Nghiên cứu mô phỏng nguồn động lực xe điện hybrid (HEV) kiểu kết hợp bằng phần mềm GT SUITE

Đây là nguồn động lực chính thúc đẩy cáchãng xản xuất ô tô đầu tư phát triển các công nghệ mới, thân thiện với môitrường cho các dòng sản phẩm của mình, trong đó phải kể đến xe điện EV v

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp TháiNguyên, Phòng Đào tạo và Khoa kỹ thuật Ô tô và Máy động lực đã cho phéptôi thực hiện luận văn này Xin cảm ơn Phòng Đào tạo và Khoa kỹ thuật Ô tô

và Máy động lực về sự hỗ trợ và giúp đỡ trong suốt quá trình tôi học tập vàlàm luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn TS Dương Thế Hùng đã hướng dẫn tôi hếtsức tận tình và chu đáo về mặt chuyên môn để tôi có thể thực hiện và hoànthành luận văn

Tôi xin cảm ơn lãnh đạo, các đồng nghiệp tại Cơ quan nơi tôi công tác

đã tạo điều kiện và động viên tôi trong suốt quá trình học tập

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy phản biện, các thầytrong hội đồng chấm luận văn đã đồng ý đọc duyệt và góp các ý kiến quý báu

để tôi có thể hoàn chỉnh luận văn này

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè, những

người đã động viên khuyến khích tôi trong suốt thời gian tôi học tập

Tuy nhiên do còn có hạn chế về thời gian cũng như kiến thức của bảnthân nên đề tài của tôi có thể còn nhiều thiếu sót Tôi rất mong nhận được sựgóp ý để luận văn được hoàn thiện hơn

Học viên

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ viii

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích của đề tài 2

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3

* Ý nghĩa khoa học: 3

* Ý nghĩa thực tiễn: 3

4 Đối tượng nghiên cứu 3

5 Phương pháp nghiên cứu 3

6 Các nội dung chính trong đề tài 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 5

1.1 Nhiên liệu và ô nhiễm môi trường 5

1.2 Tổng quan về phát triển nguồn động lực cho phương tiện giao thông

9 1.3 Giới thiệu về xe hybrid 9

1.3.1 Nguồn gốc ra đời của xe hybrid 9

1.3.2 Định nghĩa về xe hybrid 10

1.4 So sánh đặc tính tốc độ của động cơ điện và động cơ đốt trong 11

1.5 Xu hướng phát triển xe hybrid 14

1.5.1 Giới thiệu một số mẫu xe hybrid 15

1.5.2 Ưu, nhược điểm của xe hybrid 17

1.6 Kết luận chương 1 19

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP PHỐI HỢP 20

NGUỒN ĐỘNG LỰC CHO XE HYBRID 20

2.1 Các thuật ngữ thường dùng trên xe hybrid 20

2.2 Các phương pháp phối hợp nguồn động lực hybrid 21

2.2.1 Phương pháp phối hợp nối tiếp 21

2.2.2 Phương pháp phối hợp song song 22

2.2.3 Phương pháp phối hợp nối tiếp - song song 23

2.3 Các chế độ làm việc của xe hybrid 24

2.3.1 Chế độ chạy tăng tốc nhẹ 24

2.3.2 Chế độ chạy ổn định 24

2.3.3 Chế độ tăng tốc và leo dốc 24

2.3.4 Chế độ nạp ắc quy khi xe chuyển động 25

2.3.5 Chế độ nạp ắc quy khi xe đứng yên 25

2.4 Đường truyền công suất ở các chế độ làm việc 26

2.4.1 Bộ kết hợp công suất kiểu vi sai trong sơ đồ nguồn động lực kiểu kết hợp 26

2.4.2 Khi chỉ truyền công suất bằng động cơ nhiệt 27

2.4.3 Khi chỉ truyền công suất bằng động cơ điện 28

2.4.4 Khi truyền công suất bằng 2 nguồn công suất 28

2.5 Chiến lược phối hợp nguồn động lực 29

2.6 Kết luận chương 2 31

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH XE HYBRID KIỂU KẾT HỢP 32

BẰNG PHẦN MỀM GT-SUITE 32

3.1 Giới thiệu về phần mềm GT-Suite 32

3.1.1 Giới thiệu chung 32

3.1.2 Các tính năng chính 33

3.1.3 Các thành phần, mô đun chính của phần mềm 33

3.2 Cơ sở lý thuyết 34

3.2.1 Chiến lược điều khiển nạp điện cho ắc quy 34

3.2.2 Sơ đồ làm việc của hệ thống truyền lực 35

3.2.3 Chế độ vận hành của xe HEV sử dụng nguồn động lực kết hợp 35

3.3 Xây dựng mô hình mô phỏng 36

3.3.1 Các bước xây dựng mô hình 36

3.3.2 Mục đích xây dựng mô hình 39

3.4 Kết quả mô phỏng khi động cơ được lắp trên xe thường và xe hybrid 43

3.4.1 Tốc độ động cơ 43

3.4.2 Tiêu hao nhiên liệu 45

3.4.3 Phát thải NO x 47

3.4.4 Phát thải CO 50

3.4.5 Phát thải HC 52

3.5 Kết luận chương 3 55

KẾT LUẬN CHUNG 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT K

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1 Các thống số chính của xe thường và xe hybrid 37

Bảng 3.2 Các thông số của chu trình thử xe con 40

cho đường thành phố của Mỹ 40

Bảng 3.3 Các thông số của 2 chu trình thử FTP-75 và USHC 41

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Số lượng ô tô và xe máy hoạt động hàng năm của Việt Nam 5

Hình 1.2 Tỷ lệ phát thải các khí gây ô nhiễm theo các nguồn phát thải chính của Việt Nam năm 2011 6

Hình 1.3 Lượng khí thải CO do các phương tiện cơ giới đường bộ gây ra 6

Hình 1.4 Tỷ lệ phát thải các chất ô nhiễm do các phương tiện 7

cơ giới đường bộ 7

Hình 1.5 Tỷ lệ ô tô, xe máy theo số năm sử dụng tại Hà Nội năm 2011 8

Hình 1.6 Đặc tính lực kéo - tốc độ với công suất yêu cầu 11

của động cơ xăng 11

Hình 1.7 Đặc tính lực kéo-tốc độ với hộp số tự động của một xe 12

Hình 1.8 Đặc tính tiêu hao nhiên liệu của một động cơ xăng 12

Hình 1.9 Đặc tính của một mô-tơ điện 13

Hình 1.10 Lực kéo của xe có động cơ xăng với hộp số 4 cấp 14

và mô-tơ điện với hệ dẫn động 1 cấp 14

Hình 2.1 Kiểu nối tiếp 22

Hình 2.2 Kiểu song song 23

Hình 2.3 Kiểu kết hợp 24

Hình 2.4 Bộ kết hợp công suất kiểu vi sai 26

Hình 2.5 Bộ kết hợp công suất kiểu vi sai khi chỉ truyền công suất 27

của động cơ nhiệt 27

Hình 2.6 Bộ kết hợp công suất kiểu vi sai khi chỉ truyền công suất 28

của động cơ điện 28

Hình 2.7 Bộ kết hợp công suất kiểu vi sai khi truyền công suất 28

bằng cả 2 nguồn 28

Hình 2.8 Thuật toán điều khiển xe HEV 30

Hình 3.1 Cửa sổ giao diện phần mềm GT-Suite và các mô đun ứng dụng 32

Hình 3.2 Phương pháp “thermostat ON-OFF” 34

để điều khiển nạp điện cho ắc quy 34

Hình 3.3 Sơ đồ làm việc của bộ điều khiển hệ thống truyền lực 35

Hình 3.4 Chế độ vận hành của xe HEV sử dụng nguồn động lực kết hợp 36

Hình 3.5 Mô hình xe thông thường 38

Hình 3.6 Mô hình xe hybrid kiểu kết hợp nối tiếp - song song 38

Hình 3.7 Chu trình thử FTP-75 39

Hình 3.8 Chu trình thử xe con trên xa lộ của Mỹ, USHC 41

Hình 3.9 Chu trình thử FTP-75 thiết lập trong mô hình mô phỏng 42

Hình 3.10 Chu trình thử USHC thiết lập trong mô hình mô phỏng 42

Hình 3.11 Tốc độ động cơ thường và động cơ lắp trên xe hybrid

44 khi chạy theo chu trình lái FTP-75

44 Hình 3.12 Tốc độ động cơ thường và động cơ lắp trên xe hybrid

44 khi chạy theo chu trình lái USHC

44 Hình 3.13 Tiêu hao nhiên liệu động cơ thường và động cơ lắp trên xe hybrid khi chạy theo chu trình lái FTP-75 45

Hình 3.14 Tiêu hao nhiên liệu động cơ thường và động cơ lắp trên xe hybrid khi chạy theo chu trình lái USHC 46

Hình 3.15 Lượng nhiên liệu tiêu thụ động cơ thường và động cơ lắp trên xe hybrid khi chạy theo 2 chu trình lái FTP-75 và USHC, [kg/h] 46

Hình 3.16 Lượng nhiên liệu tiêu thụ cho 100 km của động cơ thường và động cơ lắp trên xe hybrid khi chạy theo 2 chu trình lái FTP-75 và USHC, [lít/ 100km] 47

Hình 3.17 Phát thải NOx động cơ thường và động cơ lắp trên xe hybrid

48 khi chạy theo chu trình lái FTP-75 48

Hình 3.18 Phát thải NOx động cơ thường và động cơ lắp trên xe hybrid

49 khi chạy theo chu trình lái USHC 49

Hình 3.19 Phát thải NOx động cơ thường và động cơ lắp trên xe hybrid khi

chạy theo 2 chu trình lái FTP-75 và USHC, [kg/h] 49

Hình 3.20 Phát thải CO động cơ thường và động cơ lắp trên xe hybrid 51

khi chạy theo chu trình lái FTP-75 51

Hình 3.21 Phát thải CO động cơ thường và động cơ lắp trên xe hybrid 51

khi chạy theo chu trình lái USHC 51

Hình 3.22 Phát thải CO động cơ thường và động cơ lắp trên xe hybrid 52

khi chạy theo 2 chu trình lái FTP-75 và USHC 52

Hình 3.23 Phát thải HC động cơ thường và động cơ lắp trên xe hybrid 53

khi chạy theo chu trình lái FTP-75 53

Hình 3.24 Phát thải HC động cơ thường và động cơ lắp trên xe hybrid 54

khi chạy theo chu trình lái USHC 54

Hình 3.25 Phát thải CO động cơ thường và động cơ lắp trên xe hybrid 54

khi chạy theo 2 chu trình lái FTP-75 và USHC 54

Để có thể giảm thiểu được ô nhiễm môi trường từ ô tô, từ lâu đã cónhiều giải pháp kỹ thuật mang nhiều hứa hẹn như: ô tô chạy điện, ô tô dùngpin nhiên liệu, động cơ khí nén v.v Tuy nhiên, những công nghệ kể trên vẫnchưa thể đưa vào sử dụng được vì còn nhiều giới hạn về công nghệ Đối với ô

tô chạy điện, việc nạp lại pin cần đến ít nhất 4 giờ đồng hồ, khuyết điểm nàygiới hạn tầm sử dụng của ô tô chạy điện Đối với công nghệ fuel cell, hydrolỏng phải được lưu trữ ở nhiệt độ cực thấp; vì thế chỉ có thể thích hợp vớinhững quốc gia có khí hậu băng giá Cả hai công nghệ trên cùng vướng phảimột vấn đề chung đó là phải xây dựng lại toàn bộ hệ thống cơ sở cung cấpnhiên liệu Những giới hạn trên của hai công nghệ tương lai này tạo ra mộtkhoảng trống giữa nhu cầu bảo vệ môi trường và công nghệ ô tô truyền thống

Những năm gần đây, tình trạng ô nhiễm không khí đã trở nên ngày càngnghiêm trọng Để bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng không khí tại cácthành phố lớn, chính phủ các nước đã đưa ra các quy định ngặt nghèo về tiêuthụ nhiên liệu và khí thải của xe Đây là nguồn động lực chính thúc đẩy cáchãng xản xuất ô tô đầu tư phát triển các công nghệ mới, thân thiện với môitrường cho các dòng sản phẩm của mình, trong đó phải kể đến xe điện (EV) và

xe điện hybrid (HEV) [1], [2], [3] Với ưu điểm vượt trội về đặc tính kéo, hiệusuất và không gây ô nhiễm môi trường trong thành phố của xe EV so với xesử

dụng động cơ đốt trong (ĐCĐT) truyền thống, xe EV có thể được coi là hướngphát triển có nhiều triển vọng.

Tuy nhiên, do khả năng lưu trữ năng lượng trong ắc quy còn thấp, thờigian mỗi lần sạc kéo dài, tuổi thọ sử dụng ngắn, tự trọng lớn và giá thành cao

đã làm hạn chế phạm vi khai thác của xe EV [3] Do vậy, xe HEV sử dụngphối hợp hai nguồn động lực, gồm động cơ điện (ĐCĐ) và ĐCĐT được cho

là giải pháp hợp lý hiện nay, vì cho phép phát huy ưu điểm của ĐCĐ vàĐCĐT, cũng như khắc phục được các nhược điểm của chúng Cùng với xuhướng phát triển của thế giới, hiện nay dòng xe HEV đã xuất hiện nhiều ởViệt Nam Do xe HEV có công nghệ phức tạp cả về kết cấu và hệ điều khiển,nên đã làm ảnh hưởng không nhỏ đến hiệu quả khai thác, sử dụng, bảo dưỡng

và sửa chữa, thậm chí cả công tác quản lý của Nhà nước về các dòng xe này ởViệt Nam Hơn nữa, đây là công nghệ mới, vẫn còn là bí mật của các hãng,nên việc tiếp cận công nghệ này cũng gặp rất nhiều khó khăn

Chính vì vậy, nghiên cứu thiết kế chế tạo để làm chủ công nghệ xe HEVcũng như định hướng sản xuất xe HEV ở Việt Nam là cần thiết và có tính thời

sự Để giải quyết một phần các vấn đề nêu trên, tác giả lựa chọn đề tài:

“Nghiên cứu mô phỏng nguồn động lực xe điện hybrid (HEV) kiểu kết hợp bằng phần mềm GT- SUITE” làm đề tài luận văn cao học của mình.

2 Mục đích của đề tài

- Thiết lập mô hình mô phỏng nguồn động lực xe điện hybrid (HEV) kiểu kết hợp thông qua phần mềm chuyên dụng GT-SUITE;

- Nghiên cứu thuật toán điều khiển xe HEV;

- Thiết lập chế độ mô phỏng mô hình xe HEV kiểu kết hợp trên phầnmềm GT-Suite

- Trên cơ sở kết quả mô phỏng số đưa ra một số kết luận và kiến nghị

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

* Ý nghĩa khoa học:

Xe HEV được trang bị một động cơ đốt trong truyền thống, một bìnhchứa nhiên liệu, ắc quy và máy phát điện Tuy nhiên, xe HEV được phânthành

4 loại kết hợp nguồn động lực, gồm: HEV nối tiếp, HEV song song, HEV kếthợp và HEV phức hợp Luận văn đã góp phần đưa ra mô hình mô phỏng xeđiện hybrid (HEV) dạng kết hợp nhờ thiết lập từ phần mềm chuyên dụng GT-SUITE Trên cơ sở mô hình, có thể đánh giá ảnh hưởng nguồn động lực của

xe tới các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cũng như chỉ tiêu phát thải

* Ý nghĩa thực tiễn:

- Các kết quả của luận văn là cơ sở nghiên cứu quan trọng và hữu ích cóthể sử dụng để hỗ trợ trong giai đoạn đầu quá trình thiết kế và phát triển xehybrid ở Việt Nam;

- Mô hình mô phỏng xe điện hybrid (HEV) đã xây dựng có thể sử dụnglàm cơ sở cho các mục đích tương tự;

- Kết quả của luận văn là cơ sở lý thuyết cho việc so sánh với kết quảthực nghiệm khi nghiên cứu về ô tô điện hybrid (HEV)

4 Đối tượng nghiên cứu

Ô tô con lai điện hybrid (HEV)

5 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết: sử dụng phần mềm GT-SUITE để mô phỏng hệđộng lực xe hybrid kiểu kết hợp

6 Các nội dung chính trong đề tài

Thuyết minh của luận văn được trình bày gồm các phần chính sau:

- Mở đầu

- Chương 1 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

- Chương 2 Nghiên cứu phương pháp phối hợp nguồn động lực cho xe hybrid

- Chương 3 Xây dựng mô hình xe hybrid kiểu kết hợp bằng phần mềm

GT-Suite

- Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Nhiên liệu và ô nhiễm môi trường

Theo số liệu thống kê cuối năm 2011, số xe ô tô trên thế giới có khoảngtrên 1,015 tỷ xe đang lưu hành, tăng 3,6% so với con số 980 triệu xe vào cuốinăm 2009 và chủ yếu tập trung ở các nước phát triển như Mỹ (239,8 triệu xe),Trung Quốc (78 triệu xe), Nhật Bản (73,9 triệu xe) Tính trung bình, cứ 6,75người lại có một người đang sở hữu ô tô Ở Việt Nam, số lượng ô tô đang tăngrất mạnh Tính tới tháng 3 năm 2009 thì số lượng ô tô tại Việt Nam là khoảng

990 nghìn chiếc và tập trung chủ yếu ở hai thành phố lớn là TP Hồ Chí Minh

và Thủ đô Hà Nội như trên hình 1.1 Theo thống kê mới nhất của Cục Đăngkiểm Việt Nam, số lượng xe ô tô tính đến tháng 6 năm 2011 là 1,428 triệu xe[2]

Hình 1.1 Số lượng ô tô và xe máy hoạt động hàng năm của Việt Nam

Với tốc độ tăng trung bình khoảng 10% số lượng xe ô tô như hiện naychính là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường cũng như lượng tiêu thụ nhiênliệu Theo báo cáo môi trường quốc gia năm 2011, hoạt động giao thông đónggóp gần 85% lượng khí CO, 95% lượng VOCs trên toàn quốc và chiếmkhoảng

70% nguồn gây ô nhiễm không khí ở các khu đô thị lớn thể hiện trên hình 1.2[2].

Hình 1.2 Tỷ lệ phát thải các khí gây ô nhiễm theo các nguồn phát thải

chính của Việt Nam năm 2011

Tại các đô thị, giao thông vận tải là nguồn gây ô nhiễm lớn nhất đối vớikhông khí, đặc biệt là sự phát thải các khí CO, VOC, NO2 Lượng khí thải nàytăng lên hàng năm cùng với sự phát triển về số lượng và các phương tiện giaothông đường bộ như trên hình 1.3 [2]

Hình 1.3 Lượng khí thải CO do các phương tiện cơ giới đường bộ gây ra

Xét trên từng phương tiện tham gia giao thông thì lượng khí thải từ xemáy là tương đối nhỏ, trung bình một xe máy xả ra lượng khí thải chỉ bằng 1/4

so với xe ô tô con Tuy nhiên do số lượng xe máy tham gia giao thông chiếm

tỷ lệ lớn hơn và chất lượng nhiều loại xe đã xuống cấp nên xe máy vẫn lànguồn đóng góp chính các loại khí ô nhiễm, đặc biệt đối với các khí thải như

CO và VOCs Trong khi đó, xe tải và xe khách các loại lại thải nhiều SO2

và NO2 (Hình 1.4) [2]

Hình 1.4 Tỷ lệ phát thải các chất ô nhiễm do các phương tiện

cơ giới đường bộ gây ra

Với mật độ các loại phương tiện giao thông lớn, chất thải các loạiphương tiện giao thông kém và hệ thống giao thông chưa tốt thì lượng khíthải gây ô nhiễm môi trường không khí từ giao thông vận tải đang có xuhướng gia tăng Xe ô tô, xe máy ở Việt Nam bao gồm nhiều chủng loại Nhiều

xe đã qua nhiều năm sử dụng nên có chất lượng kỹ thuật thấp, có mức tiêu thụnhiên liệu và nồng độ chất độc hại trong khí xả cao, tiếng ồn lớn Ngay tại cácthành phố lớn, tỷ lệ những xe đã qua sử dụng nhiều năm vẫn cao thể hiệntrong hình 1.5 [2]

Hình 1.5 Tỷ lệ ô tô, xe máy theo số năm sử dụng tại Hà Nội năm 2011

Vì vậy với điều kiện cơ sở hạ tầng giao thông, số lượng, chất lượng cácphương tiện giao thông như ở Hà Nội nói riêng và Việt Nam nói chung thì vấn

đề tiêu hao nhiên liệu và ô nhiễm môi trường do khí thải gây ra vẫn đang làmột trong những vấn đề được Nhà nước, các tổ chức quan tâm nhất để cảithiện môi trường cũng như năng lượng

Trong những năm qua, Nhà nước phải dùng ngân sách để bù lỗ choxăng dầu để đảm bảo ổn định giá mặt hàng thiết yếu này nhằm ổn định giá cảcủa các mặt hàng khác Tuy nhiên hiện nay giá dầu thô trên thế giới không ổnđịnh, vì thế Nhà nước không còn khả năng bù lỗ, giá xăng dầu đã tăng vàtrong tương lai, mức độ tăng giá xăng dầu sẽ ngày càng mạnh mẽ hơn donguồn dự trữ dầu thô đã cạn kiệt Việc sử dụng nhiên liệu khí thay cho nhiênliệu lỏng truyền thống là giải pháp hữu hiệu nhằm giảm bớt sự lệ thuộc vàodầu mỏ hiện nay

Với sự phát triển của ngành công nghiệp hiện đại, khoa học ngày càngđược cải tiến để phù hợp với nhu cầu của thời đại, ngành công nghiệp ô tô vẫnkhông ngừng phát triển, tìm tòi các công nghệ mới để áp dụng trên ô tô phùhợp xu thế của ngày nay là bảo vệ môi trường và tiết kiệm nhiên liệu

1.2 Tổng quan về phát triển nguồn động lực cho phương tiện giao thông

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 nồng độ phátthải khí thải của xe, nhưng đều có xu hướng là từng bước cải tiến và chế tạo

ra xe điện Điều đó càng trở nên cấp thiết khi mà nguồn tài nguyên dầu mỏhiện nay ngày càng cạn kiệt dẫn đến giá dầu tăng cao mà nguồn thu nhập củangười dân lại tăng không đáng kể

Các xe chạy bằng nhiên liệu hóa thạch đều đang tràn ngập trên thịtrường và là một trong số những tác nhân lớn gây ô nhiễm môi trường, làmcho bầu khí quyển ngày một xấu đi, hệ sinh thái thay đổi Vì thế việc tìm raphương án để giảm tối thiểu lượng khí thải gây ô nhiễm môi trường là mộtvấn đề cần được quan tâm nhất hiện nay của ngành ô tô nói riêng và của xãhội nói chung

Ô tô sạch không gây ô nhiễm là mục tiêu hướng tới của các nhà nghiêncứu và chế tạo ô tô ngày nay Có nhiều giải pháp đã được công bố trongnhững năm gần đây, như hoàn thiện quá trình cháy của động cơ, sử dụng cácloại nhiên liệu không truyền thống cho ô tô như LPG, khí thiên nhiên,methanol, biodiesel, điện, pin nhiên liệu, năng lượng mặt trời, ô tô dùng động

cơ lai (hybrid) Trong số những giải pháp công nghệ trên thì xe sử dụng côngnghệ hybrid đang được ứng dụng ngày càng phổ biến và cho hiệu quả cao

1.3 Giới thiệu về xe hybrid

1.3.1 Nguồn gốc ra đời của xe hybrid

Sự bùng nổ dân số, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, côngnghiệp, mức sống con người ngày càng nâng cao làm cho nhu cầu sử dụngnăng lượng ngày càng lớn hơn Theo đánh giá của các chuyên gia môi trường,

ô nhiễm không khí ở đô thị do giao thông gây ra chiếm tỷ lệ khoảng 70%.Lưu lượng xe lớn và chất lượng nhiên liệu sử dụng chưa tốt (hàm lượng

benzen khoảng 5% so với 1% ở các nước trong khu vực; hàm lượng lưuhuỳnh trong

diesel chiếm từ 0,5 ÷ 1% so với 0,05% ở các nước trong khu vực) ngoài ra cònnhiều khí thải độc hại khác như: CO, NOx, PM,… là những nguyên nhânchính gây ra tình trạng ô nhiễm [3] Tiêu thụ xăng dầu là một trong nhữngnguyên nhân phát thải các chất độc hại như CO, hơi xăng dầu (CmHn, VOC),

SO2, PM (chất thải rắn), chì, benzen Phát thải những chất này liên quan chặtchẽ đến chất lượng xăng dầu Trong cơ cấu tiêu thụ xăng dầu của quốc gia thìgiao thông vận tải chiếm tỷ trọng lớn nhất, là nguồn phát thải lớn nhất các chấtkhí ô nhiễm kể trên

Để giải quyết vấn đề ô nhiễm không khí do các phương tiện vận tải gây

ra chúng ta phải thực hiện đồng thời nhiều giải pháp, chẳng hạn như: Siết chặttiêu chuẩn khí phát thải đối với các loại phương tiện lưu thông (từ ngày 01tháng 7 năm 2007, toàn bộ các phương tiện giao thông cơ giới đường bộ sẽphải tuân thủ theo tiêu chuẩn EURO II về khí thải) và đối với tất cả các loại ô

tô sản xuất, lắp ráp và nhập khẩu mới phải đáp ứng tiêu chuẩn khí thảiEuro 4 từ

01/01/2018; nâng cao phẩm cấp của nhiên liệu truyền thống bằng cách sửdụng công nghệ hiện đại xử lý sâu trong các nhà máy lọc dầu kết hợp với việc

sử dụng động cơ thế hệ mới hoặc sử dụng các loại nhiên liệu “sạch” Trong đóviệc sử dụng xe lai (hybrid) kết hợp giữa động cơ điện và động cơ đốt trongnổi lên như là một sự lựa chọn tối ưu trong thời kỳ mà xe điện vẫn chưa cóđiều kiện thuận lợi để phát triển

1.3.2 Định nghĩa về xe hybrid

Hybrid nghĩa là lai, xe hybrid (Hybrid Electric Vehicle - HEVs) là dòng

xe sử dụng động cơ tổ hợp, là một phương tiện giao thông mà được sử dụngbằng hai nguồn năng lượng trở lên Ví dụ như sự kết hợp giữa: Hệ thống

“Chứa năng lượng nạp lại được” (Rechargeabe Energy Storage Systemhay

RESS, hoặc cụ thể hơn là Pin nạp lại được) và nguồn nhiên liệu hóa thạch Bộ

điều khiển điện tử sẽ quyết định khi nào thì dùng động cơ điện, khi nào thìdùng

động cơ đốt trong, khi nào dùng vận hành đồng bộ và khi nào nạp điện vào ắcquy để sử dụng về sau.

Trong thực tế hiện nay, thuật ngữ này (Hybrid Vehicle) thường dùng đểnói đến “Phương tiện giao thông ghép” kết hợp năng lượng từ điện và xăng(Petroleum Hybrid Electric Vehicle) hay viết tắt trong tiếng anh là PHEV, vàcũng có thể được viết tắt là HEV (Hybrid Electric Vehicle) Theo ngôn ngữphổ thông tiếng Việt thường dùng ta có thể gọi là “Xe điện xăng”, hay tiếngAnh là hybrid Car

1.4 So sánh đặc tính tốc độ của động cơ điện và động cơ đốt trong

Trên hình 1.6 có thể thấy rằng đặc tính của ĐCĐT khác biệt khá xa sovới đặc tính lý tưởng do vậy cần phải dùng hộp số đa cấp hay hộp số tự động

để có đặc tính tốt hơn như thể hiện trên hình 1.7 [3], [12], [15] Điều này làmtăng kích thước, khối lượng và giá thành của hộp số

Hình 1.6 Đặc tính lực kéo - tốc độ với công suất yêu cầu

của động cơ xăng

Hình 1.7 Đặc tính lực kéo - tốc độ với hộp số tự động của một xe

Trên hình 1.8 ta có thể thấy động cơ đốt trong làm việc tối ưu trong mộtvùng tương đối hẹp: ở tốc độ khoảng 2600 [v/ph] tới 3400 [v/ph] với suất tiêuhao nhiên liệu khoảng 255 [g/kW.h] [12], [15]

Hình 1.8 Đặc tính tiêu hao nhiên liệu của một động cơ xăng

Đối với mô-tơ điện, đặc tính được thể hiện trên hình 1.9 Có thể thấyrằng mô-tơ điện có đặc tính gần sát với đặc tính lý tưởng Thông thường mô-

tơ điện khởi động từ tốc độ bằng 0 Khi tăng tới tốc độ cơ sở của nó, điện áptăng theo trong khi dòng không đổi Khi tốc độ cao hơn tốc độ cơ bản thìđiện áp

không đổi còn dòng thì yếu đi Kết quả này cho công suất đầu ra không đổitrong khi mô-men giảm theo đường hyperbol theo tốc độ Do đó một hệ dẫnđộng đơn cấp hay hai cấp có thể sử dụng để thỏa mãn lực kéo yêu cầu của xe[12], [15].

Hình 1.9 Đặc tính của một mô-tơ điện

Trên hình 1.10 cho thấy sự so sánh cụ thể của một mô-tơ điện và mộtđộng cơ đốt trong Để có đặc tính sát với lý tưởng thì động cơ đốt trong cầnhộp số 4 cấp còn mô-tơ điện chỉ cần hộp số 1 cấp Ngoài vai trò giúp cho động

cơ đốt trong có thể hoạt động ở vùng tối ưu, mô-tơ điện trong xe hybrid cómột vai trò quan trọng thứ hai là nó có thể thu hồi lại năng lượng (động năng)cho xe để nạp lại vào ắc quy trong quá trình xe giảm tốc hay phanh, chức

năng “phanh tái sinh” [12], [15].

Hình 1.10 Lực kéo của xe có động cơ xăng với hộp số 4 cấp

và mô-tơ điện với hệ dẫn động 1 cấp 1.5 Xu hướng phát triển xe hybrid

Xe hybrid đã được nghiên cứu từ rất sớm Chiếc xe hybrid được trưngbày đầu tiên tại một salon ở Paris vào năm 1899 Nó được chế tạo bởiH.Pieper Các xe hybrid đầu tiên được thiết kế chỉ nhằm mục đích hỗ trợ vềcông suất, tốc độ của những động cơ đốt trong còn yếu lúc bấy giờ Chúngđược chế tạo với những công nghệ điện cơ bản, đã có những sáng tạo lớntrong những thiết kế đó, nhưng những chiếc xe hybrid đầu tiên này đã khôngthể cạnh tranh với những động cơ sử dụng nhiên liệu truyền thống được cảitiến một cách mạnh

mẽ

Khái niệm xe hybrid được quan tâm nhất trong suốt những năm 1990khi nó trở nên sạch và hiệu quả hơn so với các phương tiện dùng động cơ đốttrong thông thường Việc nghiên cứu và phát triển xe hybrid như là một giảipháp hiệu quả về tính kinh tế và môi trường Có thể nói, công nghệ hybrid làchìa khoá mở cánh cửa tiến vào kỷ nguyên mới của những chiếc ô tô, đó là ô

tô không gây ô nhiễm môi trường hay còn gọi là xe sinh thái

Nỗ lực đáng kể nhất trong phát triển và thương mại hóa xe hybrid đượcthực hiện bởi các hãng sản xuất xe của Nhật Bản Năm 1997, hãng Toyota đãgiới thiệu mẫu sedan Prius ở Nhật Hãng Honda cũng đã giới thiệu mẫu hybridcủa mình là Insight và Civic Những chiếc xe này bây giờ đã có mặt khắp nơitrên thế giới Chúng đã đạt được mức tiêu hao nhiên liệu tuyệt vời ToyotaPrius và Honda Insight được xem là những chiếc xe hybrid có giá trị lịch sử,

vì chúng là những chiếc hybrid đầu tiên được thương mại hóa rộng rãi trên thếgiới trong kỷ nguyên hiện đại và đã trả lời được câu hỏi về vấn đề tiết kiệmtiêu hao nhiên liệu cho các phương tiện cá nhân

Với các ưu điểm nổi bật như đã nêu, xe hybrid đang được sự quan tâmnghiên cứu và chế tạo của rất nhiều nhà khoa học và hãng sản xuất xe trên thếgiới Ngày càng có nhiều mẫu xe hybrid xuất hiện trên thị trường và càng cónhiều người tiêu dùng sử dụng loại xe này Dự báo cuối năm 2016 các phươngtiện vận tải xe hybrid sẽ có thị phần tăng mạnh ở Mỹ do giá xăng dầu ngàycàng leo thang, các nhà nghiên cứu dự đoán các xe hơi sử dụng động cơ thânthiện với môi trường này sẽ chiếm phần lớn các thị trường và liên tục tăngqua các năm Điều đó đã khẳng định xu thế phát triển mạnh mẽ của xe hybridtrong mục tiêu tiến tới xe sinh thái của nhân loại

1.5.1 Giới thiệu một số mẫu xe hybrid

Có rất nhiều mẫu xe của các hãng sản xuất trên thế giới sử dụng côngnghệ lai Hybrid như: Toyota Prius, Camry Hybrid, Honda Civic hybrid,Honda Insigh, Huyndai Sotana Hybrid, Nissan Altima Hybrid, Ford EscapeHybrid, Saturn Vue Green Line… Dưới đây giới thiệu một số mẫu xe hybridtiết kiệm nhiên liệu và ăn khách nhất thế giới

- Toyota Prius

Toyota tuyên bố doanh số mẫu Prius trên thị trường toàn cầu đã vượtmốc 2 triệu chiếc Đây là một trong những dòng xe bán chạy nhất của Toyota

tại 70 quốc gia trên thế giới, đặc biệt là ở Nhật Bản và Bắc Mỹ Tính đến thờiđiểm cuối tháng 9/2010, tổng số xe Prius tiêu thụ được đã đạt mức 2.012.000chiếc Toyota bắt đầu phân phối Prius tại Nhật Bản vào năm 1997, tiếp đến làchâu Âu, Bắc Mỹ và hơn 200 quốc gia khác Thế hệ Prius thứ 2 trình làng vàonăm 2003, đến năm 2009, Toyota giới thiệu Prius thế hệ thứ 3.

Ngoài ra theo Cơ quan bảo vệ môi trường và Bộ Năng lượng Mỹ, công

bố bảng xếp hạng tiêu thụ nhiên liệu (Fuel Economy Guide) của các xe phiênbản 2011 Theo đó, tại Mỹ, Toyota Prius 2011 vẫn đứng đầu bảng về độ tiếtkiệm nhiên liệu, với mức tiêu thụ 4,6 lít/100km đường thành phố và 4,9 lít/100km đường cao tốc Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (EPA) là được coi làđơn vị đánh giá mức tiêu thụ nhiên liệu của ô tô đáng tin cậy nhất, có giá trịtham khảo rất cao đối với người mua xe không chỉ tại Mỹ mà còn ở nhiềunước khác

- Honda Civic Hybrid

Honda Civic Hybrid là một mẫu xe hybrid có hình dáng đẹp và tiếtkiệm nhiên liệu và bán chạy chỉ đứng sau Toyota Prius Civic Hybrid vàToyota Prius cùng kết hợp giữa hai động cơ xăng và động cơ điện Tuy nhiên,nếu Prius có thể ngừng động cơ xăng và chỉ vận hành bằng động cơ điện thìCivic Hybrid lại không làm được điều này Vấn đề này đã được Honda khắcphục thông qua công nghệ điều khiển van biến thiên iVTEC và đây thực sự làgiải pháp không thể tốt hơn Khi cần thiết, i-VTEC đóng toàn bộ các van,ngăn không cho nhiên liệu vào xi-lanh Do đó, động cơ xăng của Civic vẫnchạy, trục khuỷu và piston vận hành lên-xuống bình thường nhưng không tiêuhao nhiên liệu

Dưới đây là quá trình vận hành của hệ thống hybrid ở các chế độ:

+ Khi xe trong chế độ nghỉ: Động cơ tắt và mức tiêu hao nhiên liệu là không; + Khởi động và tăng tốc: Động cơ hoạt động ở chế độ đóng mở van vòng tua

thấp, có mô tơ trợ giúp;

+ Khi xe tăng tốc nhanh: Động cơ hoạt động, van điều chỉnh tốc độ cao, có

mô

tơ trợ giúp;

+ Khi xe vận hành với tốc độ thấp: Xu páp của cả 4 xi lanh trong động cơ sẽ

được đóng lại, quá trình đốt cháy tạm dừng Lúc này mô tơ điện đảm nhiêmvai trò vận hành chính;

+ Khi xe tăng tốc nhẹ nhàng và chạy với tốc độ cao: Xe được vận hành nhờ

động cơ hoạt động trong điều kiện xu páp điều chỉnh ở tốc độ thấp;

+ Giảm tốc: Xu páp của 4 xi lanh trong động cơ bị đóng kín, quá trình cháy

tạm ngưng Mô tơ thu hồi tối đa năng lượng giải phóng nhờ quá trình giảm tốc

để nạp điện cho ắc quy

1.5.2 Ưu, nhược điểm của xe hybrid

 Ưu điểm của xe

hybrid

Đặc điểm quan trọng nhất của xe hybrid là khả năng tiết kiệm nhiênliệu, thân thiện môi trường, vận hành mạnh mẽ và yên tĩnh Tùy thuộc vàođiều kiện địa hình, xe hybrid sẽ sử dụng hai nguồn năng lượng theo các cáchkhác nhau để tạo nên sự vận hành mạnh mẽ mà vẫn đạt hiệu quả tiết kiệmnhiên liệu tối ưu

Tổ hợp động cơ hybrid có những ưu điểm sau:

+ Tận dụng năng lượng khi phanh: khi cần phanh hoặc khi xe giảm tốc

độ, động cơ điện có tác dụng như máy phát điện, năng lượng phanh được tậndụng để tạo ra dòng điện nạp cho ắc quy

+ Giảm lượng tiêu thụ nhiên liệu (động cơ hybrid tiêu thụ lượng nhiên

liệu ít hơn nhiều so với động cơ đốt trong thông thường, chỉ bằng một nửa)

+ Động cơ điện được dùng trong các chế độ gia tốc hoặc tải lớn nênđộng cơ đốt trong chỉ cần cung cấp công suất vừa đủ nên động cơ đốt trong cókích thước nhỏ gọn

+ Có thể sử dụng vật liệu nhẹ để giảm khối lượng tổng thể của ôtô

+ Ô tô hybrid vẫn dùng xăng làm nhiên liệu nên người vận hành khôngphải lo việc nạp điện, thông thường tốn rất nhiều thời gian.

+ Tiết kiệm năng lượng trên đường trường: khi vận hành ô tô hybridtrên đường trường, nguồn động lực chính lại là động cơ đốt trong bởi vì động

cơ đốt trong đạt hiệu suất cao hơn khi chạy đường dài và công suất mạnh hơnđộng cơ điện Cách thiết kế này giúp ô tô hybrid đạt được gia tốc mạnh và vậntốc cao tương tự như các loại ô tô truyền thống khác

+ Thu hồi năng lượng: ngoài tiết kiệm năng lượng trong quá trình

chuyển hóa năng lượng từ nhiên liệu sang cơ năng một cách hiệu quả hơn, ô tôhybrid còn được thiết kế nhằm thu hồi lượng năng lượng bị hao phí qua quátrình vận hành Đối với ô tô thông thường khi được hãm lại, năng lượng đượcchuyển hóa từ cơ năng sang nhiệt năng làm nóng cơ cấu phanh

+ Ô tô hybrid ít gây ô nhiễm môi trường hơn ô tô chạy xăng bìnhthường bởi vì động cơ điện có hiệu suất cao hơn nhiều so với động cơ xăng.Động cơ điện thường tiết kiệm hơn 100% so với động cơ xăng truyền thống

 Nhược điểm của xe hybrid

Khuyết điểm chính của công nghệ hybrid là hệ thống nạp pin ắc quy(Rechargable Battery) Giá thành của mỗi bộ pin này rất đắt là một điều đángngại đối với người dùng, nhất là những người dùng ô tô hybrid cũ Tuy nhiên,các nhà sản xuất đã vẫn đang nghiên cứu và phát triển nhiều giải pháp cho vấn

đề này như: tái chế pin cũ, phát triển kỹ thuật pin mới, nâng cao tuổi thọ củapin v.v hứa hẹn mang lại nhiều cải tiến mới, giảm giá thành sản phẩm, đưa

kỹ thuật hybrid đến với nhiều tầng lớp người dân có thu nhập thấp trong xãhội nhằm mục đích thay thế dần những phương tiện giao thông cũ, giảm thiểulượng khí thải gây ô nhiễm môi trường

1.6 Kết luận chương 1

Qua nghiên cứu tổng quan ở trên có thể rút ra một số kết luận như sau:+ Xe hybrid là bước trung gian trong tiến trình tiến tới sử dụng phươngtiện có mức phát thải bằng 0, đó chính là ô tô điện

+ Xe hybrid là có ưu điểm nổi bật là tiết kiệm nhiên liệu, thân thiện môitrường, vận hành mạnh mẽ và yên tĩnh

+ Ô tô sạch không gây ô nhiễm là mục tiêu hướng tới của các nhànghiên cứu và chế tạo ô tô ngày nay Có nhiều giải pháp đã được công bốtrong những năm gần đây, một trong những giải pháp đó là xe sử dụng côngnghệ hybrid đang được ứng dụng ngày càng phổ biến và cho hiệu quả cao

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP PHỐI HỢP

NGUỒN ĐỘNG LỰC CHO XE HYBRID 2.1 Các thuật ngữ thường dùng trên xe hybrid

 Mô-tơ điện (hay còn gọi là động cơ điện): là một bộ phận rất quan

trọng,

nó đóng nhiều vai trò trong một chiếc xe Hybrid như hỗ trợ động cơ xăng khichiếc xe cần tăng tốc nhanh, đóng vai trò như một máy phát điện, giúp chuyểnđổi năng lượng từ động cơ xăng và hệ thống tái tạo năng lượng phanh thànhđiện năng tích trữ trong bộ pin Ngoài ra, động cơ điện còn có thể giúp khởiđộng động cơ xăng một cách tức thì trong trường hợp cần thiết Một vài mẫu

xe Hybrid có đến 2 hay thậm chí có thể là 3 động cơ điện

 Chức năng khởi động/dừng tự động (Automatic Star/Stop): là bộ

phận

được trang bị trên hầu hết các mẫu xe Hybrid, nó có chức năng ngắt động cơxăng mỗi khi xe dừng lại (ví dụ như khi dừng đèn đỏ) và khởi động lại động

cơ mỗi khi xe cần di chuyển (ví dụ như khi đèn xanh bật lên) một cách hoàn

toàn tự động, tương tự như hệ thống “Idling Stop” trên các loại xe máy của

Honda hiện tại Chức năng này tỏ ra rất hiệu quả khi chiếc xe phải di chuyểnnhiều trong thành phố, lý do là lượng nhiên liệu lãng phí khi động cơ phảichạy không tải được cắt giảm hoàn toàn

 Hệ thống tái tạo năng lượng phanh (Regenerative Braking): Một

chức

năng quan trọng của mô-tơ điện là tạo ra dòng điện để sạc lại cho bộ pin của

xe Ngoài việc chuyển đổi động năng từ động cơ xăng, mô-tơ điện còn hấp thụmột phần lực quán tính mỗi khi xe đang giảm tốc hoặc "thả dốc" và chuyểnđổi thành dòng điện tích trữ trong bộ pin của xe Thông thường thì những xechạy xăng hay diesel đơn thuần đều không tận dụng được nguồn năng lượngnày và nó được chuyển đổi thành một dạng năng lượng vô ích (thậm chí là cóhại) khác, đó chính là nhiệt năng tỏa ra trên hệ thống phanh

 Chức năng vận hành thuần điện (Electric Drive): Động cơ điện còn có

một

chức năng quan trọng khác, đó chính là hỗ trợ động cơ xăng trong những tìnhhuống cần bổ sung thêm năng lượng như tăng tốc, vượt xe hay leo đèo…Ngoài ra trong một số trường hợp, động cơ điện còn đảm nhiệm luôn nhiệm

vụ của động cơ xăng Ví dụ như khi đi trong thành phố với tốc độ thấp, mộtmình động cơ điện sẽ cung cấp lực kéo, đến khi bộ pin gần cạn thì động cơxăng sẽ được khởi động để cung cấp lực kéo cho ô tô, đồng thời tạo ra nănglượng sạc lại cho bộ pin.v.v Cứ thế, cả hai bộ phận được hoán đổi nhiệm vụcho nhau một cách linh hoạt và tạo ra hiệu quả cao trong việc sử dụng nhiênliệu

2.2 Các phương pháp phối hợp nguồn động lực hybrid

2.2.1 Phương pháp phối hợp nối tiếp

Khi động cơ (engine) hoạt động, nó truyền năng lượng cho một máyphát điện Dòng điện sinh ra chia làm hai phần, một để sạc bình ắc quy vàmột sẽ chạy một mô-tơ điện (motor), bộ phận sẽ truyền năng lượng tới cáctrục xe Đó được gọi là hệ thống nối tiếp vì năng lượng truyền theo một quátrình liên tục (hay nói cách khác, hoạt động của động cơ và của mô-tơ điệntiến hành lần lượt) Một hệ thống hybrid nối tiếp gồm có hai mô-tơ, một chính

là mô-tơ điện và một là máy phát điện có cấu trúc tương tự

Trong sơ đồ nối tiếp, động cơ đốt trong (động cơ xăng, động cơ dieselhoặc pin nhiên liệu) kéo máy phát cung cấp điện cho ắc quy và động cơ điện,

ở đây không có sự liên hệ cơ khí nào giữa nguồn động lực và bánh xe Nănglượng được chuyển đổi từ hoá năng của nhiên liệu thành cơ năng làm quay rô-

to của máy phát tạo ra điện năng và từ điện năng lại chuyển sang cơ năng làmquay bánh xe [3], [12], [15]

Hình 2.1 Kiểu nối tiếp

Ưu điểm của sơ đồ này là: Động cơ đốt trong sẽ không khi nào hoạt

động ở chế độ không tải nên giảm được ô nhiễm môi trường, động cơ đốttrong có thể chọn ở chế độ hoạt động tối ưu, phù hợp với các loại ô tô Đối vớiloại này có thể không cần hộp số

Tuy nhiên, hệ thống ghép nối tiếp còn tồn tại những nhược điểm như:Kích thước và dung tích ắc quy lớn hơn so với hệ thống ghép song song; động

cơ đốt trong luôn làm việc ở chế độ tải nặng để cung cấp nguồn điện cho ắcquy nên dễ bị quá tải

2.2.2 Phương pháp phối hợp song song

Trong hệ thống song song, cả động cơ và mô-tơ điện cùng truyền lực tớicác trục bánh xe, mức độ tùy theo các điều kiện khác nhau Đó được gọi là hệthống song song vì dòng năng lượng tới các bánh đi song song Hệ thống nàychỉ có một mô-tơ điện, 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 phátđiện, dòng điện từ ắc quy sẽ thay thế vai trò của mô-tơ điện

Đối với loại hệ thống này, cả hai nguồn động lực (điện và xăng) đềuđược kết nối trực tiếp vào bánh xe và có thể truyền động lực một cách độc lậphoặc đồng thời Nói một cách đơn giản là bánh xe có thể được dẫn động mộtcách riêng biệt bằng động cơ điện hoặc động cơ xăng, hoặc cả hai Động cơđiện có

hai chức năng chính Chức năng thứ nhất là chuyển hóa điện năng được cungcấp từ ắc quy thành cơ năng Chức năng thứ hai là chuyển hóa ngược lại từ cơnăng thành điện năng để nạp lại cho ắc quy Hầu hết các hãng sản xuất ô tôhybrid hiện nay đều thiết kế theo cách này vì có thể tận dụng cả hai nguồnnăng lượng một cách hiệu quả nhất.

Trong sơ đồ này, ngoài sự liên hệ cơ khí trực tiếp giữa động cơ đốttrong và bánh xe như ô tô thông thường còn có thêm động cơ điện truyềnđộng đến bánh xe Khi ô tô chạy trên xa lộ, nguồn dẫn động chủ yếu sẽ làđộng cơ đốt trong, động cơ điện sẽ dùng khi gia tốc ô tô còn khi chạy trongthành phố nguồn dẫn động chủ yếu là động cơ điện Sơ đồ này có ưu điểm là:Công suất của ô tô sẽ mạnh hơn do sử dụng cả hai nguồn năng lượng, khôngcần dùng máy phát riêng do động cơ điện có tính năng giao hoán, lưỡng dụng

sẽ làm nhiệm vụ nạp điện cho ắc quy trong các chế độ hoạt động bình thường,

ít tổn thất cho các cơ cấu truyền động trung gian Động cơ điện được sử dụng

ở đây là loại đặc biệt có tính năng lưỡng dụng, nó có thể khởi động động cơđốt trong và dùng như một máy phát điện để nạp điện cho ắc quy, cung cấpnăng lượng trong trường hợp xe cần gia tốc hoặc lên dốc [3], [12], [15]

Hình 2.2 Kiểu song song

2.2.3 Phương pháp phối hợp nối tiếp - song song

Hệ thống này kết hợp cả hai hệ thống nối tiếp và song song nhằm tậndụng tối đa năng lượng có ích được sinh ra Nó có hai mô-tơ và tùy từng điều