1.2.1.4 .Tính tốn thơng số các thành phần chính
2.1. Các dạng kết nối công suất trong công nghệ hybrid
2.1.2. Hệ thống truyền lực hybrid dùng bộ kết nối tốc độ
Hình 2.5:Sơ đồ một thiết bị kết nối tốc độ.
Năng lượng được cung cấp bởi một nguồn năng lượng có được kết nối cùng nhau bằng cách cộng tốc độ của chúng. Tương tự bộ kết nối mô-men, bộ
SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc Lớp: Động cơ-K51
67
kết nối tốc độ có sơ đồ như hình 2.5 cũng gồm 3 cổng – 2 bậc tự do .Cổng 1 kết nối với ĐCĐT với dòng năng lượng đơn hướng. Cổng 2 và 3 có thể kết nối với mơ-tơ điện hoặc truyền lực cuối, cả 2 đều với dòng năng lượng 2 chiều.
Bộ kết nối tốc độ cơ khí có thuộc tính:
ω3 = ω1k1 + ω2k2 (2.4)
Với k1 và k2 là hằng số kết hợp với cấu trúc và hình học được thiết kế. Trong số 3 tốc độ ,ω1 , ω2 và ω3 ,2 trong số chúng độc lập với nhau và có thể điều khiển độc lập. Do sự ràng buộc của bảo tồn năng lượng, mơ-men xoắn được liên kết cùng nhau bởi biểu thức:
T3 = T1/k1 = T2/k2 (2.5)
Bộ bánh răng hành tinh.
Một thiết bị kết nối tốc độ điển hình là hệ bánh răng hành tinh như hình 2.6:
Hình 2.6: Hệ bánh răng hành tinh Willson
Hệ bánh răng hành tinh gồm 3 cổng đơn vị: bánh răng mặt trời, bánh răng bao và cần dẫn được đánh số 1,2,3 tương ứng trên hình.
SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc Lớp: Động cơ-K51
68
Bảng 2.1: Công thức xác định tốc độ, mô men của hệ bánh răng hành tinh
Tốc độ Mômen Bánh răng mặt trời 3 2 1 g g i i 3 2 1 g g i T T i
Bánh răng bao (vành răng) 3 1 1 g g i i T3 (1i Tg) 1 Cầu dẫn 1 ig.2 1 2 1 g T T i Mơ-tơ có stato động.
Thiết bị khác được sử dụng như một bộ kết nối tốc độ là mô-tơ điện với stato không cố định (được gọi là transmoto).Có thể coi mơ-tơ gồm có stato cố định với khung như 1 mơ tơ truyền thống, và có 2 rơ-to ,rơ-to trong và rơto ngồi. Rơ-to ngồi, rơ-to trong và khoảng không khí là 3 cổng như Hình 2.7:
Hình 2.7:Mơ-tơ có stato động
Năng lượng điện được biến đổi thành năng lượng cơ trong khoảng khơng khí.
Tốc độ của mô-tơ, trong điều kiện thông thường, là tốc độ tương đối của rôto trong với rơto ngồi. Quan hệ tốc độ có thể được biểu diễn: ωor = ωir + ωoi ,và quan hệ mô-men: Tor = Tir = Te .
Tương tự thiết bị kết nối mô-men, bộ kết nối tốc độ có thể sử dụng để cấu thành hệ thống truyền lực hybrid. Với 2 loại thiết bị kết nối tốc độ dùng hệ bánh răng hành tinh hay Mơ-tơ có stato động, ta cũng có 2 cấu hình khác nhau như hai ví dụ dưới đây hình 2.8 và hình 2.9 .
SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc Lớp: Động cơ-K51
69
Hình 2.8: Hệ thống truyền lực hybrid sử dụng bộ kết nối tốc độ kiểu hệ bánh
răng hành tinh
Như đã phân tích về bộ kết nối tốc độ kiểu hệ bánh răng hành tinh ở trên, để thay đổi chế độ hoạt động của xe ta bố trí thêm cơ cấu khóa 1 và 2. Khi khóa 1 hoạt động, năng lượng truyền từ ĐCĐT sẽ bị ngắt, cịn khi khóa 2 hoạt động bánh răng bao của hệ hành tinh đứng yên tức là năng lượng truyền từ mô-tơ điện bị ngắt. Khi cả hai khóa mở, xe hoạt động chế độ hybrid, cả hai động cơ cùng truyền năng lượng tới bánh xe dẫn động.
Hình2.9: Hệ thống truyền lực hybrid sử dụng bộ kết nối tốc độ kiểu Mơ-tơ có stato động.
Cũng hồn tồn tương tự với sơ đồ hình 2.8, trên hình 2.9 khóa 1 và ly hợp 2 được sử dụng để khóa rơto ngồi với khung và rơ-to ngồi với rô-to trong,
SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc Lớp: Động cơ-K51
70
tương ứng. Trạng thái của hai ly hợp và khóa quyết định đến chế độ hoạt động của xe.
- Ưu điểm: đảm bảo tính linh hoạt về phương diện tốc độ của động cơ và
mô-tơ, tránh được hiện tượng cưỡng bức tốc độ của 1 trong 2 nguồn khi tốc độ làm việc khác nhau.
- Nhược điểm: kết cấu hệ bánh băng hành tinh cồng kềnh, cịn mơ-tơ có stato động phức tạp yêu cầu chế tạo chính xác cao.