe hở stator rotor thay đổi theo quay rotor Bởi qua dịng điện xoay chiều thơng qua cuộn dây A, đầu tương ứng với cảm vị trí cảm biến rotor tạo cuộn dây B C.Vị trí thu ần túy phát khác biệt kết đầu 51 Hình 11 : Cảm biến tốc độ 3.3.10 Máy biến đổi điên: Máy biến đổi điện thay đổi điện áp cao dòng điện m ột chi ều từ pin điện áp cao vào dòng điện xoay chiều ba pha cho động ện động c điện Các ECU điều khiển hoạt động transistors Ngoài ra,máy bi ến đổi điện truyền thơng tin cần thiết để điều khiển dịng m ột chiều, ch ẳng h ạn đầu cường độ dòng điện điện áp, với ECU điều khiển hệ thống Máy biến đổi điện,động điện động điện làm mát tản nhiệt chuyên dụng hệ thống làm mát tách bi ệt v ới hệ thống làm mát động Các ECU điều khiển máy bơm điện cho hệ th ống Trong Prius '04 sau , tản nhiệt đơn gi ản hóa khơng gian chiếm tối ưu 3.3.11 Bộ chuyển đổi khuếch đại Chuyển đổi khuyếch đại làm tăng điện áp định mức dòng ện m ột chiều 201.6V lượng pin cao áp với điện áp dòng điện chi ều tối đa 500V Để tăng điện áp, chuy ển đổi sử dụng tăng IPM (tích h ợp 52 lượng điều khiển điện tử) tạo IGBT (lớp bọc cách điện cực transistor) đ ể chuyển đổi điều khiển, lò phản ứng để lưu trữ lượng Khi động điện động điện hoạt động máy phát điện, máy biến đổi điện chuyển đổi xoay chiều (khoảng từ 201.6V đến 500V) tạo cách động tạo thành dòng điện chi ều, sau chuy ển đ ổi tăng giảm điện áp đến dòng điện chiều 201.6V để sạc pin cao áp Hình 3.12: Sơ đồ lắp ráp máy biến đổi điện Chuyển đổi: Các thiết bị phụ trợ xe (như đèn chiếu sáng, hệ th ống âm thanh, h ệ thống lạnh quạt làm mát, ECU, vv) trang bị tiêu chuẩn dòng ện chi ều 12V Trên '01-'03 Prius, điện áp máy phát điện hệ thống toyota hybrid dòng điện chiều 273.6V A chuyển đổi điện áp từ 273.6V đến 12V (dòng điện chiều) để sạc ắc quy phụ trợ Trên Prius '04 sau đó, máy phát ện hệ th ống toyota hybrid-II điện áp định mức 201.6V(dòng điện chiều) Bộ chuyển đổi chuy ển đổi điện áp từ 201.6V đến 12V(dòng điện chiều) để sạc pin phụ trợ 53 Hình 3.13: Sơ đồ hệ thống chuyển đổi dòng điện chiều 3.3.12 Máy biến đổi điên làm lạnh Hình 3.14: Máy biến đổi điện làm lạnh Việc lắp đặt máy biến đổi điện bao gồm máy bi ến đổi điện riêng biệt cho hệ thống điều hịa khơng khí thay đổi điện áp định mức pin cao áp dòng điện chiều 201.6V vào dòng điện xoay chiều 201.6V đ ể chuy ển đổi lượng điện hệ thống điều hịa khơng khí để nén khí 3.3.13 Hê thông làm mát máy biến đổi điên,động điên động điên 2: Một hệ thống làm mát chuyên dụng sử dụng máy bơm nước để làm mát máy biến đổi điện,động điện động điện Nó tách biệt với hệ 54 thống làm mát động hệ thống làm mát hoạt động có điện chuy ển sang để đánh lửa Hình 3.15: Các tản nhiệt để làm mát hệ thống tích hợp với tản nhiệt cho động 3.3.14 ECU điều khiển kết hợp thông hybrid: Điều khiển động điện 1, động điện động dựa yêu cầu momen xoắn ,điều khiển lực hãm phanh tình trạng nạp ện ắc quy điện áp cao (SOC) Những yếu tố xác định vị trí thay đ ổi, mức độ tăng tốc tốc độ xe Các ECU điều khiển theo dõi tình trạng nạp pin cao áp nhi ệt đ ộ pin cao áp, động điện động điện Để đảm bảo tắt mạch đáng tin cậy bảo vệ mạch từ ện áp cao c xe ECU điều khiển sử dụng ba rơ le đặt hệ th ống Relay l ắp ráp để kết nối ngắt kết nối mạch điện cao áp Nếu ECU điều khiển phát cố hệ thống lai, ều khiển hệ thống dựa liệu lưu trữ nhớ 55 Chương 4: QUY TRÌNH KIỂM TRA BẢO DƯỠNG Điểm lo ngại lớn mà người sử dụng ôtô hybrid dung lượng ắc quy cao áp ôtô hybrid không cao cần phải thay sau thời gian sử dụng Để tăng tuổi thọ cho ắc quy cao áp cần phải bảo dưỡng sử dụng cách hợp lý Vậy nên đề tài em xây dựng quy trình bảo dưỡng ắc quy cao áp Nhằm góp phần cải thiện thời gian sử dụng ắc quy cao áp cho người sử dụng ôtô hybrid Ở phần đến hư hỏng ắc quy, chuẩn bị dụng cụ để bảo dương cuối quy trình bảo dưỡng 4.1 Tìm hiểu ắc quy cao áp Cơng nghệ ắc qui niken-kim loại hyđrua đóng kín (Ni- MH) phát triển cho hệ thống hybrid cung cấp lượng cao tuổi thọ cao.Hệ thống hybrid điều khiển nạp xả để giữ ắc quy điện áp cao trạng thái điện không đổi Các ắc quy điện áp cao, ECU điều khiển ắc quy SMR (hệ thống rơle chính) chứa hộp đơn đặt khoang hành lí phía sau ghế sau Nguồn ắc quy điện áp cao chứa sáu hợp kim ni ken Hy-đrua kim loại pin 1.2 V nối để tạo mô đun Trong 01-03 Prius', 38 mô đun chia vào hai chỗ giữ nối tiếp mạch điện Như vậy, nguồn ắc quy cao áp chứa tổng số (của) 228 pin có điện áp định mức 273.6 V Trong Prius '04 sau đó, 28 module kết nối với điện áp định mức 201.6V Các pin kết nối hai nơi để giảm kháng bên ắc quy Các điện cực ắc quy điện áp cao làm xốp hợp kim niken hydrua kim loại Chú ý: Đối với thông tin tái chế pin, tham khảo Chính sách Bảo hành thủ tục hướng dẫn 56 Bảng 5: Thông số ắc quy điện áp cao Bộ ắc quy điện áp cao Điện áp ắc quy Prius ’04 sau 201.6V Prius ’01 đến ‘03 273.6V Số modun ắc quy 28 38 Số pin 168 228 Điện áp modun ắc quy 7.2V 7.2V 4.2 Cách sử dụng ắc quy cao áp tôt Sử dụng ắc quy cao áp cách làm tăng tuổi th ọ pin tránh rủi không đáng có • Sạc Khi sạc nhanh, nên sạc pin NiMH máy sạc pin thông minh để tránh sạc mức, gây hư hỏng pin tạo ều ki ện nguy hiểm Các pin NiMH đại có chứa chất xúc tác để phản ứng với loại khí sinh q trình s ạc q mức để pin không b ị t ổn hại (2 H2 + O2 -xúc tác > H2O) Tuy nhiên, làm việc dịng điện lên tới C/10 h (điện dung danh nghĩa chia cho 10 tiếng) Vì có phản ứng này, pin nóng lên nhiều, đánh dấu kết thúc trình s ạc M ột s ố máy s ạc nhanh có quạt để giữ pin mát Một số nhà sản xuất thiết bị cho pin NiMH có th ể s ạc m ột cách an toàn đơn giản với sạc pin dịng điện (thấp) ổn định, có hay khơng có đồng hồ tính việc thường xuyên sạc mức cho phép với dòng lên tới cỡ C/10 h Trên thực tế, hình thức áp dụng cho điện thoại bàn không dây loại sạc pin rẻ tiền Dù có th ể an tồn, điều không tốt cho tuổi th ọ pin Theo cu ốn hướng d ẫn s ạc pin NiMH Panasonic, thiết bị nạp điện thường xuyên (sạc mức dòng nhỏ) khiến pin bị hỏng tỷ lệ nạp điện có th ể gi ới hạn t ới mức gi ữa 0,033×C 0,05×C cho tối đa 20 để tránh làm hỏng pin 57 Việc sạc pin NiMH quy trình bảo quản dài hạn pin cần dùng xung theo chu kỳ phục vụ với dòng điện cao thay cho dùng dòng điện thấp thời gian dài để bảo quản tuổi thọ cho pin Pin hay pin không sử dụng khoảng th ời gian cần sạc đầy trước sử dụng Cũng lý pin có th ể ph ải c ần tr ải qua vài trình sạc/xả trước đạt mức điện dung cơng bố • Xả Cần thận trọng tiến hành xả pin nhằm đảm bảo hay nhi ều viên pin loạt pin nối kết với nhau, tương tự hai hay b ốn viên pin AA máy ảnh số, không bị xả hết tồn rơi vào tình trạng đảo cực Các viên pin khơng hồn tồn gi ống nhau, th ế khơng tránh tình trạng viên bị xả hết hoàn toàn tr ước viên khác Khi điều xảy ra, viên pin "tốt" bắt đầu "bi ến" viên x ả h ết đ ảo chiều, điều khiến viên pin hỏng hồn tồn M ột s ố máy ảnh, thiết bị định vị toàn cầu PDA dị điện áp chấm dứt xả an tồn tồn nhóm pin chấm dứt q trình xả, thi ết bị khác đèn chớp số đồ chơi khơng có chức Khi nhận th đèn tối thiết bị hoạt động chậm lại, cần tắt thi ết bị để tránh tình tr ạng đảo cực Đối với thiết bị sử dụng viên pin, tình trạng đảo cực khơng xảy ra, khơng có viên pin khác sạc ngược cho nó xả h ết Pin NiMH có tỷ lệ tự xả cao pin NiCd Tỷ lệ tự xả ngày đ ầu tiên thường mức 5-10%, ổn định khoảng 0,5-1% ngày nhiệt độ phòng Tỷ lệ bị ảnh hưởng lớn nhiệt độ bảo quản pin 4.3 Hiên tượng hư hỏng, nguyên nhân, sửa chữa bảo dưỡng 4.3.1 Hiên tượng nguyên nhân hư hỏng Hiện tượng: Nứt, vỡ vỏ, nắp, cực cầu nối 58 Nguyên nhân: Phần lớn không tuân thủ quy tắc bảo dưỡng kỹ thuật vận hành Phương pháp kiểm tra sửa chữa bảo dưỡng: Làm sơ Nếu vỏ có khe hở nứt gân góc không mm ti ết di ễn không 2cm2,Thì ta trát đầy chất dẻo 4.3.2 Phương pháp kiểm tra sửa chữa nạp điên cho ắc quy TT Nội dung bước Dụng cụ Phương pháp thao tác Yêu cầu kỹ thuật Chèn xe cắt Khối Kéo phanh tay dùng khối Xe chèn phải an mát ắc quy gỗ gỗ chèn trước bánh xe tồn Cơng tắc mát tam phía hướng di chuyến phải trạng thái giác xe Cắt cơng tắc mát Khố ắc quy Xác định cực Đồng Đặt hai que so vơn kế Thời gian thao tác tính ắc hồ chiều lên cực tính phải nhanh Xác quy vạn ắc quy, quan sát định xác cực kim vơn kế quay theo tính ắcquy chiều thuận que so nối với sườn dương đặt cực tính xe dương ắc quy ngược lại lần theo dây đầu bọc để xác định cực tính bắt sườn xe Tháo dây đầu Clê 14, Dùng clê 14 Tránh để Clê nối bọc bắt cực kìm cơng, giữ ngắn mạch âm nơi lỏng bulon đai ốc bắt cực tính ắc cực nhọn dương ắc quy chặt đầu bọc, sau quy Tránh làm dùng kìm nhọn cặp tháo hỏng ren bulon đai dây đầu bọc khói cực ắc ốc, đầu cực ắc quy 59 quy sườn xe, cực ắc quy cọc đồng phải máy khởi động Tháo giá kẹp Clê 12, Tháo bulon đai ốc bắt Tránh để Clê nối ắc quy Bê ắc 14 giá kẹp giữ chặt ắc quy ngắn mạch quy khỏi cực tính ắc xe quy Tránh làm hỏng ren bulon đai ốc, đầu cực ắc quy Vệ sinh bình Chổi, Dỗi nước, dùng chổi lơng Bề mặt ngồi ắc quy dẻ, rửa bụi bẩn bám ắc quy vệ nước, vào nắp cọc ắc quy sinh chất Dùng chất tẩy làm tẩy lần cuối, dẻ lau khơ khí nén thổi Kiểm tra lỗ Kìm, Dùng kìm nhọn cặp Lỗ nút bình phải thơng que vặn nút ắc quy ra, sau đảm bảo thơng thơng lấy que thông lỗ nút đổ dung dịch vệ sinh nút đậy Nạp điện cho Kiểm Kiểm tra điều chỉnh ổ phích cắm ắc quy Kiểm tra an công tắc nguồn, chiết áp nguồn phải đảm tra an toàn toàn điều chỉnh náy nạp bảo tiếp xúc điện Bút trạng thái khố.Cắm tốt thử phích cắm điện máy mạp điện vào ổ điện xoay chiều 220V sau dùng bút thử rị điện xoay chiều 220V vỏ máy nạp Đấu dây đầu Clê 14 Bắt chặt dây đầu bọc vào Dương ắc quy với bọc từ máy cực máy nạp cực tính dương máy nạp, nạp đến cực ắc quy âm ắc quy với âm 60 tính ắc quy máy nạp Bật công tắc Clê 14 Bắt chặt dây đầu bọc vào Dương ắc quy với nguồn máy cực máy nạp cực tính dương máy nạp, nạp đến cực ắc quy Bật cơng tắc âm ắc quy với âm tính ắc quy nguồn vị trí ON Hiệu máy nạp Quan sát Điều chỉnh chỉnh chiết áp nguồn thấy kim vôn chiết áp Quan quan sát đồng hồ ampe kế dừng giá trị sát dòng Nạp đọc giá trị dịng nạp Ngừng nạp cần nạp dừng lại điện cho ắc quy 10 Ngừng nạp Clê 14 Tắt công tắc nguồn, rút Tránh để Clê nối điện cho ắc phích cắm, ngắn mạch quy tháo dây đầu bọc hai cực tính ắc quy.Tránh làm hỏng ren bulon đai ốc, đầu cực ắc quy 11 Đo điện áp Đồng Xoay núm chuyển mạch Đo đọc ắc quy hồ đồng hồ đo thang xác mức điện áp vạn kiểm tra Vôn kế ắc quy chiều, đặt que đo dương lên cọc dương ắc quy, que đo âm lên cọc âm ắc quy đọc số vạch thang độ 61 62 KẾT LUẬN Sau gần hai tháng làm việc liên tục với hướng dẫn tận tình thầy giáo Th.s Thân Quốc Việt, góp ý bạn bè em hồn thành đề “Nghiên cứu hệ thống điều khiển ôtô HYBRID TOYOTA” Đề tài đưa nguyên lý hệ thống điều khiển ôtô hybrid.Hệ thống điều khiển ôtô hybrid gồm có điều khiển động điện, điều khiển phanh tái tạo điều khiển theo chế độ làm việc động Cụ thể phạm vi đề tài tập trung vào nghiên cứu nguyên lý điều khiển hệ thống theo chế độ làm việc xe Đề tài phần làm rõ vấn đề cần nghiên cứu, hệ thống điều khiển ôtô hybrid Đồng thời em tìm hiểu hư hỏng ắc quy cao áp lập quy trình bảo dưỡn pin cao áp Do nội dung đề tài nghiên cứu có khối lượng tương đối lớn nên q trình làm khơng tránh khỏi thiếu sót định, mong nhận ý kiến đóng góp q báu thầy bạn nhằm bổ sung cho đề tài ngày hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hybrid Vehicles and the Future of Personal Transportation, Allen fuhs, CRC Press Taylor & Fransis group, New York, 2009 [2] Toyota Prius Hybrid [3] Toyota Hybrid Training 2012 [4] Toyota Prius Hybrid ZVW35 Service manual library [5] Toyota Hybrid System [6] Tài liệu từ internet ... tung thị trường như: Toyota Prius, Honda Insight Với thành công cần thiết cơng nghệ hybrid nêu trên, em nghiên cứu mạnh dạn chọn đề tài ? ?Nghiên cứu hệ thống điều khiển ôtô hybrid? ?? làm đề tài tốt... 35 3.2 Điều khiển ôtô hybrid theo chế độ làm việc Dưới sơ đồ tổng quát hệ thống điều khiển ô tô hybrid sử dụng động nhiệt động điện Hình 3.9: Sơ đồ tổng quát hệ thông điều khiển ô tô Hybrid 3.2.1... nhận biết để điều khiển hệ thống hybrid Bộ điều khiển ECU cao áp điêu khiển động ECM (Engine control module) :Module điều khiển động (hộp đen) Inverter with converter:máy biến đổi điện Hybrid transaxle