Giáo Trình Kỹ Thuật Ô Tô Hybrid: Khám Phá Công Nghệ Tiên Tiến

Giáo trình nghiên cứu kỹ thuật ô tô hybrid, trình bày lý thuyết rõ ràng, minh họa ví dụ thực tế, phù hợp sinh viên kỹ thuật., phục vụ nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

• Tác giả: Lê Văn Tụy
• Trường học: Đại học Bách Khoa Đà Nẵng
• Chuyên ngành: Kỹ thuật ô tô
• Đề tài: Hướng Dẫn Kỹ Thuật Ô Tô Hybrid: Tối Ưu Hiệu Suất và Bảo Vệ Môi Trường
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2007
• Địa điểm: Đà Nẵng

Mục lục chi tiết

• 1. BÀI 1: GIÀI THIỆU CHUNG Ô TÔ HYBRID
• 2. BÀI 2: YÊU CẦU CỦA BÀI HỌC
• 3. BÀI 3: ĐÁNG BỘ TỐC ĐỘ CHO HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC Ô TÔ HYBRID (CÓ CẤU TRÚC SONG SONG)
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Hướng Dẫn Tổng Quan Về Kỹ Thuật Ô Tô Hybrid

Kỹ thuật ô tô hybrid đang trở thành xu hướng trong ngành công nghiệp ô tô hiện đại. Ô tô hybrid kết hợp giữa động cơ đốt trong và động cơ điện, giúp tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Việc hiểu rõ về cấu trúc và hoạt động của ô tô hybrid là rất quan trọng để khai thác tối đa lợi ích mà nó mang lại.

1.1. Ô Tô Hybrid Là Gì Khái Niệm Cơ Bản

Ô tô hybrid là loại xe sử dụng hai nguồn năng lượng: động cơ xăng hoặc diesel và động cơ điện. Sự kết hợp này giúp cải thiện hiệu suất ô tô hybrid và giảm lượng khí thải ra môi trường.

1.2. Lợi Ích Của Ô Tô Hybrid Đối Với Môi Trường

Ô tô hybrid giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường bằng cách giảm lượng khí CO2 thải ra. Theo nghiên cứu, mỗi lít nhiên liệu tiêu thụ thải ra khoảng 2 kg CO2, trong khi ô tô hybrid có thể giảm thiểu đáng kể con số này.

II. Những Thách Thức Trong Việc Triển Khai Ô Tô Hybrid

Mặc dù ô tô hybrid mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức trong việc triển khai và sử dụng. Các vấn đề như chi phí sản xuất cao, hạ tầng sạc điện chưa phát triển đồng bộ và sự thiếu hiểu biết của người tiêu dùng là những rào cản lớn.

2.1. Chi Phí Sản Xuất Cao Của Ô Tô Hybrid

Chi phí sản xuất ô tô hybrid thường cao hơn so với ô tô truyền thống do công nghệ phức tạp và các linh kiện điện tử đắt tiền. Điều này ảnh hưởng đến giá bán và khả năng tiếp cận của người tiêu dùng.

2.2. Hạ Tầng Sạc Điện Chưa Phát Triển

Hạ tầng sạc điện cho ô tô hybrid còn hạn chế, đặc biệt ở các khu vực nông thôn. Việc thiếu trạm sạc có thể làm giảm tính tiện lợi và khả năng sử dụng của ô tô hybrid.

III. Phương Pháp Tối Ưu Hiệu Suất Ô Tô Hybrid

Để tối ưu hóa hiệu suất của ô tô hybrid, cần áp dụng một số phương pháp kỹ thuật và công nghệ tiên tiến. Việc cải tiến động cơ, tối ưu hóa hệ thống truyền động và sử dụng công nghệ tái sinh năng lượng là những giải pháp hiệu quả.

3.1. Cải Tiến Động Cơ Đốt Trong

Cải tiến động cơ đốt trong giúp tăng cường hiệu suất và giảm tiêu hao nhiên liệu. Việc sử dụng công nghệ phun xăng điện tử và hệ thống turbo có thể nâng cao hiệu suất động cơ.

3.2. Tối Ưu Hóa Hệ Thống Truyền Động

Hệ thống truyền động hybrid cần được tối ưu hóa để đảm bảo sự kết hợp hiệu quả giữa động cơ điện và động cơ đốt trong. Việc sử dụng hộp số tự động thông minh có thể giúp cải thiện khả năng vận hành.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Ô Tô Hybrid Trong Cuộc Sống

Ô tô hybrid đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ giao thông công cộng đến vận tải hàng hóa. Sự phát triển của ô tô hybrid không chỉ giúp tiết kiệm nhiên liệu mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

4.1. Ô Tô Hybrid Trong Giao Thông Công Cộng

Nhiều thành phố đã bắt đầu triển khai xe buýt hybrid để giảm ô nhiễm không khí. Các phương tiện này giúp tiết kiệm nhiên liệu và giảm lượng khí thải ra môi trường.

4.2. Ô Tô Hybrid Trong Vận Tải Hàng Hóa

Ô tô hybrid cũng được sử dụng trong lĩnh vực vận tải hàng hóa, giúp giảm chi phí nhiên liệu và bảo vệ môi trường. Việc sử dụng xe tải hybrid đang ngày càng trở nên phổ biến.

V. Kết Luận Về Tương Lai Của Ô Tô Hybrid

Tương lai của ô tô hybrid rất hứa hẹn với sự phát triển không ngừng của công nghệ. Các nhà sản xuất đang nỗ lực cải tiến công nghệ để giảm chi phí và nâng cao hiệu suất, đồng thời đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng.

5.1. Xu Hướng Phát Triển Công Nghệ Ô Tô Hybrid

Công nghệ ô tô hybrid sẽ tiếp tục phát triển với sự ra đời của các mô hình mới, tích hợp nhiều tính năng thông minh và thân thiện với môi trường hơn.

5.2. Tác Động Đến Ngành Công Nghiệp Ô Tô

Sự phát triển của ô tô hybrid sẽ có tác động lớn đến ngành công nghiệp ô tô, thúc đẩy sự chuyển mình từ ô tô truyền thống sang ô tô xanh và bền vững hơn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Lê Văn Tuỵ KỸ THUẬT Ô TÔ HYBRID ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG lOMoARcPSD|15963670 BÀI 1: 1. GIàI THIÞU CHUNG Ô TÔ HYBRID Ô TÔ HYBRID là gì? >> DÙNG 2 NGUâN NNG L¯þNG A) NhÃc l¿i CÂU TRÚC Ô TÔ TRUYÀN THàNG Hình A: Minh họa CÂU TRÚC Ô TÔ TRUYÀN THàNG ¯u nh°ÿc điÃm Ô TÔ TRUYÀN THàNG + Quen dùng theo truyÁn tháng x°a nay; + Ph°¢ng tiÇn giao thông ThuÁn lÿi, Đa năng & Linh ho¿t (chá bÃt kỳ thứ gì & đi đ°ÿc bÃt kỳ đâu&) - Nh°ÿc điÃm: HiÇu suÃt ĐCĐT (Engine) rÃt thÃp (Xăng : khoÁng 37%; Diesel khoang 40%; Còn l¿i thÁi ra môi tr°ßng). - Gây ô nhiÅm cho con ng°ßi: CO, HC, NOx&Cho b¿u khí quyÃn CO2 (trung bình sÿ dụng 01 lít Fuel => ThÁi ra 2 kg CO2 – Chứng minh á d°ái – màu đß) C8 H18  12O2 ýýþ 6[CO2 ]  9 H 2O  2[CO ] [12 ].[O2 ] 114 gamFUEL ýýþ 252 gamCO2 Dùng 1 kg Fuel => Thải ra môi tr°ờng h¡n 2 kg CO2 1 lOMoARcPSD|15963670 B) CÁC CÁCH Bà TRÍ Ô TÔ HYBRID: Ô TÔ HYBRID >> có 3 CÁCH Bà TRÍ:  CÁCH 1 (Bà TRÍ NàI TI¾P – SERIES) Hình 1: CÂU TRÚC Bà TRÍ Ô TÔ HYBRID KIÂU NàI TI¾P Hình 1B: Minh háa Bà TRÍ Ô TÔ HYBRID KIÂU NàI TI¾P ¯u điÃm: + CÃu trúc đ¢n giÁn (Theo 1 chiÁu: Engine => Máy phát điÇn => Motor điÇn => TruyÁn lực chính//cuái cùng => Vi sai => Bánh xe chủ đßng. 2 lOMoARcPSD|15963670 + Đ¿c tính kéo Fk = f(V) chỉ do MÔ-T¡ ĐIÆN => Đ¾C TÍNH LÝ T¯àNG + ĐCĐT duy trì mßt ch¿ đß tác đß vÁn hành cho máy phát điÇn => TI¾T KIÆM NHIÊN LIÆU (SuÃt tiêu hao nhiên liÇu ge_min ) => GIÀM Ô NHIÄM Nh°ÿc điÃm: - Sÿ dụng thi¿t bß kém hiÇu quÁ : N¿u dùng ĐCĐT 100 kW => phÁi dùng máy phát 100 kW (giÁ thi¿t hiÇu suÃt = 1) => phÁi dùng thêm mßt đßng c¢ điÇn 100 kW (giÁ thi¿t hiÇu suÃt = 1).

Nh° vÁy khái l°ÿng thi¿t bß phát công suÃt tăng gÃp 3 l¿n so vái chỉ có ĐCĐT. - Ô nhiÅm môi tr°ßng CO, HC, NOx và CO2 (Chỉ giÁm chút ít nhß vÁn hành á ch¿ đß ti¿t kiÇm nhiên liÇu ge_min). K¾T LUÀN: * Chỉ sÿ dụng hiÇu quÁ và phù hÿp cho TÀU LþA (Khái l°ÿng 3 cụm máy là không đáng kà < > ĐOÀN TÀU CÓ KHàI L¯þNG RÂT LàN – CÀ 100 NGHÌN TÂN).  Sÿ dụng cho các XE CÀU VàI TÀI TRàNG RÂT LàN (1OO TÂN) 3 lOMoARcPSD|15963670  CÁCH 2 (Bà TRÍ SONG SONG – PARALLEL) Hình 2: CÂU TRÚC Bà TRÍ Ô TÔ HYBRID KIÂU SONG SONG Hình 2b: CÂU TRÚC Bà TRÍ Ô TÔ HYBRID KIÂU SONG SONG 4 Downloaded by ng?c trâm ([e-mail]) lOMoARcPSD|15963670 Hình 2C: CÂU TRÚC Bà TRÍ Ô TÔ HYBRID KIÂU SONG SONG (Tách rßi C¿u tr°ác – C¿u sau) Hình 2D: CÂU TRÚC Bà TRÍ Ô TÔ HYBRID KIÂU SONG SONG (Tách rßi C¿u tr°ác – C¿u sau) ¯u điÃm: + KhÃc phục các nh°ÿc điÃm của KIÂU NàI TI¾P: Sÿ dụng hiÇu quÁ công suÃt máy.

Công suÃt chung 100 kW => Chia ENGINE X%, còn l¿i MOTOR (100-X)%. Tßng tráng l°ÿng cụm máy g¿n nh° không tăng. 5 Downloaded by ng?c trâm ([e-mail]) lOMoARcPSD|15963670 + GiÁm m¿nh ô nhiÅm: Thay th¿ %[W] MOTOR => GiÁm %[ô nhiÅm] Ngoài ra còn có các °u điÃm nßi trßi khác sau:  (1): Sÿ dụng MOTOR ĐiÇn ch¿y trong thành phá => GiÁm ô nhiÅm nßi đô CO, HC& & không tán Fuel. V¿n cho đ¿c tính GIA TàC TàT nhß đ¿c tính TàT  (2): Sÿ dụng ENGINE ch¿y ngoài thành phá => GiÁm áp lực ô nhiÅm.

 (3): Khi c¿n phát huy h¿t công suÃt (ch¿y Vmax hay v°ÿt dác lán nhÃt) => Ch¿y cÁ 2 nguồn ENGINE & MOTOR.  (5): TÁn dung năng l°ÿng tái sinh: khi xuáng dác, khi lăn tr¢n, khi phanh&=> n¿p điÇn cho Ãc quy ho¿c tích trữ W vào thi¿t bß phụ& Nh°ÿc điÃm: - CÃu trúc h¢i phức t¿p, cồng kÁnh. - Đ¿c tính kéo không tái °u khi còn dùng ENGINE. - Còn lãng phí Fuel & gây ô nhiÅm (còn dùng ENGINE); còn CO2 => gây hiÇu ứng nhà kính.

Hình 3: CÂU TRÚC Bà TRÍ Ô TÔ HYBRID KIÂU HàN HþP 6 Downloaded by ng?c trâm (ngoctram201217@gmail. TẠI SAO NGHIÊN CỨU SĀ DỤNG KIÂU Ô TÔ HYBRID ? 1. Vì ô tô truyÁn thßng (xăng dầu) vÿa LÃNG PHÍ W & gây Ô NHIÄM * LÃNG PHÍ: Vì hiãu suất sử dụng nhiên liãu của ĐCĐT <40% * Ô NHIÄM: Vì sử dụng 01 Lít nhiên lißu => xấp xỉ 02 kg CO2 C8H18 + O2 => to => QW + H2O + CO2 + CO C8H18 + 12.CO C8*[12] + H18*[1] => to => 6*C*[12] + 6*O2*[32]  8*[12] + 18*[1] => 6*[12] + 6*[32]  114 gam [Fuel] => 252 gam [CO2] Dùng 1 kg Fuel => Thải ra h¡n 2 kg CO2 K¾T LUẬN: Ô TÔ HYBRID NHIâT-ĐIâN còn dùng ĐCĐT (Engine) => còn LÃNG PHÍ & gây Ô NHIàM. KhÃc phục : Ô TÔ T¯¡NG LAI: HYBRID Pin nhiên lißu (FUEL CELL HYBRID VEHICLE- FCHV) hoặc Ô TÔ ĐIÆN (ELECTRIC VEHICLE) ! Ô TÔ FCHV sử dụng 2 nguãn W là ẮC-QUY (nạp đ°ÿc qua trạm điãn l°ới) & FUEL CELL: Theo đó: Fuel => thß lßng => C¡ chế ion hóa thành Pin (cực âm H- & d°¡ng) cấp điãn cho MOTOR điãn (hiệu qu¿ kho¿ng 70% W của Fuel).

Và không còn ô nhiám nh° dùng trực tiếp cho ĐCĐT. 7 Downloaded by ng?c trâm ([e-mail]) lOMoARcPSD|15963670 Hình 3: CÂU TRÚC Ô TÔ FUEL CELL HYBRID Hình 3B: Minh háa Hybrid Vehicle & Fuel Cell Hybrid Vehicle. 8 Downloaded by ng?c trâm (ngoctram201217@gmail. Đ¿c tính kéo của Ô TÔ HYBRID (tát h¢n hẳn Ô TÔ TRUYÀN THàNG) a) Lý thuy¿t, khi công suất đßng c¢ không đổi => đặc tính lý t°ởng Pe max ý M . ýýþ t ýýþ Fk *V ý Pe maxt ý C Pemax :  Basic ýþ  N Fk *V ý Pe maxt ý C Pe max t C Fk ý ý (2) V V Hình 4: Đặc tính kéo LÝ TƯỞNG (Motor) & Lực kéo của ĐCĐT (Engine) 9 Downloaded by ng?c trâm ([e-mail]) lOMoARcPSD|15963670 b) Ph°¢ng trình Mô-men Đßng c¢ ĐIÞN (ELECTRIC MOTOR) ü PE max ÿÿ M ý ;  B     N E  ý (3) ÿM E max ý PE max ;  ü  B ÿþ B c) Ô TÔ TRUYÀN THÞNG (Đßng c¢ Engine + GearBox) M e i t t Fk ý (4) Rbx Hình 4B: Đặc tính kéo với hệ thßng truyÁn lực có 5 CÀP SÞ TRUYÀN Ph°¡ng trình Mô-men ĐCĐT (ENGINE) ü Pe max ö÷  ö  ö ö÷ 2 ÿÿM e ý ab  c÷÷ ÷÷ ý N ÷ N ø N ø ÷ø  ø (5) ÿ ÿþ Pe ý M e .e Xe Hybrid với Engine => sử dụng hộp sá tự động (Automatic Transmission) => goomg Bộ bi¿n mô thủy lực (Torque Converter) + Hộp sá hành tinh (Planetary Gear) 10 Downloaded by ng?c trâm ([e-mail]) lOMoARcPSD|15963670 TÀI LIÞU THAM KHẢO [1] Nguyán Hữu Cẩn và đãng nghiãp (2003): Lý thuy¿t Ô tô Máy kéo.

NXB: Khoa học & Kỹ thuật. [2] Lê Vn Tụy (2007) : Kỹ thuÁt ô tô Hybrid. Giáo trình l°u hành nội bộ ĐHBK ĐN. [3] Bùi vn Ga, Trần Vn Nam (2010): Ô tô không truyÁn tháng.

NXB : Giao dục Viãt Nam. Đà Nẵng – 2010 [4] Mehrdad Ehsani, Yimin Gao, Sebastien E. Gay, Ali Emadi (2005): Modern Electric, Hybrid Electric, and Fuel Cell Vehicles: Fundamentals, Theory and Design. CRC PRESS LLC, New York (USA) - 2005 [5] David Crolla, Behrooz Mashadi: Vehicle Powertrain Systems.

John Wiley & Sons, Ltd. Chichester, United Kingdom – 2012. 11 Downloaded by ng?c trâm ([e-mail]) lOMoARcPSD|15963670 Kþ THUẬT Ô TÔ HYBRID – Khoa Cơ khí Giao thông - Trường ĐHBK – Đ¿i học Đà Nẵng BÀI 2: Yêu cầu của bài học: + Xác định phương trình toán học mô tả đặc tính tốc độ động cơ; + Vẽ các đường đồ thị của chúng (với bất kỳ giá trị tốc độ nào) 2. XÂY DĀNG Đ¾C TÍNH TÞC ĐÞ NGOÀI ĐÞNG C¡ ĐT (ENGINE) 2.

Dÿ lißu biết trước của ĐCĐT Dữ liệu về thông số kỹ thuật của động cơ đốt trong cần phải biết để xây dựng đặc tính tốc độ ngoài có thể nhận được theo 2 cách: a) Biết trước 2 điểm giá trị đặc trưng về thông số kỹ thuật của động cơ: + Công suất lớn nhất & tốc đô tương ứng: Pemax[kW], nN[rpm] + Mô-men cực đại & tốc độ tương ứng: Memax[N.1: Các điểm đặc trưng (Pemax, wN), (Memax, wM) trên đồ thị (??/??) b) Có tập dữ liệu thí nghiệm M=f(n). Trong trưßng hợp chưa có cặp thông số kỹ thuật về đặc tính động cơ, cần thiết phải tiến hành thực nghiệm để đo diễn biến mô-men M[N.m] theo tốc độ n[rpm] khi vị trí cung cấp nhiên liệu là 100%. Giả sử tập dữ liệu nhận được từ thực nghiệm như bảng 1: TS. Lê Văn Tụy – Khoa Cơ khí Giao thông Page 1 Downloaded by ng?c trâm ([e-mail]) lOMoARcPSD|15963670 Kþ THUẬT Ô TÔ HYBRID – Khoa Cơ khí Giao thông - Trường ĐHBK – Đ¿i học Đà Nẵng BÁng 1: Sá liệu thực nghiệm đo M = f(n) khi vị trí cung cấp fuel ở 100% Điểm i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10  e [rad/s] 57.1b: Đồ thị biểu thị diễn biến M = f(w) và P = f(w) theo tác đß (Các điểm đặc trưng (Pemax, wN), (Memax, wM) ??) Bằng phương pháp tính bình phương cực tiểu, thông qua công cụ AddTrendLine của MS.

Excel, ta được đa thức bặc 2 như sau: M = A0 + A1  e + A2 e 2 (1) Với: A0 = 154.00058 Suy ra M đạt Memax tại  e =  M khi: dM/ de = 0 Hay: A1 +2.m] Suy ra phương trình công suất: P = M  e nư sau: TS. Lê Văn Tụy – Khoa Cơ khí Giao thông Page 2 Downloaded by ng?c trâm ([e-mail]) lOMoARcPSD|15963670 Kþ THUẬT Ô TÔ HYBRID – Khoa Cơ khí Giao thông - Trường ĐHBK – Đ¿i học Đà Nẵng P = (A0 + A1  e + A2 e ). Xây dāng đ¿c tính tßc đß ngoài ĐCĐT theo Công thức Lây-dec-man: a) Dữ liệu cần biết: Để xây dựng đặc tính tốc độ ngoài động cơ đốt trong, nhất thiết phải biết hai cặp giá trị (giả sử giá trị được cho như nêu trên) + Công suất lớn nhất & tốc đô tương ứng: Pemax = 99184[W] á  N = 574[rad/s] + Mô-men cực đại & tốc độ tương ứng: Memax = 211.4[rad/s] b) Công thức tính toán: Khi đó, phương tình đặc tính tốc độ ngoài động cơ đốt trong sẽ được tính toán xác định theo công thức Lây-dec_man như sau: ü Pe max ö÷ e ö  e ö ö÷ 2 ÿM e  ab  c÷÷ ÷÷ ÿÿ N ÷ N ø N ø ÷ø  ø ý (3) Pe max ö÷ ö e ö ö÷ 2 ÿ e ÿ Pe  M e. Lê Văn Tụy – Khoa Cơ khí Giao thông Page 3 Downloaded by ng?c trâm (ngoctram201217@gmail.