Nghiên cứu hệ thống truyền động hybrid và các hệ thống ổn định trên dòng xe audi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BỘ MÔN KHUNG GẦM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Dành cho g

SVTH: NGUYỄN CÔNG DANH MSSV: 15145204

MSSV: 15145299 SVTH: NGUYỄN CÔNG DANH MSSV: 15145204

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

Họ tên sinh viên 1: Nguyễn Công Danh MSSV: 15145204

Họ tên sinh viên 2: Phan Sĩ Nghị MSSV: 15145299

Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô Mã ngành đào tạo: 52510205

Hệ đào tạo: Đại học chính qui

- Hệ thống lái điều khiển điện tử 4WS

- ABS, ESP, BA

3 Sản phẩm đề tài: 01 tập báo cáo kết quả nghiên cứu và 02 đĩa CD

4 Ngày giao đề tài: 25/03/2019

5 Ngày nộp đề tài:

TRƯỞNG BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

TP.HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

BỘ MÔN KHUNG GẦM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA

VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho giảng viên hướng dẫn)

Họ và tên sinh viên: Phan Sĩ Nghị MSSV: 15145299

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Công Danh MSSV: 15145204

Tên đề tài:

Nghiên cứu hệ thống truyền động Hybrid và các hệ thống ổn định trên dòng xe Audi Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô Họ và tên GV hướng dẫn: Dương Tuấn Tùng Ý KIẾN NHẬN XÉT 1 Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên (không đánh máy)

2 Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN(không đánh máy) 2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:

2.2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)

2.3.Kết quả đạt được:

2.4 Những tồn tại (nếu có):

3 Đánh giá:

tối đa

Điểm đạt được

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục 10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10

Tính cấp thiết của đề tài 10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật,

khoa học xã hội,…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 15

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy

trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế

10

Khả năng cả tiến và phát triển 15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

TP.HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

BỘ MÔN KHUNG GẦM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA

VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho giảng viên phản biện)

Họ và tên sinh viên: Phan Sĩ Nghị MSSV: 15145299

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Công Danh MSSV: 15145204

Tên đề tài:

Nghiên cứu hệ thống truyền động Hybrid và các hệ thống ổn định trên dòng xe Audi

Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô

Họ và tên GV phản biện:

Ý KIẾN NHẬN XÉT

1 Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:

2 Nội dung đồ án:

(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)

3 Kết quả đạt được:

4 Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:

5 Câu hỏi:

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục 10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10

Tính cấp thiết của đề tài 10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật,

khoa học xã hội,…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 15

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy

trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế

10

Khả năng cả tiến và phát triển 15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên

LỜI CẢM ƠN Sau 3 tháng nổ lực thực hiện đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu hệ thống truyền động Hybrid

và các hệ thống ổn định trên dòng xe Audi” đã phần nào hoàn thành Ngoài sự cố gắng của

bản thân, chúng em đã nhận được sự khích lệ giúp đở tận tình từ thầy giáo hướng dẫn, thầy cô trong khoa, gia đình và bạn bè

Trước hết chúng em xin cảm ơn ba mẹ đã luôn động viên và tạo mọi điều kiện để học tập

và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này

Chúng em xin chân thành cảm Thầy Dương Tuấn Tùng đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình thực hiện đề tài và chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy

cô giáo trong khoa đã giúp đỡ chúng em hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình Do kiến thức còn hạn chế, nhiều điều còn mới mẽ nên trong quá trình làm đồ án không tránh khỏi những sai sót, chúng em kính mong sự chỉ bảo tận tình của quý thầy cô giáo để em có thể hoàn thành tốt hơn nữa nhiệm vụ của mình

Chúng em xin chân thành cảm ơn !

TÓM TẮT

1 Lý do chọn đề tài

Sự phát triển các phương tiện giao thông ở các khu vực trên thế giới nói chung không giống nhau, mỗi nước có một quy định riêng về khí thải của xe, nhưng đều có xu hướng là từng bước cải tiến cũng như chế tạo ra loại ôtô mà mức ô nhiễm là thấp nhất và giảm tối thiểu

sự tiêu hao nhiên liệu Điều đó càng cấp thiết khi mà nguồn tài nguyên dầu mỏ ngày càng cạn kiệt dẫn đến giá dầu tăng cao mà nguồn thu nhập của người dân lại tăng không đáng kể Các

xe chạy bằng Diesel, xăng hoặc các nhiên liệu khác đều đang tràn ngập trên thị trường gây ô nhiễm môi trường, làm cho bầu khí quyển ngày một xấu đi, hệ sinh thái thay đổi Vì thế việc tìm ra phương án để giảm tối thiểu lượng khí gây ô nhiễm môi trường là một vấn đề cần được quan tâm nhất hiện nay của ngành ô tô nói riêng và mọi người nói chung Song song với đó là

sự phát triển của các hệ thống an toàn và hỗ trợ giúp giảm thiểu tối đa những nguy cơ tai nạn

và chấn thương khi lái xe Audi là một trong những nhà sản xuất ô tô tiên phong trong việc nghiên cứu và áp dụng các công nghệ hiện đại trên ô tô Đó chính là lý do nhóm em quyết định thực hiện đề tài “ Nghiên cứu hệ thống truyền động hybrid và các hệ thống ổn định trên dòng xe Audi”

2 Các vấn đề cần nghiên cứu:

Với mong muốn đưa ra một tài liệu tham khảo mang tính tổng quan về Hệ thống truyền động hybrid và các hệ thống mới, vì vậy nội dung đề tài nghiên cứu các phần sau:

Hệ thống truyền động hybrid kết hợp với hộp số tự động 8 cấp OBW, bao gồm:

 Cấu tạo của hộp số tự động OBW

 Cấu tạo và hoạt động của các bộ phận trong hệ thống truyền động điện

 Các chế độ hoạt động

Hệ thống an toàn và ổn định trên xe, bao gồm:

 Hệ thống treo khí tự động điều chỉnh

 Hệ thống chống bó cứng phanh ABS

 Hệ thống kiểm soát lực kéo TCS

 Hệ thống cân bằng điện tử ESP

 Hệ thống phân phối lực phanh EBD

 Hệ thống khóa vi sai điện tử EDL

 Hệ thống lái bốn bánh AWS

3 Tính cấp thiết của đề tài:

Trong vài năm gần đây cùng với sự xuất hiện và không ngừng gia tăng của các dòng xe Hybrid hiện đại trên thị trường thế giới và Việt Nam, việc nghiên cứu, tìm hiểu, tăng cường hiểu biết về dòng xe Hybrid hiện đại được đặt ra đối với người dân Việt Nam và đặc biệt là những người trong ngành ôtô

Chính vì vậy đã có một số đề tài nghiên cứu, đồ án tốt nghiệp về động cơ Hybrid của các

kỹ sư, giảng viên và các sinh viên Tuy nhiên số lượng đó còn rất ít chưa đáp ứng được nhu cầu của xã hội Để nâng cao sự hiểu biết của mọi người về nhóm công nghệ tiên tiến mà trên thế giới đang diễn ra rất mạnh mẽ, hơn lúc nào hết việc nghiên cứu, tìm hiểu nhóm công nghệ này là rất cần thiết

4 Phương pháp nghiên cứu:

Vì điều kiện thời gian có hạn, cơ sở vật chất thiếu thốn vì vậy đề tài không thể thực hiện được bằng các phương pháp khác

Phương pháp nghiên cứu là: Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN xi

TÓM TẮT xii

MỤC LỤC xiv

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU xix

DANH MỤC CÁC HÌNH xxi

DANH MỤC CÁC BẢNG xxvi

CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG HYBRID VỚI HỘP SỐ TỰ ĐỘNG 8 CẤP OBW 1

1.1 Giới thiệu: 1

1.1.1 Công nghệ hybrid trên các dòng xe Audi: 1

1.1.2 Thông số hộp số tự động 8 cấp OBW: 1

1.1.3 Cấu trúc hộp số tự động 8 cấp OBW: 2

1.2 Cấu tạo: 4

1.2.1 Bánh đà kép: 5

1.2.2 Nhóm bánh răng hành tinh: 7

1.2.3 Các phần tử chuyển số (Các ly hợp và phanh): .7

1.2.4 Hệ thống cung cấp ATF và bôi trơn hộp số: 8

1.2.4.1 Ba hệ thống thủy lực: 8

1.2.4.2 Hai hệ thống thủy lực: 9

1.2.4.3 Bơm ATF dẫn động cơ khí: 10

1.2.4.4 Bơm hỗ trợ V475: 11

1.2.5 Hệ thống điều khiển thủy lực: 13

1.2.5.1 Các van điện từ: 13

1.2.5.2 Hệ thống điều khiển điện – thủy lực: 13

1.2.5.3 Kiểm tra mức ATF: 18

1.2.6 Các cảm biến: 20

1.2.6.1 Cảm biến tốc độ trục sơ cấp G182 và cảm biến tốc độ trục thứ cấp G195: 20

1.2.6.2 Cảm biến vị trí số đỗ xe G747: 22

1.2.6.3 Cảm biến nhiệt độ ATF G93: 22

1.3 Truyền động điện: 24

1.3.1 Hệ thống pin hybrid AX1: 24

1.3.1.1 Pin cao áp A38 (Pin hybrid): 24

1.3.1.2 Bộ điều khiển pin J840: 25

1.3.1.3 Hệ thống làm mát pin: 25

1.3.2 Nguồn điện và mô đun JX1: 26

1.3.2.1 Bộ biến tần A37: 28

1.3.2.2 Bộ biến áp A19: 29

1.3.2.3 Tụ điện trung gian C25: 29

1.3.3 Động cơ điện V141: 30

1.3.3.1 Cấu tạo chung: 30

1.3.3.2 Rotor: 32

1.3.3.3 Stator: 33

1.3.3.4 Cảm biến nhiệt độ động cơ và mạch công suất G712: 34

1.3.3.5 Cảm biến vị trí rotor G713: 35

1.4 Hoạt động: 39

1.4.1 Sơ đồ chuyển số và bảng chuyển số: 39

1.4.2 Các chế độ hoạt động: 41

1.4.2.1 Số đỗ xe P (khóa đỗ xe) 41

1.4.2.2 8 cấp số tiến và cấp số lùi R: 44

1.4.2.3 Hybrid sẵn sàng: 49

1.4.2.4 Khởi hành: 51

1.4.2.5 Khởi động ĐCĐT: 52

1.4.2.6 Dẫn động điện (EV): 55

1.4.2.7 Dẫn động bằng ĐCĐT và V141 hoạt động ở chế độ máy phát: 56

1.4.2.8 Hỗ trợ hệ thống khởi động – tắt động cơ (start – stop): 58

1.4.2.9 Dẫn động kết hợp hai hệ thống, chức năng tăng cường: 59

1.4.2.10 Tái tạo năng lượng quán tính: 61

1.4.2.11 ĐCĐT đảm nhiệm chức năng phanh: 62

1.4.2.12 Chế độ Freewheel 63

1.4.2.13 Tái tạo năng lượng phanh: 63

1.4.3 Vi sai giữa tự khóa và hoạt động: 69

1.4.3.1 Cấu tạo: 69

1.4.3.2 Nguyên lý hoạt động: 70

1.5 Sơ đồ tổng quát: 73

1.6 Nhận xét chung: 77

2.1.1 Giới thiệu: 78

2.1.2 Cấu tạo chung của hệ thống: 78

2.1.3 Cấu tạo và hoạt động của lò xo khí (Air spring): 79

2.1.3.1 Cấu tạo: 79

2.1.3.2 Thông số lò xo khí: 81

2.1.4 Cấu tạo và hoạt động của giảm chấn: 82

2.1.4.1 Công dụng của giảm chấn: 82

2.1.4.2 Cấu tạo của giảm chấn: 82

2.1.4.3 Thông số của giảm chấn: 87

2.1.4.4 Giảm chấn sử dụng điều khiển giảm xóc khí nén (PDC damper) 89

2.1.5 Bộ cung cấp khí: 93

2.1.5.1 Cấu tạo của bộ cung cấp khí: 93

2.1.5.1.1 Máy nén khí: 94

2.1.5.1.2 Van xả khí N111: 97

2.1.5.1.3 Van N150 và N151: 97

2.1.5.1.4 Bộ sấy khí: 98

2.1.5.2 Hoạt động của bộ cung cấp khí 99

2.1.5.2.1 Quá trình hút/nén: 99

2.1.5.2.2 Quá trình nạp khí: 99

2.1.5.2.3 Quá trình xả khí/ hạ áp suất: 100

2.1.5.2.4 Quá trình tái sinh: 101

2.1.6 Bộ cảm biến thăng bằng G84: 101

2.1.7 Hộp điều khiển J197: 104

2.1.7.1 Các tín hiệu dùng để điều khiển: 104

2.1.7.2 Các khái niệm điều khiển: 105

2.1.8 Đèn cảnh báo K134: 107

2.1.9 Sơ đồ điều khiển hệ thống: 108

2.2 Hệ thống chống bó cứng phanh ABS (Anti- lock brake system): 110

2.2.1 Chức năng: 110

2.2.2 Cấu tạo hệ thống: 111

2.2.3 Mạch dầu điều khiển: 112

2.2.4 Hoạt động của hệ thống: 113

2.4.4.2 Chế độ duy trì áp suất: 114

2.4.4.3 Chế độ giảm áp: 115

2.4.4.2 Chế độ tăng áp: 115

2.3 Hệ thống TCS (Traction control system): 116

2.3.1 Chức năng: 116

2.3.2 Cấu tạo hệ thống: 117

2.3.2.1 Thay đổi về thủy lực: 117

2.3.2.2 Giao tiếp với hệ thống điều khiển động cơ: 118

2.3.3 Mạch dầu điều khiển: 119

2.3.4 Hoạt động của hệ thống: 120

2.4 Hệ thống cân bằng điện tử ESP – Electronic Stabilisation Programme: 122

2.4.1 Chức năng: 122

2.4.2 Cấu tạo hệ thống: 122

2.4.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống: 123

2.4.4 Mạch dầu điều khiển: 125

2.4.5 Hoạt động của hệ thống: 126

2.4.5.1 Các phương thức điều khiển: 126

2.4.5.2 Hoạt động của hệ thống khi xe quay vòng thiếu và quay vòng thừa: 127

2.4.5.3 Khi xe tránh chướng ngại vật 127

2.5 Hệ thống phân phối lực phanh EBD – Electronic Brake pressure Distribution 129

2.5.1 Chức năng: 129

2.5.2 Cấu tạo và nguyên lý điều khiển: 130

2.6 Hệ thống khóa vi sai EDL- Electronic Differential lock 133

2.6.1 Chức năng: 133

2.6.2 Cấu tạo và hoạt động: 134

2.7 Hệ thống lái bốn bánh AWS - All Wheel Steering 137

2.7.1 Chức năng: 137

2.7.1.1 Trạng thái khi xe vào khúc quanh (đánh lái ngược): 137

2.7.1.2 Trạng thái khi xe chuyển hướng chuyển động (chế độ lái song song): 137

2.7.2 Cấu tạo: 139

2.7.2.1 Cảm biến vị trí trung tâm : 141

2.7.2.2 Mô-tơ điện: 141

2.7.3.1 Chế độ kiểm tra của hệ thống: 143

2.7.3.2 Phản hồi từ điều khiển của tài xế: 143

2.7.3.3 Chức năng chọn chế độ: 143

CHƯƠNG 3 KẾT LUẬN 144

TÀI LIỆU THAM KHẢO 145

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

2WD : 2 wheel drive – dẫn động 2 bánh

A/C : Air Conditioner

ABS : Anti-lock braking system

ATF : Automatic Transmission Fluid

AWD : All Wheel Drive

AWS: All wheel Steering

CAN : Controller Area Network

DLC: Data Link Connecter

DMF : Dual Mass Flywheel

ĐCĐT: Động cơ đốt trong

EBD : Electronic Brake Pressure Distribution

EDL: Electronic Differential Lock

ESP: Electronic Stabilisation Programme

SOC: State of charge – Trạng thái sạc/lưu trữ

TCS : Traction control system

TFSI : Turbocharger Fuel Stratified Injection

V141 : Motor điện V141

V475 : Bơm hỗ trợ V475

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống hybrid trên xe Audi 1

Hình 1.2 Cấu tạo hộp số OBW (AWD) .3

Hình 1.3 Sơ đồ hộp số .4

Hình 1.4 Điều khiển hộp số tự động 5

Hình 1.5 Cấu tạo và hoạt động của bánh đà kép .6

Hình 1.6 Bánh đà kép trong hộp số tự động OBW 6

Hình 1.7 Vị trí ba hệ thống bôi trơn riêng biệt 8

Hình 1.8 Vị trí hai hệ thống bôi trơn riêng biệt 9

Hình 1.9 Cấu tạo hệ thống cung cấp ATF .10

Hình 1.10 Cấu tạo và nguyên lý của bơm ATF dẫn động cơ khí .11

Hình 1.11 Hệ thống cấp điện và đường dẫn của bơm V475 .12

Hình 1.12 Cấu tạo bơm V475 .12

Hình 1.13 Sơ đồ hệ thống điều khiển phanh A và ly hợp C 13

Hình 1.14 Vị trí và hoạt động của các van CV, HV, PR-V 14

Hình 1.15 Sơ đồ hệ thống điều khiển số P 15

Hình 1.16 Vị trí và hoạt động điều khiển số P 15

Hình 1.17 Sơ đồ hệ thống điều khiển phanh B 16

Hình 1.18 Áp suất dầu ứng với 3 giai đoạn hoạt động 16

Hình 1.19 Hoạt động của van CV-B1 và CV-B2 trong giai đoạn 1 17

Hình 1.20 Hoạt động của các van ở giai đoạn 3 17

Hình 1.21 Sơ đồ quy trình kiểm tra mức ATF 19

Hình 1.22 Vị trí đường cấp ATF cho các phần tử chuyển số .20

Hình 1.23 Cảm biến G182 và Cảm biến G195 .20

Hình 1.24 Vị trí lắp đặt cảm biến G192 và G195 trên hộp số .21

Hình 1.25 Cảm biến vị trí số P (khóa đỗ xe) .22

Hình 1.26 Hệ thống điều khiển và truyền động bằng điện 24

Hình 1.27 Pin hybrid A38 .25

Hình 1.28 Hệ thống làm mát pin .26

Hình 1.29 Nguồn cao áp 27

Hình 1.30 Bộ biến tần A37 .28

Hình 1.31 Đồ thị mô tả điện áp AC dạng xung và dòng điện AC .29

Hình 1.35 Cấu tạo rotor và hệ thống dẫn động của động cơ điện V141 32 Hình 1.36 Cấu tạo stator động cơ điện V141 .33 Hình 1.37 Cấu tạo stator động cơ điện V141(phân loại cuộn dây) .33 Hình 1.38 Phương pháp đấu dây trong động cơ điện V141(kiểu tam giác) .34 Hình 1.39 Cấu tạo cảm biến vị trí rotor G713 .35 Hình 1.40 Giắc cắm 10 cổng .36 Hình 1.41 Cảnh báo hư hỏng .37 Hình 1.42 Cấu tạo đơn giản của cảm biến .37 Hình 1.43 Mối liện hệ giữa điện áp được tạo ra và khoảng cách stator/đĩa cảm biến .37 Hình 1.44 Tín hiệu 1 .38 Hình 1.45 Tín hiệu 2 .38 Hình 1.46 Tín hiệu kích thích .38 Hình 1.47 Sơ đồ chuyển số .39 Hình 1.48 Khóa đỗ xe được gài .42 Hình 1.49 Ngắt và giữ khóa đỗ xe .43 Hình 1.50 Sơ đồ hộp số .44 Hình 1.51 Dòng truyền công suất số 1 .44 Hình 1.52 Dòng truyền công suất số 2 .45 Hình 1.53 Dòng truyền công suất số 3 .45 Hình 1.54 Dòng truyền công suất số 4 .46 Hình 1.55 Dòng truyền công suất số 5 .46 Hình 1.56 Dòng truyền công suất số 6 .47 Hình 1.57 Dòng truyền công suất số 7 .48 Hình 1.58 Dòng truyền công suất số 8 .48 Hình 1.59 Dòng truyền công suất số lùi .49 Hình 1.60 Dòng truyền công suất khi khởi động ĐCĐT 52 Hình 1.61 Mạch khởi động 12V và cấp điện .53 Hình 1.62 Trạng thái cực 15 “OFF” .53 Hình 1.63 Trạng thái cực 15 “ON” .54 Hình 1.64 Trạng thái cực 15 “ON” và yêu cầu khởi động bằng máy khởi động B .54 Hình 1.65 Vị trí máy khởi động B .54 Hình 1.66 Dòng truyền công suất khi hoạt động ở chế độ EV (số 1) .56 Hình 1.67 V141 ở chế độ máy phát và dẫn động bằng ĐCĐT .57 Hình 1.68 Đồ thị hoạt động dựa vào tải 57 Hình 1.69 Hỗ trợ khởi hành dừng .58

Hình 1.70 Dòng truyền công suất khi dẫn động kết hợp 59 Hình 1.71 Đồ thị hoạt động ở chế độ kéo kết hợp 60 Hình 1.72 Đặc tính ĐCĐT và đặc tính hệ thống .61 Hình 1.73 Dòng truyền công suất khi tái tạo năng lương quán tính .62 Hình 1.74 Dòng truyền công suất khi phanh bằng động cơ .62 Hình 1.75 Dòng truyền công suất ở chế độ Freewheel 63 Hình 1.76 Dòng truyền công suất khi tái tạo năng lượng phanh .64 Hình 1.77 Vị trí cảm biến G100 .65 Hình 1.78 Báo hiệu sự cố .65 Hình 1.79 Lưu đồ thuật toán điều khiển phanh tái sinh 66 Hình 1.80 Đồ thị hoạt động ở chế độ phanh 66 Hình 1.81 Dòng điện ngắn mạch trong chế độ phanh tái sinh 67 Hình 1.82 Dòng điện chỉnh lưu nạp và pin cao áp 68 Hình 1.83 Cấu tạo vi sai giữa của hộp số OBW .69 Hình 1.84 Cấu tạo vi sai Torsen loại B .69 Hình 1.85 Dòng truyền mô men xoắn 70 Hình 1.86 Hoạt động của bộ bánh răng khi xe chạy thẳng 70 Hình 1.87 Hoạt động của bộ bánh răng khi sai lệch tốc độ thấp 71 Hình 1.88 Lực giới hạn vi sai tạo ra nhờ tiếp xúc bánh răng hành tinh/ cần dẫn 72 Hình 1.89 Lực giới hạn vi sai tạo ra nhờ tiếp xúc bánh răng/đĩa ma sát 72 Hình 1.90 Sơ đồ tổng quát 73 Hình 2.1 Hệ thống treo của xe sử dụng 2WD .78 Hình 2.2 Hệ thống treo của xe sử dụng bốn bánh toàn thời gian (quattro drive) .79 Hình 2.3 Lò xo khí ở phiên bản cầu trước chủ động 80 Hình 2.4 Lò xo khí ở phiên bản 2 cầu chủ động 80 Hình 2.5 Đường đặc tính của lò xo khí 81 Hình 2.6 Công dụng của giảm chấn 82 Hình 2.7 Giảm chấn kiểu ống kép 83 Hình 2.8 Chức năng giảm chấn ống kép 84 Hình 2.9 giảm chấn ống đơn .85 Hình 2.10 Chức năng của giảm chấn ống đơn .86 Hình 2.11 Độ giảm chấn 87

Hình 2.15 Chức năng trả của giảm chấn ở điều kiện áp suất lò xo thấp .91 Hình 2.16 Chức năng trả của giảm chấn ở điều kiện áp suất lò xo cao 91 Hình 2.17 Chức năng nén của giảm chấn ở điều kiện áp suất lò xo thấp 92 Hình 2.18 Chức năng nén của giảm chấn ở điều kiện áp suất lò xo cao .92 Hình 2.19 Cấu tạo của bộ cung cấp khí .93 Hình 2.20 Cấu tạo máy nén khí 94 Hình 2.21 Chức năng duy trì áp suất dư 95 Hình 2.22 Chức năng giới hạn áp suất .96 Hình 2.23 Sơ đồ khí nén chức năng giới hạn áp suất .96 Hình 2.24 Van xả khí N111 (van 3/2) .97 Hình 2.25 Van kiểm tra ngang .97 Hình 2.26 Bộ sấy khí .98 Hình 2.27 Quá trình hút/nén .99 Hình 2.28 Quá trình hút không khí vào xylanh .99 Hình 2.29 Chức năng xả khí .100 Hình 2.30 Sơ đồ khí nén quá trình xả khí .100 Hình 2.31 Quá trình tái sinh khí .101 Hình 2.32 Cảm biến gắn với thanh dầm xoắn của xe cầu trước chủ động .102 Hình 2.33 Cảm biến lắp ở hệ thống treo độc lập tay đòn kép .102 Hình 2.34 Tác động của rô-to ảnh hưởng đến Hall IC .103 Hình 2.35 Mối quan hệ điện áp và góc quay 103 Hình 2.36 Hộp điều khiển J197 .104 Hình 2.37 Tín hiệu tốc độ .104 Hình 2.38 Công cụ chuẩn đoán 107 Hình 2.39 Đèn báo K134 .107 Hình 2.40 Sơ đồ điều khiển .109 Hình 2.41 Chức năng của hệ thống ABS 110 Hình 2.42 Các bộ phận trên hệ thống ABS .111 Hình 2.43 Mạch dầu điều khiển hệ thống .112 Hình 2.44 Chế độ hoạt động bình thường 114 Hình 2.45 Chế độ duy trì áp suất .114 Hình 2.46 Chế độ giảm áp suất .115 Hình 2.47 Chế độ tăng áp của ABS .115 Hình 2.48 Xe bị trượt quay và mất lái khi vào cua không có TCS .116 Hình 2.49 Xe ổn định khi vào cua và tăng tốc khi có TCS hoạt động .117

Hình 2.50 Sơ đồ điều khiển TCS .118 Hình 2.51 Mạch dầu điều khiển .119 Hình 2.52 Sự kết hợp điều khiển .121 Hình 2.53 Cấu tạo hệ thống ESP .122 Hình 2.54 Nguyên lý điều khiển ESP .124 Hình 2.55 Mạch dầu điều khiển .125 Hình 2.56 Xe khi vào cua bị quay vòng thiếu .127 Hình 2.57 Xe khi vào cua bị quay vòng thừa .127 Hình 2.58 Xe không có ESP khi tránh chướng ngại vật .127 Hình 2.59 Xe có trang bị ESP khi tránh chướng ngại vật 128 Hình 2.60 Khối lượng cầu trước phân bố nhiều hơn cầu sau .129 Hình 2.61 Trạng thái tải trọng phân bố khi trục sau bị khóa .129 Hình 2.62 Nguyên lý điều khiển áp suất phanh .130 Hình 2.63 Một bên bánh sau bị trượt .131 Hình 2.64 Hoạt động của EBD .132 Hình 2.65 Chức năng của EDL .133 Hình 2.66 Quá trình tăng áp .135 Hình 2.67 Quá trình giữ áp .135 Hình 2.68 Quá trình giảm áp .136 Hình 2.69 Lợi ích của AWS khi xe vào cua 137 Hình 2.70 Xe có hệ thống AWS đem lại sự ổn định hơn .139 Hình 2.71 Các trạng thái điều khiển xe .139 Hình 2.72 Cấu tạo hệ thống .140 Hình 2.73 Chức năng cảm biến vị trí .141 Hình 2.74 Mô-tơ điện 141 Hình 2.75 Sơ đồ điều khiển .142 Hình 2.76 Lựa chọn các chế độ : “efficiency”, “allroad” và “auto” .143

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Thông số hộp số OBW .1 Bảng 1.2 Các bộ phận chính của hộp số OBW 3 Bảng 1.3 Vai trò các phần tử chuyển số 7 Bảng 1.4 Phân loại van điện từ 13 Bảng 1.5 Thông số về điện áp và dòng điện 27 Bảng 1.6 Ví dụ về cách xác định vị trí rotor 39 Bảng 1.7 Điều khiển và hoạt động của van điện từ 39 Bảng 1.8 Điều khiển và hoạt động của các van điện từ khi khởi hành 51 Bảng 1.9 Trạng thái đảo dòng thuận 68 Bảng 1.10 Trạng thái đảo dòng nghịch 68 Bảng 2.1 So sánh giảm chấn kiểu ống đơn và ống kép: 86

CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG HYBRID VỚI HỘP SỐ TỰ ĐỘNG 8

CẤP OBW

1.1 Giới thiệu:

1.1.1 Công nghệ hybrid trên các dòng xe Audi:

Công nghệ hybrid được áp dụng trên một số dòng xe của Audi ( A6, A8, Q5) thuộc kiểu hybrid song song, mức độ Hybrid toàn phần Kết hợp với hộp số tự động 8 cấp OBW làm tăng khả năng tiết kiệm nhiên liệu nhưng vẫn duy trì sức mạnh của xe

Hình 1.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống hybrid trên xe Audi

Tên dịch vụ OBW OBW

Tên theo AUDI AL551-8FE wAL551-8QE

Tên theo nhà sản xuất 8P55FLH 8P55AH

Loại hộp số

Được điều khiển bằng điện – thủy lực 8 cấp bánh răng hành tinh với động cơ đồng bộ 3 pha Nó có công suất đầu ra tối đa khoảng 40 kw tại vòng tua 2300 rpm Ly hợp ma sát ướt nhiều

Phân chia công suất

cầu trước/sau

Vi sai giữa self – locking với

tỷ lệ mô men xoắn 40/60 Khối lượng kể cả dầu

Hình 1.2 Cấu tạo hộp số OBW (AWD) [1]

15 Bánh răng dẫn động cầu trước

S1 (2, 3, 4): Bánh răng mặt trời của RS1 (2, 3, 4)

P1 (2, 3, 4): Bánh răng hành tinh của RS1 (2, 3, 4)

H1 (2, 3, 4): Bánh răng bao của RS1 (2, 3, 4)

ZMS: Bánh đà kép

EM: Động cơ điện V141

A, B: Phanh nhiều đĩa

C, D, E, F: Ly hợp nhiều đĩa

Hình 1.4 Điều khiển hộp số tự động

1.2.1 Bánh đà kép:

Đối với hộp số tự động truyền thống, dao động từ động cơ được dập tắt một phần nhờ biến

mô thủy lực Hộp số OBW không dùng biến mô thủy lực mà dùng một ly hợp ma sát ướt nhiều đĩa truyền mô men từ động cơ sang hộp số Nhằm hạn chế các dao động từ động cơ có thể ảnh hưởng đến hệ thống truyền lực, bánh đà đơn truyền thống được thay thế bằng bánh đà kép (Bánh đà hai khối lượng) để đảm nhiệm công việc này

Hình 1.5 Cấu tạo và hoạt động của bánh đà kép (Ảnh minh họa) [5]

Mô men xoắn được truyền từ động cơ qua bánh đà sơ cấp, rồi qua các lo xo đến bánh đà thứ cấp, sau đó qua ly hợp Khi một xy lanh đang trong kì nổ, piston nhận được lực đẩy rất lớn và sinh ra dao động Dao động này được hấp thụ và gây ra sự giản/nén ở các lò xo giảm chấn, sau đó mô men xoắn được truyền qua bánh đà thứ cấp

Hình 1.6 Bánh đà kép trong hộp số tự động OBW [1]

1.2.2 Nhóm bánh răng hành tinh:

Tám cấp số tiến và một cấp số lùi được tạo ra bằng cách kết nối 4 nhóm bánh răng hành tinh đơn giản (1 bánh răng mặt trời, 1 bánh răng bao, 3 bánh răng hành tinh kết nối với 1 cần dẫn) Việc truyền động luôn luôn được cung cấp bởi cần dẫn của nhóm bánh răng hành tinh thứ tư [1]

1.2.3 Các phần tử chuyển số (Các ly hợp và phanh):

 5 phần tử chuyển số/ 8 cấp số tiến + 1 cấp số lùi

 Ly hợp F kết nối ĐCĐT và động cơ điện V141

 2 phanh nhiều đĩa – A và B

 4 ly hợp nhiều đĩa – C,D,E and F

Các phần tử chuyển số bao gồm các phanh và ly hợp được đóng thủy lực Áp lực dầu ấn các đĩa này dính lại với nhau và truyền lực kéo Khi áp lực dầu giảm, lò xo hồi về đẩy piston trở về vị trí ban đầu

Đối với các bộ phận A, C, D, E và F, lò xo đĩa đẩy piston trở về vị trí ban đầu của nó khi

áp lực dầu giảm Đối với phanh B, việc trả về được thực hiện nhờ áp lực dầu trong buồng 2 Các cấp số có được nhờ việc đóng 3 bộ phận trong nhóm A,B,C,D và E Trong trạng thái hoạt động chế độ hybrid, dẫn động bằng động cơ điện hoặc dẫn động bằng ĐCĐT, bằng cách điều khiển ly hợp F [1]

Vai trò các phần tử chuyển số:

Bảng 1.3 Vai trò các phần tử chuyển số

Phanh A Khóa bánh răng mặt trời S1 và S2

Phanh B Khóa bánh răng bao H1

Ly hợp E Đồng tốc H3 và S3, RS3 quay theo một khối đồng nhất (8,6,4)

Đồng tốc PT2 và H2, RS2 quay theo một khối đồng nhất (3)

Ly hợp D Kết nối cần dẫn PT3 và PT4

Ly hợp C Kết nối trục sơ cấp với S4

Đồng tốc PT2 và H2, RS2 quay theo một khối đồng nhất (3)

1.2.4 Hệ thống cung cấp ATF và bôi trơn hộp số:

1.2.4.1 Ba hệ thống thủy lực:

Tổng cộng, hộp số OBW của Audi Q5 hybrid quattro có 3 hệ thống tách biệt: Hệ thống ATF, một hệ thống bôi trơn cho hộp phân phối và một hệ thống bôi trơn cho vi sai cầu trước Bơm dầu hộp phân phối cung cấp khả năng bôi trơn chính xác cho tất cả ổ bi và bánh răng trong hộp phân phối Thiết kế này cho phép bôi trơn hiệu quả cao với lượng dầu ít nhất Nó giảm tối đa lượng dầu thất thoát và hạn chế tạo bọt trong dầu [1]

Hình 1.7 Vị trí ba hệ thống bôi trơn riêng biệt

Hệ thống ATF cho nhóm bánh răng hành

tinh và bộ điều khiển thủy lực

Hệ thống bôi trơn cho hộp phân phối

Hệ thống bôi trơn cho vi sai cầu trước

1.2.4.2 Hai hệ thống thủy lực:

Đối với hộp số OBW cho hệ thống dẫn động cầu trước của Audi A6 hybrid và Audi A8 hybrid, hộp phân phối được giảm xuống còn 1 cặp bánh răng cho vi sai cầu trước Trong trường hợp này, cầu trước sẽ nhận toàn bộ mô men xoắn từ hộp số Để giảm tải nhiệt cho dầu bôi trơn, hệ thống bôi trơn chung giữa vi sai cầu trước và bánh răng phân phối phải đảm bảo được làm mát tốt [1]

Đối với Audi A8 hybrid, dầu bôi trơn được làm mát bởi hệ thống làm mát dầu

Buồng dầu của vi sai cầu trước và hộp phân phối được kết nối bởi vỏ bọc trục phụ Bơm dầu của hộp phân phối được dẫn động bằng trục phụ, Nó đưa dầu qua đường cấp dầu đến vi sai cầu trước Từ đây, dầu được hồi về thông qua vỏ bọc trục phụ về hộp phân phối và lại được đưa đi nhờ bơm dầu Bơm dầu cung cấp một chu trình bôi trơn liên tục [1]

Hình 1.8 Vị trí hai hệ thống bôi trơn riêng biệt [1]

Hệ thống ATF cho bộ bánh răng hành tinh và bộ điều khiển thủy lực

Hệ thống bôi trơn hộp phân phối và vi sai cầu trước

1.2.4.3 Bơm ATF dẫn động cơ khí:

Đối với hộp số tự động 8 cấp OBW, việc cung cấp cho hệ thống ATF được đảm bảo bởi

2 bơm: một Bơm ATF dẫn động cơ khí và bơm thủy lực hỗ trợ dẫn động điện V475 Cả hai bơm hút dầu vào qua bộ lọc ATF Bơm thủy lực V475 hỗ trợ Bơm ATF dẫn động cơ khí tốc

độ đầu vào hộp số dưới 500 rpm Trong suốt quá trình phương tiện hoạt động, Bơm ATF dẫn động cơ khí đảm bảo việc cung cấp cho hệ thống ATF [1]

Bơm ATF được dẫn động bằng động cơ điện V141 và/hoặc ĐCĐT Bơm được dẫn bằng ĐCĐT nếu ly hợp F đóng Nếu bơm ATF đang chạy ở tốc độ được yêu cầu, nó có thể tự cung cấp áp suất dầu cho hệ thống [1]

Hình 1.9 Cấu tạo hệ thống cung cấp ATF [1]

Bơm ATF này giống với bơm cánh gạt được sử dụng trong hộp số OBK Bơm được kết nối với trục bơm thông qua xích dẫn động

Bơm ATF là một máy bơm cánh quạt hai thì hiệu quả cao Nó cũng góp phần cải thiện tính hiệu quả nhiên liệu Bơm ATF đưa ATF qua bộ lọc và chuyển dầu được điều áp đến van

áp suất hệ thống trong bộ phận thủy lực Đây áp suất hệ thống được điều chỉnh theo mức cần thiết cho hoạt động của hộp số Dầu dư được đưa trở lại bơm ATF thông qua ống dẫn, cung

cấp các điều kiện lý tưởng của dòng chảy Năng lượng giải phóng theo cách này được sử dụng

Nếu bơm ATF dẫn động cơ khí đạt được tốc độ yêu cầu và có thể tự cung cấp áp lực dầu cho hệ thống, bơm thủy lực V475 ngưng hoạt động

Bộ điều khiển hộp số quản lý bơm thủy lực V475 bằng cách kiểm tra tốc độ bơm tương ứng và mức tiêu thụ điện thông qua nhiệt độ ATF Không có cảm biến áp suất ATF Giới hạn nhiệt độ bên ngoài hoặc nếu bơm thủy lực V475 hư hỏng, ATF được cung cấp bởi bơm ATF dẫn động cơ khí Vì mục đích này, bơm ATF được dẫn động bằng động cơ điện V141 [1]

Hình 1.11 Hệ thống cấp điện và đường dẫn của bơm V475 [1]

Hình 1.12 Cấu tạo bơm V475 [1]

1.2.5 Hệ thống điều khiển thủy lực:

1.2.5.1 Các van điện từ:

Bảng 1.4 Phân loại van điện từ

Loại van Tên van

N215 – A, N216 – B, N218 – D N233 – E, N371 – F

Nếu van điều khiển với đặc tính tăng được cấp điện, áp suất điều khiển tăng theo dòng điện điều khiển Các phanh và ly hợp đã kích hoạt được

đóng Khi van không được cấp điện, các phần tử chuyển số mở, không

cho phép truyền công suất [1]

N217 – C, N443 – Áp suất hệ thống Nếu van với đặc tính áp suất giảm được cấp điện, áp suất điều khiển

giảm khi dòng điện tăng Ly hợp C đã kích hoạt được mở Áp suất hệ

thống được giảm Khi van không được cấp điện, Ly hợp C đóng và áp suất hệ thống đạt cực đại [1]

1.2.5.2 Hệ thống điều khiển điện – thủy lực:

1.2.5.2.1 Sơ đồ điều khiển phanh A (B,F,D,E) và ly hợp C:

Van giảm áp RED – V (Reduced valve): giảm áp suất hệ thống thành áp suất điều khiển Van cấp CV – x (Clutch apply valve, 2 vị trí): Cho phép áp suất từ van N443 đến ly hợp/phanh

tạo hiệu quả đóng/ngắt ly hợp Van cấp CV – x được kích hoạt bằng áp suất điều khiển từ van điện từ điều khiển ly hợp x Khi không có áp suất điều khiển từ van điện từ, áp suất hồi về từ van HV – x điều chỉnh van cấp ở trạng thái duy trì áp suất

Van giữ HV – x (Holding valve, 2 vị trí): Khi có áp suất điều khiển từ van điện từ điều khiển

ly hợp x, van HV – x ở vị trí không cho dầu chạy qua, ly hợp/phanh ở trạng thái đóng

Van PR – V (Priming valve): Van giúp duy trì một áp suất nhất định trong buồng dầu của ly

hợp/phanh Khi áp suất từ van điện từ không còn, ly hợp/phanh ở trạng thái mở, nhằm đảm bảo một áp suất nhất định để đáp ứng việc chuyển số tiếp theo diễn ra kịp thời

Hình 1.14 Vị trí và hoạt động của các van CV, HV, PR-V