Tìm Hiểu Chi Tiết Hệ Động Lực Xe Hybrid: Cấu Tạo, Phân Loại & Nguyên Lý

Tìm hiểu hệ động lực xe hybrid: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm. Bài viết cung cấp kiến thức toàn diện về công nghệ xe hybrid.

• Tác giả: Lý Thế Quyền
• Người hướng dẫn: Th.S Trần Minh Kết
• Trường học: Trường Đại học Yersin Đà Lạt
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô
• Đề tài: Tìm Hiểu Hệ Động Lực Xe Hybrid
• Loại tài liệu: Tiểu luận
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Đà Lạt

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. PHẦN 1: TỔNG QUAN ÔTÔ HYBRID
• 1.1. Khái niệm chung
• 1.2. Xu hướng phát triển của ôtô hybrid
• 1.3. Phân loại ôtô hybrid
• 1.3.1. Theo thời điểm phối hợp công suất
• 1.3.1.1. Chỉ sử dụng motor điện ở tốc độ chậm
• 1.3.1.2. Phối hợp khi cần công suất cao
• 1.3.2. Theo cách phối hợp công suất giữa động cơ nhiệt và động cơ điện
• 1.3.2.1. Kiểu nối tiếp
• 1.3.2.2. Kiểu song song
• 1.3.2.3. Kiểu hỗn hợp
• 1.3.2.4. So sánh giữa ba kiểu phối hợp công suất
• 2. CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA ÔTÔ HYBRID
• 2.1. Mô hình tổng quát của ôtô hybrid
• 2.2. Động cơ đốt trong
• 2.3. Hộp số và bộ phân phối công suất (Hybrid Transaxle)
• 2.4. Motor điện và máy phát điện
• 2.5. Bộ phận chuyển đổi điện (Inverter with Converter)
• 2.6. Ắc-quy điện áp cao
• 2.7. Ắc quy phụ
• 2.8. Các bộ phận khác có công dụng hỗ trợ trên ôtô hybrid
• 2.8.1. Khí động lực học/ hệ số kéo thấp
• 2.8.2. Ngắt tự động động cơ xăng
• 2.8.3. Hộp số biến thiên vô cấp (CVT- Continuously Variable Transmission)
• 2.8.4. Hệ thống kiểm soát cầm chừng xylanh (Cylinder Idling System)
• 2.8.5. Tối ưu hóa đường khí thải
• 2.8.6. Pít tông ma sát nhỏ
• 2.8.7. Công nghệ biến thiên lưu lượng khí nạp
• 2.8.8. Sử dụng những vật liệu tiên tiến
• 3. PHẦN 2: TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG HYBRID TRÊN XE TOYOTA PRIUS
• 3.1. CHƯƠNG 1: Tổng quan Hệ thống Hybrid TOYOTA PRIUS
• 3.1.1. Các bộ phận của hệ thống hybrid
• 3.1.1.1. Động cơ tích hợp:
• 3.1.1.2. Bộ bánh răng hành tinh:
• 3.1.1.3. Bộ biến đổi điện:
• 3.1.1.4. Ắc quy điện áp cao:
• 3.2. CHƯƠNG 2: CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC
• 3.2.1. Chế độ điều khiển hệ thống hybrid
• 3.2.2. Chế độ điều khiển hybrid
• 3.2.2.1. Khởi động động cơ khi xe đang chạy
• 3.2.2.2. Tăng tốc nhẹ với động cơ
• 3.2.2.3. Tốc độ thấp ổn định
• 3.2.2.4. Tăng tốc tối đa
• 3.2.2.5. Tốc độ cao ổn định
• 3.2.2.6. Giảm tốc độ và phanh:
• 3.2.2.7. Chế độ lùi xe:
• 3.2.2.8. Hệ thống mở cửa và khởi động hệ thống:
• 3.2.2.9. Các chế độ làm việc:
• 3.3. Chương 3: Hoạt động hệ thống hybrid
• 3.3.1. Hệ thống điều khiển hybrid
• 3.3.2. Các biện pháp an toàn:
• 3.3.3. Sự an toàn của xe khi ngập nước:
• 3.3.4. Sửa chữa phích cắm:
• 3.3.5. Cụm hộp số hybrid bao gồm:
• 3.3.6. Bộ ly hợp:
• 3.3.7. Động cơ điện 1, động cơ điện 2:
• 3.3.8. Bộ bánh răng hành tinh:
• 3.3.9. Bộ giảm tốc
• 3.3.10. Động cơ điện nam châm vĩnh cửu:
• 3.3.11. Cảm biến tốc độ:
• 3.3.12. Máy biến đổi điện:
• 3.3.13. Bộ chuyển đổi khuếch đại (prius ’04 và sau đó):
• 3.3.14. Máy biến đổi điện làm lạnh (prius ’04 và sau đó):
• 3.3.15. Hệ thống làm mát cho máy biến đổi điện, động cơ điện 1 và động cơ điện 2:
• 3.3.16. ECU điều khiển kết hợp hệ thống hybrid:
• 3.4. CHƯƠNG 4 : ẮC QUY
• 3.4.1. Ắc quy điện áp cao chứa hợp kim nikel-hydrua kim loai:
• 3.4.2. ECU điều khiển ắc quy:
• 3.4.3. Trạng thái nạp:
• 3.4.4. Hệ thống rơle chính:
• 3.4.5. Hệ thống làm mát ắc quy điện áp cao:
• 3.4.6. Ắc quy phụ
• 3.5. CHƯƠNG 5: ĐỘNG CƠ
• 3.5.1. VVT-i và kỳ Atkinson:
• 3.5.2. Đường ống nạp:
• 3.5.3. Hệ thống điều khiển bướm ga điện tử thông minh:
• 3.5.4. Các loại cảm biến trong điều khiển hệ thống động cơ:
• 3.5.5. Thước đo lượng khí nạp:
• 3.5.6. Cảm biến nhiệt độ khí nạp:
• 3.5.7. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ:
• 3.5.8. Cảm biến vị trí bàn đạp ga:
• 3.5.9. Cảm biến vị trí bướm ga:
• 3.5.10. Điều khiển tốc độ chế độ chạy không tải:
• 3.5.11. Cảm biến kích nổ:
• 3.5.12. Cảm biến vị trí trục khuỷu:
• 3.5.13. Cảm biến vị trí trục cam:
• 3.5.14. Cảm biến tỉ số không khí trên nhiên liệu:
• 3.5.15. Hệ thống hấp thụ hydrocacbon:
• 3.5.16. Hệ thống lạnh động cơ:
• 3.5.17. Sự xả khí trong quá trình giảm tốc:
• 3.5.18. Hệ thống làm mát:
• 3.5.19. Bộ tản nhiệt và bình ngưng tụ:
• 3.5.20. Bình chứa nước nóng:
• 3.5.21. Hoạt động của bình chứa nước nóng:
• 3.5.22. Bình chứa nhiên liệu:
• 3.5.23. Cảm biến độ nghiêng:
• 3.5.24. Dung tích nhiên liệu:
• 3.5.25. Bộ kiểm soát năng lượng:
• 3.5.26. Kiểu nhiên liệu và tỉ số ốctane:
• 3.5.27. Kiểm tra hệ thống bay hơi khí xả:
• 3.5.28. Các bộ phận EVAP:
• 3.5.29. Các bộ phận điều khiển EVAP:
• 3.5.30. Phục hồi thêm nhiên liệu:
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• MỤC LỤC HÌNH ẢNH

Tóm tắt

I. Xe Hybrid Là Gì Tổng Quan Về Hệ Động Lực Tiên Tiến

Thế giới đang đối mặt với bài toán nan giải về năng lượng và môi trường. Sự gia tăng dân số kéo theo nhu cầu sử dụng năng lượng tăng vọt, tạo áp lực lớn lên sự phát triển bền vững. Ô tô, một trong những nguồn tiêu thụ năng lượng lớn nhất, chiếm khoảng 20% tổng lượng tiêu thụ năng lượng toàn cầu. Để giải quyết vấn đề này, công nghệ ô tô hybrid ra đời. Ô tô hybrid là sự kết hợp giữa động cơ đốt trong truyền thống (xăng, diesel) và động cơ điện, sử dụng năng lượng từ ắc-quy cao áp. Điểm đặc biệt là ắc-quy này được nạp điện thông qua cơ chế "thông minh", ví dụ như khi xe phanh hoặc xuống dốc, quá trình này được gọi là phanh tái tạo năng lượng. Điều này giúp xe tiết kiệm nhiên liệu đáng kể và giảm thiểu tác động đến môi trường. Theo tài liệu nghiên cứu, công nghệ hybrid được xem là chìa khóa để mở ra kỷ nguyên mới của ô tô sinh thái, hướng tới mục tiêu không gây ô nhiễm môi trường. Việc kết hợp hai nguồn động lực giúp tối ưu hóa hiệu suất, tận dụng tối đa ưu điểm của từng loại động cơ.

1.1. Ưu Điểm Vượt Trội Của Công Nghệ Xe Hybrid Hiện Nay

Ưu điểm lớn nhất của xe hybrid là khả năng tiết kiệm nhiên liệu đáng kể so với xe sử dụng động cơ đốt trong truyền thống. Động cơ điện hỗ trợ trong quá trình khởi động, tăng tốc, hoặc di chuyển ở tốc độ thấp, giúp giảm tải cho động cơ đốt trong. Hơn nữa, hệ thống phanh tái tạo năng lượng giúp thu hồi động năng và chuyển hóa thành điện năng, nạp lại cho ắc-quy, tăng hiệu quả sử dụng năng lượng. Bên cạnh đó, xe hybrid thân thiện với môi trường hơn nhờ lượng khí thải thấp hơn đáng kể. Động cơ điện không phát thải trực tiếp, trong khi động cơ đốt trong hoạt động hiệu quả hơn, giảm lượng khí thải độc hại. Một số xe hybrid có thể di chuyển hoàn toàn bằng động cơ điện trong một quãng đường ngắn, giúp giảm thiểu ô nhiễm tiếng ồn và khí thải trong khu vực đô thị. Điều này góp phần cải thiện chất lượng không khí và bảo vệ môi trường.

1.2. Xu Hướng Phát Triển Của Ôtô Hybrid Trên Toàn Cầu

Sự phát triển của xe hybrid diễn ra mạnh mẽ trên toàn cầu, được thúc đẩy bởi các quy định ngày càng khắt khe về khí thải và sự gia tăng nhận thức về bảo vệ môi trường. Các nhà sản xuất ô tô lớn đều tập trung đầu tư vào nghiên cứu và phát triển công nghệ hybrid, cho ra mắt nhiều mẫu xe đa dạng, từ xe cỡ nhỏ đến SUV và xe tải. Xu hướng chung là cải thiện hiệu suất của động cơ điện, tăng dung lượng ắc-quy, và tối ưu hóa hệ thống quản lý năng lượng để đạt được hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải tốt nhất. Ngoài ra, sự phát triển của xe hybrid sạc điện (PHEV), cho phép người dùng sạc điện từ nguồn bên ngoài, giúp tăng quãng đường di chuyển bằng động cơ điện và giảm sự phụ thuộc vào động cơ đốt trong.

II. Cách Phân Loại Xe Hybrid Phổ Biến Nhất Hiện Nay Hướng Dẫn Chi Tiết

Có nhiều cách để phân loại xe hybrid, dựa trên thời điểm phối hợp công suất và cách phối hợp công suất giữa động cơ đốt trong và động cơ điện. Theo thời điểm phối hợp công suất, có hai loại chính: xe chỉ sử dụng động cơ điện ở tốc độ chậm và xe phối hợp khi cần công suất cao. Theo cách phối hợp công suất, có ba loại: kiểu nối tiếp, kiểu song song, và kiểu hỗn hợp. Mỗi loại có ưu và nhược điểm riêng, phù hợp với các điều kiện vận hành khác nhau. Việc hiểu rõ các cách phân loại này giúp người dùng lựa chọn được loại xe phù hợp nhất với nhu cầu sử dụng của mình.

2.1. Phân Loại Xe Hybrid Theo Thời Điểm Phối Hợp Công Suất

Xe hybrid có thể được phân loại dựa trên thời điểm mà động cơ điện và động cơ đốt trong phối hợp công suất. Loại thứ nhất chỉ sử dụng động cơ điện ở tốc độ chậm, thường là khi khởi hành hoặc di chuyển trong thành phố. Khi tốc độ tăng lên, động cơ đốt trong sẽ khởi động và đảm nhận vai trò chính. Loại thứ hai phối hợp khi cần công suất cao, tức là động cơ điện chỉ hỗ trợ động cơ đốt trong khi tăng tốc nhanh, leo dốc, hoặc vượt xe khác. Trong điều kiện bình thường, xe vẫn chạy bằng động cơ đốt trong. Ưu điểm của loại thứ nhất là tiết kiệm nhiên liệu khi di chuyển trong thành phố, trong khi loại thứ hai phù hợp hơn với việc di chuyển trên đường cao tốc.

2.2. Phân Loại Xe Hybrid Theo Cách Phối Hợp Công Suất

Có ba cách phối hợp công suất chính trong xe hybrid: kiểu nối tiếp, kiểu song song, và kiểu hỗn hợp. Trong kiểu nối tiếp, động cơ điện truyền lực trực tiếp đến bánh xe, còn động cơ đốt trong chỉ kéo máy phát điện để nạp ắc-quy hoặc cung cấp điện cho động cơ điện. Trong kiểu song song, cả động cơ đốt trong và động cơ điện cùng truyền lực đến bánh xe. Trong kiểu hỗn hợp, hệ thống kết hợp cả hai kiểu nối tiếp và kiểu song song, cho phép xe hoạt động linh hoạt hơn. Kiểu hỗn hợp được xem là ưu việt nhất, tận dụng tối đa lợi ích của cả hai loại động cơ.

III. Cấu Tạo Chi Tiết Hệ Động Lực Xe Hybrid Hướng Dẫn A Z

Hệ động lực của xe hybrid bao gồm nhiều bộ phận quan trọng, phối hợp với nhau để tạo ra hiệu quả vận hành tối ưu. Các bộ phận chính bao gồm: động cơ đốt trong, hộp số và bộ phân phối công suất (Hybrid Transaxle), motor điện và máy phát điện, bộ phận chuyển đổi điện (Inverter with Converter), ắc-quy điện áp cao, và ắc quy phụ. Mỗi bộ phận đóng vai trò riêng, nhưng đều hướng đến mục tiêu chung là tiết kiệm nhiên liệu, giảm khí thải, và mang lại trải nghiệm lái xe êm ái.

3.1. Vai Trò Của Động Cơ Đốt Trong Trong Hệ Thống Xe Hybrid

Trong xe hybrid, động cơ đốt trong vẫn đóng vai trò quan trọng, thường là nguồn động lực chính. Tuy nhiên, động cơ đốt trong trong xe hybrid thường được thiết kế nhỏ gọn hơn, tối ưu hóa hiệu suất, và hoạt động ở dải vòng tua máy hiệu quả nhất. Động cơ đốt trong có thể là động cơ xăng, động cơ diesel, hoặc thậm chí là động cơ sử dụng nhiên liệu thay thế như hydro hoặc khí hóa lỏng. Nhiệm vụ của động cơ đốt trong là cung cấp năng lượng cho xe khi di chuyển ở tốc độ cao, leo dốc, hoặc khi cần công suất lớn.

3.2. Tầm Quan Trọng Của Motor Điện Máy Phát Điện Trong Xe Hybrid

Motor điện và máy phát điện là hai bộ phận không thể thiếu trong xe hybrid. Motor điện cung cấp lực kéo cho xe, đặc biệt là khi khởi hành, tăng tốc, hoặc di chuyển ở tốc độ thấp. Máy phát điện có nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng cơ học từ động cơ đốt trong hoặc từ quá trình phanh thành điện năng, nạp lại cho ắc-quy. Trong quá trình phanh, motor điện hoạt động như một máy phát điện, thu hồi động năng và chuyển hóa thành điện năng, quá trình này được gọi là phanh tái tạo năng lượng.

3.3. Bộ Phận Chuyển Đổi Điện Inverter With Converter Hoạt Động Ra Sao

Bộ chuyển đổi điện (Inverter with Converter) đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển dòng điện trong xe hybrid. Nó biến đổi dòng điện một chiều (DC) từ ắc-quy thành dòng điện xoay chiều (AC) để cung cấp cho motor điện, và ngược lại, biến đổi dòng điện xoay chiều từ máy phát điện thành dòng điện một chiều để nạp lại cho ắc-quy. Ngoài ra, bộ chuyển đổi điện còn có chức năng điều chỉnh điện áp, đảm bảo các bộ phận khác trong xe hoạt động ổn định.

IV. Tìm Hiểu Hệ Thống Hybrid Toyota Prius Phân Tích Chi Tiết

Toyota Prius là một trong những mẫu xe hybrid thành công nhất trên thị trường, tiên phong trong việc ứng dụng công nghệ hybrid. Hệ thống hybrid của Toyota Prius kết hợp động cơ xăng và động cơ điện, hoạt động linh hoạt và hiệu quả. Hệ thống này sử dụng bộ chia công suất để điều phối năng lượng từ hai nguồn động lực, đảm bảo xe vận hành êm ái và tiết kiệm nhiên liệu.

4.1. Các Bộ Phận Chính Của Hệ Thống Hybrid Trên Toyota Prius

Hệ thống hybrid trên Toyota Prius bao gồm các bộ phận chính sau: động cơ xăng 1.5L VVT-i, motor điện, máy phát điện, bộ chia công suất, bộ biến đổi điện áp, và ắc-quy Ni-MH. Động cơ xăng cung cấp năng lượng chính, trong khi motor điện hỗ trợ khi khởi động, tăng tốc, hoặc di chuyển ở tốc độ thấp. Máy phát điện chuyển đổi năng lượng cơ học thành điện năng để nạp lại ắc-quy. Bộ chia công suất điều phối năng lượng từ hai nguồn động lực, đảm bảo xe vận hành hiệu quả.

4.2. Chế Độ Vận Hành Của Hệ Thống Hybrid Toyota Prius

Hệ thống hybrid trên Toyota Prius có nhiều chế độ vận hành khác nhau, tùy thuộc vào điều kiện lái xe. Khi khởi động và di chuyển ở tốc độ thấp, xe hoạt động bằng motor điện. Khi tăng tốc hoặc leo dốc, động cơ xăng sẽ khởi động và phối hợp với motor điện. Khi giảm tốc hoặc phanh, hệ thống sẽ thu hồi động năng và chuyển hóa thành điện năng để nạp lại ắc-quy. Hệ thống tự động chuyển đổi giữa các chế độ, đảm bảo xe vận hành êm ái và tiết kiệm nhiên liệu.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn và Kết Quả Nghiên Cứu Về Xe Hybrid

Xe hybrid đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ phương tiện cá nhân đến phương tiện công cộng. Kết quả nghiên cứu cho thấy xe hybrid có khả năng giảm đáng kể lượng khí thải và tiêu thụ nhiên liệu so với xe sử dụng động cơ đốt trong truyền thống. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều thách thức cần vượt qua, như giảm giá thành sản xuất và tăng dung lượng ắc quy.

5.1. Hiệu Quả Tiết Kiệm Nhiên Liệu Của Xe Hybrid Trong Thực Tế

Nhiều nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu của xe hybrid trong điều kiện vận hành thực tế. Các thử nghiệm cho thấy xe hybrid có thể tiết kiệm từ 30% đến 50% nhiên liệu so với xe sử dụng động cơ đốt trong truyền thống, đặc biệt là khi di chuyển trong thành phố với nhiều đoạn đường dừng và đi.

5.2. Tác Động Của Xe Hybrid Đến Môi Trường và Khí Thải

Xe hybrid góp phần tích cực vào việc bảo vệ môi trường bằng cách giảm lượng khí thải độc hại. Lượng khí thải CO2, NOx, và các chất ô nhiễm khác từ xe hybrid thấp hơn đáng kể so với xe sử dụng động cơ đốt trong truyền thống. Điều này giúp cải thiện chất lượng không khí và giảm thiểu tác động tiêu cực đến sức khỏe con người.

VI. Tương Lai Của Xe Hybrid Xu Hướng và Triển Vọng Phát Triển

Tương lai của xe hybrid rất hứa hẹn, với nhiều xu hướng và triển vọng phát triển. Các nhà sản xuất ô tô đang tập trung vào việc cải thiện hiệu suất của động cơ điện, tăng dung lượng ắc quy, và phát triển công nghệ hybrid sạc điện (PHEV). Xe hybrid được kỳ vọng sẽ đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi sang giao thông vận tải bền vững.

6.1. Xu Hướng Phát Triển Của Công Nghệ Pin Cho Xe Hybrid

Công nghệ pin là yếu tố then chốt quyết định hiệu suất và phạm vi hoạt động của xe hybrid. Các nhà nghiên cứu đang nỗ lực phát triển các loại pin mới với mật độ năng lượng cao hơn, tuổi thọ dài hơn, và giá thành thấp hơn. Pin lithium-ion (Li-ion) hiện là công nghệ phổ biến, nhưng pin thể rắn (solid-state battery) được xem là tiềm năng thay thế trong tương lai.

6.2. Vai Trò Của Xe Hybrid Trong Giao Thông Vận Tải Bền Vững

Xe hybrid đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi sang giao thông vận tải bền vững. Bằng cách giảm lượng khí thải và tiêu thụ nhiên liệu, xe hybrid góp phần giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Trong tương lai, xe hybrid sẽ tiếp tục phát triển và đóng góp vào mục tiêu xây dựng một hệ thống giao thông vận tải xanh và sạch.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: Tổng quan Hệ thống Hybrid TOYOTA PRIUS Prius là một từ tiếng Latin có nghĩa là phải đi trước. "Toyota đã chọn tên này vì chiếc xe Prius là tiền thân của chiếc xe để đến.Dân số tăng nhanh và phát triển kinh tế trong những thập kỷ gần đây dẫn đến một sự gia tăng mạnh trong tiêu thụ nhiên liệu trên quy mô toàn cầu. Đối mặt với những thách thức để tạo ra một chiếc xe thân thiện với trái đất,Toyota đã sản xuất hàng loạt ô tô hybrid đầu tiên trên thế giới Hệ thống hybrid là làn sóng của tương lai, và bây giờ có nhiều ưu đãi để mua xe hybrid. Chủ sở hữu của Prius, hoặc hybrid khác khí-và-xe điện, có thể được hưởng mức thuế thu nhập khấu trừ.

Theo Internal Revenue Service, xe hybrid đủ điều kiện để khấu trừ thuế từ lâu áp dụng cho xe được hỗ trợ bởi nhiên liệu đốt sạch. Chính sách này cho phép một lần khấu trừ, có thể được tuyên bố bởi người tiêu dùng cho năm xe lần đầu tiên được đưa vào sử dụng. Trong hình thức đơn giản nhất, một hệ thống hybrid kết hợp các hoạt động tốt nhất đặc điểm của động cơ đốt trong và động cơ điện.Tinh vi hơn các hệ thống hybrid, giống như Toyota Hybrid System,phục hồi năng lượng nếu không bị mất nhiệt trong các hệ thống phanh và sử dụng nó để bổ sung năng lượng của động cơ đốt trong. Những kỹ thuật tinh vi cho phép các hệ thống Hybrid của Toyota đạt được hiệu quả nhiên liệu vượt trội và giảm lượng lớn CO2.

Khi Prius được ra mắt, nó đã được chọn mẫu thiết kế xe khách tốt nhất của thế giới cho năm 2001. Chiếc xe đã được lựa chọn bởi vì nó là chiếc xe hybrid đầu tiên mà chỗ ngồi từ 4-5 người cộng hành lý của họ, và nó là một trong những xe có tính kinh tế nhất và xe thân thiện với môi trường. Sau đó, trong năm 2004, Prius thế hệ thứ hai giành được Motor Trend Car uy tín của năm và giải nhất thiết kế xe của năm 2004. Hệ thống Hybrid của Toyota (THS) cơ cấu truyền động trong Prius gốc và Hệ thống Hybrid của Toyota II (THS-II) cơ cấu truyền động trong lần thứ hai cả hai thế hệ Prius cung cấp ấn tượng EPA tính kinh tế nhiên liệu và khí thải cực sạch: 1.

Các bộ phận của hệ thống hybrid Các thành phần chính của hệ thống lai là: • IC Engine: động cơ tích hợp • Motor generator 1 (MG1): máy phát điện 1 • Motor generator 2(Mg2): máy phát điện 2 • planetary gear set:bánh răng hành tinh điều chỉnh • Inverter:bộ chuyển đổi • HV Battery: High Volt Battery- Ắc-quy điện áp cao • HV ECU: Hybrid Vehicle ECU- ECU điều khiển kết hợp trên ôtô hybrid. Động cơ tích hợp: Động cơ NZ-FXE của toyota là động cơ xăng1,5-lít sử dụng VVT-i (Variable Valve Timing with Intelligence) hệ thống điều khiển xu-páp với góc mở biến thiên 23 Downloaded by MON HOANG ([e-mail]) lOMoARcPSD|39222806 thông minh và ETCS-I (electronic throttle control system-intelligence) hệ thống điều khiển bướm ga điện tử thông minh 1. Máy phát điện 1 (MG1): Hoạt động như việc điều khiển bộ phận cho năng lượng để tách bộ bánh răng hành tinh. Nó nạp lại ắc quy điện áp cao và đồng thời cung cấp điện năng để điều khiển máy phát 2 (MG2).

MG1 điều khiển hiệu quả chức năng biến đổi liên tục của cụm hộp số trong vỏ hộp số và khởi động động cơ Máy phát 1 tạo ra năng lượng điện cung cấp cho động cơ hoạt động. Động cơ điện 2 : Để điều khiển xe MG2 được sử dụng (cho) lực chuyển động tại những tốc độ thấp và lực bổ sung tại tốc độ cao. Nó cung cấp năng lượng trợ giúp cho trục đầu ra động cơ khi cần thiết và giúp chiếc xe đạt được hiệu suất cao 1. Bộ bánh răng hành tinh: Bộ hộp số hành tinh là một thiết bị chia công suất.

MG1 được nối với bánh răng mặt trời, MG2 được nối với vòng răng và trục đầu ra động cơ được nối với giá hành tinh. Những bộ phần này được dùng để kết hợp năng lượng từ động cơ và MG2 và để thu hồi năng lượng tới ắc quy điện áp cao. Một bộ bánh răng hành tinh duy nhất để chia momen xoắn giữa máy phát 1,máy phát 2 và động cơ. Bộ biến đổi điện: Hiện nay giữa máy phát 1,máy phát 2 và ắc quy điện áp cao được kiểm soát bởi biến tần.Nó dùng để chuyển đổi dòng điện áp cao 1 chiều thành dòng điện áp cao xoay chiều và nó chỉnh dòng điện áp cao xoay chiều từ máy phát 1 và máy phát 2 để nạp pin điện áp cao.

Một thiết bị biến đổi điện áp cao 1 chiều vào dòng điện xoay chiều (máy phát điện 1 và máy phát điện 2) và ngược lại. Ắc quy điện áp cao: Nguồn cất giữ năng lượng được thu bởi máy phát 2 trong thời gian tái tạo,năng lượng được tạo bởi máy phát 1. ắc quy cung cấp năng lượng cho động cơ điện khi khởi động hoặc khi cần bổ sung thêm điện. •38 Những mô đun hợp kim Hy-đrua Kim loại Niken •28 mô đun hợp kim Hy-đrua Kim loại Ni ken •Điện áp tổng: 273.6 V Ắc quy điện áp cao:cung cấp năng lượng điện tới máy phát 2 trong suốt quá trình khởi động ,tăng tốc và lái xe lên dốc 24 Downloaded by MON HOANG ([e-mail]) lOMoARcPSD|39222806 CHƯƠNG 2: CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC 1.Chế độ điều khiển hệ thống hybrid Khi khởi động và di chuyển với tốc độ thấp, máy phát 2 cung cấp động lực chính.

Động cơ có thể hoạt động ngay lập tức nếu các pin cao áp tích nạp nguồn pin thấp. Khi tăng tốc độ trên 15-20 mph động cơ sẽ bắt đầu hoạt động Khi lái xe trong điều kiện bình thường, năng lượng của động cơ được chia thành hai đường, một phần ổ bánh xe và một phần điều khiển máy phát 1 tạo ra điện. Các ECU điện áp cao điều khiển tỷ lệ phân phối năng lượng cho hiệu quả tối đa Trong thời gian tăng tốc hoàn toàn, năng lượng được tạo ra bởi động cơ và máy phát 1 bổ sung bằng nguồn điện từ pin cao áp. mô-men xoắn của động cơ kết hợp với mô-men xoắn máy phát 2 cung cấp năng lượng cần thiết để tăng tốc độ xe Trong quá trình giảm tốc hoặc phanh máy phát 2 hoạt động như một máy phát điện để thu hồi năng lượng tái sinh.

Việc thu hồi năng lượng từ phanh được lưu trữ trong acws quy điện áp cao 2.Chế độ điều khiển hybrid Hệ thống hybrid sử dụng các chế độ khác nhau để đạt được hiệu quả hoạt động cao nhất để đáp ứng các điều kiện lái xe. Nếu xe đã được sạc đầy và không di chuyển, động cơ có thể dừng lại.Động cơ sẽ khởi động tự động nếu pin cao áp cần sạc. Ngoài ra, nếu hệ thống điều hòa nhiệt độ lớn nhất được chọn trên Prius 2001,2003, các động cơ sẽ chạy liên tục do động cơ được điều khiển bởi các máy nén. Năm 2004 và sau đó sử dụng một máy nén Prius điện.

Khởi động động cơ khi xe đang chạy Nếu mômen dẫn động yêu cầu tăng lên khi xe chạy chỉ với MG2, MG1 sẽ được kích hoạt để khởi động động cơ. Tương tự, nếu có một trong những hạng mục do ECU kiểm soát như tình trạng SOC, nhiệt độ ắc quy, nhiệt độ nước và điều kiện tải điện lệch so với mức tiêu chuẩn, thì MG1 sẽ được kích hoạt để khởi động động cơ (MG1 hoạt động ở chế độ động cơ). Tăng tốc nhẹ với động cơ Ở tốc độ trung bình (15-40 mph), động cơ đốt trong sẽ hoạt động và cung cấp năng lượng, MG2 sẽ hoạt động đồng thời như một động cơ điện sử dụng một lượng điện năng hỗ trợ. MG1 cũng quay đồng thời với động cơ (được kéo bởi động cơ) và đóng vai trò như một máy phát điện, cung cấp năng lượng cho MG2.

25 Downloaded by MON HOANG (monmon3@gmail. Tốc độ thấp ổn định Khi xe đang chạy ở chế độ tải thấp, bộ truyền hành tinh sẽ chia công suất động cơ ra hai phần. Một phần truyền đến các bánh xe chủ động, phần còn lại kéo MG1 để phát điện đến bộ biến đổi cấp cho MG2 hoạt động bổ sung công suất đến các bánh xe chủ động 2. Tăng tốc tối đa Khi xe được chuyển từ chế độ tải thấp sang chế độ tăng tốc mạnh, hệ thống này sẽ bổ sung điện của ắc quy điện áp cao vào lực truyền động của MG2.

Tốc độ cao ổn định 26 Downloaded by MON HOANG ([e-mail]) lOMoARcPSD|39222806 Khi xe chạy ở tốc độ cao ổn định động cơ và MG2 hoạt động, MG1 hoạt động ở chế độ phanh (MG1 không quay). Tốc độ tối đa Khi tốc độ ôtô cao (>100mph) thì MG2 sẽ hoạt động để bổ sung công suất cho động cơ đốt trong, lúc này ắc quy điện áp cao sẽ cung cấp điện cho hoạt động của MG2, MG1 cũng nhận một phần năng lượng điện từ ắc quy điện áp cao và quay ngược chiều với MG2 tạo một tỷ số truyền tăng cho phép ôtô chạy với tốc độ cao. Giảm tốc độ và phanh: Ngay khi lái xe người điều khiển đạp ga, máy phát 2 trở thành một máy phát điện.máy phát 2 được quay bởi sự chuyển động của bánh xe và tạo ra điện để sạc pin cao áp. Quá trình này được gọi là tái tạo phanh.

Khi chiếc xe chậm lại, động cơ ngừng hoạt động và máy phát 1 quay ngược trở lại để duy trì tỷ lệ truyền Khi bàn đạp phanh được nén xuống, lực phanh ban đầu đến để hãm điện cho động cơ điện và lực phanh cần thiết để biến máy phát 2 như là một máy phát điện. Các hệ thống phanh thủy lực cung cấp điện năng nhiều hơn để dừng xe và cho xe chạy chậm lại. Khi xe chậm lại, động năng từ các bánh xe bị thu hồi và chuyển thành năng lượng điện và sử dụng để sạc pin cao áp bởi máy phát 2 27 Downloaded by MON HOANG (monmon3@gmail. Chế độ lùi xe: Khi di chuyển xe ngược lại, máy phát 2 quay ngược lại như là một động cơ điện.

Động cơ ngừng hoạt động.máy phát 1 quay theo hướng về phía trước và chỉ chạy cầm chừng, nó không tạo ra điện Máy phát 2 quay ngược trở lại để xe di chuyển ngược lại.Các động cơ ngừng hoạt động Động cơ có thể không làm việc khi xe không chuyển động và pin cao áp sạc đầy 2. Hệ thống mở cửa và khởi động hệ thống: Ngoài các chức năng thông thường khóa kiểu cơ khí,hệ thống không dây còn có chức năng khóa cửa điều khiển từ xa, hệ thống này cung cấp một khóa thông minh với một chức năng truyền tín hiệu hai chiều.