Hệ thống truyền lực trên xe Hybrid hãng Toyota

Đây là một tiểu luận về học phần năng lượng mới trên ô tô . Bài làm rất chi tiết bao gồm các phần trọng tâm ở phía sau về cách tính toán chọn số liệu; giải thích chi tiết. Được giảng viên đánh giá cao về nội dung và hình thức.

Nguyễn Võ Anh Kiệt 15145273

Tô Phương Kiệt 15145274

Nguyễn Hữu Tuấn 15145406

Y: Rom Mlo 15145440

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA XE HYBRID……….1

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN XE HYBRID………10

2.1 Hệ thống Hybrid……….10

2.2 Các phương pháp bố trí……… 16

2.2.1 Hệ thống Hybrid song song (Hybrid Parallel System)……… 17

2.2.2 Hệ thống hybrid nối tiếp (Series Hybrid System)……….21

2.2.3 Hệ thống hybrid kết hợp (Series/Parallel Hybrid System)……… 23

2.2.4 Hệ thống truyền lực trên xe Hybrid hãng Toyota……… 25

CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN XE HYBRID….36 3.1 So sánh ưu, nhược điểm giữa 3 kiểu hệ thống lai……… 36

3.2 Phân tích phương án……… 38

3.2.1 Truyền động kiểu bánh răng hành tinh đơn……… 38

3.2.2 Truyền động kiểu bánh răng hành tinh có motor phụ……… 40

3.2.3 Hệ thống truyền lực với stator motor di chuyển tự do trong giới hạn… 42

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ VÀ ĐỀ XUẤT……….47

4.1 Kết luận 47

4.2 Đề nghị và đề xuất 48

CHƯƠNG 5: TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 51

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập và rèn luyện học phần Năng lượng mới trên ô tô chúng em đã

học được rất nhiều kiến thức bổ ích về chuyên môn từ thầy, chúng em được thầy tân tình chỉ dạy và giúp đỡ trong quá trình học tập Từ những kiến thức mà các thầy chỉ dạy giúp chúng

em có nền tảng vô cùng vững chắc để hoàn thành tiểu luận một cách tốt đẹp

Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy trong bộ môn Điện-Điện Tử đã truyền dạy cho chúng em những kiến thức về chuyên môn vô cùng quý báu, giúp chúng em tiếp cận gần hơn và hiểu biết rõ hơn về ngành nghề mà mình đã chọn để chúng em có một nền tảng kiến thức và hiểu biết vững chắc để bước vào đời

Nhóm chúng em đặc biệt gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thạc sĩ Giảng viên Võ Xuân Thành

giảng viên hướng dẫn đề tài, người thầy đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, tạo điều khiện, động viên và giúp đỡ chúng em rất nhiều về mặt tinh thần cũng như kiến thức để chúng em vượt qua những ngày tháng khó khăn trong sự tìm tòi hiểu biết về lĩnh vực mới, kiến thức mới để rồi cuối cùng hoàn thành được tiểu luận ngày hôm nay

Mặc dù đã rất cố gắng và nỗ lực nhiều, nhưng do kiến thức ít ỏi của chúng em cũng như thời gian nghiên cứu là có hạn nên những thành quả đạt được không tránh khỏi những thiếu sót Do đó chúng em kính mong nhận được những sự đóng góp, chỉ dạy của thầy để chúng

em hoàn thiện tiểu luận được tốt hơn

Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn!

Tp Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 11 năm 2018

Nhóm sinh viên thực hiện

Phát triển xe hybrid được xem là một trong những giải pháp quá độ nhằm tiết kiệm nhiên liệu hóa thạch và giảm mức độ gây ô nhiễm môi trường bởi khí thải của ICE trang bị trên xe cơ giới

Trong tiếng Anh, từ "hybrid" có nghĩa là "lai/ ghép/ kết hợp", thuật ngữ "hybrid vehicle" được định nghĩa là phương tiện di động có hệ thống động lực được cấu thành

từ hai hoặc nhiều nguồn động lực khác biệt nhau Các loại phương tiện di động như:

xe đạp điện chạy bằng cách đạp pedal và bằng EM, ô tô được trang bị cả động cơ xăng và EM để dẫn động bánh xe chủ động, xe lửa được trang bị cả EM để chạy bằng điện lưới và động cơ diesel để chạy ở những khu vực không có lưới điện, máy bay được trang bị động cơ phản lực để bay và EM để di chuyển trên đường băng, tàu ngầm điện-diesel được trang bị EM để chạy khi tàu lặn và động cơ diesel để chạy khi tàu nổi trên mặt nước, v.v đều được xếp vào đối tượng "hybrid vehicle"

Ô tô hybrid có hệ động lực được cấu thành từ động cơ xăng và EM đã được chế tạo từ những năm cuối thế kỷ XVIII và đã tạo được ấn tượng mạnh đối với

khách hàng và giới kỹ nghệ gia ở giai đoạn đầu mới phát triển do đạt được các tính năng vượt trội so với ô tô truyền thống (ô tô chỉ được trang bị một loại nguồn động lực, hoặc là ICE hoặc là động cơ đốt ngoài hoặc là EM) Tuy nhiên, do vận hành và sửa chữa đơn giản hơn, giá thành động cơ xăng và diesel ngày càng giảm do được sản xuất hàng loạt, nguồn cung xăng dầu ngày càng dồi dào với giá rẻ, v.v., ô tô truyền thống đã chiếm lĩnh gần như toàn bộ thị trường của ô tô hybrid trong giai đoạn trước

1990

Dưới áp lực ngày càng tăng của yêu cầu tiết kiệm nhiên liệu hóa thạch và các tiêu chuẩn về khí thải ngày càng khắt khe, ô tô hybrid lại được quan tâm trở lại từ đầu những năm 1990 và đã phát triển nhảy vọt cho đến nay Bên cạnh những ưu điểm vốn

có của phương án hybrid, những tiến bộ vượt bậc của công nghệ chế tạo, điện-điện

tử, thông tin, v.v cũng được xem là yếu tố quan trọng góp phần làm nên thành công của ô tô hybrid hiện đại

Toyota được xem là hãng chế tạo ô tô tiên phong và thành công nhất trong lĩnh vực phát triển ô tô hybrid hiện đại Dòng ô tô hybrid thương mại hiện đại đầu tiên có tên Toyota Prius được bán ở thị trường Nhật Bản vào năm 1997 Đến tháng 6 năm

2013, khoảng 3 triệu Toyota Prius đã được bán ở 80 quốc gia và khu vực Hiện nay, hầu hết các hãng chế tạo ô tô hàng đầu trên thế giới đều đã cho ra đời các các mẫu ô

tô hybrid của mình và ô tô hybrid đã được khẳng định là một phần của thị trường ô

tô hiện nay và trong tương lai

Trong quá trình thiết kế ô tô truyền thống, công suất cực đại của động cơ được xác định trên cơ sở một số tính năng kỹ thuật của ô tô, ví dụ: tính năng động lực học, tính năng việt dã, v.v được đặt ra khi thiết kế Đối với ô tô hybrid, các nguồn động lực khác nhau không những phải có độ lớn sao cho tổng công suất do chúng đồng thời cung cấp cho bánh xe chủ động phải bằng công suất cực đại của động cơ ở ô tô truyền thống có tính năng kỹ thuật tương đương, mà công suất của mỗi nguồn động lực còn phải được lựa chọn sao cho cả hệ thống làm việc với các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật - môi trường cao nhất có thể

Trong quá trình khai thác kỹ thuật, giải pháp hybrid hóa ô tô chỉ có thể đạt được mục tiêu khi tối ưu hóa được các chế độ làm việc của các nguồn năng lượng,

ví dụ: thời điểm mà một hoặc một số nguồn năng lượng sẽ ngừng hoạt động hoặc hoạt động ở chế độ nào để phát huy ưu điểm và hạn chế nhược điểm của chúng, tỷ lệ đóng góp công suất của các nguồn động lực cùng tham gia dẫn động các bánh xe chủ động tại một thời điểm, chiến lược tái sử dụng năng lượng mà các nguồn động lực đã cung cấp cho bánh xe chủ động, v.v Các vấn đề kể trên thuộc nội hàm của khái niệm tối ưu hóa tham số điều khiển nguồn năng lượng của hệ động lực ô tô hybrid

Làm chủ kỹ thuật tối ưu hóa độ lớn và tham số điều khiển nguồn năng lượng của hệ động lực ô tô hybrid là điều kiện tiên quyết để có thể thiết kế và khai thác ô tô hybrid với những lợi ích mà phương án hybrid có thể mang lại

Qua tìm hiểu tài liệu cho thấy đến thời điểm hiện nay, ở Việt Nam chưa có công trình khoa học chuyên sâu nào đã công bố về tối ưu hóa hệ động lực ô tô hybrid Hầu hết ấn phẩm tiếng Việt về ô tô hybrid mới chỉ đề cập đến những khái niệm cơ bản hoặc giới thiệu những thành tựu mới của các hãng chế tạo ô tô hybrid hoặc thiết kế chế tạo cụm thiết bị, mô hình ô tô hybrid trong phạm vi các đồ án tốt nghiệp đại học hoặc luận văn thạc sĩ, Kỹ thuật và công nghệ tối ưu hóa hệ động lực hybrid được áp dụng cho các mẫu ô tô hybrid hiện đại vẫn còn là bí quyết của một số hãng chế tạo ô tô hybrid hàng đầu trên thế giới

Với mục đích nghiên cứu lý thuyết và thực tiễn của giải pháp hybrid hóa để làm

cơ sở cho việc thiết kế và chế tạo xe hybrid, đồng thời cho phép đánh giá mức độ phù hợp của các mẫu xe hybrid được khai thác trong điều kiện ở Việt Nam, nhóm đã nghiên cứu chọn đề tài tiểu luận: "Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống truyền lực trên xe Hybrid hãng Toyota "

Đề tài "Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống truyền lực trên xe Hybrid hãng Toyota " là bước khởi đầu mà tiếp theo là thiết kế hoàn chỉnh và chế tạo một ô tô mới tại Việt Nam với mục tiêu hướng tới là:

+ Nâng cao điều kiện sống của người dân

xe mới này đạt được hiệu suất nhiên liệu cao hơn so với ô tô truyền

thống

+ Tạo ra mặt hàng công nghiệp đặc thù mang lợi thế cạnh tranh lớn

+ Phát triển ngành công nghiệp sản xuất ô tô ở Việt Nam

- Xu thế phát triển ô tô

CHƯƠNG 1: LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA XE HYBRID

Sự phát triển của xe hybrid

Xe hybrid có một lịch sử phát triển dài Mặc dù sự phát minh xe hybrid đã bắt đầu cách đây nhiều thế kỉ Khi giá của gas tăng lên tại một nhịp phát triển cao hơn, sản xuất ôtô rõ ràng tạo ra những chiếc xe mà sử dụng công nghệ nhiên liệu xen kẽ Honda Insight là chiếc xe đầu tiên đánh vào thị trường nước Mỹ với sản lượng lớn Và bây giờ tất cả xe hybrid ở nước Mỹ chỉ chiếm 1% trong tổng số tất cả xe Và nếu giá gas vẫn tăng tại nhịp phát triển hiện hành, một ngày không xa sẽ có nhiều xe hybrid hơn xe xăng

Hình 1: Sự phát triển xe Hybrid ( 1839 – 1900 )

1839

Robert Anderson người Scotland đã xây dựng xe điện đầu tiên Qua nhiều năm, có nhiều

sự thử nghiệm được làm để cải thiện trên xe của Anderson Nguồn ắc quy vào thời điểm này thì quá nặng vì vậy hiệu suất thì thấp

Thêm sự thành công cho xe điện được phát minh ra bởi Thomas Davenport người Mỹ và Robert Davidson người Scotland Những phát minh của cả hai là đầu tiên sử dụng nguồn điện không nạp lại

1865

Gaston Plante người Pháp đã phát minh một ắc quy lưu trữ điện tốt hơn trong năm 1865 và được cải tiến vào năm 1881 Cải tiến khả năng lưu trữ ắc quy này mở đường cho xe điện phát triển

Công ty Immisch đã tạo ra xe du lịch 4 chỗ, được dẫn động bởi một môtơ có công suất 1

mã lực và ắc quy có 24 ngăn Cùng năm này, Magnus Volk ở Brighton, Anh quốc đã tạo ra xe điện có 3 bánh xe

1898:

Năm 1898, Tiến sĩ Ferdinand Porsche 23 tuổi, đã tạo ra xe hybrid đầu tiên hoặc nhiều đặc tính của xe hybrid đầu tiên Sử dụng một động cơ đốt trong để quay máy phát cung cấp điện

đến môtơ điện Môtơ điện đặt trong trục bánh xe Xe có thể chạy được 40 dặm chỉ sử dụng nguồn điện từ ắc quy

Hình 2

Hình 3

Một hãng chế tạo ở Bỉ tên là Pieper đã giới thiệu ‘voiturette’ 3-1/2 mã lực mà có sự phối hợp động cơ xăng và môtơ điện Khi xe chạy hành trình, môtơ điện chạy như một máy phát, nạp ắc quy Nhưng khi xe leo dốc, môtơ điện được đặt đồng trục với động cơ xăng sẽ hỗ trợ thêm công suất

1903

Hybrid krieger đã sử dụng một động cơ xăng để hỗ trợ một bộ ắc quy Nó gần giống với Lohner-Porsche 1903 Dây chuyền lắp ráp nhanh của hãng sản xuất xe Ford và tiến tới sự tự khởi động của động cơ xăng báo hiệu một sự sụp đổ nhanh của xe hybrid năm 1920

Hình 4

Hình 5: Sự phát triển xe Hybrid ( 1904 – 1917 )

1904

Công ty xe điện đã tạo ra 2000 xe taxi, xe tải và xe bus và thiết lập công ty xe taxi và công

ty xe cho thuê từ New York đến Chicago Những công ty nhỏ, sắp xỉ 57 xí nghiệp ôtô, sản lượng khoảng 4000 xe

Henry Ford đã vượt qua những thử thách đề ra bởi tiếng ồn xe dẫn động bằng động cơ xăng, sự rung và bắt đầu dây chuyền lắp ráp sản phẩm với giá cả thấp, trọng lượng nhẹ của xe động cơ xăng Giá nhiên liệu rẽ và những cải tiến trong động cơ đốt trong và sản suất ôtô dần dần đã giết chết công ty xe hybrid và xe điện

1905

Một kĩ sư người Mỹ tên là H Piper đã nhận được bằng sáng chế cho xe hybrid Ý tưởng của anh ấy là sử dụng một môtơ điện để hỗ trợ cho một động cơ đốt trong, cái chính bổ sung cho động cơ đốt trong là để tăng tốc xe đến 40km/giờ trong 10s, thay vì 30s Nhưng chỉ 3.5 năm sau, các động cơ đã trở nên đủ mạnh mẻ để đạt được hiệu suất tốt nhất của chính nó Khi xe đi được quãng đường dài, người lái có thể đóng ngắt nguồn từ mô tơ điện đến động

cơ 2 xy lanh Không may là quá trình này làm mất 15 phút và nó không được chấp nhận bởi

Công ty môtô Galt đã tạo ra xe hybrid có cấu trúc nối tiếp với động cơ 2 kì, 2 xy lanh, 10

mã lực dẫn động máy phát 40V, 90A Và có thể chạy 70 dặm với 1 gallon xăng trong đó xe

có thể chạy được 15-20 dặm mà chỉ sử dụng nguồn ắc quy Nhưng tốc độ cao nhất chỉ khoảng

30 dặm/giờ

1917

Woods đề nghị tăng gấp đôi công suất mà đòi hỏi cả động cơ điện và động cơ xăng làm việc kết hợp lẫn nhau để chạy xe 35 vòng/phút Trong đó sự chạy chỉ có nguồn điện thì xe có thể chạy 20 dặm/giờ

1920-1965

Sản suất hàng loạt xe điện và xe hybrid được đặt trong tình trạng tạm dừng lại Chỉ có một vài người tạo ra một vài xe điện hybrid

1966

Quốc hội Mỹ đưa ra dự luật đầu tiên đề nghị sử dụng xe điện để qiảm ô nhiễm không khí

Xe hybrid đã không xuất hiện nữa đến năm 1960 và 1970 Khi những xe như là 1965 GM512

và đặc biệt là xe taxi hybrid 1973 VW được sản suất đến sau lệnh cấm vận dầu mỏ Arập Nhưng công nghệ hybrid không mất đi quá trình phát triển của chính nó Nó đã tiếp tục và có thể thấy kết quả hiện nay trong thị trường xe

1969

GM 512 là một xe hybrid thử nghiệm có trọng lượng nhẹ, chạy hoàn toàn bằng nguồn điện lên đến 10 dặm/giờ Tại tốc độ thấp hơn nó kết hợp cả mô tơ và động cơ xăng 2 kì Trên 13 dặm/giờ, GM 512 chạy động cơ xăng Nó có thể chỉ đạt được 40dặm/giờ

1970

Giá xăng tăng lên Lúc này người ta quan tâm đến xe hybrid Bộ năng lượng Mỹ chạy thử nghiệm nhiều xe điện và xe hybrid được sản suất ra bởi nhiều nhà sản suất, trong đó có thương hiệu đã được biết đến như VW taxi là Volkswagen ở wolfsburg, Đức

1975

Bưu điện Mỹ đã thử nghiệm xe điện chở thư phân phối trong quãng đường ngắn Quản lý

sự phát triển và nghiên cứu năng lượng Mỹ đã bắt đầu một chương trình công nghệ hybrid tiên tiến

1992

Tập đoàn môtô Toyota đã thông báo “công bố trái đất” một văn bản phát thảo những mục tiêu phát triển và thị trường xe với ô nhiễm thấp nhất có thể

Một sự lựa chọn nhỏ đối với tất cả xe điện từ những hãng sản xuất xe lớn bao gồm

EV plus của Honda, EV1 của GM và S-10, Ford ranger và RAV4 EV của Toyota được giới

Honda và Toyota đã tăng tỉ lệ sản xuất lên 20-30% Toyota thì đang bán nhiều xe hơn là

họ có thể sản xuất và đã dừng việc quảng cáo Các công ty khác thấy được tiềm năng của xe hybrid và SUVs Ford tung ra Hybrid Escape, xe hybrid đầu tiên của người Mỹ và là xe Hybrid SUV đầu tiên

2005

Toyota tung ra Prius 2005 phiên bản mới Toyota dự định sản xuất và bán Toyota Camry Hybrid vào năm cuối 2006 Và Saturn SUV của GM và Toyota Highlander được mong đợi trong năm 2005

Từ 2005 đến nay : các hãng xe đang tiến hành nghiên cứu và cải tiến để cho ra đời những

dòng xe hybrid chất lượng tốt hơn, thân thiện với môi trường hơn Trong đó kể đến là chiếc Prius thế hệ mới vừa được Toyota tung ra năm 2008

Prius là một từ la tinh có nghĩa là “đi trước” Toyota chọn tên này bởi vì chiếc xe Prius là

tiên phong của những chiếc xe hybrid Với sự tăng trưởng dân số nhanh và sự phát triển kinh

tế trong những thập kỉ gần đây đã cho kết quả tăng đột biến sự tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch trên quy mô toàn cầu Đối mặt với thử thách tạo ra một chiếc xe thân thiện với trái đất, Toyota

đã sản xuất ra những mẫu xe hybrid cung ứng đầu tiên trên thế giới

Cấu trúc đơn giản nhất của hệ thống này là kết hợp đặc tính làm việc tốt nhất của một động

cơ đốt trong và một mô tơ điện Nhiều hệ thống hybrid phức tạp như hệ thống Toyota hybrid, năng lượng được tái sinh nếu không thì bị mất do ma sát nhiệt trong hệ thống phanh và sử dụng nó để bổ sung năng lượng cho động cơ đốt trong của hệ thống hybrid Những công nghệ

kỹ thuật được nâng cấp này cho phép hệ thống hybrid đạt được hiệu suất nhiên liệu tốt hơn và giảm lượng khí CO2

Khi chiếc xe Prius lần đầu tiên được xuất xưởng, nó được chọn là chiếc xe du lịch được trang bị động cơ tốt nhất trên thế giới vào năm 2001 Chiếc xe được chọn bởi vì nó là xe hybrid đầu tiên lắp đặt 4 đến 5 chổ ngồi cùng với một khoan hành lý, và nó là một trong những chiếc

xe kinh tế và thân thiện với môi trường nhất vào năm 2004, xe Prius thế hệ thứ 2 giành phần thưởng xe đạt uy tín và là chiếc xe được trang bị động cơ tốt nhất vào năm 2004

Hệ thống Toyota Hybrid (THS) dẫn động cho xe Prius thế hệ thứ nhất và hệ thống Toyota Hybrid II (THS-II) dẫn động cho xe Prius thế hệ thứ hai, cả hai đều tạo được ấn tượng về tính kinh tế nhiên liệu và sự làm sạch của khí thải

Hình 7

+ Tiêu chuẩn SULEV là khoảng 75% nhiều khắc khe hơn tiêu chuẩn ULEV và gần 90% sạch hơn LEV trong khói xả

+ Tiêu chuẩn SULEV sẽ sinh ra HC ít hơn trong suốt 100,000 dặm

+ Tiêu chuẩn AT-PZEV sử dụng tính năng công nghệ cao cấp để tạo ra một phần lượng khí thải không ô nhiễm

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN XE HYBRID 2.1 Hệ thống Hybrid

+ Bộ chuyển đổi điện

+ Ắc qui điện áp cao (Ắc qui HV)

+ ECU điện áp cao ( ECU HV)

Hình 8: Sơ đồ tổng quát hệ thống Hybrid

+ Động cơ đốt trong (ICE): Sử dụng động cơ xăng 1NZ-FXE 1.5l trang bị hệ thống

VVT-I (hệ thống điều khiển thời điểm nạp thông minh) và hệ thống ETCS-VVT-I (hệ thống điều khiển bướm ga điện tử thông minh)

Hình 9: Động cơ đốt trong ICE

+ Mô tơ-máy phát 1 (MG1): Nó hoạt động giống như thành phần điều khiển công suất

của bộ bánh răng hành tinh Nó nạp điện cho Ắc qui điện áp cao và cung cấp năng lượng điện để dẫn động Mô tơ-máy phát 2 (MG2) Mô tơ-máy phát 1 (MG1) điều khiển hiệu quả chức năng truyền động vô cấp của hộp số hybrid MG1 cũng làm việc như một máy khởi động

Hình 10: Mô tơ máy phát MG1

+ Mô tơ-máy phát 2 (MG2): MG2 dùng để tạo một lực chuyển động cho xe hoạt động ở

tốc độ thấp và hổ trợ thêm lực kéo cho động cơ xăng khi xe hoạt động ở tốc độ cao Nó cung cấp công suất trợ giúp thêm cho công suất động cơ xăng khi cần thiết và giúp xe đạt được đặc tính động lực học tối ưu Nó có chức năng giống như một máy phát trong suốt quá trình phanh tái sinh

Hình 11: Mô tơ máy phát MG2

+ Bộ bánh răng hành tinh: Bộ bánh răng hành tinh là một bộ phân chia công suất MG1

kết nối với bánh răng mặt trời, MG2 kết nối với bánh răng bao và trục đầu ra của động cơ xăng gắn với cần dẫn của bánh răng hành tinh Những bộ phần này được sử dụng để kết hợp phân phối công suất từ động cơ xăng và MG2, và để nạp lại năng lượng cho ắc qui điện áp cao

Hình 12: Bộ bánh răng hành tinh

+ Bộ chuyển đổi điện: Dòng điện giữa MG1, MG2 và Ắc qui điện áp cao được điều khiển

nhờ bởi bộ chuyển đổi điện Bộ chuyển đổi điện biến đổi dòng điện một chiều của Ắc qui điện

áp cao thành nguồn điện xoay chiều, và nó điều chỉnh dòng điện xoay chiều điện áp cao từ MG1 và MG2 để nạp lại cho Ắc qui điện áp cao

+ Ắc qui điện áp cao: Ắc qui lưu trữ năng lượng được phục hồi bởi MG2 trong suốt quá

trình phanh tái sinh và năng lượng được tạo ra bởi MG1 Ắc qui cung cấp điện đến mô tơ điện khi khởi động động cơ xăng kết thúc hoặc khi công suất cần bổ sung được yêu cầu

Hình 14: Ắc quy điện áp cao

2.2 Các phương pháp bố trí

Về phương diện cấu tạo, ô tô truyền thống và ô tô hybrid chỉ khác nhau cơ bản

ở hệ thống động lực Hệ thống động lực của ô tô hybrid (sau đây gọi tắt là hệ động lực hybrid) phổ biến hiện nay được cấu thành từ một ICE và một hoặc nhiều EM Trong

các ấn phẩm chuyên ngành bằng tiếng Anh, các thuật ngữ: "hybrid car", "hybrid vehicle", "hybrid road vehicle" và "hybrid electric vehicle" thường được sử dụng để chỉ loại ô tô hybrid có hệ thống động lực như vậy Trong luận án này, thuật ngữ "xe hybrid" và "ô tô hybrid" được hiểu là có nội hàm tương đương

Căn cứ vào cách thức liên kết giữa ICE và EM, tỷ lệ công suất của ICE và của

THS (Prius thế hệ 2001-2003) THS-II (Prius thế hệ 2004 về sau)

38 ngăn ắc qui niken-kim loại hydrua 28 ngăn ắc qui niken-kim loại hydrua

Tổng điện áp: 273.6V Tổng điện áp: 201.6V

EM được sử dụng để dẫn động bánh xe chủ động, sự phân công về thời gian làm việc của ICE và của EM trong quá trình vận hành; ô tô hybrid hiện đại được phân thành 3 nhóm: ô tô hybrid kiểu nối tiếp, ô tô hybrid kiểu song song và ô tô hybrid kiểu hỗn hợp

Hình 15: Sơ đồ tổng quan hệ thống hybrid song song

Hình 16: Cấu trúc hệ thống hybrid song song

Hình 17:Hệ thống lai song song

Trong hệ thống song song, cả hai nguồn động lực (điện và xăng) đều được kết nối trực tiếp vào bánh xe và có thể truyền động lực một cách độc lập hoặc đồng thời Nói một cách đơn giản là bánh xe có thể được xoay một cách riêng biệt bằng mô tơ điện hoặc động cơ xăng, hoặc cả hai Cả động cơ xăng và mô tơ điện cùng truyền lực tới các trục xe, mức độ tùy theo các điều kiện khác nhau Đó được gọi là hệ thống song song vì dòng năng lượng tới các bánh

đi song song

Hệ thống này chỉ có một mô tơ điện Mô tơ điện có hai chức năng chính Chức năng thứ nhất là chuyển hóa điện năng được cung cấp từ ắc qui thành cơ năng Chức năng thứ hai là chuyển hóa ngược lại từ cơ năng thành điện năng để nạp lại cho pin Do vậy không thể cùng lúc vừa vận hành các bánh xe, vừa nạp điện vào bình ắc-quy Khi nào mô-tơ làm nhiệm vụ của một máy phát điện, dòng điện từ ắc-quy sẽ thay thế vai trò của mô-tơ điện

Hầu hết các hãng sản xuất Ô tô Hybrid hiện nay đều thiết kế theo cách này vì có thể tận dụng cả hai nguồn năng lượng một cách hiệu quả nhất và cũng bởi các lí do sau:

• Thứ nhất là độ tương thích cao với các thành phần hybrid Điều bất tiện ở đây là phải chấp nhận ảnh hưởng đến dung tích cho ngăn chứa đồ hay hệ dẫn động toàn thời gian

• Thứ hai, tiết kiệm nhiên liệu hơn khi lái trên đường bộ hay đường cao tốc Tương phản với các hệ thống hybrid khác chỉ mang lại lợi ích khi sử dụng trong thành phố, hệ thống được Porsche chọn sẽ cho phép lựa chọn không cần chạy động cơ đốt trong tại tốc

độ lên đến 120 km/h

• Thứ ba, hybrid song song toàn phần là một cải tiến quan trọng cho cả sự tăng tốc

và linh hoạt, tính năng vận hành cao và hiệu suất tối đa

Hình 18: Sơ đồ hệ thống hybrid song song

Hình 19: Sử dụng động cơ và nạp ắc quy bằng cách tận dụng lực phanh

Hình 20 : Tăng tốc với cả mô tơ điện và động cơ.

2.2.2 Hệ thống hybrid nối tiếp (Series Hybrid System)

Đối với loại hệ thống này, nguồn động lực chính xoay bánh xe là động cơ điện Trong khi

động cơ xăng chỉ làm nhiệm vụ phát ra điện để nạp ắc quy và cung cấp cho mô tơ điện

Hình 22: Hệ thống lai nối tiếp

Khi động cơ xăng hoạt động, nó truyền năng lượng cho một máy phát điện Dòng điện sinh

ra chia làm hai phần, một để sạc bình ắc-quy và một sẽ chạy một mô tơ điện (motor), bộ phận

sẽ truyền năng lượng tới các trục xe Đó được gọi là hệ thống liên hoàn vì năng lượng truyền theo một quá trình liên tục (hay nói cách khác, hoạt động của động cơ xăng và mô-tơ điện tiến hành lần lượt)

Một hệ thống hybrid liên hoàn gồm có hai mô-tơ, một chính là mô-tơ điện và một là máy phát điện có cấu trúc tương tự Loại nối tiếp này ít được phổ biến so với kiểu hybrid "song song" do có nhiều nhược điểm