Tính toán thiết kế xe máy hybrid phù hợp với điều kiện ở việt nam

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1 CHƯƠNG 1TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ TÌNH HÌNH 5 GIAO THÔNG HIỆN NAY TẠI VIỆT NAM1.1. Tổng quan về ô nhiễm không khí 51.1.1. Ô nhiễm không khí 51.1.2. Các nguồn gây ô nhiễm không khí 61.1.3.Thành phần khí thải động cơ và tác hại do ô nhiễm khí thải gây ra 1.2. Cơ sở hạ tầng và tình hình giao thông đường bộ hiện nay tại Việt Nam 9 1.2.1. Cơ sở hạ tầng giao thông đường bộ 91.2.2. Tình hình giao thông đường bộ hiện tại 10CHƯƠNG 2 CÁC NGUỒN NHIÊN LIỆU, NĂNG LƯỢNG THAY THẾ SỬ DỤNG CHO ĐỘNG CƠ HIỆN NAY TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 13 2.1. Nhiên liệu lỏng 132.1.1. Dầu thực vật (Biodiesel) 132.1.3. Ethanol 14 2.2. Nhiên liệu khí 152.2.1. Khí hóa lỏng LPG (Liquefied Petroleum Gas) 152.2.2. Khí thiên nhiên nén CNG (Compressed Natural Gas) 162.3. Các loại nhiên liệu khác 162.3.1. Xe điện 162.3.2. Fuel – cell 192.3.4. Hybrid 20CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ XE HYBRID 223.1 Định nghĩa về xe Hybrid 223.2 Các chế độ làm việc của xe Hybrid 223.3 Xu hướng phát triển và ưu điểm của xe Hybrid 243.4. Phân loại xe Hybrid 253.4.1 Theo thời điểm phối hợp công suất 253.4.2. Theo cách phối hợp công suất 26 3.5 Một số kiểu xe máy Hybrid đã được thiết kế chế tạo trên thế giới 303.5.1 Honda Hybrid Scooter 313.5.2.eCycle Hybrid 323.5.3 FA 801 (Hybrid 80cc 500W) 32 3.5.4 Piaggio MP3 Hybrid 34CHƯƠNG 4PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN 364.1 Hệ thống truyền lực hybrid dùng bộ kết nối mô men 364.2 Hệ thống truyền lực hybrid dùng bộ kết nối tốc độ 384.3. Hệ thống truyền lực hybrid dùng bộ kết hỗn hợp 404.4. Chọn phương án thiết kế 41CHƯƠNG 5CHỌN XE CƠ SỞ VÀ NGUỒN CÔNG SUẤT CHO XE MÁY HYBRID 425.1. Công suất tính toán 42 5.2. Các thông số cơ bản của xe tham khảo 435.3. Các thông số cơ bản động cơ điện 455.4. Sơ đồ hệ thống truyền lực 455.4.1 Chọn hệ thống truyền lực theo xe tham khảo 465.4.2 Kiểm nghiệm các tỷ số truyền 495.4.3 Tỷ số truyền đai im của động cơ điện 51CHƯƠNG 6 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC 6.1. Cấu hình và mục tiêu thiết kế của xe 52 6.2. Cách trạng thái hoạt động 536.2.1 Chế độ một mình mô tơ kéo xe 53 6.2.2 Chế độ hybrid 546.2.3 Chế độ sạc pin 546.2.4 Chế độ một mình động cơ đẩy xe 556.2.5 Chế độ chỉ sử dụng phanh tái sinh 55 6.2.6 Chế độ phanh hybrid 566.3 Xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo ở chế độ chỉ động cơ đốt trong 576.4. Xây dựng đường đặc tính cân bằng lực kéo chỉ động cơ điện 596.5. Kết hợp cả động cơ đốt trong và động cơ điện 60 6.5.1 Khi tốc độ bắt đầu vượt quá 60kmh 606.5.2 Khi tốc độ đạt giá trị vmax= 95kmh 606.6. Xây dựng đồ thị đặc tính tăng tốc 61 6.6.1 . Đồ thị gia tốc của xe 616.6.2. Đồ thị thời gian và quãng đường tăng tốc của xe 63KẾT LUẬN 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

LỜI NÓI ĐẦU

Sự phát triển các phương tiện giao thông ở các khu vực trên thế giớikhông giống nhau nhưng đều có xu thế chung là cơ giới hoá quãng đườngdịch chuyển Sự gia tăng mật độ phương tiện giao thông dẫn đến hai vấn đềlớn cần giải quyết đó là sự quá tải của cơ sở hạ tầng và ô nhiễm môi trường

Sự phát triển ngành giao thông vận tải của hầu hết các nước đều được thựchiện theo định hướng làm giảm nhẹ sự tác động của hai vấn đề này đến kinh

tế - xã hội

Một xu hướng rất nổi bật hiện nay là sử dụng nguyên lý lai (hybrid) chonguồn động lực sử dụng trên phương tiện giao thông vận tải Động cơ lai sẽkết hợp được ưu điểm của hai động cơ thành phần và hạn chế những nhượcđiểm của chúng nên tạo ra được hiệu suất tổng hợp rất cao và đồng thời giảmthiểu phát thải khí gây ô nhiễm môi trường Vì vậy mà công nghệ lai đã đượccác nhà sản xuất xe trên thế giới tập trung nghiên cứu rất nhiều

Qua phân tích trên, rõ ràng việc nghiên cứu chế tạo xe gắn máy lai điện là một việc làm cần thiết Bởi vì đây là một loại phương tiện giao thông

xăng-cá nhân mới phù hợp với điều kiện sử dụng tại Việt Nam, giá thành rẻ vàgiảm thiểu tối đa việc gây ô nhiễm môi trường Ngoài ra, khi đề tài nàynghiên cứu tính toán thành công nó còn góp phần tạo động lực thúc đẩy phát

triển nền công nghiệp nước ta Chính vì vậy mà đề tài “Tính toán thiết kế xe máy hybrid phù hợp với điều kiện ở Việt Nam” là đề tài rất cần thiết và có

ý nghĩa khoa học - kỹ thuật rất lớn

Hà Nội, ngày 11 tháng 06 năm 2012 Sinh viên thực hiện

Phạm Văn Vinh

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ TÌNH HÌNH 5

GIAO THÔNG HIỆN NAY TẠI VIỆT NAM 1.1 Tổng quan về ô nhiễm không khí 5

1.1.1 Ô nhiễm không khí 5

1.1.2 Các nguồn gây ô nhiễm không khí 6

1.1.3.Thành phần khí thải động cơ và tác hại do ô nhiễm khí thải gây ra 1.2 Cơ sở hạ tầng và tình hình giao thông đường bộ hiện nay tại Việt Nam 9 1.2.1 Cơ sở hạ tầng giao thông đường bộ 9

1.2.2 Tình hình giao thông đường bộ hiện tại 10

CHƯƠNG 2 CÁC NGUỒN NHIÊN LIỆU, NĂNG LƯỢNG THAY THẾ SỬ DỤNG CHO ĐỘNG CƠ HIỆN NAY TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 13

2.1 Nhiên liệu lỏng 13

2.1.1 Dầu thực vật (Biodiesel) 13

2.1.3 Ethanol 14

2.2 Nhiên liệu khí 15

2.2.1 Khí hóa lỏng LPG (Liquefied Petroleum Gas) 15

2.2.2 Khí thiên nhiên nén CNG (Compressed Natural Gas) 16

2.3 Các loại nhiên liệu khác 16

2.3.1 Xe điện 16

2.3.2 Fuel – cell 19

2.3.4 Hybrid 20

CHƯƠNG 3

3.1 Định nghĩa về xe Hybrid 22

3.2 Các chế độ làm việc của xe Hybrid 22

3.3 Xu hướng phát triển và ưu điểm của xe Hybrid 24

3.4 Phân loại xe Hybrid 25

3.4.1 Theo thời điểm phối hợp công suất 25

3.4.2 Theo cách phối hợp công suất 26

3.5 Một số kiểu xe máy Hybrid đã được thiết kế chế tạo trên thế giới 30

3.5.1 Honda Hybrid Scooter 31

3.5.2.eCycle Hybrid 32

3.5.3 FA - 801 (Hybrid 80cc - 500W) 32

3.5.4Piaggio MP3 Hybrid 34

CHƯƠNG 4 PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN 36

4.1 Hệ thống truyền lực hybrid dùng bộ kết nối mô men 36

4.2 Hệ thống truyền lực hybrid dùng bộ kết nối tốc độ 38

4.3 Hệ thống truyền lực hybrid dùng bộ kết hỗn hợp 40

4.4 Chọn phương án thiết kế 41

CHƯƠNG 5 CHỌN XE CƠ SỞ VÀ NGUỒN CÔNG SUẤT CHO XE MÁY HYBRID 42

5.1 Công suất tính toán 42

5.2 Các thông số cơ bản của xe tham khảo 43

5.3 Các thông số cơ bản động cơ điện 45

5.4 Sơ đồ hệ thống truyền lực 45

5.4.1 Chọn hệ thống truyền lực theo xe tham khảo 46

5.4.2 Kiểm nghiệm các tỷ số truyền 49

5.4.3 Tỷ số truyền đai im của động cơ điện 51

CHƯƠNG 6 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC

6.1 Cấu hình và mục tiêu thiết kế của xe 52

6.2 Cách trạng thái hoạt động 53

6.2.1 Chế độ một mình mô tơ kéo xe 53

6.2.2 Chế độ hybrid 54

6.2.3 Chế độ sạc pin 54

6.2.4 Chế độ một mình động cơ đẩy xe 55

6.2.5 Chế độ chỉ sử dụng phanh tái sinh 55

6.2.6 Chế độ phanh hybrid 56

6.3 Xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo ở chế độ chỉ động cơ đốt trong 57

6.4 Xây dựng đường đặc tính cân bằng lực kéo chỉ động cơ điện 59

6.5 Kết hợp cả động cơ đốt trong và động cơ điện 60

6.5.1 Khi tốc độ bắt đầu vượt quá 60km/h 60

6.5.2 Khi tốc độ đạt giá trị v max = 95km/h 60

6.6 Xây dựng đồ thị đặc tính tăng tốc 61

6.6.1 Đồ thị gia tốc của xe 61

6.6.2 Đồ thị thời gian và quãng đường tăng tốc của xe 63

KẾT LUẬN 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

VÀ TÌNH HÌNH GIAO THÔNG HIỆN NAY TẠI VIỆT NAM

1.1 Tổng quan về ô nhiễm không khí

1.1.1 Ô nhiễm không khí

Ô nhiễm khí quyển là vấn đề thời sự nóng bỏng của cả thế giới chứ khôngphải riêng của một quốc gia nào Môi trường khí quyển đang có nhiều biếnđổi rõ rệt và có ảnh hưởng xấu đến con người và các sinh vật Hàng năm conngười khai thác và sử dụng hàng tỉ tấn than đá, dầu mỏ, khí đốt Đồng thờicũng thải vào môi trường một khối lượng lớn các chất thải khác nhau như:chất thải sinh hoạt, chất thải từ các nhà máy và xí nghiệp làm cho hàm lượngcác loại khí độc hại tăng lên nhanh chóng

Theo định nghĩa của các nhà khoa học “ Ô nhiễm không khí là sự có mặtmột chất lạ hoặc một sự biến đổi quan trọng trong thành phần không khí, làmcho không khí không sạch hoặc gây sự toả mùi, có mùi khó chịu, giảm tầmnhìn xa (do bụi)”

Duới đây là số liệu thống kê hàng năm khối lượng các chất thải có:

Điều đáng lo ngại nhất là con người thải vào không khí các loại khí độcnhư: CO2, NOX, CH4, CFC gây hiệu ứng nhà kính Theo nghiên cứu, chất khí

hiệu ứng nhà kính, CH4 là 13%, ozon tầng đối lưu là 7%, nitơ 5%, CFC là22%, hơi nước ở tầng bình lưu là 3%

Nếu như chúng ta không ngăn chặn được hiện tượng hiệu ứng nhà kính thìtrong vòng 30 năm tới mặt nước biển sẽ dâng lên từ 1,5 – 3,5 m (StepplanKeckes) Nhiệt độ trung bình của Trái Đất sẽ tăng khoảng 3,60°C (G.I.Plass),

và mỗi thập kỷ sẽ tăng 0,30°C

Theo các tài liệu khí hậu quốc tế, trong vòng hơn 130 năm qua nhiệt độTrái Đất tăng 0,40°C Tại hội nghị khí hậu tại Châu Âu được tổ chức gần đây,các nhà khí hậu học trên thế giới đã đưa ra dự báo rằng đến năm 2050 nhiệt

độ của Trái Đất sẽ tăng thêm 1,5 – 4,50°C nếu con người không có biện pháphữu hiệu để khắc phục hiện tượng hiệu ứng nhà kính

Một hậu quả nữa của ô nhiễm khí quyển là hiện tượng lỗ thủng tầng ôzôngây hậu quả xấu cho sức khoẻ của con người và các sinh vật sống trên mặtđất

1.1.2 Các nguồn gây ô nhiễm không khí

a Nguồn tự nhiên: cháy rừng, bão bụi, các quá trình phân huỷ, thối rữa

xác động, thực vật tự nhiên

b Nguồn nhân tạo: quá trình đốt nhiên liệu, do bốc hơi, rò rỉ, thất thoát

1.1.3 Thành phần khí thải động cơ và tác hại do ô nhiễm khí thải gây ra

a Thành phần khí thải động cơ

Các hợp chất ô nhiễm chính trong khí thải có thể chia làm hai nhóm : khí

và hạt rắn Người ta phân biệt các chất ô nhiễm sơ cấp được thải ra từ cácnguồn xác định (CO, HC,…) với các chất ô nhiễm thứ cấp (O3, …) được sảnsinh ra từ các phản ứng giữa các chất ô nhiễm sơ cấp với nhau dưới tác động

- Các thành phần khí thải từ động cơ Diesel

- Các thành phần khí thải từ động cơ xăng

+ HC (unburned hydro cacbon)+ CO (carbon monoxide)

+ NOx (nitơ oxit)+ SOx (oxit lưu huỳnh)+ Bồ hóng

+ CO2 (carbon dioxide) và H2O

b Những tác hại do khí thải gây ra

- Đối với sức khỏe con người: không khí ô nhiễm có thể giết chết

nhiều cơ thể sống trong đó có con người Ô nhiễm không khí trong nhà vàngoài môi trường tại Việt Nam là rất cao, điều này được lý giải bằng việcbệnh lý có liên quan đến ô nhiễm không khí ngày càng gia tăng

+ CO: Monoxyde carbon là sản phẩm khí không màu, không mùi,

không vị, sinh ra do ô xy hoá không hoàn toàn carbon trong nhiên liệutrong điều kiện thiếu oxy CO ngăn cản sự dịch chuyển của hồng cầu trongmáu làm cho các bộ phận của cơ thể bị thiếu oxy Nạn nhân bị tử vong khi70% số hồng cầu bị khống chế (khi nồng độ CO trong không khí lớn hơn1000ppm) Ở nồng độ thấp hơn, CO cũng có thể gây nguy hiểm lâu dài đốivới con người: khi 20% hồng cầu bị khống chế, nạn nhân bị nhức đầu, chóngmặt, buồn nôn và khi tỉ số này lên đến 50%, não bộ con người bắt đầu bị ảnhhưởng mạnh

+ NO x: NOx là họ các oxyde nitơ, trong đó NO chiếm đại bộ phận

NOx được hình thành do N2 tác dụng với O2 ở điều kiện nhiệt độ cao (vượtquá 11000C) Monoxyde nitơ (x=1) không nguy hiểm mấy, nhưng nó là cơ sở

để tạo ra dioxyde nitơ (x=2) NO2 là chất khí màu hơi hồng, có mùi, khứu giác

có thể phát hiện khi nồng độ của nó trong không khí đạt khoảng 0,12ppm

NO2 là chất khó hòa tan, do đó nó có thể theo đường hô hấp đi sâu vào phổigây viêm và làm hủy hoại các tế bào của cơ quan hô hấp Nạn nhân bị mấtngủ, ho, khó thở Protoxyde nitơ N2O là chất cơ sở tạo ra ozone ở hạ tầng khíquyển

+ Hydrocarbure (HC) có mặt trong khí thải do quá trình cháy không

hoàn toàn khi hỗn hợp giàu, hoặc do hiện tượng cháy không bình thường.Chúng gây tác hại đến sức khỏe con người chủ yếu là do các hydrocarburethơm Từ lâu người ta đã xác định được vai trò của benzen trong căn bệnhung thư máu (leucémie) khi nồng độ của nó lớn hơn 40ppm hoặc gây rối loạn

hệ thần kinh khi nồng độ lớn hơn 1g/m3, đôi khi nó là nguyên nhân gây cácbệnh về gan

+ SO2: Oxyde lưu huỳnh là một chất háu nước, vì vậy nó rất dễ hòatan vào nước mũi, bị oxy hóa thành H2SO4 và muối amonium rồi đi theođường hô hấp vào sâu trong phổi Mặt khác, SO2 làm giảm khả năng đề khángcủa cơ thể và làm tăng cường độ tác hại của các chất ô nhiễm khác đối vớinạn nhân

+ Bồ hóng: Bồ hóng là chất ô nhiễm đặc biệt quan trọng trong khí

xả động cơ Diesel Nó tồn tại dưới dạng những hạt rắn có đường kính trungbình khoảng 0,3mm nên rất dễ xâm nhập sâu vào phổi Sự nguy hiểm của bồhóng, ngoài việc gây trở ngại cho cơ quan hô hấp như bất kì một tạp chất cơhọc nào khác có mặt trong không khí, nó còn là nguyên nhân gây ra bệnh ungthư do các hydrocarbure thơm mạch vòng (HAP) hấp thụ trên bề mặt củachúng trong quá trình hình thành

- Đối với môi trường: thay đổi nhiệt độ khí quyển, ảnh hưởng đến

1.2 Cơ sở hạ tầng và tình hình giao thông đường bộ hiện nay ở Việt Nam 1.2.1 Cơ sở hạ tầng giao thông đường bộ

Giao thông đường bộ là một bộ phận quan trọng của giao thông vận tảinói riêng và của hệ thống kết cấu hạ tầng kinh tế xã hội nói chung, nó có vaitrò rất quan trọng trong phát triển kinh tế-xã hội, đóng góp to lớn vào nhu cầu

đi lại của nhân dân, nâng cao giao lưu với các vùng, xóa đi khoảng cách vềđịa lỵ, chuyển dịch cơ cấu kinh tế theo hướng hợp lý phát huy lợi thế của từngvùng, từng địa phương, từng ngành, xóa đói giảm nghèo, củng cố an ninhquốc phòng… Tuy nhiên hệ thống hạ tầng giao thông đường bộ của nước tatrong thời gian qua còn bộc lộ nhiều hạn chế làm cản trở nhiều tới mục tiêuphát triển chung của đất nước, làm giảm khả năng thu hút vốn đầu tư vào nềnkinh tế đặc biệt là các nguồn vốn nước ngoài và giảm tốc độ công nghiệp hóa-hiện đại hóa đất nước, cản trở tiến trình hội nhập kinh tế khu vực và trên thếgiới Nhìn chung, đường sá giao thông đô thị ở các thành phố lớn nước ta rấthẹp so tiêu chuẩn đường đô thị hiện đại Rất nhiều con đường với bề rộng nhỏhơn 4 mét Kiến trúc thành phố mang dáng dấp của những đô thị cổ xưa chậthẹp nhưng lại rất khó quy hoạch mới Tỷ lệ diện tích đường giao thông so vớitổng diện tích đất đô thị bình quân chung cả nước vào khoảng 17%, đối vớicác thành phố lớn như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Hải Phòng hoặc cácthành phố cổ như Huế và Hội An thì tỷ lệ này còn thấp hơn nhiều Đặc biệt, ởcác thành phố lớn thường tập trung dân cư đông đúc đã làm cho mật độ giaothông trên đường phố là rất lớn và thường gây ra tắt ngẽn giao thông vào cácgiờ cao điểm Ngoài ra, diện tích đất dành cho các bãi đỗ xe công cộng là rấtnhỏ và không được chú trọng đầu tư mở rộng nên việc lấn chiếm lòng lềđường của các phương tiên giao thông là phổ biến

1.2.2 Tình hình giao thông đường bộ hiện nay

Năng lượng tiêu thụ ở các đô thị có thể chiếm tới 3/4 tổng năng lượngtiêu thụ của quốc gia Năng lượng tiêu thụ, tức là tiêu thụ nhiên liệu than, dầu,

xăng, khí đốt càng nhiều, nguồn khí thải ô nhiễm càng lớn, do đó các vấn đề

ô nhiễm không khí trầm trọng thường xảy ra ở các đô thị, đặc biệt là thườngxảy ra ở các đô thị lớn

Năm 1980 Năm 2000 Hiện nay

Xe đạp

Ô tô, xe máy

GT công cộng

Xe đạp

Ô tô, xe máy

GT công cộng

Bảng 1.1 Bùng nổ giao thông cơ giới (ước tính)

Đô thị càng phát triển thì số lượng phương tiện GTVT lưu hành trong đô thịcàng tăng nhanh Đây là áp lực rất lớn đối với môi trường không khí đô thị

Hình 1.1 Số lượng ô tô và xe máy hoạt động hàng năm của Việt Nam (Nguồn: Cục Đăng kiểm Việt Nam và Vụ KHCN&MT, Bộ GTVT, 2009)

Số lượng phương tiện cơ giới này tập trung chủ yếu rất lớn tại các đô thị lớn,đặc biệt là ở Tp Hồ Chí Minh và Hà Nội (Hình 1.2)

Một đặc trưng của các đô thị Việt Nam là phương tiện giao thông cơgiới 2 bánh chiếm tỷ trọng lớn Ở các đô thị lớn, trong những năm qua, tỷ lệ

sở hữu xe ôtô tăng nhanh, tuy nhiên lượng xe máy vẫn chiếm tỷ lệ rất lớn

Hình 1.2 Số lượng xe máy trên 1.000 dân ở các thành phố lớn của Việt Nam năm 2006 (Nguồn: Cục Đăng kiểm Việt Nam, 2007)

Bên cạnh của vấn đề khó mở rộng diện tích mặt đường trong các thànhphố, hiện nay với sự tăng đột biến của loại xe mô tô mà người dân thành phốđang sử dụng đã làm tăng thêm gánh nặng giao thông và gây ô nhiễm môitrường nghiêm trọng

Để góp phần giảm mật độ giao thông, ngoài mở rộng diện tích đường sá,một phương pháp khác cũng khá hiệu quả đó là quy hoạch lại phương tiệngiao thông trong thành phố như phân luồng, phân tuyến, khuyến khích ngườidân lựa chọn loại xe làm phương tiện giao thông cá nhân phù hợp để sử dụng.Tại Việt Nam, theo số liệu thống kê về cơ sở hạ tầng đã nêu trên, cácthành phố lớn tại Việt Nam có đường phố phần lớn rất hẹp và mật độ giaothông lại khá cao Các khu vực dành để đổ xe ô tô cá nhân và diện tích nhà ởcủa dân thành thị cũng rất hẹp Để thuận tiện lưu thông và cất giữ xe, chiếc xe

mà thị trường tiêu thụ dễ chấp nhận nhất phải có kích thước nhỏ gọn Vì vậy,

xe hai bánh được người dân lựa chọn làm phương tiện đi lại chiếm tỷ lệ caonhất

Dựa trên những cơ sở về tình hình giao thông tại Việt Nam ta có thểthấy tình trạng ách tắc giao thông do các phương tiện giao thông đang ngàycàng nghiêm trọng, đồng thời phương tiện chủ yếu mà người dân sử dụng là

ô tô, xe gắn máy,…đây là loại phương tiện gây ô nhiêm môi trường nhiều

nhất Do đó, cần có những phương tiện sử dụng các loại năng lượng sạch vàgọn nhằm hạn chế tình trạng ách tắc giao thông và ô nhiễm môi trường

2.1 Nhiên liệu lỏng

2.1.1 Dầu thực vật (Biodiesel)

Tính chất lí hóa của một số dầu thực vật tham khảo:

Loại dầu Khối lượng (g/cm3) Độ nhớt Nhiệt trị Chỉ số êtan

(cst) (Mj/kg)Dầu phộng

8577

30 - 3773

95 - 106

58 - 63

3 - 6

39.3337.4037.1036.7836.9237.3043.80

38 - 4138

Bảng 2.1 - Một số tính chất cơ bản của các loại dầu thực vật.

Biodiesel là nguồn nguyên liệu có thể tái chế, giúp giảm sự phụ thuộcvào dầu mỏ bởi vậy khi sử dụng nó sẽ làm giảm lượng khí thải, vì biodieselchỉ chứa chưa đến 15 phần triệu sunfua, ngoài ra lượng khí thảihydrocacbon và cacbonmonooxit (CO) sẽ giảm tỷ lệ thuận với tỷ lệbiodiesel Một trong những ưu điểm lớn nhất của của việc sử dụng biodieselthể hiện ngay ở động cơ

Biodiesel oxy hóa nhanh do đặc điểm thành phần hóa học Ngoài ra,việc sử dụng nhiên liệu chứa nhiều hơn 5% biodiesel có thể gây các vấn đềsau: ăn mòn các chi tiết của động cơ và tạo cặn trong bình chứa nhiên liệu dotính dễ bị oxy hóa của biodiesel, làm hư hại nhanh các vòng đệm cao su do sựkhông tương thích của biodiesel với chất liệu làm vòng đệm Ngày nay, việcsản xuất biodiesel còn gặp nhiều khó khăn do giá thành các sản phẩm nôngnghiệp chế biến biodiesel cao, không lợi về mặt kinh tế

2.1.3 Ethanol

Ethanol là nhiên liệu dạng cồn, được sản xuất bằng phương pháplên men và chưng cất các loại ngũ cốc chứa tinh bột có thể chuyển hóa thànhđường đơn như ngô, lúa mạch, lúa mì, củ cải đường, củ sắn … Ethanol cònđược sản xuất từ các loại cây cỏ có chứa cellulose

lượng xăng khoảng 10 – 15% mà công suất, hiệu suất, độ mài mòn động cơhầu như không đổi.

2.2 Nhiên liệu khí

2.2.1 Khí hóa lỏng LPG (Liquefied Petroleum Gas)

Là nhiên liệu được tổng hợp từ sự tinh luyện dầu mỏ hoặc khí thiênnhiên

LPG bay hơi ở nhiệt độ và áp suất bình thường Với lý do này, LPG được giữtrong những bình thép áp lực Để cho phép dãn nở của chất lỏng, những bìnhnay không được làm đầy hoàn toàn mà chúng được làm đầy vào khoảng 80%đến 85% thể tích của chúng Tỷ số giữa thể tích khí bay hơi và khí lỏng phụthuộc vào thành phần cấu tạo, nhiệt độ và áp suất

Hiện tại, các hãng sản xuất ô tô như Citroen, Deawoo, Fiat, Ford,Hyundai, Opel/Vauxhall, Peugoet, Renault, Saab, Toyota và Volvo đã cónhững mẫu xe chạy hai nhiên liệu là LPG và xăng Ở đó, xăng và LPG có thểdùng thay phiên nhau

Trong cộng đồng Châu Âu thì Áo là nước sử dụng xe buýt LPG sớmnhất Thành phố Vienne đã sử dụng xe buýt chạy bằng LPG từ năm 1963 vàcho đến nay, thành phố có 500 xe buýt chạy bằng nhiên liệu này Đan Mạch

có 180, Hà Lan có 150, Tây Ban Nha có 60 xe buýt chạy bằng LPG Ở Ý hiện

có hơn 860000 ô tô chạy bằng LPG Tỉ lệ xe buýt chạy bằng LPG cao hơn xebuýt chạy bằng khí thiên nhiên ở Châu Âu (tỉ lệ hiện nay là 1.100/700).Người ta dự báo lượng LPG tiêu thụ cho giao thông vận tải sẽ gia tăng trongnhững năm tới do số lượng ô tô sử dụng nguồn năng lượng này gia tăng

2.2.2 Khí thiên nhiên nén CNG (Compressed Natural Gas)

Khí thiên nhiên là khí được khai thác từ các mỏ khí có sẵn trong tựnhiên.Thành phần chủ yếu: Metan (CH4) chiếm khoảng 80 – 90% tùy thuộcvào nguồn khai thác, còn lại là các hidrocacbon khác như Etan, propan…

Khí thiên nhiên nén ( CNG): Khí thiên nhiên được nén ở áp suất cao,các áp suất thường sử dụng là 165,5 bar (2400 psi), 206,9 bar (3000 psi),248,2 bar (3600 psi) chứa trong các bình chứa cao áp mắc song song Cùngmột năng lượng như nhau, khí thiên nhiên hóa lỏng LNG có thể tích và khốilượng bình chứa nhỏ hơn khi nó ở dạng khí CNG (thường tỷ lệ 1:3 đối với thểtích và 1:3,7 với khối lượng).

2.3 Các loại nhiên liệu khác

2.3.1 Xe điện

Sự phát triển dự kiến hằng năm của ôtô điện đến năm 2010 ở 3 khu vực:

Mỹ, Châu Âu, Nhật, người ta ước tinh khoảng chừng 2 triệu xe được sản suất

hằng năm ở 3 khu vực trên Tuy thị trường ôtô có giá trị tuyệt đối đáng kểnhưng thị phần chỉ chiếm 1 tỷ lệ khá thấp ( khoảng 3% ) so với ôtô sử dụng

nhiên liệu truyền thống

200 400 600

Hình 2.1 - Sự phát triển của xe điện tại Mỹ, Châu Âu và Nhật.

Về mặt kỹ thuật hiên nay, ôtô điện có 2 nhược điểm quan trọng

đó là năng lượng dữ trự thấp ( thấp hơn 100 lần so với ôtô truyền thống ) có giá trị ban đầu cao hơn 30% Ngoài ra còn có những vấn đề quan trọng khác cần giải quyết khi ứng dụng sử dụng ôtô điện là : khả năng tăng tốc, thời gian nạp điện, vấn đề sưởi & điều hòa không khí

Hình 2.2 - Chỉ số sử dụng năng lượng của xe ô tô động cơ xăng và điện

Những tiến bộ gần đây về tính năng kỹ thuật của bình điện có nhiều

hứa hẹn sẽ ứng dụng nhiều hơn trong những năm tới Khả năng chứa điện tăng từ 35-50Wh/kg đối với bình điện chì – axit hay Nikel – Cadium tăng đến 70Wh/kg đối với bình điện Ni-MH ( hydure kim loại ) và tăng 160 Wh/kg đối

với bình Lithium dạng ion

Về phương diện ô nhiễm ôtô chạy bằng điện rất lý tưởng về mức độ

gây tiếng ồn, cũng như không phát sinh chất gây ô nhiễm.

Về phương diện phát sinh chất khí gây hiệu ứng nhà kính, ôtô điện

đương nhiên có lợi thế hơn các ôtô sử dụng động cơ nhiệt Tuy nhiên lợi thế này phụ thuộc vào loại nhiên liệu sử dụng trong sản suất điện năng So với nhiên liệu truyền thống, mức độ có lợi ( tính theo CO2 trên 1 km ) lên khoảng

90% đối với điện sản suất bằng năng lượng nguyên tử, khoảng 20% khi sản suất điện bằng nhiên liệu và gần như không có lợi gì khi sản suất điện bằng

than

Hình 2.3 - Mức độ phát thải khí CO 2 tương đuơng của các loại động

cơ đốt trong và điện

Hình 2.4 - Hiệu suất năng lượng tương đuơng của các loaị động

cơ đốt trong và điện

Hình 2.5 Mức độ phát thải tương đuơng của các loại

động cơ đốt trong và điện

Hiện tại ô tô dùng năng lượng mặt trời chưa được sử dụng phổ biến vànhưng nó đang được chú trọng nghiên cứu đối với các nhà nghiên cứu Nănglượng mặt trời được sử dụng dưới dạng năng lượng điện thông qua các bộchuyển đổi như các pin quang áp, bộ chuyển đổi nhiệt điện mặt trời, bộchuyển đổi quang, quy trình quang sinh học Với việc không gây ra chất khígây ô nhiễm, năng lượng mặt trời được xem là năng lượng lí tưởng cho việc

sử dụng các thiết bị, phương tiện giao thông trong tương lai

2.3.2 Fuel – cell

Pin nhiên liệu hoạt động giống như pin thông thường: Khí H2thổi vào

pin, khi đó khí H2 kết hợp với khí O2 tạo ra H2O , quá trình này sinh ra dòng

điện Chất thải duy nhất là hơi nước sạch.

Phản ứng hoá học xảy ra như sau:

2 H2 + O2= 2H2ONăng lượng mà mỗi pin nhiên liệu này tạo ra phù thuộc vào luồng khí

cung cấp bao gồm khí hydro và oxy Mỗi tế bào tạo ra dòng điện 1 chiều từ

0,6→0,8V

Do đó người ta kết hợp nhiều fuel cell lai với nhau tạo nguồn năng

lượng cung cấp cho xe hoạt động Khí H2có thể sản suất từ các mỏ khí thiên

nhiên hoặc cũng có thể điện ly nước thành khí H2 và O2 Khí H2 được hóa lỏng

và làm lạnh ở nhiệt độ thấp Sau đó được vận chuyển đến các trạm bơm Tại đây xe bus sẽ nạp khí vào các xylanh áp suất đặt ở mỗi xe.

Ưu thế nổi bật của hydro là khi cháy trong động cơ chỉ phát thải NOx

Chỉ có một lượng rất nhỏ CO và HC trong khí xả là do sự cháy của dầu bôi trơn Trong thành phần khí xả chỉ có hơi nước là sản phẩm cháy chính, không

có CO2, bồ hóng, SO2, chì, benzen, aldehyte và các chất gây hiệu ứng nhà

kính khác Nguồn sản xuất hydro lại dồi dào và có khả năng tái tạo được: đó

là nước Khi tách hydro trong nước, sản phẩm thứ 2 là oxy – một chất cần thiết cho công nghiệp, y học và đặc biệt là rất cần thiết đối với các sinh

vật trên trái đất này

Tuy nhiên, khi sử dụng nhiên liệu khí hydro cũng gặp 2 khó khăn lớn

đó là sản xuất hydro và chứa hydro trong bình dự trữ trên xe Việc tách hydro

từ nước đòi hỏi tốn nhiều năng lượng, bởi vì liên kết O – H trong phân tử nước là liên kết cộng hoá trị rất bền vững

2.3.4 Hybrid

Xuất hiện từ đầu những năm 1990 và cho đến nay, ô tô và mô tô hybrid

đã luôn được nghiên cứu và phát triển như là một giải pháp hiệu quả về tínhkinh tế và môi trường Có thể nói, công nghệ hybrid là chìa khoá mở cánh cửatiến vào kỷ nguyên mới của những phương tiện không gây ô nhiễm môitrường hay còn gọi là phương tiện giao thông sinh thái

Với các ưu điểm nổi bật như đã nêu, công nghệ hybrid đang được sựquan tâm nghiên cứu và chế tạo của rất nhiều nhà khoa học và hãng sản xuất

xe trên thế giới Ngày càng có nhiều mẫu xe hybrid xuất hiện trên thị trường

và càng có nhiều người tiêu dùng sử dụng loại xe này

Những chiếc xe hybrid chạy bằng sự kết hợp giữa một động cơ xăng

truyền thống và một mô-tơ điện được điều khiển bằng một thiết bị chứa nănglượng như một bộ pin Ở những điều kiện đơn giản, chúng hoạt động

dựa trên nguyên tắc: một mô-tơ điện cung cấp năng lượng ở tốc độ thấp như khi lái xe trong thành thị, và chuyển sang dùng xăng khi lái ở những vận tốc cao hơn Các công nghệ hybrid cải thiện hiệu quả nhiên liệu và vì thế tiết kiệm nhiên liệu đáng kể so với một chiếc xe chạy bằng xăng thông thường, cũng như thải ra ít carbon hơn

CHƯƠNG 3

TỔNG QUAN VỀ XE HYBRID

3.1 Định nghĩa về xe Hybrid

Xe hybrid là dòng xe sử dụng động cơ tổ hợp, được kết hợp giữa động

cơ chạy bằng năng lượng thông thường (xăng, diesel…) với động cơ điện lấynăng lượng điện từ một ắc quy cao áp Điểm đặc biệt là ắc quy được nạp điệnvới cơ chế nạp thông minh như khi xe phanh, xuống dốc… gọi là quá trìnhphanh tái tạo năng lượng Nhờ vậy mà ôtô có thể tiết kiệm được nhiên liệu khivận hành bằng động cơ điện đồng thời tái sinh được năng lượng điện để dùngkhi cần thiết Bộ điều khiển điện tử dựa vào các thông số ở từng trường hợp

cụ thể sẽ quyết định sử dụng nguồn năng lượng nào, tức là khi nào thì sử dụngđộng cơ đốt trong, khi nào dùng nguồn năng lượng kia, khi nào thì dùng vậnhành đồng bộ

3.2 Các chế độ làm việc của xe Hybrid

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống hybrid

Sơ đồ nguyên lý hoạt động chung của loại xe HEVs (Hybrid electricvehicles) Các chế độ làm việc của hệ thống hybrid:

- Động cơ đốt trong một mình truyền năng lượng để chạy xe: chế độnày được sử dụng trong vùng tối ưu của động cơ đốt trong, khi xe đạt đến mộttốc độ đã được xác định từ đặc tính động cơ, động cơ sẽ được khởi động vàkhi động cơ đạt được số vòng quay ở vùng tối ưu thì động cơ điện sẽ tắt và xeđược chạy hoàn toàn bằng động cơ đốt trong

- Động cơ điện một mình truyền năng lượng để đẩy xe chạy: chế độ nàyđược sử dụng khi xe chạy ở chế độ một mình khởi hành, vận hành xe ở tốc độthấp, hay địa hình hạn chế phát thải ô nhiễn như trong thành phố Do đặc tínhcủa động cơ điện có mô men lớn ở số vòng quay thấp nên tận dụng được mômen, khi ở số vòng quay thấp động cơ đốt trong có mức tiêu thụ nhiên liệulớn do đó sử dụng động cơ điện sẽ tiết kiệm nhiên liệu và không phát sinhphát thải độc hại

- Cả hai động cơ đốt trong và điện truyền năng lượng để đẩy xe chạy:chế độ này được sử dụng trong quá trình tăng tốc hay leo dốc Khi xe tăng tốcđến tốc độ mà động cơ đốt trong vượt ra khỏi dải tối ưu thì động cơ điện lạiđược khởi động bổ sung năng lượng giúp đẩy xe Công suất hai động cơ đượckết nối đẩy xe tăng tốc cực đại hay cần mô men để vượt dốc

- Ắc quy thu năng lượng từ quá trình phanh tái sinh: trong quá trìnhphanh năng lượng được thu hồi và lưu tại pin để tái sử dụng sau thông quamột động cơ điện Năng lượng sinh ra khi phanh trên xe thông thường chuyểnhóa thành nhiệt năng, còn trên xe hybrid hệ thống phanh được cải tiến để thuhồi năng lượng chuyển thành điện năng nạp điện cho ắc quy

- Ắc quy thu năng lượng từ động cơ đốt trong: chế độ mà động cơ đốttrong nạp năng lượng cho pin khi xe dừng lại lúc đó không có năng lượng đitới tải hoặc khi ắc quy cần nạp điện Khi xe dừng lại động cơ đốt trong có thểđược tắt, nhưng nếu ắc quy cần nạp điện thì năng lượng từ động cơ khôngtruyền tới bánh xe mà truyền qua động cơ điện để nạp cho ắc quy

- Ắc quy thu năng lượng từ động cơ đốt trong và từ tải đồng thời: khi

xe xuống dốc, năng lượng từ động cơ điện do không có cản, lúc này lực cảnquán tính sẽ âm Năng lượng do lực này sinh ra sẽ cấp điện nạp cho ắc quy

- Động cơ đốt trong truyền năng lượng tới tải và ắc quy đồng thời: khi

ắc quy cần nạp điện, dòng năng lượng từ động cơ chia thành hai dòng tớiđộng cơ điện để nạp cho ắc quy và tới bánh xe chủ động

- Động cơ đốt trong truyền năng lượng tới ắc quy và động cơ điện nhậnnăng lượng từ ắc quy truyền tới tải

- Động cơ đốt trong truyền năng lượng tới tải và tải truyền năng lượngtới ắc quy thông qua động cơ điện

3.3 Xu hướng phát triển và ưu điểm của xe Hybrid

Sự phát triển các phương tiện giao thông ở các khu vực trên thế giới nóichung không giống nhau, mỗi nước có một quy định riêng về khí thải của xe,nhưng đều có xu hướng là từng bước cải tiến cũng như chế tạo ra loại xe màmức ô nhiễm là thấp nhất và giảm tối thiểu sự tiêu hao nhiên liệu Điều đócàng cấp thiết khi mà nguồn tài nguyên dầu mỏ ngày càng cạn kiệt dẫn đếngiá dầu tăng cao mà nguồn thu nhập của người dân lại tăng không đáng kể Các xe chạy bằng diesel, xăng hoặc các nhiên liệu khác đều đang trànngập trên thị trường gây ô nhiễm môi trường, làm cho bầu khí quyển ngàymột xấu đi, hệ sinh thái thay đổi Vì thế việc tìm ra phương án để giảm tốithiểu lượng khí gây ô nhiễm môi trường là một vấn đề cần được quan tâmnhất hiện nay Xe sạch không gây ô nhiễm (zero emission) là mục tiêu hướngtới của các nhà nghiên cứu và chế tạo xe ngày nay Có nhiều giải pháp đãđược công bố trong những năm gần đây như: hoàn thiện quá trình cháy củađộng cơ, sử dụng các loại nhiên liệu không truyền thống như LPG, khí thiênnhiên, biodiesel, điện, năng lượng mặt trời, xe lai (hybrid)

Về mặt đặc tính động lực học của xe, ở chế độ khởi hành, xe chỉ dùng

mô men động cơ cao, do đó sử dụng động cơ điện để khởi hành rất thích hợp.Còn khi số vòng quay vượt quá số vòng quay định mức thì đường mô men làđường hypebol bậc 2, đường này cũng phù hợp với đặc tính động lực học củaxe.

Về tính tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường, dựa trên đặctính của động cơ đốt trong, ta thấy được dải hoạt động của mô men xoắn chưatối ưu Ở tốc độ vòng quay động cơ thấp, mô men nhỏ không đáp ứng đượcđiều kiện cản, do đó xe ô tô thông thường cần phải có hộp số Hơn nữa, đặctính mức tiêu thụ nhiên liệu của động cơ cho thấy chỉ có một vùng động cơhoạt động tối ưu với mô men lớn và mức tiêu thụ nhiên liệu nhỏ Xe hybridgiải quyết được vấn đề này, bộ điều khiển sẽ quyết định trạng thái hoạt độngcủa động cơ để điều chỉnh dải làm việc của động cơ trong vùng tối ưu của nó

3.4 Phân loại xe Hybrid

3.4.1 Theo thời điểm phối hợp công suất

a Chỉ sử dụng motor điện ở tốc độ chậm

Khi ôtô bắt đầu ở tốc độ thấp, nên loại này có khả năng tiết kiệm nhiênliệu khi khởi hành, motor điện sẽ hoạt động cung cấp công suất giúp xechuyển động và tiếp tục tăng dần lên với tốc độ khoảng 25 mph (1,5 km/h)trước khi động cơ nhiệt tự khởi động Để tăng tốc nhanh từ điểm dừng, động

cơ nhiệt phải khởi động ngay lập tức mới có thể cung cấp công suất tối đa.Ngoài ra, motor điện và động cơ nhiệt cũng hỗ trợ cho nhau khi điều kiện láiyêu cầu nhiều công suất, như khi leo dốc, leo núi hoặc vượt qua xe khác Domotor điện được sử dụng nhiều lái ở đường phố hơn là khi đi trên đường caotốc Xe ô tô Toyota Prius và Ford Escape Hybrid là hai dòng điển hình thuộcloại này

b Phối hợp khi cần công suất cao

Motor điện hỗ trợ động cơ nhiệt chỉ khi điều kiện lái yêu cầu nhiềucông suất, như trong quá trình tăng tốc nhanh từ điểm dừng, khi leo dốc hoặcvượt qua xe khác, còn trong điều kiện bình thường xe vẫn chạy bằng động cơnhiệt Do đó, những chiếc Hybrid loại này tiết kiệm nhiên liệu hơn khi đi trênđường cao tốc vì đó là khi động cơ nhiệt ít bị gánh nặng nhất Điển hình là xe

ô tô Honda Civic Hybrid và Honda Insight thuộc loại thứ hai

Cả hai loại này đều lấy công suất từ ắc quy khi motor điện được sửdụng và khi đó nó sẽ làm yếu công suất của ắc quy Tuy nhiên, một chiếc xeHybrid không cần phải cắm vào một nguồn điện để sạc bởi vì nó có khả năng

tự sạc

3.4.2 Theo cách phối hợp công suất

a Kiểu nối tiếp

Động cơ điện truyền lực đến các bánh xe chủ động, công việc duy nhấtcủa động cơ nhiệt là sẽ kéo máy phát điện để phát sinh ra điện năng nạp cho

ắc quy hoặc cung cấp cho động cơ điện Dòng điện sinh ra chia làm hai phần,một để nạp ắc quy và một sẽ dùng chạy động cơ điện Động cơ điện ở đây còn

có vai trò như một máy phát điện (tái sinh năng lượng) khi xe xuống dốc vàthực hiện quá trình phanh

Hình 3.2 Hệ thống xe Hybrid nối tiếp

Ưu điểm: Hệ thống truyền lực của xe được điều khiển như một hệ thống

truyền lực điện Ở sơ đồ này không cần bố trí hộp số cơ khí nhiều cấp sốtruyền (hoặc là không cần hộp số) Có thể sử dụng động cơ ở từng bánh xethay cho bộ truyền vi sai, tạo ra truyền động kiểu 4WD Động cơ đốt trong cóthể chọn ở chế độ hoạt động tối ưu và không khi nào hoạt động ở chế độkhông tải nên giảm được ô nhiễm môi trường Mặt khác động cơ đốt trong chỉhoạt động nếu xe chạy đường dài quá quãng đường đã quy định dùng cho ắcquy

Nhược điểm: Năng lượng từ động cơ bị biến đổi 2 lần làm giảm hiệu

suất truyền động, bố trí thêm máy phát làm tăng khối lượng xe, kích thước vàdung tích ắc quy có kích thước lớn hơn so với kiểu truyền động song song,

động cơ đốt trong luôn làm việc ở chế độ nặng nhọc, động cơ điện có khốilượng lớn (để đáp ứng được công suất yêu cầu)

b Kiểu song song

Dòng năng lượng truyền tới bánh xe chủ động đi song song Cả động

cơ nhiệt và động cơ điện cùng truyền lực tới trục bánh xe chủ động với mức

độ tùy theo các điều kiện hoạt động khác nhau Ở hệ thống này động cơ nhiệtđóng vai trò là nguồn năng lượng truyền mô men chính còn động cơ điện chỉđóng vai trò trợ giúp khi tăng tốc hoặc vượt dốc

Kiểu này không cần dùng máy phát điện riêng do động cơ điện có tínhnăng giao hoán lưỡng dụng sẽ làm nhiệm vụ nạp điện cho ắc quy trong cácchế độ hoạt động bình thường, ít tổn thất cho các cơ cấu truyền động trunggian, nó có thể khởi động động cơ đốt trong và dùng như một máy phát điện

để nạp điện cho ắc quy

Ưu điểm: Công suất của xe sẽ mạnh hơn do sử dụng cả hai nguồn năng

lượng, mức độ hoạt động của động cơ điện ít hơn động cơ nhiệt nên dunglượng bình ắc quy nhỏ và gọn nhẹ, trọng lượng bản thân của xe nhẹ hơn sovới kiểu ghép nối tiếp và hỗn hợp

Nhược điểm: Động cơ điện cũng như bộ phận điều khiển có kết cấu phức

tạp, giá thành đắt và động cơ nhiệt phải thiết kế công suất lớn hơn kiểu lai nốitiếp

Hình 3.3 Hệ thống xe Hybrid song song

Luôn hoạt động ở chế độ tối ưu nên khắc phục được các nhược điểmcủa truyền động nối tiếp và song song như: sử dụng phương pháp tái sinhnăng lượng để tạo ra dòng điện nạp cho ắc quy, giảm lượng tiêu thụ nhiên liệu

Hình 3.4 Hệ thống xe Hybrid hỗn hợp

động cơ điện được dùng trong các chế độ gia tốc hoặc tải lớn nên động cơ đốttrong chỉ cần cung cấp công suất vừa đủ do đó có thể thiết kế động cơ có kíchthước nhỏ gọn, công suất và mô men của động cơ đốt trong được chọn trongvùng hoạt động tối ưu(do tính toán chọn trước dãy tốc độ phù hợp), nguồncông suất và mô men sau khi phối hợp giữa hai động cơ được gần như lýtưởng

Tuy nhiên ở sơ đồ hỗn hợp thì xe có kết cấu phức tạp và giá thành cao

3.5 Một số kiểu xe máy Hybrid đã được thiết kế chế tạo trên thế giới

3.5.1 Honda Hybrid Scooter

Ngày 24 tháng 8 năm 2004, Honda đã giới thiệu mẫu xe lai đầu tiênkiểu dáng “scooter” với khả năng giảm khí thải gây ô nhiểm môi trường vàtiết kiệm nhiên liệu Xe lai này kết hợp hoạt động của một động cơ đốt trongphun xăng điện tử 50cc và một động cơ điện kiểu xoay chiều đồng bộ gắn trựctiếp vào bánh sau của xe

Hình 3.5 Xe Honda hybrid scooter

Hệ thống sử dụng một bình ắc quy niken-hyđro để lưu trữ năng lượng.Khi chạy trên đường bằng phẳng trong thành phố, một mình động cơ điện sẽdẫn động xe chạy với tốc độ đạt 30 km/h Khi cần lực phát động lớn như tăngtốc hoặc lên dốc thì động cơ đốt trong sẽ kết với động cơ điện thông qua bộtruyền động đai vô cấp để tăng thêm công suất kéo Để tận dụng năng lượng,khi xe giảm tốc hoặc xuống dốc thì động cơ điện sẽ trở thành máy phát điệnnạp điện vào ắc quy Mẫu xe này có hiệu suất rất cao và giảm được 37% nồng

độ CO trong khí thải so với xe gắn máy cùng công suất

3.5.2 eCycle Hybrid

Xe eCycle được đánh giá sẽ có được công suất của một chiếc xe gắn máyvới động cơ 250cc chạy xăng ngoại trừ tốc độ cực đại Khả năng tăng tốc từ0-100 km/h trong thời gian 6 giây và tốc độ tối đa 120km/h Tiêu thụ nhiênliệu 50km/lít với lượng phát sinh khí thải rất thấp

Hình 3.6 Xe eCycle Hybrid

Các chuyên gia hàng đầu về động cơ hybrid cũng khẳng định rằng, eCyclehybrid là chiếc xe máy rất hiện đại với loại vật liệu trọng lượng nhẹ, ít gây ônhiễm môi trường cũng như khả năng hãm tái sinh năng lượng đạt hiệu quảcao Kết cấu nhẹ của eCycle đều dựa trên một bộ phận trung tâm, nơi đặtđộng cơ - máy phát, ắc quy và các hệ truyền động Hệ thống lái rất đặc biệt và

bộ giảm xóc lò xo để trần mang đến hình ảnh thể thao cho chiếc xe này Hệthống treo phía trước là dạng càng đơn nằm ngang với một tay đòn lắp mộtcách chắc chắn với khung trung tâm đơn khối bằng hợp kim nhôm Khốihybrid của eCycle đạt được công suất 42V x 400A = 16800W Khối lưu trữđiện của chiếc xe này bao gồm ba ắc quy 14V Các bánh xe mâm đúc bằngnhôm đường kính 40cm, hộp số hai tốc độ và dẫn động bằng xích Khối lượngcủa những chiếc xe máy hybrid của eCycle khoảng 100 kg

3.5.3 FA - 801 (Hybrid 80cc - 500W)

Công ty sản xuất xe gắn máy FUSEN của Thái Lan đã cho ra đời mẫu xe

mô tô lai (hybrid) được kết hợp từ một động cơ điện 500W và một động cơđốt trong 80cc Khi xe chạy từ 0 - 34km/h, động cơ điện sẽ hoạt động Khi xeđạt tốc độ 35km/h, hộp điều khiển điện tử sẽ khởi động động cơ đốt trong vàngắt động cơ điện, lúc này động cơ đốt trong sẽ thay thế động cơ điện để cungcấp sức kéo cho xe chạy Khi tốc độ xe thấp hơn 35km/h, hệ thống điều khiển

sẽ giúp xe tự động chuyển sang hoạt động bằng động cơ điện Trên tay lái của

xe có nút chọn chế độ chạy xe ở 2 trạng thái: chế độ chạy điện và chế độ chạylai (hybrid) Loại xe này có các ưu điểm:

- Tiết kiệm nhiên liệu và giảm sự ô nhiễm môi trường khi chạy ở chế độ lai(hybrid)

- Hoạt động êm và không ô nhiễm môi trường khi chạy ở chế độ xe điện

- Giá thành thấp

Các đặc tính kỹ thuật của xe:

- Công suất động cơ điện: 500W có thể kéo xe chạy đạt 50km/h, quãngđường xe chạy hết bình ắc quy là 90km

- Bộ nguồn ắc quy: 12V-17AH x 4bình

- Nạp lại ắc quy: 1,8A trong thời gian từ 4-6 giờ

- Tốc độ cực đại của xe đạt: 90km/h