Đồ án tốt nghiệp: Cấu Trúc Và Nguyên Lí Hoạt Động Của Hệ Thống Hybrid

Từ công suất yêu cầu, nó quyết định tốc độ quay của ICE.Sau đó nó tính toán tốc độ quay của MG1 phải quay phương trình 1; rồi điều chỉnhcông suất MG1 cần lấy để tăng tốc hoặc giảm tốc IC

Hệ Thống Hybrid 31

I Tổng quan: 31

II Các thành phần của hệ thống hybrid: 32

II.1 Hộp số hybrid: bao gồm 34

II.1.1 Bộ giảm chấn hộp số: 36

II.1.2 MG1 và MG2: 37

II.1.2.2 Động cơ nam châm vĩnh cửu: 39

II.1.3.7 Các chế độ hoạt động của bộ phân chia công suất (PSD) 49

a.1/ Khởi động lạnh: 50

II.2 Động cơ 1NZ-FXE: 63

II.2.1 Tổng quan: 63

II.2.2 VVT-I và chu trình Atkinson: 65

II.2.3 Hệ thống nạp và ETCS-i: 69

II.2.4 Các cảm biến của hệ thống điều khiển động cơ: 69

II.2.7 Hệ thống nhiên liệu: 79

II.3 CỤM BỘ CHUYỂN ĐỔI: 87

II.3.1 Tổng quan: 87

Ch ương V: ng V: C u Trúc Và Nguyên Lí Ho t Đ ng C a ấu Trúc Và Nguyên Lí Hoạt Động Của ạt Động Của ộng Của ủa

H Th ng Hybrid ệ Thống Hybrid ống Hybrid.

I T ng quan: ổng quan:

Hệ thống Toyota Hybrid System (THS) có 2 nguồn dẫn động: động cơ xăng và mô

tơ điện Hệ thống điều khiển hybrid lựa chọn sự kết hợp tốt nhất của hai nguồn dẫn động trên tương xứng với những điều kiện lái

+ Prius thế hệ ’01-03’ sử dụng THS

+ Prius thế hệ 04 trở về sau sử dụng THS-II , nó cũng được dựa trên những khái

niệm cơ bản tương tự như THS nhưng cải thiện MG1, MG2, ắc qui và động cơ xăng

Hình 37: Cấu trúc của hệ thống hybrid

Hình 38: Sơ đồ hệ thống điều khiển hybrid

II Các thành ph n c a h th ng hybrid: ần của hệ thống hybrid: ủa ệ Thống Hybrid ống Hybrid.

+ Hộp số hybrid bao gồm MG1, MG2 và cụm bánh răng hành tinh

+ Cảm biến vị trí bàn đạp ga, biến đổi góc mở bướm ga thành tín hiệu điện

+ ECU điều khiển trượt, điều khiển phanh tái sinh

+ ECM

+ ECU ắc qui, kiểm tra tình trạng nạp của ắcqui HV và điều khiển sự hoạt động củaquạt làm mát

+ Bộ nối điện

+ SMR (System Main Relay), nối và ngắt mạch công suất cao áp

+ Ắc qui phụ, lưu trữ 12V DC cho hệ thống điều khiển xe

II.1 H p s hybrid: bao g m ộng Của ống Hybrid ồm

+ Mô tơ- Máy phát 1 (MG1) dùng tạo ra điện năng

+ Mô tơ- Máy phát 2 (MG2) dùng để dẫn động xe

+ Một cụm bánh răng hành tinh, cung cấp tỉ số truyền vô cấp và điều khiển như một

bộ phân chia công suất

+ Một bộ giảm tốc bao gồm bộ truyền động xích, bộ bánh răng giảm tốc và bộtruyền lực cuối cùng

+ Bộ vi sai

Prius thế hệ 01-03 sử dụng hộp số hybrid P111

Prius thế hệ 04 về sau sử dụng hộp số hybrid P112

P112 dựa trên P111 nhưng tạo ra phạm vi tốc độ vòng/phút cao hơn, sử dụng namchâm vĩnh cửu dạng chữ V trong rôto của MG2, và một thiết kế mới trong hệ thống điềukhiển quá điều biến

Hình 39: Hộp số hybrid

 Thông số kĩ thuật của hộp số hybrid:

Bộ bánh răng

hành tinh

Số răng của bánh răng mặt trời 78 78

Số răng của bánh răng hành tinh 23 23

ATF T-IVhoặcđẳng trị

II.1.1 B gi m ch n h p s : ộng Của ảm chấn hộp số: ấu Trúc Và Nguyên Lí Hoạt Động Của ộng Của ống Hybrid.

Sử dụng lò xo cuộn với đặc tính xoắn thấp Prius thế hệ 04 trở về sau thì đặc điểm

về số vòng lò xo làm ít hơn để cải thiện hoạt động hấp thụ sự rung của chính nó và bánh

đà được tối ưu hóa về sự giảm khối lượng

Bộ giảm chấn hộp số truyền lực dẫn động của động cơ đến hộp số, bao gồm một cơcấu hấp thụ dao động xoắn sử dụng một đĩa ma sát khô

Hình 40: Bộ giảm chấn hộp số

II.1.2 MG1 và MG2:

II.1.2.1 Tổng quan:

 Cả MG1 và MG2 có kích thướt nhỏ, trọng lượng nhẹ, đạt hiệu quả cao của loại

mô tơ điện đồng bộ nam châm vĩnh cữu xoay chiều 3 pha

 Chức năng của MG1 và MG2 kết hợp hiệu quả cao cả máy phát đồng bộ xoaychiều và mô tơ điện MG1 và MG2 hoạt động như nguồn cung cấp hỗ trợ lực kéo giúpđộng cơ xăng khi cần thiết

 MG1: nạp lại cho ắc qui HV và cung cấp điện năng dẫn động MG2 Ngoài ra

bằng việc điều chỉnh lượng điện năng phát ra, MG1 điều khiển hiệu quả sự truyền động

vô cấp MG1 cũng làm việc như một máy khởi động

 MG2: MG2 và động cơ xăng làm việc lẫn nhau để dẫn động bánh xe, ngoài ra

đặc tính mômen lớn hơn của MG2 giúp đạt được hoạt động động lực học tối ưu Trongthời gian phanh tái sinh, MG2 biến đổi động năng thành năng lượng điện lưu trữ trong ắcqui HV MG2 hoạt động như một máy phát

 Một hệ thống làm mát thông qua bơm nước làm mát MG1 và MG2

Những thay đổi chính trên Prius thế hệ 04 trở về

sau  Tốc độ quay của MG1 được nâng cao có thể đạt từ 6,500v/p (THS) đến10,000v/p(THS-II) Giúp nâng cao khả năng nạp

 Cấu trúc của mỗi nam châm vĩnh cữu gắn liền bên trong rôto của MG2 được tối

ưu hóa bằng thiết kế cấu trúc dạng chữ V giúp nâng cao công suất và mô men

 Hệ thống điều khiển quá điều biến giúp điều khiển MG2 tại phạm vi tốc độ trungbình

-Thông số kỹ thuật của MG1:

Prius thế hệ 04 Prius thế hệ 01-03Loại động cơ Động cơ nam châm vĩnh cữu Động cơ nam châm vĩnh cữuChức năng Máy phát; máy khởi động Máy phát; máy khởi động

Hệ thống làm mát Làm mát bằng nước Làm mát bằng nước

-Thông số kỹ thuật của MG2:

Prius thế hệ 04 Prius thế hệ 01-03Loại động cơ Động cơ nam châm vĩnh cữu Động cơ nam châm vĩnh cữuChức năng Máy phát; dẫn động bánh xe Máy phát; dẫn động bánh xe

 Sơ đồ hệ thống:

II.1.2.2 Đ ng c nam châm vĩnh c u: ộng Của ơ nam châm vĩnh cửu: ửu:

 Khi dòng điện xoay chiều 3 pha chạy qua cuộn dây stato thì từ trường quay đượctạo ra trong mô tơ điện Bằng việc điều khiển từ trường quay này cho phù hợp với vị trí

và tốc độ quay của rô to Nam châm vĩnh cữu trong rô to bị hút bởi từ trường quay dovậy sẽ tạo ra một mô men Mômen được tạo ra tỉ lệ với lượng dòng điện chạy qua cuộnstato và tốc độ quay được điều khiển bởi tần số dòng 3 pha

 Một mức cao của mômen có thể được tạo ra có hiệu quả tại tất cả tốc độ bằng việcđiều khiển hợp lí từ trường quay và góc quay của nam châm

Hình 41: Sơ đồ hệ thống điều khiển MG1, MG2

Hình 42: Nguyên lý làm việc động cơ nam châm vĩnh cửu

 Prius thế hệ 04 trở về sau thì bên trong nam châm vĩnh cửu đã có sự thay đổi cấutrúc dạng chữ V để cải thiện cả công suất đầu ra lẫn mômen So với Prius 03 thì nó cảithiện nhiều hơn 50% công suất.

 Hệ thống điều khiển quá điều biến giúp điều khiển MG2 tai phạm vi tốc độ trungbình Tăng 30% phạm vi tốc độ trung bình

II.1.2.3 Thiết kế môtơ/máy phát công suất cao bằng việc tăng điện áp điều khiển:

Công suất đầu ra của môtơ tương ứng với điện áp điều khiển Hình 44 thể hiện mốiquan hệ giữa điện áp điều khiển- mômen và mối quan hệ giữa điện áp điều khiển và côngsuất đầu ra Tại điện áp điều khiển là 500V DC thì tăng cả mômen lẫn công suất đầu ra vàgấp khoảng 2.5 lần so với điện áp điều khiển 200V DC, không tăng dòng điện môtơ Bởi

vì dòng điện nhỏ, nó có thể giữ cùng dung tích của môtơ/máy phát truyền thống

Hình 43: Cấu trúc Môtơ

Hình 44: Mối quan hệ giữa điện áp-mô men và điện áp-công suất

THS-II sử dụng môtơ đồng bộ xoay chiều, nó là một môtơ không chổi điện đạt hiệusuất cao với dòng điện xoay chiều Nam châm vĩnh cữu, và rôto được làm từ đĩa thépđiện từ và việc sắp xếp nam châm vĩnh cữu dạng chữ V thì mômen dẫn động được tănglên Kết hợp với sự tăng điện áp nguồn điện thì công suất đầu ra cũng tăng lên sắp xỉ 1.5lần so với THS, tức từ 33kW đến 50kW

 Máy phát:

Giống như môtơ, máy phát cũng là loại đồng bộ xoay chiều Để cung cấp đủ côngsuất đến môtơ công suất cao thì máy phát được quay ở tốc độ cao hơn máy phát truyềnthống để tăng công suất ra chính nó Sự cải tiến rôto trong máy phát giúp nó tăng số vòngquay từ 6,500v/p (THS) đến 10,000v/p (THS-II) Sự tăng số vòng quay này là quan trọng

để tăng công suất đầu ra cung cấp Sự cải thiện hoạt động tăng tốc trong phạm vi tốc độthấp hoặc tốc độ trung bình Kết quả là, đạt được sự kết hợp tối ưu của môtơ công suấtcao và động cơ

 Sự tối ưu của hiệu suất môtơ/máy phát:

Môtơ loại đồng bộ nam châm vĩnh cữu xoay chiều ba pha tạo ra lực điện độngtương xứng với số vòng quay của nam châm được đặt trong rôto Bởi vì sự phát ra củalực điện động khiến cho môtơ không được điều khiển khi điện áp của điện cực môtơ vượtquá điện áp hệ thống Bằng việc điều khiển làm yếu dòng điện để ngăn chặn dòng đượctạo ra bởi nam châm, do vậy điện áp điện cực của môtơ được giảm đi, cho phép môtơhoạt động ở phạm vi tốc độ cao hơn Tuy nhiên, điều khiển làm yếu dòng tăng dòng điện

Hình 45: Sự phát triển của Môtơ

môtơ, kết quả là giảm hiệu suất môtơ Hình dưới thể hiện mối quan hệ giữa điện áp hệthống, dòng điện môtơ và tổn thất mô tơ tại một vị trí làm việc điển hình Điện áp hệthống nhỏ hơn là do dòng điện môtơ và tổn thất môtơ lớn hơn Nó thể hiện rằng sự tối ưuhóa của hiệu suất môtơ là thiết lập điện áp hệ thống để mà không cần điều khiển yếudòng Trong THS, điện áp hệ thống thường đến môtơ và máy phát, nó được thiết lập ởmức điện áp được yêu cầu cao nhất Nhưng, khi điện áp hệ thống cao hơn giới hạn thì nócần điều khiển làm yếu dòng.

Do đó khi cho dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn

dây A thì vị trí của rô to cảm biến được tạo ra ở cuộn

B và C Vị trí tuyệt đối có thể xác định từ tín hiệu phát

ra của 2 cảm biến này

 Ngoài ra, ECU HV sử dụng cảm biến này như

một cảm biến tốc độ vòng/phút, tính toán số lượng của

sự biến thiên vị trí trong khoảng thời gian xác định

trước

Hình 46: Mối quan hệ giữa điện áp hệ thống-mô tơ và điện áp hệ thống-bộ chuyển đổi

Hình 47: Cảm biến tốc độ

II.1.3 Bộ phân chia công suất:

 Sự sắp xếp của các bánh răng hành tinh trong bộ

phân chia công suất và cách ăn khớp giữa các bánh răng

Hình 48: Sơ đồ truyền động hybrid

với nhau Bánh răng ở trung tâm gọi là bánh răng mặt trời, các bánh răng bao xung quanh

nó gọi là bánh răng hành tinh, các trục của bánh răng hành tinh được cố định với cần dẫn

và nó quay xung quanh tâm của bánh răng mặt trời Tất cả bánh răng hành tinh đều cókích thước bằng nhau và có cùng khoảng cách so với tâm quay.Vòng răng ở ngoài cùnggọi là bánh răng bao, nó ăn khớp với các bánh răng hành tinh

 Trong hệ thống Hybrid Bộ bánh răng hành tinh dùng để phân chia công suất.Động cơ đốt trong (ICE) được kết nối với cần dẫn, mô tơ máy phát 1 (MG1) được kết nốivới bánh răng mặt trời và mô tơ máy phát 2 (MG2) được kết nối với bánh răng bao

 Tất cả các bánh răng trên đều quay tròn khác nhau và tốc độ thay đổi Theo kiểunày thì tốc độ của ICE và MG2 có thể thay đổi MG2 vừa là mô tơ vừa là máy phát có tốc

độ thay đổi lớn đến 6,500 v/p (THS), MG2 được kết nối với các bánh xe chủ động qua hệthống truyền động Khi tốc độ lực truyền từ MG2 đến vòng răng thay đổi thì tốc độ của

xe sẽ thay đổi, trong khi nếu thay đổi tốc độ trực tiếp của ICE (MG2=0) thì tốc độ của xekhông trực tiếp thay đổi ICE có thể quay chậm hoặc nhanh tùy thuộc vào công suất cầnthiết phải phát ra và khi có sức cản hoặc sự trợ giúp từ động cơ máy phát thì xe có thểchạy trong suốt quá trình động cơ hoạt động

 Tốc độ quay của MG1, MG2 và ICE phụ thuộc lẫn nhau Tốc độ quay của MG1 sẽthay đổi khi thay đổi MG2 hoặc ICE hoặc thay đổi cả hai Tốc độ MG1 có thể đạt tới10,000 v/p

 ICE bị giới hạn tốc độ giữa 1,000 v/p đến 4,500 v/p Nó cũng có thể dừng hẳn,nhưng ở tốc độ khoảng từ 0 đến 1,000 v/p thì ICE không thể hoạt động có hiệu quả ECUnhận biết và nó dừng ICE ICE sẽ được khởi động trở lại bởi MG1 khi cần công suất caohơn hoặc số vòng quay cao hơn

 Động cơ đốt trong Prius ICE được kết nối với cần dẫn Khi cần dẫn quay, các bánhrăng hành tinh ăn khớp có xu hướng tác động đến bánh răng mặt trời và bánh răng baolàm bánh răng mặt trời và bánh răng bao quay cùng chiều với nó Bằng cách lựa chọn cẩnthận số răng của bánh răng mặt trời và bánh răng bao Hãng Toyota tìm được kích thước

bộ phân chia công suất hợp lý, qua đó xác lập tỉ lệ phân phối là 72% mô men truyền đếnbánh răng bao và 28% mô men truyền đến bánh răng mặt trời

II.1.3.2 Sự phân chia mô men của động cơ:

Hình 49: Bộ bánh răng hành tinhtinh

 Bánh răng bao tiếp nhận phần lớn mômen, được kết nối với bộ giảm tốc đến

bộ vi sai và dẫn động các bánh xe chủ động Đây chính là cách làm ôtô chuyển động.Bánh răng mặt trời tiếp nhận phần nhỏ mômen, nó được kết nối với mô tơ máy phát 1MG1 MG1 có thể làm việc như một mô tơ vừa có thể hoạt động như một máy phát ICEdẫn động cần dẫn để bánh răng mặt trời và MG1 quay Máy tính sẽ điều chỉnh lượng điệnnăng lấy từ MG1, vì thế lực kéo máy phát cân bằng với lực truyền từ động cơ đốt trong

Do vậy, ICE đẩy ôtô với 72% mô men của nó và 28% mô men kéo máy phát MG1

 Cả bánh răng bao và bánh răng mặt trời được dẫn động bởi động cơ đốt trongvới tỉ lệ mô men được chia như ở trên Việc tính toán dựa vào mối quan hệ chuyển độngquay của bánh răng bao và bánh răng mặt trời với chuyển động quay của động cơ đốttrong ICE Cái này có thể tăng số vòng quay, cái kia có thể giảm số vòng quay nhưngkhông làm thay đổi tốc độ quay đầu vào từ ICE Người ta có thể lựa chọn số vòng quaybất kì cái nào mà họ giữ độc lập ở mỗi cái khác, như giữ bánh răng bao đứng yên thì bánhrăng mặt trời có thể hấp thụ tất cả số vòng quay cần dẫn bánh răng hành tinh và quaynhanh hơn

II.1.3.3 Bộ bánh răng hành tinh cho phép tốc độ quay của động cơ được điều chỉnh giống như bộ truyền động vô cấp CVT:

 Đối với bất kì tốc độ nào trên đường, máy tính tính toán tốc độ quay của bánh răngbao đang quay là bao nhiêu Từ công suất yêu cầu, nó quyết định tốc độ quay của ICE.Sau đó nó tính toán tốc độ quay của MG1 phải quay (phương trình 1); rồi điều chỉnhcông suất MG1 cần lấy để tăng tốc hoặc giảm tốc ICE cho đến khi điều kiện làm việc đạtđược tối ưu Một vấn đề đặt ra là phải 72% mô men phải được đưa đến bánh xe chủ động.Các bánh xe thậm chí có thể ở trạng thái tĩnh và mô men này vẫn được áp dụng vào

 Cuối cùng là sử dụng nguồn điện từ MG1 Động cơ máy phát thứ 2 (MG2) đượckết nối với bánh răng bao và là nơi góp một phần công suất đến bộ phân chia công suấtPSD Chính vì vậy lượng điện năng được tạo ra đó tưởng như bị lãng phí nhưng thực rađược luân chuyển xung quanh bộ phân chia công suất PSD bằng các đường dẫn và cuốicùng là đến dẫn động các bánh xe chủ động Kết quả là công suất động cơ được phân chiatheo đường dẫn cơ khí đến bánh răng bao và theo đường dẫn điện đến bánh răng mặt trời,MG1, bộ điều khiển điện tử và đến MG2 Bánh răng bao và MG2 dẫn động các bánh xethông qua bộ bánh răng giảm tốc và bộ vi sai

 Cần hiểu rằng, ở hộp số Prius sự phân chia công suất giữa đường dẫn cơ khí vàđường dẫn điện là không cố định Mô men là sản phẩm của công suất và số vòng quaycủa động cơ xăng Vì vậy công suất đi qua mỗi hướng tùy thuộc vào tốc độ quay củaMG1 và bánh răng bao Ta có thể thấy rõ ảnh hưởng của 72% công suất từ động cơ ICEtruyền trực tiếp đến bánh xe chủ động và 28% được chuyển thành điện Điều này khôngchính xác Mô men thì được phân chia theo tỉ số này nhưng công suất thì thay đổi, một sựthật là dùng ưu điểm bởi sự điều khiển bằng máy tính.

II.1.3.4 Hộp số Prius luôn luôn ở số cao nhất:

 Hộp số Prius sử dụng một bộ bánh răng hành tinh, một máy phát và bộ điều khiểnđiện tử để điều chỉnh tốc độ quay của động cơ xăng không giống như truyền động vô cấptruyền thống Một tỉ lệ cố định là 72% mô men của động cơ xăng truyền theo đường cơkhí đến các bánh xe chủ động Không có khả năng thay đổi tỉ số truyền giữa động cơ ICE

và các bánh xe, chúng ta không thể tăng mô men của động cơ để có được sự tăng tốcnhanh hơn tại tốc độ thấp Mặc dù chúng ta đã giải quyết số vòng quay của động cơ ICEtại một tốc độ phù hợp khi xe chạy chậm dần, sự liên kết mô men thành lượng tươngđương để luôn luôn đạt được số cao nhất

 Vấn đề này được giải quyết một phần bằng việc truyền điện năng phát ra từ MG1đến MG2 để bổ sung mô men cho động cơ ICE Ở tốc độ thấp chỉ có mô tơ điện tạo ra

mô men Thực ra, đây là lúc mà mô tơ điện tạo ra mô men lớn nhất Nếu động cơ ICEquay tại tốc độ 2,000v/p, thì xe chỉ vừa đủ chuyển công suất của động cơ xăng đến MG1.Thực tế thì đến khi xe bắt đầu chuyển động, tất cả công suất đến MG1 Dù là MG1 chỉnhận 28% mô men nhưng nó nhận tất cả mô men Prius có thể khởi động từ vị trí dừngvới sự tăng tốc khá lớn lên khoảng 10 dặm/giờ sử dụng công suất ICE ban đầu chuyểnqua MG1 và MG2 Chỉ khoảng 1/5 mô men theo đường dẫn cơ khí trong suốt thời giantăng tốc ban đầu này

II.1.3.5 Tỉ số truyền: là tỉ số giữa số vòng quay tín hiệu đầu vào và tín hiệu đầu ra

phụ thuộc vào số răng của mỗi bánh răng

- Theo tính toán nguyên lí chi tiết máy, ta có phương trình cơ bản của bộ bánh răng hành tinh là:

n S + Z R /Z S n R – (1 + Z R /Z S ) n P = 0

Trong đó: ns, nR, nPlần lượt là số vòng quay của bánh răng mặt trời, bánh răng bao

và cần dẫn

ZS, ZR , ZP lần lượt là số răng của bánh răng mặt trời, bánh răng bao và các bánh răng hành tinh với cần dẫn.

- Nếu cố định bất kì thành phần nào của bộ bánh răng hành tinh (tức là số vòng quay của thành phần đó bằng 0) và biết được nguồn chủ động và nguồn bị động ta dể dàng xác định được tỉ số truyền

 Đối với bộ bánh răng hành tinh của PSD Toyota Prius thì điều khiển tỉ số truyền

vô cấp CVT dựa vào mối quan hệ giữa tốc độ quay của MG1, MG2 và ICE đựợc điều khiển bằng máy tính

- Bộ phân chia công suất của Toyota Prius: bánh răng mặt trời có 30 răng, mỗi bánhrăng hành tinh có 23 răng, còn bánh răng bao có 78 răng

- Quan hệ giữa số vòng quay của bánh răng mặt trời(S), bánh răng bao(R) và cầndẫn(C):

S= 3.6C-2.6R

- Bởi vì bánh răng mặt trời được kết nối với MG1, bánh răng bao kết nối với MG2,

và cần dẫn kết nối với động cơ ICE nên ta có:

MG1=3.6ICE-2.6MG2 ( phương trình 1 )

- Bánh răng bao được kết nối với bộ giảm tốc đến vi sai để truyền chuyển động chocác bánh xe chủ động Do vậy, tốc độ quay của bánh răng bao có quan hệ với tốc độchuyển động của xe Nếu xe chuyển động ở một tốc độ biết trước thì chúng ta có thể tìmđược tốc độ quay của MG2 Nếu chúng ta muốn ICE quay ở số một số vòng quay xácđịnh để phát ra công suất chúng ta cần với hiệu suất tốt nhất Chúng ta có thể tìm số vòngquay cần thiết của MG1 Bây giờ máy tính của ôtô có thể hiệu chỉnh các thành phần của

bộ truyền động để đạt kết quả truyền động vô cấp CVT

- Bánh răng bao và MG2 dùng để dẫn động các trục của bánh xe chủ động qua trunggian của bộ giảm tốc và bộ vi sai Tỉ số truyền của các bánh răng giảm tốc của bộ truyềnlực cuối cùng là 3.905/1 Điều đó có nghĩa là MG2 phải quay 3.905 lần thì các trụctruyền động bánh xe quay 1 lần Vi sai không làm thay đổi tốc độ quay giữa đầu vào vàđầu ra ngoại trừ trường hợp xe quay vòng thì có sự bù trừ tốc độ về khoảng cách bánh xebên trong và bánh xe bên ngoài Bán kính lăn của bánh xe Prius là 11.1 in, khi trục quaymột vòng thì xe di chuyển 2 * 11.1 in Nếu tốc độ xe tính bằng dặm/giờ (MPH) thìchúng ta có mối quan hệ tốc độ xe với tốc độ quay của MG2 là:

MG2=59.1*MPH (phương trình 2)

Ví dụ ở tốc độ 50 MPH, trục MG2 quay 2,955v/p Theo phương trình 1 máy tínhmuốn động cơ quay 1,500v/p thì tốc độ MG1 phải điều khiển là -2,283v/p Tức là MG1phải quay 2,283v/p theo hướng ngược chiều kim đồng hồ.

Các phương trình trên luôn giữ đúng Hằng số 59.1 có thể thay đổi một chút nếu chophép các bánh xe đi trên mặt phẳng hoặc thay đổi chúng với một kiểu khác Tuy nhiênkhi bánh xe bám trên mặt đường thì 2 phương trình 1 và 2 luôn luôn ràng buộc tốc độquay của ICE, MG1 và MG2

II.1.3.6 Đồ thị toán: được viết bởi ROBERT SNYDER, dùng để giải gần đúng các

phương trình tính toán Một đồ thị toán gồm các thang đo, đó là các đường được tạo ravới các số vẽ trong một kiểu đặc thù Nếu vẽ một đường thẳng qua các giá trị số đặc biệt

ở một cặp đặc biệt của thang Đường thẳng đi ngang qua các thang khác nói lên giá trịcủa bài toán

- Hình trên là một đồ thị toán Thang bên trái biểu thị số vòng quay MG1 Nó xácđịnh số vòng quay từ giới hạn dưới là -6,500v/p và giới hạn trên là 6,500v/p Điều nàychận giới hạn cho MG1, có hiệu lực bởi máy tính Prius Đường thẳng mỏng bên phải từdưới lên là thang giới thiệu số vòng quay của MG2 Để đọc giá trị thang này phải dùngđường thẳng vẽ ngang qua thang bên trái( giới hạn tốc độ quay của MG2 là 6,000v/p).Chồng lên thang này là đường thẳng dày (đường đậm) biểu thị tốc độ của xe chạy trrên

Hình 50: Đồ thị toán

đường Giới hạn trên là 110dặm/giờ và giới hạn dưới là -110dặm/giờ Và cuối cùng làđường thả nổi ở giữa giới thiệu số vòng quay của ICE Để đọc giá trị của nó ta vẽ đườngthẳng gióng vào thang bên trái Nó giới hạn từ 1,000v/p đến 4,500v/p.

- Mỗi đường thẳng vẽ ngang qua đồ thị toán giới thiệu tốc độ quay của MG1, MG2,ICE và tốc độ của xe trên đường Bạn có thể lựa chọn một trong hai (ngoại trừ MG2 vàtốc độ của xe chúng được cố định trong mối quan hệ với cái khác) Đồ thị toán giải quyếtphương trình 1 và 2 bằng đồ thị với độ chính xác đạt yêu cầu

- Đường màu xanh biểu thị vị trí xe di chuyển 20 dặm/giờ và động cơ đứng yên.Tốc độ quay của MG2 và MG1 có thể đọc thứ tự khoảng 1,200v/p và 1,300v/p

- Đường màu xanh dương biểu thị cho MG1 thay đổi trực tiếp và khởi động ICE,sau đó quay ở tốc độ 1,500v/p, MG1 sẽ quay hướng thuận 3,000v/p

- Đường màu đỏ biểu thị ICE quay ở tốc độ 1,700v/p, xe có thể đạt tốc độ 52dặm/giờ, MG1 quay ngược với tốc độ 2,000v/p và MG2 sẽ quay với tốc độ 3,100v/p

a/Động cơ khởi động lúc xe dừng:

- Để khởi động động cơ, MG1(được kết nối với bánh răng mặt trời) được dẫn độngchiều thuận sử dụng nguồn điện từ ắc qui điện áp cao Nếu chiếc xe đứng yên, bánh răngbao của bộ phân chia công suất sẽ giữ đứng yên Sự quay của bánh răng mặt trời sẽ đẩycần dẫn quay Cần dẫn được kết nối với ICE và quay ICE với tỉ lệ tốc độ quay 1/3.6 sovới MG1 Xem mô phỏng

Hình 51: Động cơ khởi động lúc xe dừng

- Trong khi chiếc xe kiểu truyền thống nạp nhiên liệu và đánh lửa cho ICE ngay khimáy khởi động quay ICE, chiếc Prius đợi cho đến khi MG1 làm cho ICE quay đếnkhoảng 1,000v/p Điều này xảy ra ít hơn một giây MG1 mạnh mẽ hơn nhiều so với máykhởi động kiểu cũ Để quay động cơ xăng tại tốc độ này, MG1 cần tự quay 3,600 v/p Sựkhởi động ICE từ 1,000 v/p, không có bất kỳ lực kéo nào đặt trên nó bởi vì đây là tốc độ

mà ICE trở nên tốt để chạy dưới công suất riêng của chính nó Ngoài ra, Prius bắt đầuđánh lửa chỉ cho một cặp xi lanh Kết quả là khởi động rất êm dịu, không tiếng ồn vàkhông quá tải, mà còn loại trừ đi sự hao mòn của các chi tiết được liên kết với cơ cấukhởi động khi khởi động động cơ xăng

- Một khi động cơ xăng đã bắt đầu chạy dưới công suất riêng của chính nó, máy tínhđiều khiển sự mở của bướm ga để đạt được vị trí tốc độ cầm chừng trong suốt quá trìnhhâm nóng Điện không còn cấp đến MG1 nữa, và trên thực tế, nếu ắc qui ở mức thấp thìMG1 có thể tạo ra điện để nạp cho ắc qui Máy tính chỉ đơn thuần định hình MG1 giốngnhư một máy phát thay vì là một mô tơ, mở cánh bướm ga ICE nhiều hơn một ít vàkhông lấy điện

a.1/ Kh i đ ng l nh: ởi động lạnh: ộng Của ạt Động Của

- Khi khởi động chiếc Prius với một động cơ xăng còn lạnh, sự ưu tiên hàng

đầu của nó là làm nóng động cơ xăng và bộ chuyển đổi xúc tác để kích hoạt các hệ thống

điều khiển khí thải làm việc Động cơ xăng sẽ chạy khoảng vài phút cho đến khi điều nàyxảy ra (khoảng thời gian phụ thuộc vào nhiệt độ thực tế của động cơ và bộ chuyển đổi).trong lúc đó, những bộ đo được kích hoạt để điều khiển hâm nóng khí thải, chẳng hạn lưulại khí thải HC trong bộ hấp thụ để làm sạch sau đó và chạy động cơ ở chế độ đặc biệt.Tốc độ cầm chừng của động cơ xăng sau khi khởi động lạnh sẽ khoảng 1,300 v/p

a.2/ Khởi động ấm:

- Khi khởi động chiếc Prius với một động cơ xăng ấm, nó sẽ chạy khoảng một thờigian ngắn và rồi dừng Tốc độ cầm chừng khoảng dưới 1,000 v/p

b/ Động cơ đã khởi động:

- Động cơ Prius luôn luôn chạy số cao nhất Điều này có nghĩa ICE không thể mình

nó cung cấp tất cả mô men để di chuyển linh hoạt trên đường Mô men cho lần tăng tốcđầu tiên được cung cấp bởi MG2 làm việc cùng hướng với bánh răng bao của bộ phânchia công suất, kết nối đầu vào bộ giảm tốc để dẫn động bánh xe Động cơ điện thì phù

hợp nhất để cung cấp mô men tại tốc độ thấp, vì vậy đây là một phương án lý tưởng đểlàm cho xe chuyển động.

-Khi động cơ ICE đang làm việc và xe đứng yên, MG1 đang quay cùng chiều.Những bộ điều khiển điện tử bắt đầu lấy điện từ MG1 và chuyển nó đến MG2 Cần biếtrằng, khi lấy điện từ một động cơ/máy phát thì điện phải xuất phát từ một vài nơi nào đó.Điều này làm xuất hiện một lực làm giảm tốc độ của trục quay, và bất kỳ cái gì đangquay trục phải cản lực đó để giữ tăng tốc Để ngăn ngừa điều này “lực cản máy phát”, thìmáy tính tăng độ mở cánh bướm ga động cơ ICE một ít để cung cấp thêm công suất Vìvậy, động cơ ICE dẫn động cần dẫn của bộ phân chia công suất nhanh hơn, và MG1 cốgắng quay chậm lại để giảm tốc độ bánh răng mặt trời Kết quả là xuất hiện một lực đẩytrên bánh răng bao làm nó, và xe bắt đầu chuyển động Xem mô phỏng

- Ở bộ phân chia công suất, mô men động cơ IC thì được phân chia 72% và 28%giữa bánh răng bao và bánh răng mặt trời Khi nhấn bàn đạp ga, động cơ xăng chỉ chạychế độ cầm chừng và không cung cấp bất kỳ mô men đầu ra Tuy nhiên, cánh bướm gađược mở và 28% mô men quay MG1 như một máy phát Còn 72% mô men còn lại đượcchuyển dưới dạng cơ khí đến bánh răng bao và quay bánh xe Dù là hầu hết mô men bắtnguồn từ MG2, động cơ ICE đã chuyển mô men đến các bánh xe theo con đường này

- Bây giờ cần tính toán như thế nào để 28% mô men động cơ ICE đến MG1 có thểdẫn động một cách hợp lý để hầu hết lực giúp xe chuyển động đều bắt nguồn từ MG2 Đểlàm được điều này, cần phân biệt rõ ràng giữa mô men và công suất Mô men là một lực

Hình 52: Động cơ đã khởi động

quay, nhưng giống như một lực đường thẳng, sự duy trì lực không tiêu thụ năng lượng.Giả sử khi múc một gáo nước lên bằng cách sử dụng một trục quay Điều đó làm tốnnăng lượng Nếu đã sử dụng một động cơ điện, ta cần cung cấp cho nó một nguồn điện.Nhưng, khi đã đưa gáo nước lên đỉnh, ta có thể gắn một cái chốt hoặc một cái móc hoặcmột vài thứ để giữ nó ở đó Lực mà trọng lượng của gáo nước gây ra trên dây thừng và

mô men dây thừng gây ra trên ống của trục quay không được biến mất Nhưng, lực không

di chuyển do không có bất kỳ sự chuyển đổi của năng lượng và tình huống là cố địnhkhông tạo ra công suất Tương tự vậy, khi chiếc xe đứng yên, dù 72% mô men động cơxăng được chuyển đến các bánh xe, không có bất kỳ dòng công suất nào theo hướng này

do bánh răng bao không quay Bánh răng mặt trời tuy đang quay tự do và chỉ nhận 28%

mô men, điều này cho phép nó tạo ra nhiều công suất điện Một lý do tương tự cho thấynhiệm vụ của MG2 là chuyển mô men đến đầu vào của bộ giảm tốc cố định không đượcyêu cầu nhiều công suất Nhiều mạch điện được dẫn xuyên qua dây dẫn động cơ tì vàođiện trở và điều này cho làm tổn hao công suất do nhiệt Nhưng, trong khi xe chuyểnđộng chậm, công suất này bắt nguồn từ MG1

- Khi chiếc xe bắt đầu chuyển động và tăng tốc, MG1 quay ít nhanh và có thể tạo ra

ít điện Tuy nhiên, máy tính có thể mở cánh bướm ga động cơ ICE nhiều hơn một ít Lúcgiờ nhiều mô men bắt nguồn từ động cơ xăng, vì nhiều mô men được truyền xuyên quabánh răng mặt trời nên MG1 có thể giữ một tốc độ quay ổn định để tạo điện năng Mộttốc độ quay giảm thì được cân bằng nhờ thêm mô men

- Việc tránh đề cập đến ắc quy để làm rõ quan điểm trên Tuy nhiên, hầu như sự bắtđầu kết quả trong máy tính đều hút điện từ ắc qui và chuyển nó trực tiếp đến MG2 Cómột giới hạn là động cơ ICE có thể quay bánh răng bao nhanh khi xe đang chuyển độngchậm Điều này được đưa vào do sự cần thiết ngăn cản MG1 bị phá hủy do quay quánhanh Những giới hạn này công suất có thể được sinh ra bao nhiêu từ động cơ ICE Khinhấn bàn đạp ga nhiều hơn, điện được lấy từ bình ắc quy nhiều hơn Nếu đạp hết ga,khoảng 40% công suất bắt nguồn từ ắc qui và 60% từ động cơ ICE trong dải tốc độ25dặm/giờ Khi xe tăng tốc và tốc độ quay động cơ tăng lên, nó cung cấp một tỷ lệ côngsuất lớn hơn, đạt khoảng 75% tại tốc độ 60dặm/giờ Tại tốc độ 60dặm/giờ, MG2 thực tếcung cấp nhiều mô men hơn và nhiều công suất hơn đến các bánh xe theo đường xuyênqua bộ phân chia công suất, nhưng nhiều nguồn điện nó đang sử dụng từ MG1, và trựctiếp từ động cơ IC, và không phải từ ắc qui

c/ Tăng tốc và leo núi:

- Khi công suất yêu cầu là cao, cả động cơ xăng và MG2 đóng góp mô men để dẫnđộng xe bằng nhiều đường tương tự như đã mô tả trong trường hợp động cơ đã khởiđộng Khi tốc độ của xe tăng, mô men mà MG2 có thể cung cấp giảm vì nó bắt đầu hoạtđộng tại giới hạn công suất riêng 33kW Nó quay nhanh hơn, nó có thể cung cấp ít mômen hơn và chỉ sử dụng lượng công suất này Xem mô phỏng Khi một chiếc xe kiểu cũtăng tốc, giai đoạn sang số và mô men tại cầu xe được giảm để mà động cơ có thể giảmtốc độ quay của chính nó đến một giá trị tốc độ an toàn Mặc dù việc sử dụng giống nhưmột cơ cấu hoàn toàn khác biệt, nhưng chiếc Prius đưa ra cảm giác chung tương tự như

sự tăng tốc một chiếc xe kiểu cũ Điểm khác biệt chính là hoàn toàn không xảy ra sự lắc

lư ở giai đoạn sang số, vì đơn thuần ở đó không có bất kỳ bậc sang số

- Tóm lại, động cơ ICE quay cần dẫn của bộ phân chia công suất 72% mô menđộng cơ ICE theo cơ cấu xuyên qua bánh răng bao đến bộ dẫn động cuối cùng và cácbánh xe 28% mô men còn lại đi đến MG1 theo bánh răng mặt trời là nơi nó đã quay đểtạo ra điện Nguồn điện này dẫn động MG2 bổ sung làm tăng thêm mô men tại bánh răngbao Sự mô phỏng tương tự cũng giống như lúc động cơ đã khởi động

- Khi nhấn bàn đạp ga nhiều hơn, nhiều mô men động cơ ICE cung cấp Điều nàylàm gia tăng cả hai mô men cơ khí theo bánh răng bao và lượng điện được tạo ra nhờMG1 cho MG2 sử dụng để bổ sung duy trì thêm mô men Sự phụ thuộc vào nhiều nhân

tố khác nhau chẳng hạn tình trạng nạp của ắc qui, độ dốc của đường và chính xác vị trí

Hình 53: Tăng tốc và leo núi

bàn đạp ga, máy tính có thể lấy thêm điện từ ắc qui cấp cho MG2 Điều này chỉ đạt được

khi tăng tốc trên đường xa lộ đối với động cơ ICE 70 mã lực Thêm một điều nữa, nếu

điện không được yêu cầu thì điện được tạo ra nhờ MG1 có thể được sử dụng để nạp ắc

qui, thậm chí trong lúc tăng tốc Điều quan trọng để nhớ là động cơ ICE dẫn động cả cơ

cấu các bánh xe và MG1 theo hướng nó có thể tạo ra điện

d/ Chạy giữ ga ở tốc độ cao:

- Một khi bạn đã đạt được một tốc độ ổn định trên đường bằng phẳng, công suất

được yêu cầu để cung cấp bởi động cơ ICE giảm và công suất chỉ cần để thắng lực cản

khí động học và lực cản lăn Điều này làm công suất sinh ra ít hơn trong suốt quá trình

tăng tốc và leo núi Để hoạt động hiệu quả lúc công suất thấp, động cơ chạy tại tốc độ

thấp Theo bảng dưới đây cho thấy công suất được cần để giúp xe chuyển động tại những tốc độ khác

nhau trên một đường bằng phẳng.

- Bây giờ tốc độ xe cao hơn và tốc độ quay của động cơ ICE thấp đặt bộ phân chia

công suất vào một trạng thái thích hợp nhất MG1 bây giờ phải quay ngược giống trong

bảng Nhờ sự quay ngược, nó làm cho bánh răng hành tinh quay theo chiều thuận Sự

quay của bánh răng hành tinh được tăng thêm nhờ sự quay của cần dẫn và làm bánh răng

bao quay nhanh hơn Để so sánh trường hợp này với những trường hợp đã thảo luận trước

đó cho sự tăng tốc và leo đồi hãy xem mô phỏng

- Một điều khác biệt nữa, tài xế cảm thấy thoải mái khi tốc độ quay của động cơICE cao để có được nhiều công suất dù là không cần di chuyển nhanh Trong một sốtrường hợp, chúng ta muốn động cơ ICE sẽ giữ tại một tốc độ quay thấp, hoặc là tăng đếnmột tốc độ hợp lý để phân phối công suất thấp với yêu cầu hiệu suất cao

- Từ việc nghiên cứu bộ phân chia công suất, MG1 phải gây ra một mô men ngượctại bánh răng mặt trời Động cơ ICE tạo lực đủ để làm quay bánh răng bao theo hướngthuận Không có lực cản từ MG1, động cơ ICE chỉ quay MG1 thay vì di chuyển xe KhiMG1 quay theo hướng thuận, dễ dàng thấy rằng mô men quay ngược này có thể đượccung cấp nhờ vào lực cản máy phát Bộ chuyển đổi điện tử được yêu cầu để lấy điện từMG1 và mô men quay ngược được xuất hiện, nhưng bây giờ MG1 đang quay ngược, nêncần phải sắp xếp như thế nào để cung cấp mô men ngược này Và cũng cần làm cách nào

để MG1 cung cấp mô men thuận và quay hướng thuận? do là một động cơ Nó tương tựnhư lúc quay ngược Nếu MG1 quay ngược chiều và cần mô men quay theo hướng đóMG1 phải trở thành một mô tơ và sử dụng nguồn điện được cung cấp nhờ bộ chuyển đổi

- Đây là sự khởi động có vẻ đặc biệt Động cơ xăng đang đẩy MG1 đang đẩy, vàrồi MG2 cũng đẩy? Hai mô tơ và một động cơ ICE tất cả kết hợp với nhau để cùng tạolực chuyển động Có được trường hợp này nhờ vào việc giảm tốc độ quay của động cơICE tương ứng với sự hoạt động công suất thấp hiệu quả Đây không phải là cách hiệuquả để tạo ra nhiều công suất đến các bánh xe Để làm điều đó cần gia tăng tốc độ quaycủa động cơ xăng và di chuyển ngược đến vị trí sớm hơn của MG1 quay thuận Có đượckết quả đó, ta tìm nơi để đưa điện đến để làm cho MG1 chạy như một mô tơ Ắc qui?Trong một khoảng thời gian, chúng ta có thể làm điều này, nhưng sau đó chúng ta sẽ bịđẩy ra khỏi chế độ này vì sự vận hành không có bất kỳ ắc qui nạp điện sẽ nhường chỗ chotrường hợp tăng tốc và leo đồi Vì thế, chúng ta cần tạo ra nguồn điện này một cách liêntục, không phải lấy điện từ ắc qui nạp, vì vậy chúng ta có được kết luận rằng nguồn điệnphải xuất phát từ MG2, cái mà hoạt động giống như một máy phát

- Động cơ ICE dẫn động cần dẫn tại tốc độ thấp MG1 dẫn động bánh răng mặt trờiquay ngược Điều này khiến bánh răng hành tinh quay thuận và bổ sung thêm tốc độ quaycho bánh răng bao Bánh răng bao chỉ nhận được 72% mô men động cơ ICE, nhưng tốc

độ mà số vòng quay bánh răng bao quay được gia tăng nhờ mô tơ MG1 quay ngược Sựquay của bánh răng bao nhanh hơn cho phép xe chuyển động nhanh hơn tương ứng với

số vòng quay của động cơ ICE thấp MG2 cản trở sự di chuyển của xe không đáng kể vớilực cản máy phát của chính nó và cung cấp điện đến để nạp cho MG1 Xe chuyển độngnhờ sự duy trì mô men cơ khí từ động cơ xăng.

- Vì động cơ không cần thiết để làm nguồn động lực cho xe, nó có thể dừng Môphỏng cho thấy cần dẫn đứng yên, bánh răng bao vẫn quay, MG2 hoạt động theo hướngbánh răng bao Bánh răng hành tinh quay theo hướng thuận và MG1 quay theo hướngngược MG1 không lấy điện cũng không tạo ra điện mà chỉ quay tự do

Hình 55: Chạy quán tính

- Tuy nhiên, từ phương trình một của bộ phân chia công suất, MG1 quay ngược 2.6lần nhanh hơn bánh răng bao và MG2 quay theo hướng thuận Trường hợp này không antoàn khi xe chuyển động tại tốc độ cao Tại tốc độ 42 dặm/giờ hoặc lớn hơn, việc giữ cầndẫn sẽ làm cho MG1 quay theo hướng đảo khoảng 6,500v/p Để điều này không xảy ra.Máy tính tính toán MG1 giống như một máy phát và bắt đầu hút điện Lực cản máy phátđược tạo để ngăn cản MG1 vượt tốc và giúp cho cần dẫn quay theo hướng thuận Nhờquay cần dẫn và động cơ xăng tại 1,000 v/p, MG1 được đảm bảo tại tốc độ lớn hơn 65dặm/giờ Tại tốc độ cao hơn, cần dẫn và động cơ xăng phải quay nhanh hơn Nguồn điệnđược cung cấp bởi MG1 trong quá trình này được sử dụng để nạp ắc qui Để xem môphỏng của quá trình chạy quán tính, tham khảo quá trình chạy duy trì ga tốc độ cao,nhưng động cơ xăng không hoạt động và không cung cấp công suất.

f/ Phanh:

- Khi muốn giảm tốc độ xe nhanh hơn lực cản lăn, lực cản khí động học và phanhđộng cơ, ta nhấn bàn đạp phanh Ở những xe kiểu cũ, áp lực này được truyền đi nhờ mộtmạch thủy lực để phanh ma sát tại các bánh xe Ma sát bố phanh tỳ lên các đĩa kim loạihoặc trống phanh và năng lượng giúp xe chuyển động biến thành nhiệt khi xe chạy chậmdần Chiếc Prius có cơ cấu phanh chính xác tương tự, nhưng nó có một vài điểm khác- đó

là phanh tái sinh Ngược lại trong suốt quá trình chạy quán tính, MG2 cung cấp một vàilực cản máy phát để mô phỏng giống phanh động cơ, khi bàn đạp phanh được nhấn, sựtạo ra nguồn điện của MG2 tăng dần và nhiều lực cản máy phát lớn hơn kết hợp với nhau

để làm chậm xe Không giống như phanh ma sát, sự lãng phí động năng của xe do chuyểnthành nhiệt, nguồn điện được tạo ra nhờ phanh tái sinh được chứa trong ắc qui và sẽ được

sử dụng lại sau này Máy tính tính toán lượng cần giảm tốc bao nhiêu rồi sẽ cung cấp nhờphanh tái sinh và giảm thủy lực truyền đi để phanh ma sát

- Ở những xe kiểu cũ khi đang trên một đường dốc đứng, bạn có thể quyết định thayđổi tỷ số truyền thấp để tăng khả năng phanh động cơ Động cơ quay nhanh hơn và giữcho xe có hướng ngược lại nhiều hơn, giúp phanh chậm xe lại Một sự lựa chọn tương tự

đã xuất hiện trên chiếc xe Prius Nếu xe chuyển động trên đường dốc đứng ta chọn chế độ

vị trí “B”, động cơ sẽ có chức năng là phanh động cơ Trong khi động cơ thường dừngtrong suốt quá trình phanh, ở chế độ này máy tính và mô tơ/máy phát sắp xếp để chođộng quay mà không tốn nhiên liệu và hầu như đóng bướm ga Lực cản động cơ đưa racản làm chậm xe, giảm sự nóng lên của phanh và cho phép bạn nới lỏng bàn đạp phanh

g/ Chuyển động từ vị trí dừng trên dốc (creeping)

- Một chiếc xe kiểu cũ với hộp số tự động sẽ dần dần chuyển động về phía trước từ

vị trí đứng yên nếu bạn nhả bàn đạp phanh Đây là một ảnh hưởng phụ do sự hoạt độngcủa bộ chuyển đổi mô men, điều này ngăn ngừa xe lăn ngược trở về sau do đứng trên đồidốc trong lúc bạn nhấn bàn đạp ga Nó được gọi là “creeping” Mô phỏng chế độ chạy

phanh Điều này giúp xe chuyển động nhẹ nhàng về phía trước

Nếu đạp ga thêm một ít nữa, nguồn điện cấp đến MG2 được gia tăng và xe sẽchuyển động về phía trước nhanh hơn nhiều Khi MG2 khá mạnh và có mô men lớn, ta

có thể chuyển động xe chỉ dựa vào việc tăng nguồn điện để đạt được một tốc độ chophép Khi nhấn bàn đạp ga càng nhiều, lập tức động cơ xăng sẽ làm việc trở lại và điệnnăng được tạo ra nhờ MG1 Nhưng, để chạy vòng quanh thị trấn, ta cần chạy im lặng nênchỉ sử dụng dẫn động từ MG2 được cấp từ bình ắc qui Động cơ xăng dừng và MG1 quay

tự do hướng ngược, giống như mô phỏng của chạy quán tính

h/ Chạy chậm và “chế độ xe điện (EV)”:

Hình 56: Chuyển động từ vị trí dừng trên dốc

- Ở trên đã mô tả xe chuyển động chỉ sử dụng nguồn điện cấp đến MG2 nếu takhông nhấn bàn đạp ga quá nhiều Nếu đạt được mục tiêu tốc độ cần thiết trước khi động

cơ xăng khởi động, ta có thể tiếp tục lái xe chỉ sử dụng nguồn điện Điều này được gọi là

“chế độ EV”, Mô phỏng cho thấy bánh răng bao quay giống MG2 cung cấp lực chuyểnđộng cho xe, cần dẫn và động cơ đứng yên và bánh răng mặt trời và MG1 quay tự dotheo hướng ngược

- Mặc dù động cơ làm việc trong suốt quá trình tăng tốc, khi tăng tốc và nhả bớt bànđạp ga, công suất cần thiết có thể rơi xuống một cấp để MG2 có thể dễ cung cấp Động

cơ sẽ dừng quay và người tài xế sẽ cảm thấy mình đang chạy chế độ xe điện Tại tốc độ

30 dặm/giờ, áp lực bàn đạp ga nhẹ nhất sẽ là nguyên nhân khiến động cơ xăng làm việctrở lại để cấp công suất cho xe và nạp điện cho bình ắc qui

- Tương tự như lúc khởi động hâm nóng, nhưng bánh răng bao và bánh răng mặttrời không phải đứng yên Bánh răng mặt trời sẽ quay ngược và chậm Điều này đủ đểgiúp động cơ xăng đạt được một tốc độ để khởi động, phụ thuộc vào tốc độ của xe, hoặc

là bánh răng mặt trời có thể phải thay đổi hướng và quay thuận Để làm chậm dần bánhrăng mặt trời Đầu tiên MG1 được tính toán giống như một máy phát và điện không bịhút Tuy nhiên, khi tốc độ của MG1 rơi xuống đến con số 0, nó phải được tính toán giốngnhư một động cơ quay thuận và được cung cấp điện để quay ngược nhanh xuyên quatrạng thái tỉnh và quay theo chiều thuận Kết quả, giống trường hợp của động cơ khởiđộng lúc xe đang đứng yên, cần dẫn quay theo chiều thuận Bánh răng bao của bộ phân

Hình 57: Chạy chậm và chế độ xe điện

chia công suất quay thuận dưới công suất từ MG2, giúp động cơ xăng đạt đến tốc độ khởiđộng tại tốc độ quay của MG1 thấp Khởi động động cơ xăng dẫn đến giữ ngược bánhrăng bao trong lúc động cơ xăng tăng số vòng quay Để điều này không gây ra một cảmgiác như lắc lư lảo đảo do người tài xế hoặc hành khách, một mạch bổ sung công suấtđược cấp đến cho MG2 để cung cấp mô men bổ sung được cần để quay động cơ.

i/ Chạy chậm dần và chạy xuống dốc:

- Khi xe giảm tốc từ từ hoặc chạy xuống dốc, công suất cần thiết để giúp cho xechuyển động giảm tốc do lực quán tính hoặc trọng lực Thay vì nhả bàn đạp ga Nếu nhảkhông đáng kể hoặc đi quá nhanh xuống dốc, công suất đầu ra của động cơ xăng và tốc

độ quay giảm một phần nhưng điều này cũng gây ra hết sức khó khăn cho người tài xế

Để sự giảm tốc nhanh hơn, sự phụ thuộc vào tốc độ, động cơ xăng có thể dừng sự phânphối bất kỳ công suất nếu MG2 có thể đủ cung cấp yêu cầu

- Trong trường hợp chạy chậm, MG2 có thể cung cấp tất cả nguồn phát động khiđộng cơ dừng Khi tăng tốc và lái tại một tốc độ cố định trên đường bằng phẳng, sự hoạtđộng chế độ xe điện này không hợp lệ do xuất hiện tại tốc độ trên 40 dặm/giờ Bởi vìcông suất được cần để vượt qua lực cản khí động học đủ để khiến động cơ xăng làm việc.Chế độ xe điện tại tốc độ cao có thể xuất hiện, tuy nhiên, dưới một vài điều kiện và khágiống nhau, cùng với chạy tại tốc độ 42 dặm/giờ hoặc lớn hơn, chiếc xe phải bảo vệ MG1không bị quá tốc trong trường hợp tương tự giống chạy quán tính Chỉ có sự khác biệt đó

là thay vì sự di chuyển của xe quay bánh răng bao của bộ phân chia công suất được cungcấp bởi MG2 MG1 vẫn tạo ra điện để ngăn cản số vòng quay thừa với kết quả là động cơxăng quay ngược Nhiên liệu không cung cấp và không có tia lửa điện được tạo ra Tấtnhiên nhờ làm điều này MG1 không hút điện mà cách khác vẫn dẫn động xe Một vài bịmất do quay động cơ, nhưng một vài đã cho thấy giống như nguồn điện được tạo ra nhờMG1 Nguồn điện áp cao này được tiêu thụ nhờ MG2

- Tôi sẽ gọi chế độ xe điện tại tốc độ trên 42 dặm/giờ “chế độ xe điện tốc độ cao”hoặc “EV-plus” để phân biệt nó từ chế độ xe điện tại tốc độ thấp khi động cơ không cầnquay

k/ Chạy lùi:

- Chiếc Prius không có bánh răng lùi mà sẽ cho phép động cơ xăng giúp xe chạy lùi.

Nó chỉ có thể giúp xe chạy lùi dưới nguồn điện từ MG2 Khi người tài xế chọn vị trí “R”trên bộ chọn thì sẽ làm động cơ xăng ngưng làm việc Khi MG2 quay đầu vào làm bộgiảm tốc quay ngược, bánh răng bao của bộ phân chia công suất sẽ quay ngược Với động

cơ xăng, thay vì cần dẫn đã dừng, MG1 sẽ quay thuận Nó quay tự do, không sử dụnghoặc tạo ra điện Chế độ này cũng tương tự như chế độ xe điện, nhưng quay ngược Máytính sẽ không cho phép bạn chuyển động lùi quá nhanh mà vượt tốc MG1 Xem môphỏng

- Động cơ xăng có thể tiếp tục quay khi bộ chọn chế độ đang chạy vẫn ở vị trí “R”,

ví dụ như nếu tình trạng nạp của ắc qui thấp, rồi MG2 vẫn đơn thuần dẫn động xe chạylùi giống như trước đó Chỉ có sự khác biệt đó là cần dẫn đang quay thuận, bánh răng mặttrời và MG1 quay theo hướng thuận nhanh hơn và máy tính sẽ giới hạn tốc độ chạy lùicủa xe để có giá trị thấp hơn để bảo vệ MG1 do quá tốc Điện có thể được lấy từ MG1 đểcung cấp cho MG2 và nạp cho ắc qui

Hình 58: Chạy lùi

II.1.4 Bộ giảm tốc: bao gồm bộ dẫn động xích, bánh răng giảm tốc và bánh răng

cuối cùng Một xích dẫn động với một bề rộng bước răng nhỏ đảm bảo hoạt động êm dịu.Chiều dài toàn thể được làm ngắn lại và bánh răng cuối cùng được xử lí qua quá trình doavới độ chính xác cao và mặt bên của răng cũng được tối ưu hóa để đảm bảo hoạt độngcực kì êm

Hình 59: Bộ giảm tốc

II.2 Đ ng c 1NZ-FXE: ộng Của ơ nam châm vĩnh cửu:

- 1NZ-FXE là một trong hai nguồn công suất của xe Prius 1NZ-FXE là một động

cơ thẳng hàng 4 xy lanh 1.5l với hệ thống VVT-I (hệ thống điều khiển thời điểm nạpthông minh) và hệ thống ETCS-I (hệ thống điều khiển bướm ga điện tử thông minh).1NZ-FXE bao gồm một số sự điều chỉnh giúp đặc tính cân đối, tính kinh tế về nhiên liệu

và khí thải được sạch hơn đối với xe hybrid

- Một dạng độc đáo của động cơ 1NZ-FXE đó là thời điểm phối khí chu trìnhAtkinson cho phép động cơ giảm khí thải nhờ vào sự thay đổi mối tương quan giữa thìnén và thì giãn nỡ Một đặc trưng khác được đưa vào trên các xe hybdrid thế hệ ’04 vềsau là hệ thống tích nhiệt cho nước làm mát Nó thu hồi nước nóng từ động cơ và chứachúng trong một thùng cách nhiệt và giữ nhiệt nóng lên đến ba ngày Về sau, một bơmđiện luân chuyển nước nóng xuyên qua động cơ để giảm khí thải HC tại thời điểm động

cơ còn lạnh (lúc khởi động)

Hình 60: Động cơ xăng 1NZ-FXE

Đặc điểm thông số kỹ thuật:

Số lượng xi lanh và cách bố trí 4-xi lanh, thẳng hàng 4-xi lanh, thẳng hàng

dẫn động ( với VVT-i)

16 van DOHC, xích dẫn động ( với VVT-i)

Thể tích công tác cm3(cu.in)

Đường kính x hành trình mm (in)

75.0 x 84.7(2.95 x 3.33)

75.0 x 84.7(2.95 x 3.33)

Công suất cực đại (SEA-NET) 57kW tại 5000 v/p(76 HP tại 5000 v/p) 52kW tại 4500 v/p(70 HP tại 4500 v/p)

Mômen cực đại (SEA-NET) 111 N.m tại 4200 v/p(82 ft.1bf tại 4200 v/p) 111 N.m tại 4200 v/p(82 ft.1bf tại 4200 v/p)

Thời điểm đóng

mở van

Van nạp Mở 18

o - -15o BTDC 18o - -25o BTDCđóng 72o - 105o ABDC 72o - 115o ABDC

đóng 2o ATDC 2o ATDC

Trị số ốc tan xác định theo phương

pháp nghiên cứu RON 91 hoặc cao hơn 91 hoặc cao hơn

Cấp dầu API SJ, SL, EC hoặc ILSAC API SH, SJ, EC hoặc ILSAC

Tuần hoàn khí thải bay hơi AT-PZEV, ORVR LEV-II, ORVR