Khóa Luận Tốt Nghiệp Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô: Chuyên Đề Về Xe Hybrid - Toyota Prius

Tài liệu nghiên cứu Chuyên đề về xe hybrid toyota prius, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên sâu về ., phục vụ nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

• Tác giả: Võ Phong Kỳ
• Người hướng dẫn: GVC.TS Nguyễn Văn Trạng
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô
• Đề tài: Chuyên Đề Về Xe Hybrid - Toyota Prius
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 1.1. Trình bày lý do chọn đề tài
• 1.2. Việc nghiên cứu về xe Hybrid trong và ngoài nước
• 1.3. Lý do chọn đề tài
• 1.4. Mục đích
• 1.5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.6. Phương pháp nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC CỦA XE HYBRID – TOYOTA PRIUS 2010
• 3. CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG LƯU TRỮ VÀ QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG HIỂN THỊ THÔNG SỐ LÀM VIỆC BẰNG LABVIEW
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC 1: NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH LabVIEW
• PHỤ LỤC 2: PHẦN MỀM MÔ PHỎNG PROTEUS
• PHỤ LỤC 3: CHƯƠNG TRÌNH CODE

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Khóa Luận Tốt Nghiệp Về Xe Hybrid Toyota Prius

Khóa luận tốt nghiệp về xe hybrid, đặc biệt là Toyota Prius, tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, là một chủ đề hấp dẫn và quan trọng trong bối cảnh hiện nay. Xe hybrid đang trở thành xu hướng phát triển bền vững, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tiết kiệm nhiên liệu. Khóa luận này không chỉ cung cấp cái nhìn tổng quan về công nghệ xe hybrid mà còn phân tích sâu về hệ thống động lực của Toyota Prius.

1.1. Giới Thiệu Về Xe Hybrid Và Toyota Prius

Xe hybrid là sự kết hợp giữa động cơ đốt trong và động cơ điện, mang lại hiệu suất cao và tiết kiệm nhiên liệu. Toyota Prius là một trong những mẫu xe hybrid nổi bật, được biết đến với tính năng tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải.

1.2. Lý Do Chọn Đề Tài Khóa Luận

Việc nghiên cứu về xe hybrid, đặc biệt là Toyota Prius, giúp sinh viên hiểu rõ hơn về công nghệ hiện đại và xu hướng phát triển bền vững trong ngành ô tô. Đề tài này cũng góp phần nâng cao nhận thức về bảo vệ môi trường.

II. Vấn Đề Và Thách Thức Trong Nghiên Cứu Xe Hybrid

Mặc dù xe hybrid mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức trong việc phát triển và ứng dụng công nghệ này. Các vấn đề như chi phí sản xuất, hiệu suất pin và hạ tầng sạc cần được giải quyết để xe hybrid có thể trở thành lựa chọn phổ biến hơn.

2.1. Chi Phí Sản Xuất Và Bảo Trì

Chi phí sản xuất xe hybrid thường cao hơn so với xe truyền thống do công nghệ phức tạp và linh kiện đặc biệt. Điều này có thể ảnh hưởng đến giá thành và khả năng tiếp cận của người tiêu dùng.

2.2. Hiệu Suất Pin Và Thời Gian Sạc

Hiệu suất của pin là một yếu tố quan trọng quyết định khả năng hoạt động của xe hybrid. Thời gian sạc và tuổi thọ pin cũng là những vấn đề cần được cải thiện để tăng cường sự tiện lợi cho người sử dụng.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Hệ Thống Động Lực Của Toyota Prius

Khóa luận sẽ áp dụng các phương pháp nghiên cứu lý thuyết và thực tiễn để phân tích hệ thống động lực của Toyota Prius. Việc tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ sẽ giúp sinh viên nắm vững kiến thức chuyên môn.

3.1. Cấu Tạo Hệ Thống Động Lực

Hệ thống động lực của Toyota Prius bao gồm động cơ đốt trong và động cơ điện, cùng với các bộ phận hỗ trợ như bộ truyền lực và bộ quản lý năng lượng. Sự phối hợp giữa các bộ phận này tạo ra hiệu suất tối ưu cho xe.

3.2. Nguyên Lý Hoạt Động Của Động Cơ Hybrid

Động cơ hybrid hoạt động dựa trên nguyên lý kết hợp giữa động cơ điện và động cơ đốt trong, cho phép xe hoạt động hiệu quả trong nhiều điều kiện khác nhau. Việc hiểu rõ nguyên lý này là rất quan trọng trong nghiên cứu.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Công Nghệ Xe Hybrid

Công nghệ xe hybrid không chỉ được ứng dụng trong sản xuất ô tô mà còn có tiềm năng lớn trong việc phát triển các giải pháp giao thông bền vững. Việc nghiên cứu ứng dụng thực tiễn sẽ giúp sinh viên có cái nhìn sâu sắc hơn về tương lai của ngành công nghiệp ô tô.

4.1. Xu Hướng Phát Triển Xe Điện Tại Việt Nam

Xe hybrid đang dần trở thành xu hướng tại Việt Nam, với nhiều mẫu xe mới được giới thiệu. Sự phát triển này không chỉ giúp giảm ô nhiễm mà còn thúc đẩy nền kinh tế xanh.

4.2. Đánh Giá Hiệu Quả Môi Trường

Việc sử dụng xe hybrid giúp giảm thiểu khí thải và tiết kiệm nhiên liệu, từ đó góp phần bảo vệ môi trường. Đánh giá hiệu quả môi trường của xe hybrid là một phần quan trọng trong nghiên cứu.

V. Kết Luận Và Tương Lai Của Xe Hybrid

Khóa luận sẽ tổng kết những kiến thức đã nghiên cứu và đưa ra những dự đoán về tương lai của xe hybrid, đặc biệt là Toyota Prius. Sự phát triển của công nghệ này sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong ngành ô tô.

5.1. Tóm Tắt Những Điểm Chính

Khóa luận đã trình bày tổng quan về xe hybrid, hệ thống động lực của Toyota Prius và các thách thức trong nghiên cứu. Những điểm chính này sẽ giúp sinh viên có cái nhìn tổng quát về đề tài.

5.2. Dự Đoán Tương Lai Của Xe Hybrid

Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, xe hybrid sẽ ngày càng trở nên phổ biến hơn. Tương lai của xe hybrid hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giải pháp bền vững cho ngành giao thông.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ CHUYÊN ĐỀ VỀ XE HYBRID – TOYOTA PRIUS GVHD: GVC. NGUYỄN VĂN TRẠNG SVTH: VÕ PHONG KỲ NÔNG VĂN LÂM SKL012332 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01/2024 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN ĐỀ VỀ XE HYBRID – TOYOTA PRIUS GVHD: GVC. NGUYỄN VĂN TRẠNG SVTH: VÕ PHONG KỲ MSSV: 18145384 SVTH: NÔNG VĂN LÂM MSSV: 18145386 Tp.Hồ Chì Minh, 13 tháng 01 năm 2024 LỜI CẢM ƠN Trải qua khoảng thời gian học tại trƣờng, chúng em xin chân thành cảm ơn toàn thể quý thầy cô Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chì Minh đã nhiệt tình giảng dạy và truyền đạt cho chúng em những kiến thức hết sức quý báu về cuộc sống lẫn kiến thức chuyên ngành trong suốt thời gian học tập tại trƣờng.

Với sự giúp đỡ của các quý thầy cô Khoa Cơ Khì Động Lực và đặc biệt là sự hƣớng dẫn tận tình của thầy GVC.TS Nguyễn Văn Trạng đã tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh nói chúng, các thầy cô trong Khoa Cơ Khì Động Lực nói riêng đã dạy cho chúng em những kiến thức bổ ích, những kinh nghiệm quý báu trong quá trình học tập và rèn luyện tại trƣờng. Đó là nền tảng, là định hƣớng vững chắc không chỉ giúp chúng em hoàn thành đồ án mà còn trong con đƣờng nghề nghiệp sắp tới. Một lần nữa, chúng em xin cảm ơn và kình chúc quý thầy cô có nhiều sức khỏe, niềm vui và luôn nhiệt huyết với nghề giáo để góp phần vào sự nghiệp trăm năm trồng ngƣời và đặc biệt là quý thầy cô giáo Khoa Cơ Khì Động Lực lời chúc sức khỏe, hạnh phúc và thành công.

Cuối cùng, để có đƣợc ngày hôm nay, không thể quên đƣợc công lao to lớn của gia đính và bạn bè đã động viên, khuyến khích chúng em tự tin trong cuộc sống cũng nhƣ cố gắng vƣơn lên trong học tập. Trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và thực tiễn chúng em đã đúc kết đƣợc nhiều kiến thức đó là những nấc thang đầu tiên để chúng em bƣớc vào cuộc sống mới. Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhóm sinh viên Võ Phong Kỳ Nông Văn Lâm i TÓM TẮT Trong Đồ án tốt nghiệp “Chuyên đề về xe hybrid – Toyota Prius” này nhóm tập trung vào một số phần nhƣ sau:  Giới thiệu tổng quan về xe Hybrid.  Tìm hiểu về hệ thống động lực trên ô tô Hybrid Prius.

 Cấu tạo, nguyên lý, các chế độ hoạt động của xe Hybrid.  Công nghệ pin và hệ thống quản lý pin.  Hệ thống lƣu trữ năng lƣợng.  Thiết kế hệ thống hiển thị thông số làm việc của hệ thống xe.

Nhóm chúng em đƣợc thầy GVC.TS Nguyễn Văn Trạng cung cấp tài liệu nghiên cứu và giải đáp những thắc mắc gặp phải trong quá trình thực hiện đồ án để chúng em có thể hoàn thành đồ án này. ii MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN .ii MỤC LỤC. iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU. viii DANH MỤC CÁC HÌNH.

xi DANH MỤC CÁC BẢNG .xvii CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT .1 Trình bày lý do chọn đề tài. Xe hybrid và những ƣu điểm nổi bật. Việc nghiên cứu về xe Hybrid trong và ngoài nƣớc. Lý do chọn đề tài.

Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu. Phƣơng pháp nghiên cứu. Giới hạn đề tài. Kết quả dự kiến đạt đƣợc.

Xu hƣớng phát triển của xe Hybrid. Tổng quan về xe Hybrid. Phân loại xe Hybrid. Phân loại theo mức độ Hybrid hóa [4].

Phân loại theo cách phối hợp công suất giữa động cơ đốt trong và động cơ điện. Điều khiển trên xe Hybrid. 14 CHƢƠNG 2: HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC CỦA XE HYBRID – TOYOTA PRIUS 2010. Tổng quan về xe Toyota Prius.

Hệ thống động lực xe Toyota Prius 2010. Động cơ đốt trong – động cơ 2ZR-FXE. Cấu tạo của động cơ 2ZR-FXE. Các công nghệ và hệ thống khác của động cơ 2ZR-FXE.

Động cơ điện và các bộ phận của hệ thống xe Hybrid:. Bố trí các bộ phận của hệ thống Hybrid trên xe. Bộ truyền lực của hệ thống Hybrid. Bộ Inverter-Converter.

Bộ pin cao áp .6 Bộ điều khiển quản lý nguồn HV CPU. Bộ phân chia công suất, hộp số eCVT và các chế độ hoạt động trên xe Prius 2010. Bộ phân chia công suất. Hộp số eCVT.

Các chế độ hoạt động trên xe Prius 2010. 58 CHƢƠNG 3: HỆ THỐNG LƢU TRỮ VÀ QUẢN LÝ NĂNG LƢỢNG. Sơ lƣợc lịch sử phát triển của pin. Hê ̣ thố ng quản lý pin Prius.

Tổng quan về BMS. BMS của pin Ni-MH. Công nghệ pin Ni-MH. Tổng quan về pin Ni-MH.

Nguyên lý hoạt động của NiMH. Đánh giá ƣu nhƣợc điểm của pin. Một số hệ thống lƣu trữ năng lƣợng đƣợc áp dụng trên xe ô tô điện hiện nay. Lƣu trữ bằng cơ học.

Lƣu trữ bằng điện hóa. Lƣu trữ bằng hóa học. Lƣu trữ bằng điện. Vấn đề và thách thức của hệ thống lƣu trữ năng lƣợng cho xe điện.

Điện tử công suất. Quản lý năng lƣợng. Kìch thƣớc và giá cả. Tác động môi trƣờng.

Các biện pháp an toàn. 91 CHƢƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG HIỂN THỊ THÔNG SỐ LÀM VIỆC BẰNG LABVIEW. Lý thuyết thiết kế hệ thống hiển thị thông số xe. Bảng điều khiển trên xe.

Ứng dụng thiết kế hệ thống hiển thị thông số xe. Xây dựng hệ thống hiển thị thông số xe. Xây dựng mạch thu thập và hiển thị dữ liệu. Sơ đồ mạch hiển thị.

Nội dung thử nghiệm hiển thị các thông số xe. 102 CHƢƠNG 5 : KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ. 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 109 PHỤ LỤC 1: NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH LabVIEW.

Giới thiệu về LabVIEW. Ứng dụng của LabVIEW. Lập trính LabVIEW căn bản. Cách thức hoạt động của LabVIEW.

Giới thiệu Virtual Instruments. Icon và Connector. Môi trƣờng LabVIEW. Thanh công cụ:.

Bảng điều khiển. Các loại Control và Indicator. Các control thƣờng dùng. Các Indicator thƣờng dùng.

Kiểu dữ liệu trong LabVIEW và chuyển đổi dữ liệu. Một số phím tắt trong LabVIEW. 127 PHỤ LỤC 2: PHẦN MỀM MÔ PHỎNG PROTEUS. Các chức năng cơ bản của Proteus.

Tạo mạch mô phỏng trong Proteus. 130 PHỤ LỤC 3: CHƢƠNG TRÌNH CODE. 133 vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ULEV: Ultra Low Emission Vehicle VVT-i: Variable Valve Timing with intelligence HSD: Hybrid Synergy Drive AT – PZEV: Advanced Technology Partial A/C: Air Condition AWD-e: All-Wheel Drive MG: Motor Generation MG1: Secondary Motor Generation MG2: Primary Motor Generation PHV: Plug-in Hybrid Vehicle EV: Electic Vehicle eCVT: electrically controlled Continuously Variable Transaxle VIN: Vehicle Identification Number DOHC: Double Overhead Camshaft DIS: Direct Igniton System ETCS-i: Electronic Throttle Control System – intellignet EGR: Exhaust Gas Recirculation BTDC: Before Top Dead Center BBDC: Before Bottom Dead Center ABDC: After Bottom Dead Center ATDC: After Top Dead Center ECM: Electronic Control Module MRE: Magneto Resistive Element viii PSD: Power Split Device AC: Alternating Current DC: Direct Current AWG: American Wire Gauge ECU: Electronic Control Unit HV CPU: Power Management Control ECU IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor IPM: Intelligent Power Module LV: Low Voltage HV: High Voltage SMR: System Main Relay SOC: State of Charge ECM: Engine Control Module SRS: Supplemental Restraint System BMS: Battery Management System SOH: State Of Health NiMH: Nickel-Metal Hydride ESS: Energy Storage System EMS: Energy Management System FES: Flywheel Energy System FC: Fuel Cell HFC: Hydrogen Fuel Cell UC: Ultracapacitor HSS: Hybrid Storage System ix E: Động năng của bánh đà [J] I: Momen quán tính [kg.m2] ω: Tốc độ góc [rad/s] m: Khối lƣợng [kg] r: Bán kính của bánh đà [m] Wc: Năng lƣợng tĩnh điện C: Giá trị điện dung của UC [F] V: Hiệu điện thế giữa các điện cực [V] Q: Điện tích [C - coulomb] ε: Điện trở cho phép của vật liệu điện môi A: Diện tích bề mặt của điện cực [cm2] d: Khoảng cách giữa các điện cực [cm] x DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1: Hệ thống hybrid nối tiếp .2: Động cơ e-Power trên xe Nissan Kicks .3: Hệ thống hybrid song song .4: Hệ thống hybrid hỗn hợp .5: Tỷ lệ sử dụng motor điện và động cơ trên các hệ thống xe Hybrid .6: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển trên xe Hybrid .1: Động cơ 2ZR-FXE.5: Xupap và dẫn động xupap .6: Thiết bị điều chỉnh độ hở xupap .7: Hệ thống làm mát động cơ .9: Hệ thống tuần hoàn nhiệt khí xả .10: Hệ thống điều khiển động cơ .11: Tín hiệu cảm biến trục cam .12: Cảm biến chân không .14: Bố trí hệ thống hybrid trên xe .15: Bộ truyền lực hệ thống Hybrid .17: Rotor và Stator của MG1. So sánh MG1 của Prius 2004 và Prius 2010 .20: So sánh bó dây trên Prius 2004 và Prius 2010 .21: Rotor thế hệ mới trên Prius 2010 .23: Cấu tạo Resolver .24: Mạch điện của cảm biến nhiệt độ MG1, MG2 .25: Biểu đồ tỷ lệ giữa nhiệt độ và điện trở trong cảm biến nhiệt độ .26: Bộ phân chia công suất .27: Bộ Inverter-Converter .28: Chức năng các cổng kết nối của bộ Inverter-Converter .29: Sơ đồ mạch điện Inverter .30: Sơ đồ mạch điện Boost Converter .32: Bộ chuyển đổi DC/DC .33: Cảm biến dòng Inverter .34: Bộ làm mát HV .35: Bộ làm mát Inverter-Converter .36: Mô-đun tụ điện chính.37: Bộ pin cao áp .38: Các bộ phận trên bộ pin cao áp .39: Mô-đun pin cao áp .40: Cảm biến nhiệt độ pin cao áp .41: Các bộ phận và sơ đồ mạch điện của hộp kết nối thông minh .42: Hệ thống làm mát pin cao áp .43: Giắc cắm và cổng kết nối Service Plug .44: Các cổng và đầu kết nối của dây cáp điện .45: So sánh bộ chia công suất trên Prius 2004 và Prius 2010 .46: Bộ bánh răng hành tinh trên Prius 2010 .47: Minh họa sự liên kết các nguồn công suất đầu vào và đầu ra trên Prius 2010 51 Hình 2.48: Các bộ phận của tổ hợp Hybrid trên Prius 2010 .49: Các phần tổ hợp Hybrid và cơ cấu motor phanh đỗ xe .50: Sơ đồ điều khiển hộp số eCVT .51: Cách bố trí bộ truyền động trên Prius 2004 .52: Cách bố trí bộ truyền động trên Prius 2010 .53: Cần chọn số điện tử .54: Màn hình hiển thị cần số .55: Đèn cảnh báo READY trên màn hình .56: Các chế độ vận hành của Prius 2010 .57: Minh họa dòng công suất và dòng điện ở chế độ khởi động (Starting).