RealEDU.

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------------------------------------------------------------
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGÀNH:CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC XE
HYBRID CÓ CẤU HÌNH TRUYỀN ĐỘNG SONG SONG
ĐỖ TIẾN QUYẾT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN: PGS ạ ữ
-TS Ph m H u Nam
HÀ NỘI - 4/2014

2. 1
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứ ủ
u c a riêng tôi, do chính tôi nghiên
cứu và thực hiện với sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Phạm Hữu Nam. Thông tin
và s u tham kh ng trong lu c trích d
ố ệ
li ảo sử ụ
d ận văn đượ ẫn đầy đủ ồ
ngu n tài liệu tại
danh m c tài li u tham kh o là trung th c. N i dung c a lu
ụ ệ ả ự ộ ủ ận văn hoàn toàn phù hợp
vớ ề
i tên đ tài đã được đăng ký và phê duyệt của hiệu trưởng trường Đại học Bách khoa
Hà n i.
ộ
Tác gi lu
ả ận văn

3. 2
DANH M C CÁC KÝ HI U, CÁC CH VI T T T
Ụ Ệ Ữ Ế Ắ
Tên Ký hi u
ệ
Công suất động cơ đốt trong Ne
Momen động cơ đốt trong Me
S vòng quay c u
ố ủa trục khuỷ ne
L t trong
ực kéo do động cơ đố Pk
Nhân t ng l c t trong
ố độ ực học ủa động cơ đố D
V n t
ậ ốc của xe v
Gia t t trong
ốc của xe khi dùng động cơ đố j
Th t trong
ời gian tăng tốc của xe khi dùng động cơ đố t
Quãng đường tăng tố ủa xe khi dùng động cơ đố
c c t trong S
Công su n
ất mô tơ điệ Nmotor
Momen c n
ủa mô tơ điệ Mmotor
L n
ực kéo do mô tơ điệ Pm
Nhân t ng l n
ố độ ực học của mô tơ điệ Dm
Gia t n
ốc của xe khi dùng mô tơ điệ jm
Th n
ời gian tăng tốc của xe khi dùng mô tơ điệ tm
Quãng đường tăng tố ủa xe khi dùng mô tơ điệ
c c n Sm
Nhân t ng l d hybrid
ố độ ực học của chế ộ Dh
Gia t a xe khi hybrid
ốc củ ở chế độ jh
Th hybrid
ời gian tăng tốc của xe ở chế độ th
Quãng đường tăng tố ủ ở ế độ
c c a xe ch hybrid Sh
Kh ng xe
ối lượ m
Gia t c tr ng
ố ọng trườ g
H s c n không khí
ệ ố ả k
Di n tích c n chính di n
ệ ả ệ F
H s c
ệ ố ản lăn f
Bán kính bánh xe rbx
Hi u su t h th ng truy n l c
ệ ấ ệ ố ề ự t
η
T s truy n l c chính
ỷ ố ề ự i0
T s truy n t i s i
ỷ ố ề ạ ố ihi

4. 3
DANH M C CÁC HÌNH V TH
Ụ Ẽ VÀ ĐỒ Ị
Hình 1.1 Xe hybrid
Hì ng tiêu th nhiên li
nh 1.1 Lượ ụ ệu trong các năm
Hình 1.3. Lượ ụ ầ ỏ ế ớ
ng tiêu th d u m trên th gi i
B ng 1.4. Th ng kê ngu
ả ố ồn năng lượng năm 2000
Bảng 1.5. Tiêu chuẩn Mỹ đối với ô tô du lịch (tính theo g/dặm quy trình FTP75)
Bảng 1.6. Tiêu chuẩn Cộng Đồng Châu Âu đối với ô tô tải hạng nhẹ
Bảng chuẩn Nhật Bản đối với ô tô du lịch sử dụng động cơ xăng
1.7 Tiêu
Hình 1.8 Đặ ủ ộng cơ đố
c tính c a đ t trong
Hình 1.9:Sơ đồ ệ ố
nguyên lý h th ng Hybrid
Hình 1.10. H th ng hybrid n i ti p
ệ ố ố ế
Hình 1.11. truy ng h ng hybrid n i ti p
Sơ đồ ền độ ệ thố ố ế
Hình 1.12. H th ng hybrid song song
ệ ố
Hình 1.13. Sơ đồ ền độ ệ ố
truy ng h th ng hybrid song song
Hình 1.14. H th ng hybrid h n h p
ệ ố ỗ ợ
Hình 1.15. Phân lo i xe hybrid
ạ
Hình 2.1. Sơ đồ ủ ề ự
chung c a truy n l c hybrid
Hình 2.2. Đường đặ ủa động cơ xăng
c tính ngoài c
Hình 2.3. Đường đặ ụ ộ động cơ xăng
c tính c c b
Hình 2.4. Đặ ệu động cơ xăng
c tính tiêu hao nhiên li
Hình 2.5 Đặ ệ ụ ộ ấ ử ụ
c tính tiêu hao nhiên li u ph thu c vào công su t s d ng
Hình 2.6: Đường đặ ủ ại động cơ điệ
c tính c a ba lo n.
Hình2.7:Sơ đồ ạt độ ủa động cơ điệ ộ ề
nguyên lý ho ng c n m t chi u.
Hình2.8:Đường đặ ủ ại động cơ điệ ề
c tính c a các lo n 1 chi u
Hình 2.9:Sơ đồ ạch tương ứ ủa động cơ điệ ừ ố ế
m ng c n kích t n i ti p
Hình 2.10. Bánh răng hành tinh

5. 4
Hình 2.11. Đặ ấ ủ ắ
c tính công su t c a c quy
Hình 2.12. Đặ ắ ới điệ
c tính c quy v n áp trung bình là 12 và 36V
B m các lo i c quy
ảng 2.13. Đặc điể ạ ắ
Hình 2.14. Mô hình c quy trên xe hybrid
ắ
Hình 2.15. Mô hình tính c quy
ắ
Hình 2.16 B k i momen
ộ ết nố
Hình2.17:M t s thi k t n
ộ ố ết bị ế ối mômen
Hình 2.18:C u hình 2 tr c
ấ ụ
Hình 2.19:C u hình 1 tr c
ấ ụ
Hình 2.20: K t n i t
ế ố ố ộ
c đ
Hình 2.21:Hệ bánh răng hành tinh Willson
Hình 2.21:Transmoto
Hình 2.22:H th ng truy n l c hybrid s d ng b k t n ki
ệ ố ề ự ử ụ ộ ế ối tốc độ ểu hệ bánh răng
hành tinh
Hình 2.23:H th ng truy n l c hybrid s d ng b k t n ki
ệ ố ề ự ử ụ ộ ế ối tốc độ ểu transmoto
Hình h th ng truy c hybrid xen k mômen và t v i h
2.24 : Sơ đồ ệ ố ền lự ẽ ốc độ ớ ệ bánh răng
hành tinh
Hình 2.25 Sơ đồ ệ ố ế ố
h th ng hybrid song song k t n i momen
Hình 2.26. Chương trình điề ể ố ể ủ ệ ố ề ự
u khi n t ng th c a h th ng truy n l c hybrid song song
k t n
ế ối cơ khí
Hình 2.27 Bi u di làm vi công su t yêu c u
ể ễn các chế độ ệc trên cơ sở ấ ầ
Hình 2.28 Bi chi u khi n Max.SOC-of-
ểu đồ ến lược điề ể PPS

6. 5
Hình 2.29 Minh h t m
ọa chiến lược tắ ở động cơ
Hình 3.2 Đặ ất động cơ đố
c tính công su t trong
Hình 3.3. Đồ ị ất động cơ đố
th công su t trong
Hình 3 th t trong
.4. Đồ ị momen động cơ đố
Hình 3.5. Sơ đồ ệ ố ề ự ấ ử ụ ộ ế ố
h th ng truy n l c hybrid c u hình song song s d ng b k t n i
momen
Hình 3.6. Đồ ị ự ạ ủ độ ố ề
th l c kéo t i bánh xe ch ng theo các tay s truy n
Hình 3.7 Đồ ị ố độ ự ọ ủa động cơ đố
th nhân t ng l c h c c t trong
Hình 3 th 1/j c t trong
.8 Đồ ị ủa động cơ đố
Đồ ị ời gian tăng tố ủ
th 3.9 Th c c a xe
Hình 3.10. Đồ ị quãng đường tăng tố ủ
th c c a xe
Hình 3.11. Đồ ị ấ ủa mô tơ điệ
th công su t c n
Hình 3.12. Đồ ị ủa mô tơ điệ
th momen c n
Hình 3.13. Đồ ị ự ủa mô tơ điệ
th l c kéo c n
Hình 3.14 Đồ ị ố độ ự ọ ủa mô tơ điệ
th nhân t ng l c h c c n
Hình 3.15 Đồ ị ủa mô tơ điệ
th 1/j c n
Đồ ị ời gian tăng tố ủ
th 3.16 Th c c a xe
Hình 3.17. Đồ ị quãng đường tăng tố ủ
th c c a xe
Hình 3.18 Đồ ị ự ở ế độ
th l c kéo ch hybrid
Hình 3.19 Đồ ị ố độ ự ọ ủ ế độ
th nhân t ng l c h c c a ch hybrid
Hình 3.20 Đồ ị ủ ế độ
th 1/j c a ch hybrid
Hình 3.21 Thời gian tăng tốc của xe

7. 6
M C
ỤC LỤ
L U
Ờ Ầ
I NÓI Đ ..........................................................................................................................................8
CHƯƠNG 1: T NG QUAN V XE HYBRID
Ổ Ề ..................................................................................... 10
1.1 Khái ni xe hybrid
ệm về ............................................................................................................... 10
1.2 Ti v s phát tri a xe hybrid
ề ề
n đ ề ự ển củ ......................................................................................... 11
1.3. Ý nghĩa của xe hybrid ................................................................................................................. 12
1.3.1 Ti m ngu n nhiên li u hóa th
ết kiệ ồ ệ ạch đang dầ ạ
n c n kiệt ...................................................... 12
1.3.2 Gi ng khí x
ảm lượ ả ô nhiễm môi trường................................................................................ 16
1.4 Đặ ể ủ
c đi m c a xe Hybrid HEV ..................................................................................................... 20
1.5 Phân loại HEV ............................................................................................................................. 22
1.5.1 C u hình n
ấ ối tiếp.................................................................................................................. 22
1.5.2 C u hình song song
ấ ............................................................................................................... 24
1.5.3 C u hình h n h
ấ ỗ ợp................................................................................................................. 25
1.6 Mức độ Hybrid............................................................................................................................. 26
1.7.Đặ ấn đề
t v nghiên c u
ứ .................................................................................................................. 27
CHƯƠNG 2: ĐẶ Ể
C ĐI M CỦ Ệ Ố Ề Ự
A H TH NG TRUY N L C HYBRID SONG SONG..................... 30
2.1 S c hybrid song song
ơ đồ truyền lự ............................................................................................... 30
2.2.Các chê độ ạ ộ ủ
ho t đ ng c a xe hybrid song song ........................................................................... 31
2.3Các cụm chi tiết chính trên cấu hình hybrid song song ................................................................ 31
2.3.1Độ ơ ệ
ng c nhi t:........................................................................................................................ 31
2.3.2 Mô tơ điện............................................................................................................................. 35
2.3.3H c
ệ thống truyền lự ................................................................................................................ 38
2.3.4 c quy
Ắ ................................................................................................................................... 39
2.3.5 B k
ộ ết nối.............................................................................................................................. 44
2.4 Chi n l u khi n c ng
ế ượ ề
c đi ể ủa hệ thố truyề ự
n l c hybrid ................................................................ 53
2.4.1 M n l
ục tiêu của chiế ượ ề ể
c đi u khi n ...................................................................................... 53
2.4.2 Chi n l
ế ược điề ể
u khi n ........................................................................................................... 54
2.4.3 Chi n l
ế ược điề ể ạp điệ ắ ự ạ
u khi n n n c quy c c đ i..................................................................... 56
2.4.4 Chi n l
ế ược điề ể ộ ơ
u khi n đ ng c -
On Off................................................................................. 60

8. 7
CH C H C C
ƯƠNG 3: XÂY D NG L
ỰNG, ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT ĐỘ Ự Ọ ỦA XE HBYRID C U
Ấ
HÌNH SONG SONG.............................................................................................................................. 62
3.1Mục tiêu xây dựng, đánh giá tính chất động lự ọ ủ
c h c c a xe hybrid c u hình song song
ấ .............. 62
3.2. Ph ng pháp xây d
ươ ựng, đánh giá tính chất độ ự ọ ủ
ng l c h c c a xe hybrid c u hình song song
ấ ..... 62
3.3 N i dung xây d ng tính ch
ộ ự ất độ ự ọ ủ ấ
ng l c h c c a xe hybrid c u hình song song........................... 62
3.3.1 Xây d ng l
ựng tính chất độ ực họ ủ ộ ơ đố
c c a đ ng c t trong ...................................................... 62
3.3.2 Xây d ng nhân t ng l
ự ố độ ực học cho mô tơ ệ
đi n ................................................................... 70
3.3.3. Xây d ng l
ựng tính chất độ ực họ ủ ở ế độ
c c a xe ch hybrid.................................................... 76
K N
ẾT LUẬ ............................................................................................................................................ 82
PHỤ Ụ
L C............................................................................................................................................... 83
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................................................... 91

9. 8
LỜI NÓI ĐẦU
Nước ta đang từng bướ ệ ện đạ ới quá trình đó
c công nghi p hóa và hi i hóa, cùng v
thì ngành công nghi n trong công cu c xây d c. Ô tô
ệp ô tô đóng vai trò to lớ ộ ựng đất nướ
d d bi Tuy
ần trở thành phương tiện được sử ụng phổ ến trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
nhiên ngu ng d u m n c n ki thành m i lo ng i l n cho
ồn năng lượ ầ ỏ đang dầ ạ ệt đã trở ố ạ ớ
tương lai củ ệ ộ ồ ệ ớ ế
a ngành công nghi p ô tô. Khi có m t ngu n nhiên li u m i thay th hoàn
toàn cho nhiên li u d u m thì vi c nâng cao tính ti t ki m nhiên li u cho ô tô là vô
ệ ầ ỏ ệ ế ệ ệ
cùng c p thi t. M t trong nh nâng cao tính ti t ki m nhiên li u trên ô
ấ ế ộ ững giải pháp để ế ệ ệ
tô là s d ng ô tô hybrid.
ử ự
V thu
ới mong muốn giúp cho những kỹ ật viên, những người lái xe hiểu biết về
xe hybrid PHEV, cũng như có thêm nguồ ệ ả ề ận văn
n tài li u tham kh o v xe PHEV. Lu
s d
ử ụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết thông qua việc xây dựng mô hình tính toán
độ ự ọ ủ ấ
ng l c h c c a xe hybrid có c u hình song song.
Đề ựng mô hình tính toán độ ự ọ ấ ề
tài “Xây d ng l c h c xe hybrid có c u hình truy n
độ ’’ đượ ự ệ ớ ụ
ng song song c th c hi n v i các m c tiêu sau :
- m h truy s d ng ngu ng c
Đặc điể ệ ền động và các chế độ ử ụ ồn năng lượ ủa xe
hybird
-C u hình truy ng song song c a xe hybrid;
ấ ền độ ủ
- ng
Xây dựng mô hình tính toán động lực học xe hybrid có cấu hình truyền độ
song song.
tài
Đề được thực hiện tại Bộ môn Ô tô và xe chuyên dụng, Viện cơ khí độ ự
ng l c
trường Đạ ọ ội dướ ự ớ ẫ ủ ạ ữ
i h c Bách khoa Hà n i s hư ng d n c a PGS.TS. Ph m H u Nam.
Tác gi xin ch ng d n t y c a PGS.TS. Ph m H u Nam và
ả ần thành cám ơn sự hướ ẫn tậ ụ ủ ạ ữ
các thầ ộ ụ ời gian, trình độ ữ ạ
y trong B môn Ô tô và xe chuyên d ng. Do th còn nh ng h n

10. 9
chế ất định nên đề ể ỏ ữ ếu sót. Kính mong đượ
nh tài không th tránh kh i nh ng thi c sự
quan tâm, đóng góp ý kiế ủ ầ ạn đồ ệp để đề tài đượ
n c a các th y và các b ng nghi c hoàn
thi p theo.
ện hơn trong quá trình nghiên cứu tiế
Tác gi xin chân thành c
ả ảm ơn!
Hà nội, ngày tháng năm

11. 10
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XE HYBRID
1.1 xe hybrid
Khái niệm về
Xe hybrid là lo i xe s ng hai ngu t trong
ạ ử ụ
d ồn độ ự
ng l c: Động cơ đố và động cơ
điệ ự ạt độ ủ ự ế ợ ạt độ ữ ộng cơ đốt trong và độ
n. S ho ng c a xe này là s k t h p ho ng gi a đ ng
cơ điệ ối ưu nhấ ộ ộ điề ể ẽ ết định khi nào động cơ đố
n sao cho t t. M t b u khi n s quy t trong
ho ng và khi nào c hai cùng ho ng.
ạt động, khi nào động cơ điện hoạt độ ả ạt độ
Hình 1.1 Xe hybrid
Ch ph thu
ế độ làm việc của ô tô trong điều kiện thực tế ụ ộc vào rất nhiều thông
s s m ng
ố như: tải trọng, tố ộ
c đ , hệ ố bám, độ nghiêng bề ặt đường,…. Do đó trong từ
điề ệ ụ ể ấ ầ ế ủ ồn độ ự Ở ỉ
u ki n c th công su t c n thi t c a ngu ng l c trên xe là khác nhau. ô tô ch
s d n t
ử ụ g một động cơ đốt trong hay động cơ điện trong nhiều điều kiện thì công suấ
phát ra và công su t c n thi t có s u này gây ra s lãng phí công su
ấ ầ ế ự ệt. Điề
khác bi ự ất
không c n thi t. Xe hybrid s ng hai ngu ng l
ầ ế ử ụ
d ồn độ ự ộng cơ đốt trong và độ
c là đ ng
cơ điệ ớ ụ ậ ụ ững ưu điể ủ ừ ại động cơ để đưa ra đượ
n v i m c tiêu là t n d ng nh m c a t ng lo c
công suấ ố
t t i ưu phù hợ ấ ớ ừng điề ệ ệ ủ ử ụ ạ
p nh t v i t u ki n làm vi c c a xe khi s d ng và tái t o

12. 11
năng lượ ữu ích trong quá trình phanh. Do đó xe hybrid so vớ ề ố ỉ
ng h i xe truy n th ng ch
s d ti d ng
ử ụng động cơ đốt trong và động cơ điện sẽ ết kiệm nhiên liệu, hiệu suất sử ụ
nhiên li u cao.
ệ
1.2 Ti v s a xe hybrid
ề ề
n đ ề ự phát triển củ
Những chiếc xe đầu tiên được triển lãm ở Paris Salon năm
hybrid 1899. Nó
được chế tạo bởi Pieper, Liège của Bỉ và công ty truyền tải điện Vendovelli và Priestly
của ột kiểu xe lai song song với một động cơ xăng nhỏ làm mát
Pháp. Xe Pieper là m
bằng gió được hỗ trợ thêm một động cơ điện và các ắc quy chì. Ắc quy sẽ được nạp khi
xe đang chạy đều trên đường cao tốc hoặc khi xe hoạt động tại chỗ. Khi công suất dẫn
động yêu cầu cao hơn công suất định mức của động cơ, motor điện sẽ cung cấp thêm
công suất cho động cơ. Nó là một trong hai chiếc xe hybrid đầu tiên và là chiếc xe lai
song song đầu tiên và không nghi ngờ rằng nó cũng là chiếc xe khởi động điện đầu
tiên.
Khái niệm xe lai điện thật sự trở nên hấp dẫn vào thập niên 90 khi một điều trở
nên chắc chắn rằng xe điện không bao giờ đạt đến mục tiêu tiết kiệm năng lượng. Tập
đoàn khởi động chương trình “Thách thức xe lai điện ” thu hút những
Ford Motor Ford
nỗ lực từ các trường đại học nhằm phát triển phiên bản xe lai cho sản xuất ô tô.
Các nhà sản xuất xe hơi trên thế giới đã xây dựng nhiều mẫu động cơ lai đạt đến
tính tiết kiệm nhiên liệu thật tuyệt vời so với các phiên bản động cơ đốt trong trước
đây. Tại Mỹ, đã xây dựng mẫu xe Intrepid ESX 1, 2, và 3. ESX1 là xe lai điện
Dodge
bố trí nối tiếp, công suất được cung cấp bởi động cơ diesel tăng áp nhỏ 3 xylanh và bộ
nguồn ắc quy, 2 động cơ điện công suất 100 hp được đặt ở hai bánh sau.Nỗ lực
của người châu Âu được thể hiện qua chiếc French Renault Next, là chiếc xe lai điện
cỡ nhỏ sử dụng động cơ đốt cháy cưỡng bức 750 cc và 2 motor điện. Nó có thể đạt tốc
độ tối đa là 29.4 km/l (70 mpg) và đặc tính tăng tốc tương đương với kiểu xe truyền
thống. Volkswagen cũng cho ra mẫu Chico, về cơ bản nó là một chiếc xe điện, với bộ

13. 12
ắc qui nickel metal hydride và một động cơ kích từ ba pha. Một động cơ xăng nhỏ hai
–
xy lanh dùng để nạp lại cho ắc quy và cung cấp thêm công suất khi hoạt động tốc độ
cao.Sự nỗ lực đáng kể nhất trong sự phát triển và thương mại hóa xe lai điện được tạo
ra bởi các nhà sản xuất người Nhật. Năm 1997 đã cho ra mắt dòng sedan Prius
Toyota
ở Nhật, Honda cũng cho ra dòng xe . Những chiếc xe trên hiện
Civic và Civic Hybrid
đang lưu thông trên toàn thế giới. Chúng có thể đạt đến tính năng tiêu thụ nhiên
liệu tuyệt hảo có một giá trị lịch sử
Toyota Prius và các dòng xe Honda vì chúng là
những chiếc xe lai đầu tiên đi vào thương mại hóa trong kỷ nguyên hiện đại để đáp ứng
vấn đề tiêu thụ nhiên liệu trên xe.
1.3. Ý nghĩa của xe hybrid
1.3.1 Ti u hóa th t
ết kiệm nguồn nhiên liệ ạ ầ
ch đang d n cạn kiệ
H d
ầu hết nhiên liệu sử ụng cho phương tiện giao thông là nhiên liệu lỏng được
chi d là nhiê ì à -
ết suất từ ầu mỏ n liệu hóa thạch được h nh th nh sau 400 600 triệu năm.
Chí ì v là ngu ó h á
nh v ậy dầu mỏ ồn nhiên liệu c ạn. Mặt kh c lượng tiêu thụ nhiên liệu
c a th gi ó à à ng kinh t
ủ ế ới tăng lên nhanh ch ng h ng năm theo đ tăng trưở ế
Hình 1.2. ng tiêu th nhiên li
Lượ ụ ệu trong các năm

14. 13
Hình 1.3 ng tiêu th d u m trên th gi i
. Lượ ụ ầ ỏ ế ớ
Theo bi ta c y s ng s ng c a th
ểu đồ 1.2 và 1.3 ó thấ ự tăng lên nhanh ch ng lượ
ó ử ụ
d ủ ế ớ
gi i
theo xu hướ ể ũ ấy lượ
ng phát tri n ng ng cao. V
à à
y c à c ng theo h nh 1. ta c n th
ì 3 ò ng nhiên
li u d u m d ng ch y ào l nh v c giao thông v n t
ệ ầ ỏ được sử ụ ủ ếu v ĩ ự ậ ải.
B ng 1.4 ng kê ngu
ả . Thố ồn năng lượng năm 2000
M á ó th th cò
ặt kh c theo bảng 1.3 ta c ể ấy được lượng dầu mỏ n lại chưa được
phá à á gi ó
t hiện v chưa được khai th c trên thế ới. Như vậy nguồn năng lượng h a thạch
chỉ đủ đến năm 2038 như h ở ậ trong gia đoạ ệ
ì
duy ch ình 1.4 . B i v y mà n hi n nay yêu
c à à tì á á gi
ầu cấp thiết của ng nh giao thông vận tải l m c c giải ph p để ải quyết vấ ề
n đ
năng lượng trong tương lai.

15. 14
Tìm và phát tri n ngu ng m
ể ồn năng lượ ới ch
: Phát triển các nguồn năng lượng sạ
có s n trong t n m t tr m c
ẵ ự nhiên như : năng lượng gió, năng lượng điệ ặ ời.... Ưu điể ủa
những nguôn năng lượng này là năng lượng hoàn toàn sạch với môi trường, có khả
cung c p trong th m giá thành khai thác l n, khó có th ai thác
ấ ời gian dài. Nhược điể ớ ể kh
v i công su t l n .
ớ ấ ớ
Phát triên các nguôn năng lượ ế ợ ớ ồn năng lượ ầ ỏ để ả ớ ự
ng k t h p v i ngu ng d u m gi m b t s
ph thu
ụ ộc và năng lượng dầu mỏ như Ethanol. Đây là loại xăng pha cồn sinh học, sẽ
làm gi t khí th i C02 ra không khí, là m t lo i nhiên li
ảm bớ ả ộ ạ ệ ện hơn vớ
u thân thi i môi
trường, đông thời ngườ ẽ ế ệ ới giá xăng thông thườ
i tiêu dùng s ti t ki m chi phí so v ng
(A92).
Phát triên các nguôn năng lượ ế
ng thay th thu
hoàn toàn không phụ ộc vào năng
lượ ỏ cũng đang rât phổ ế ộ ố ại đã đượ ụ ự ế
ng dâu m bi n. M t s lo c áp d ng trong th c t . Các
phát tri n v ng thay th n hi n nay là:
ể ề năng lượ ế trong giai đoạ ệ
Biodiesel: Biodiesel còn đượ ọ ọ ộ ạ ệ
c g i Diesel sinh h c là m t lo i nhiên li u có tính
ch c
ấ ố ớ ầu diesel nhưng không phải đượ
t gi ng v i d c sả ấ ầ ỏ ầ ự
n xu t tò d u m mà tò d u th
vật hay mỡ động vật. Biodiesel, hay nhiên liệu sinh học nói chung, là một loại năng
lượ ạ ặt khác chúng không độ ễ ả ự
ng s ch. M c và d phân gi i trong t nhiên.
Biogas: là 1 i khí sinh h c lên men y m khí các lo
loạ ọc, được sản xu t t
ấ ừ ệ
vi ế ại
phân h ng, th t.
ữu cơ hay xác độ ực vậ
Khí hoá l ng LPG, Khí thiên nhiên nén CNG: Thành ph n hóa h u c
ỏ ầ ọc chủ ế
y ủa
LPG là Propan (C3H8) và Butan (C4H10), thành ph n hóa h a CNG ch u là
ầ ọc củ ủ ế
y
Metan (CH4) và các Hydrocacbon khác như là Etan, Propan . . .
Hydro: Là m t lo i khí có nhi t cháy cao nh t trong t t c i nhiên li
ộ ạ ệ ấ ấ ả ạ
các lo ệu
trong thiên nhiên. Đặc điể ọ ủ ả ẩ ủ ỉ
m quan tr ng c a hydro là s n ph m cháy c a chúng ch là
nước (H20), đượ ọ ệ ạch lý tưở
c g i là nhiên li u s ng.

16. 15
Như vậ ồn năng lượ ới đang phát triển đều có ưu điể
y các ngu ng m m chung là
nhiên li u s ch th ng d u m
ệ ạ ải ra ít chât độc hại hơn năng lượ ầ ỏ. Nhưng các nguồn năng
lượng này chưa thê thay thê đượ ệ ầ ỏ ẫ ề ồ ạ ầ
c nhiên li u d u m vì v n còn nhi u các t n t i c n
giải quyết: chưa thê sản xuât trên quy mô lớn như biogas, ảnh hưởng an ninh lương
thực như biodiezel, ethanol, đang còn tôn tại trong vấn đề công nghệ và giá thành như
Hydro khí hóa l ng LPG.
ỏ
S v
ự phát triên của các phương tiện hiện tại: Hiện nay đi đôi ới việc phát triển
các phương tiệ ới ưu việt hơn, tối ưu các phương tiệ ệ ại cũng là mộ ả
n m n hi n t t gi i pháp
vô cùng h u hi u:
ữ ệ
Hoàn thi t m a nó bao
ện độ ỹ ậ
ng cơ diezel; Các k thu ớ ể nâng cao tính năng củ
i đ
g n t
ồm áp dụng hệ thông phun commonrail điều khiển điệ ử, lọc bồ hóng và xử lý khí
trên đườ ả băng hoặc nâng cao chât lượ ệ ử ụ ệ
ng x ng nhiên li u, s d ng nhiên li u diesel có
hàm lượng lưu huỳ ự ấ
nh c c th p.
Ô tô chạy băng các loại nhiên liệu lỏng thay thế: Các loại nhiên liệu lỏng thay
th hi th n u
ế ện nay là cồn, colza,... có nguồn từ ực vật. Do thành phầ c trong nhiên liệ
th 2
ấp nên quá trình cháy sinh ra ít chất ô nhiễm có gốc carbon, đặc biệt là giảm CO .
Ngày nay vi ng d ng các lo i nhiên li u l ng thay th n còn r t h n ch do giá
ệc ứ ụ ạ ệ ỏ ế ẫ
v ấ ạ ế
thành c a nhiên li nh
ủ ệu còn cao ả hưởng an ninh lương thực.
Ô tô ch y b ng khí thiên nhiên: có hai gi i pháp s ng khí thiên nhiên trên xe
ạ ằ ả ử ụ
d
ô tô đó là khí thiên nhiên dướ ạng khí và khí thiên nhiên dướ ạ ỏ ộ
i d i d ng l ng. M t trong
nh ng r
ững khó khăn khiến cho nguồn năng lượng này chưa được áp dụ ộng rãi trên
phương tiệ ậ ả ấn đề lưu trữ ạ ạ ỏ
n v n t i là v khí thiên nhiên (d ng khí hay d ng l ng) trên ô
tô.
Ô tô ch y b n: ô tô ch n v nguyên t c là ô tô s ch tuy i (zero
ạ ằ điệ
ng ạy điệ ề ắ ạ ệt đố
emission) đố ới môi trườ ố. Tuy nhiên ô tô điệ ẫ
i v ng không khí trong thành ph n v n còn

17. 16
nhi c tr trong phát
ều vấn đề ần giải quyết khi lượng điện dự ữ ắc quy chưa được cao. Sự
triển xe chạy băng pin nhiêu liệu: công nghệ pin nhiên liệu có thể được phát hiện vào
năm 1839 bở ển dài đế
i ông William Grove, và trong quá trình phát tri n ngày nay. o tô
lai (hybrid): ô tô lai là lo i ô tô s d ng ít nh t hai ngu c kéo b sung cho nhau
ạ ử ụ ấ ồn sứ ổ
d t
Trong khi các giải pháp sử ụng ô tô chạy hoàn toàn bằng điện còn nhiều bấ
c hybrid s d
ập thì ô tô ử ụng động cơ điện và động cơ đốt trong tỏ ra có nhiều ưu thế
nh d ng
ất. Ô tô lai dạng này sử ụng động cơ điện một chiều chạy bằ ắc quy được nạp
điệ ằng điện lướ ừ ạp điệ ổ ừ ụm động cơ đố
n b i khi ô tô d ng và n n b sung t c t trong -mát
phát điệ ọt chieu bo trí trên xe. Động cơ đôt trong chỉ ệ ở ế độ ổn đị
n m làm vi c ch nh
nên hi u su c là t
ệ ấ ạt đượ
t đ ối ưu. Động cơ nhiệ ở đây có thể là động cơ Diesel hay
t
động cơ nhiên liệ ỏ ỏ ậ
u khí (khí thiên nhiên, khí dâu m hoá l ng LPG)... Chính vì v y ô tô
lai điệ động cơ đôt trong ngoài ưu điêm ứ ộ ễ ấ ệ
n- có m c đ phát ô nhi m th p còn có hi u
su d
ất sử ụng năng lượng rất cao. Do đó xe hybrid chính là xu hướng phát triển chính
c i ngày nay.
ủa xe hơi hiện đạ
1.3.2 Gi m
ả lượng khí xả ô nhiễm môi trường
Ngày nay v ô nhi ng cùng v i s nóng lên c
ấn đề ễm môi trườ ớ ự ủa Trái đất đã trở
thành v nghiêm tr ng ng tr c ti n ch ng cu ng c i
ấn đề ọ ảnh hưở ự ếp đế ất lượ ộc số ủa mỗ
chúng ta. M t trong các nguyên nhân c m môi nóng lên
ộ ủa ô nhiễ trường cũng như sự
c ng khí x ô nhi m t
ủa Trái đất là lượ ả ễ ừ các động cơ đốt trong trên các phương tiện giao
thông v n t i. Cùng v ng s d n nay
ậ ả ới xu hướ ử ụng xe hơi không ngừng tăng lên như hiệ
s là v n n n ô nhi ng tr m tr u chúng ta không có bi n pháp x lý
ẽ ấ ạ ễm môi trườ ầ ọng nế ệ ử
k p th i. Chính vì v y ngày nay t n s n xu
ị ờ ậ ại các quốc gia có nề ả ất xe hơi phát triển cũng
như tạ ệ ẩ ả ủa xe hơi đã không ngừng đượ ằ
i Vi t nam, tiêu chu n khí x c c nâng cao nh m
h n ch t ng khí x t trong th ng.
ạ ế ới mức tối đa lượ ả độc hại mà động cơ đố ải vào môi trườ
Dưới đây là bả ả ộ ẩ ả ủ ỹ ậ ả
ng tham kh o m t sô tiêu chu n khí x c a M , Tây Âu, Nh t B n và
Vi t Nam
ệ
khí
Bảng 1.5 giới thiệu sự thay đổi về giới hạn nồng độ các chất ô nhiễm trong

18. 17
xả ô tô ở Mỹ theo thời gian đối với ô tô du lịch. Giới hạn này được áp dụng ở hầu hết
các bang trừ California và NewYork (những bang có yêu cầu khắc khe hơn) và đo theo
quy trình FTP75. Các bang này cho thấy mức độ khắc khe của tiêu chuẩn tăng dần theo
thời gian: nồng độ cho phép của CO từ 84g/dặm năm giảm xuống còn 3,4g/dặm
1960
hiện nay (giảm khoảng 25 lần); nồng độ HC cũng trong thời gian đó giảm từ
10,6g/dặm xuống còn 0,25g/dặm (giảm khoảng 40 lần); mức độ giảm NOx có thấp
hơn, từ 4,1 xuống 0,4 (giảm khoảng 10 lần).
Bảng Tiêu chuẩn Mỹ đối với ô tô du lịch (tính theo g/dặm quy trình FTP75)
1.5.
Với châu Âu
Mức độ phát sinh ô nhiễm cho phép đối với ô tô du lịch v
à ô tô tải hạng nhẹ theo quy trình thử ECE áp dụng ở cộng đồng Châu Âu cho ở bảng
1.6.

19. 18
Bảng Tiêu chuẩn Cộng Đồng Châu Âu đối với ô tải hạng nhẹ
1.6. tô
Với Nhật Bản
Đối với ô tô du lịch sử dụng động cơ xăng.Tiêu chuẩn Nhật Bản theo chu trình thử 10
chế độ và 11 chế độ ứng với các loại ô tô khác nhau trình bày trên các bảng 4,5,6
Bảng Tiêu chuẩn Nhật Bản đối với ô tô du lịch sử dụng động cơ xăng
1.7

20. 19
Để đảm bảo các tiêu chuẩn ngày càng khắt khe về phát thải như trên đòi hỏi mỗi
chiếc ô tô hiện đại ngày nay không ngừng hoàn thiện. Đã có nhiều biện pháp về mặt
kết cấu được đưa ra như: hoàn thiện buồng đốt, hoàn thiện hệ thống nạp, xả, hoàn thiện
hệ thống đánh lửa, …Tuy nhiên nếu vẫn chỉ sử dụng động cơ đốt trong là nguồn động
lực duy nhất thì trong quá trình làm việc chiếc xe không thể tự khắc phục được nhược
điểm cố hữu của loại động cơ này là: đặc tính của động cơ đốt trong không phù hợp với
đặc tính tối ưu với nguồn động lực trên ô tô.
D c tính làm vi , ta th t trong s
ựa vào đặ ệc của động cơ trên hình vẽ ấy động cơ đố ẽ
làm vi c hi u qu , v ng khí x ít nh ng ho ng t
ệ ệ ả ới lượ ả ất nằm trong đườ ạ ộ
t đ ối ưu. Tuy
nhiên trong th d t trong ph i làm vi i nh t
ực tế trong quá trình sử ụng thì động cơ đố ả ệc vớ ấ
nhi i
ều chế độ làm việc khác nhau như: khởi động, tải nhẹ, tải trung bình, tăng tốc, tả
n ng…Nh thu
ặ ững đặ ể
c đi m làm việc này củ ộng cơ hoàn toàn phụ
a đ ộc vào điều kiện
s d d r ng
ử ụng khách quan như: tố ộ
c đ xe, độ ốc của đương, tải t ọng của xe…Vì vậy nhữ
đặc điể ẽ làm động cơ đố ệ ở ọ ần trên đường đặ ứ
m này nó s t trong làm vi c m i ph c tính ch
không ph làm vi ng t
ải chỉ ệc trong vùng đường hoạt độ ối ưu
Hình 1.8 Đặ ủa động cơ đố
c tính c t trong

21. 20
. ng khí x ô nhi ng c c ph c tri
Do đó lượ ả ễm môi trườ ủ ộng cơ khó mà khắ
a đ ụ ệt để
m c
ặc dù đã nhiều biện pháp kết cấu để ải tiến kết cấu củ ộng cơ. Xe hybrid sẽ
a đ khắc
phục được nhược điể ả
m căn b n củ ộ ố
a đ ng cơ đ t trong bằng cách kết hợ ộ
p đ ng cơ đốt
trong v n. Khi có thêm m n c ta có th u khi n ch
ới mộ động cơ điệ
t ột động cơ điệ ể điề ể ế
độ ệ ủ ộng cơ đố ố ụ ể ẽ ỉ cho động cơ đố
làm vi c c a đ t trong theo ý mu n, c th là ta s ch t
trong làm vi ng làm vi ng khí th i ô
ệc trong đườ ệc tối ưu mà thôi. Khi đó rõ ràng thì lượ ả
nhiễm từ động cơ đốt trong được giảm rõ rệt. Vì vậy xe hybrid đang là xu hướng chủ
đạ ủ ề ệ ệ
o c a n n công nghi p ô tô hi n nay.
1.4 a xe Hybrid HEV
Đặ ể
c đi m củ
Hình 1.9: nguyên lý h th ng Hybrid
Sơ đồ ệ ố
Trên đây là sơ đồ ạt độ ủ ại xe HEV. Động cơ điệ
nguyên lý ho ng chung c a lo n
đượ ử ụng để ở ộ ạy bình thườ ẽ ận hành đồ ộ
c s d kh i đ ng xe, trong quá trình ch ng s v ng b .
Động cơ điệ ụng tăng cườ ấp năng lượng để xe tăng tố ự
n còn có công d ng cung c c c c
đạ ặ ố ặ ố ốc, động cơ điện đượ ử ụng như mộ
i ho c leo d c. Khi phanh xe ho c xu ng d c s d t
máy phát để ạp điệ ắ ống như các phương tiệ ử ụng động cơ
n n cho c quy. Không gi n s d

22. 21
điện khác, động cơ HEVs không cầ ồn điện bên ngoài, động cơ đố ẽ
n ngu t trong s cung
c ng cho c quy khi c n thi t.
ấp năng lượ ắ ầ ế
Các ch làm vi a h th
ế độ ệc củ ệ ống Hybrid :
− Động cơ đố ộ ền năng lượng để đẩ ạ ế độ
t trong m t mình truy y xe ch y. Ch này
đượ ử ụ ối ưu củ ộng cơ đốt trong. Khi xe đạt đế ộ ố ộ đ
c s d ng trong v ng t
ù a đ n m t t c đ ã
đượ ị ừ đặ nh động cơ, động cơ sẽ đượ ởi độ khi động cơ đạt đượ
c xác đ nh t c tí c kh ng và c
s vò vù ì t à à à ng
ố ng quay ở ng tối ưu th động cơ điện sẽ ắt v xe được chạy ho n to n bằ
động cơ đốt trong.
− Động cơ điệ ộ ền năng lượng để đẩ ạ ế độ này đượ ử
n m t mình truy y xe ch y. Ch c s
d y kh à àn t th
ụng khi xe chạ ở chế độ ởi h nh, vận h h xe ở ố ộ
c đ ấp, hay địa hình hạn chế
phát th i ô nhi n c mômen l ng quay th
ả ễm. Do đặc tính củ ộng cơ điệ
a đ ó ớ ở ố
n s vò ấp
nên t c mômen. Khi ng quay th t trong c c tiêu th
ậ ụng đượ
n d ở ố
s vò ấ ộ ố
p đ ng cơ đ ó mứ ụ
nhiên li n s t ki m nhiên li u ,v t sinh
ệu lớn do đ ử ụng động cơ điệ
ó s d ẽ ế
ti ệ ệ à á
không ph
phát th i.
ải độc hạ
− C này
ả hai động cơ đốt trong và điện truyền năng lượng để đẩy xe chạy. Chế độ
đượ ử ụng trong quá trình tăng tố ốc. Khi xe tăng tố ế ố ộ độ
c s d c hay leo d c đ n t c đ mà ng
cơ đốt trong vượ ỏ ả ối ưu th động cơ điệ ại đượ ởi độ ổ sung năng
t ra kh i d i t ì n l c kh ng b
lượ p đẩ ất hai động cơ đượ ế ối đẩy xe tăng tố ự ạ ầ
ng giú y xe. Công su c k t n c c c đ i hay c n
mômen để vượ ố
t d c.
− Ắc quy thu năng lượ ừ ải (phanh tái sinh). Trong quá trình phanh năng
ng t t
lượng đượ ồi và lưu tại pin để ử ụ ột động cơ điện. Năng
c thu h tái s d ng sau thông qua m
lượng sinh ra khi phanh trên xe thông thườ ể ệt năng, c
ng chuy n h a th nh nhi
ó à òn trên xe
hybrid h i ti thu h ng chuy n th
ệ ống phanh đượ
th c cả ến để ồi năng lượ ể à p
nh điện năng nạ
điệ ắ
n cho c quy.

23. 22
− Ắc quy thu năng lượ ừ động cơ đố ế độ mà độ
ng t t trong. Ch ng cơ đố ạ
t trong n p
năng lượ ừ ại lúc đó không có năng lượng đi tớ ả ặ ắ
ng cho pin khi xe d ng l i t i ho c khi c
quy c n. Khi xe d ng l t trong c c quy
ần nạp điệ ừ ại động cơ đố ó th u
ể được tắt, nhưng nế ắ
c ì á à truy ng
ần nạp điện th năng lượng từ động cơ không truyền tới b nh xe m ền qua độ
cơ điện để ạ ắ
n p cho c quy.
− Ắc quy thu năng lượ ừ động cơ đố ừ ải đồ ờ ố
ng t t trong và t t ng th i. Khi xe xu ng
dốc, năng lượng từ động cơ tới động cơ điệ ả ự ả
n do không có c n, l y l
ú à
c n c c n quán
tính s ng do l ày sinh ra s c n n c quy.
ẽ âm. Năng lượ ực n ẽ ấp điệ ạp cho ắ
− Động cơ đố ền năng lượ ớ ả ắc quy đồ ờ ắ ầ
t trong truy ng t i t i và ng th i. Khi c quy c n
n ò à ò
ạp điện (sắp hết điện), d ng năng lượng từ động cơ chia th nh hai d ng tới động cơ
điện để ạ ắ ớ ủ độ
n p cho c quy và t i bánh xe ch ng.
− Động cơ đố ền năng lượ ớ ắc quy và động cơ điệ ận năng
t trong truy ng t i n nh
lượ ừ ắ ề ớ ả
ng t c quy truy n t i t i .
− Động cơ đố ền năng lượ ớ ả ả ền năng lượ ớ ắ
t trong truy ng t i t i và t i truy ng t i c quy
thông qua động cơ điện .
1.5 i HEV
Phân loạ
Theo cách ph i h p công su t gi n ta có th phân lo
ố ợ ấ ữ ộng cơ nhiệt và động cơ điệ
a đ ể ại
xe n
hybrid HEV thành 3 cấu hình: Cấu hình nối tiếp, cấu hình song song, cấu hình hỗ
h p
ợ
1.5.1 C i ti p
ấu hình nố ế
Động cơ điện truyền lực đến các bánh xe chủ động, công việc duy nhất của động
cơ nhiệt là sẽ kéo máy phát điện để phát sinh ra điện năng nạp cho quy hoặc cung
ắc-
cấp cho động cơ điện .

24. 23
Hình 1.10. H th ng hybrid n i ti p
ệ ố ố ế
Dòng điện sinh ra chia làm hai phần, một để nạp ắc quy và một sẽ dùng chạy
-
động cơ điện. Động cơ điện ở đây còn có vai trò như một máy phát điện (tái sinh năng
lượng)
khi xe xuống dốc và thực hiện quá trình phanh.
Hình 1.11. truy ng h ng hybrid n i ti p
Sơ đồ ền độ ệ thố ố ế
Ưu điểm: t trong s không khi nào ho ng không t i nên
Động cơ đố ẽ ạt độ ở chế độ ả
gi c ô nhi t trong có th n ho ng t i
ảm đượ ễm môi trường, Động cơ đố ể chọ ở chế độ ạt độ ố

25. 24
ưu, phù hợ ớ ạ ặt khác động cơ nhiệ ỉ ạt độ ế ạy đườ
p v i các lo i ôtô. M t ch ho ng n u xe ch ng
dài quá quãng đườ g đã quy định dùng cho ăcquy. Sơ đồ ể ầ ộ ố
n này có th không c n h p s .
Nhược điểm: Tuy nhiên, tổ ợ ố ế ồ ạ ững nhược điểm như:
h p ghép n i ti p còn t n t i nh
Kích thướ ắ ớn hơn so vớ ổ ợp ghép song song, động cơ đố
c và dung tích c-quy l i t h t
trong luôn làm vi ng nh cung c p ngu n cho quy nên d
ệc ở ế độ ặ
ch n ọ ể
c đ ấ ồn điệ ắc- ễ ị
b
quá t i.
ả
1.5.2 Cấu hình song song
Dòng năng lượng truyền tới bánh xe chủ động đi song song. Cả động cơ nhiệt và
motor điệ ề ự ớ ụ ủ độ ớ ứ ộ tùy theo các điề
n cùng truy n l c t i tr c bánh xe ch ng v i m c đ u
ki h th
ện hoạ ộ
t đ ng khác nhau. Ở ệ ống này động cơ nhiệt đóng vai trò là nguồn năng
lượ ền moment chính còn motor điệ ỉ đóng vai trò trợ giúp khi tăng tố ặ
ng truy n ch c ho c
vượ ố
t d c.
Kiểu này không cần dùng máy phát điện riêng do động cơ điện có tính năng giao
hoán lưỡ ụ ẽ ệ ụ ạp điệ ắ ế độ ạt độ
ng d ng s làm nhi m v n n cho c-quy trong các ch ho ng bình
thườ ổ ấ ấ ền độ ể ởi động động cơ
ng, ít t n th t cho các cơ c u truy ng trung gian, nó có th kh
đốt trong và dùng như một máy phát điện để ạp điệ ắ
n n cho c-quy.
Ưu điểm: Công suấ ủ ẽ ạnh hơn do sử ụ ả ồn năng lượ
t c a ôtô s m d ng c hai ngu ng,
m ho c-quy
ứ ộ
c đ ạt động củ ộng cơ điện ít hơn động cơ nhiệt nên dung lượ
a đ ng bình ắ
nh n
ỏ và gọn nhẹ, trọng lượng bản thân của xe nhẹ hơn so với kiểu ghép nối tiếp và hỗ
h p.
ợ
Nhược điểm: ph
Động cơ điện cũng như bộ ận điều khiển motor điện có kết cấu
phức tạp, giá thành đắt và động cơ nhiệt phải thiết kế công suất lớn hơn kiểu lai nối
ti p. Tính ô nhi nhiên li u không cao.
ế ễm môi trường cũng như tính kinh tế ệ

26. 25
Hình 1.12 th ng hybrid son
. Hệ ố g song
Hình 1.13 truy ng h ng hybrid song song
. Sơ đồ ền độ ệ thố
1.5.3 C p
ấu hình hỗn hợ
H th th i
ệ ống này kết hợp cả hai hệ ống nối tiếp và song song nhằm tận dụng tố
đa các lợi ích đượ ệ ố ố ế ộ ộ ậ ọ ế ị
c sinh ra. H th ng lai n i ti p này có m t b ph n g i là "thi t b
phân chia công su n giao m i liên t c công su
ất" chuyể ột tỷ ệ ế ổ
l bi n đ ụ ất củ ộ
a đ ng cơ
nhi u
ệt và động cơ điện đến các bánh xe chủ động. Tuy nhiên xe có thể chạy theo "kiể
êm d i m n. H ng này chi trong vi
ịu" chỉ ớ
v ột mình động cơ điệ ệ ố
th ếm ưu thế ệc chế ạ
t o
xe hybrid.

27. 26
Hình 1.14 th ng hybrid h n h p
. Hệ ố ỗ ợ
1.6 M Hybrid
ức độ
Đê đánh giá mức độ ử ụ năng lượ ấ ừ ồ ắ động cơ điệ
s d ng ng c p t các ngu n c quy- n và
động cơ đốt trong ngườ ử ụ ỉ ệ ỉ ệ ỉ ệ ấ ủ ộ
i ta s d ng t l hybrid. T l hybrid là t l công su t c a đ ng
cơ điệ ấ ủa ô tô đượ ể ệ ằ ứ
n trên công su t c c th hi n b ng công th c:
Trong đó : EHR là t l s d ng ph n so v ng toàn b c a
ỉ ệ ử ụ ần năng lượng điệ ới năng lượ ộ ủ
xe hybrid.
CHR là t l s d t trong so v
ỉ ệ ử ụng phần năng lượng động cơ đố ới năng
lượ ộ ủ
ng toàn b c a xe hybrid.
Pm n P
: là công suất động cơ điệ e: là công su t trong D a vào t
ất động cơ đố ự ỉ ệ
l
hybrid, ô tô đượ ại là ô tô thông thườ ấ
c chia ra làm ba lo ng, ô tô hybrid th p, ô tô hybrid
trung bình, ô tô hybrid cao. Quan sát hình 1.14 thấy ô tô thông thường cân rât ít năng
lượ ự ữ ắ ộ ất đượ ộng cơ đố
ng d tr trong c quy. Và toàn b công su c đ t trong cung cap.
Hybrid trung bình ch t phân công suât cung câp cho h n l
ỉ ộ
m ệ ố
th ng truyề ực là được
đóng góp do động cơ điệ ấ ồ ấ ấ ệ
n. Hybrid th p, ngu n công su t cung c p cho h thông truyên
e
e m
P
CHR
P P
=
+
m
e m
P
EHR
P P
=
+

28. 27
lực phân lớn vân là do động cơ đốt trong cung cấp, nhưng động cơ điện cung đa dong
gop m t phân không nh và tông công suât c
ộ ỏ ủa xe. Trên xe hybrid hoàn toan, Đọng cơ
điẹn đong vai trò chủ đạ ệ ố ề ự ồ ấ
o cung câp công suât cho h th ng truy n l c ngu n công su t
động cơ giả ần. Đố ới động cơ nố ế ấ ấp đượ ấy tò độ
m d i v i ti p 100% công su t cung c c l ng
cơ điện như trên hình 1.14.
Hình 1.15. Phân lo i xe hybrid
ạ
Hình 1.14 minh h t l các thành ph ng theo m hybrid c
ọa về ỉ ệ ần năng lượ ức độ ủa
các loại ô tô khác nhau.
Nh n
ậ xét: m
Qua các phân tích về ứ ộ
c đ hybrid thì hybrid nối tiếp có mứ ộ
c đ
hybrid cao nh t, yêu c u công su t c c cung c p hoàn toàn b
ấ ầ ấ ủa tải đượ ấ ằng động cơ điện,
hybrid song song có m hybrid cao do công su t yêu c c cung c p ch
ứ ộ
c đ ấ ầu đượ ấ ủ ế
y u
b t trong ch t ph n công su t.
ằng động cơ điện còn động cơ đố ỉ đóng góp mộ ầ ấ
1.7.Đặ ấ ề ứ
t v n đ nghiên c u
Trên th u công trình nghiên c u v ô tô hybrid. Trong công trình
ế ới đã có nhiề
gi ứ ề
nghiên c u “Modern electric vehicle”, tác gi
ứ ả Mehrdad Ehsani đã phân tích các cấu
hình khác nhau v xe hybrid, trong công trình tác gi
ề ả đã nghiên cứu các kết cấu của bộ

29. 28
kết nối giữ ộ
a đ ng cơ đốt trong và động cơ điệ ả
n trên xe hybrid. Tác gi Yuagun Huang
đã nghiên cứu “Optimal torque distribution control strategy for parallel Hybrid electric
Urban”, trong u khi
đó tác giả đã phân tích các phương pháp điề ển dòng năng lượng
trên xe hybrid song song. Tác gi Niel J.Schouten trong bài báo “Energy management
ả
strategies for PHEV using fuzzy logic”, đã sử ụ ụ ờ
d ng công c logic m trong tính toán
điề ể ệ ố năng lượ ấ
u khi n vi c phân b ng trên xe hybrid có c u hình song song. Trong công
trình “Electric Hybrid Electric and Fuel Cell Vehicles 2nd Edition của tác giả Mehrdad
Ehsani, Yimin Gao, Ali Emadi đã nghiên cứ ề ế độ ệ ủ ế
u v các ch làm vi c c a hybrid , thi t
k h th ng truy c hybrid c u hình song song.
ế ệ ố ền lự ấ
Ở nướ ữ ần đây đã nhậ ẩ ộ ố ạ ủ
c ta, nh ng năm g p kh u m t s lo i xe hybrid c a các hãng
như: Toyota, Honda, Isuzu. Tuy nhiên các tài liệu hướ ẫ ử ụ ử ữ ả
ng d n s d ng, s a ch a b o
dưỡng không có đầ ủ gây khó khăn cho ngườ ử ụng cũng như các kỹ ậ
y đ i s d thu t viên
s y
ửa chữa. Các công trình nghiên cứu trong nước về hybrid cũng còn rất ít, chủ ếu là
các bài báo phân tích s c n thi t c a xe hybrid, nguyên lý ho a xe hybrid.
ự ầ ế ủ ạt động củ
T ính
ừ các phân tích trên, tôi đã chọn đề tài nghiên cứu “Xây dựng mô hình t
toán độ ự ọ ấ ền độ
ng l c h c xe hybrid có c u hình truy ng song song’
M c tiêu nghiên c u c a lu m:
ụ ứ ủ ận văn nhằ
- truy s d
Đặc điểm hệ ền động và các chế độ ử ụng nguồn năng lượng của xe
hybird
- C u hình truy ng song song c a xe hybrid;
ấ ền độ ủ
- ng ng
Xây dự mô hình tính toán động lực học xe hybrid có cấu hình truyền độ
song song.
N i dung nghiên c u c a lu
ộ ứ ủ ận văn được trình bày qua các chương

30. 29
Chương 1: Tổ ề
ng quan v xe hybrid
Trong chương này trình bày trình bày khái niệm xe hybrid, ý nghĩa của xe
hybrid trong điề ệ ử ụ ệ ệ ề ố ầ ỏ đang dầ
u ki n s d ng hi n nay. Nhiên li u truy n th ng là d u m n
cạn kiệt, tiêu chuẩn phát thải tại các quốc gia ngày càng nghiêm ngặt. Tuy nhiên chưa
có ngu n nhiên li u nào thay th c cho d u m . Vì v y có th thay th
ồ ệ ế hoàn toàn đượ ầ ỏ ậ ể ế 1
phần bằng cách kết hợp động cơ đốt trong với một nguồn năng lượng khác trên xe
hybrid để ế ệ ệ
ti t ki m nhiên li u.
a xe hybrid c u hình song song
Chương 2: Đặc điểm củ ấ
Trong chương này trình bày các chế độ làm việc chính của xe hybrid;các bộ
phận chính trong truyền lực hybrid như: động cơ đốt trong, động cơ điệ ắ ộ
n, c quy, b
k t n i, h p s u khi n trong quá trình làm vi a xe hybrid.
ế ố ộ ố; các chiến lược điề ể ệc củ
Chương 3: Xây dựng, đánh giá tính chất động lực học của xe hybrid có cấu
hình truy ng song song
ền độ
Trong chương này trình bày cách xây dựng các tính chất động lực học của ô tô
như: lự ạ ủ độ ố độ ự ọ ố ời gian tăng tố
c kéo t i bánh xe ch ng, nhân t ng l c h c, gia t c, th c,
quãng đường tăng tố ủ ộ
c c a đ ng cơ đốt trong, mô tơ điệ ế độ ừ đó đánh
n và ch hybrid. T
giá t ng thông s
ừ ố động lực học này
Nội

31. 30
CHƯƠNG 2: ĐẶ Ể Ủ Ệ
C ĐI M C A H THỐNG TRUYỀ Ự
N L C HYBRID
SONG SONG
2.1 Sơ đồ ề ự
truy n l c hybrid song song
Hình 2.1. Sơ đồ ủ ề ự
chung c a truy n l c hybrid
D trên y v i c u trúc c a xe hybrid c u hình song song s
ựa vào sơ đồ ta thấ ớ ấ ủ ấ ẽ
g ph n chính sau:
ồm các bộ ậ
Động cơ nhiệ ấ ồn năng lượ
t: có vai trò cung c p ngu ng chính cho xe trong quá
trình xe làm vi c
ệ
Động cơ ệ ởi độ ạ ở ố ộ ấ ặ ầ
đi n: có vai trò kh ng, khi xe ch y t c t th p ho c khi xe c n
công su t l n
ấ ớ
Ắ ự ữ năng lượng điệ
c quy: có vai trò d tr n
B k t n i: có vai trò k t n i công su t t ng
ộ ế ố ế ố ấ ừ 2 nguồn là động cơ đốt trong và độ
cơ điện đế ớ ộ ền cơ khí trên xe
n v i b truy

32. 31
B truy n công su t t b k t n n bánh xe ch ng
ộ ền cơ khí: có vai trò truyề ấ ừ ộ ế ối đế ủ độ
2.2.Các chê độ ạt độ ủ
ho ng c a xe hybrid song song
Do có 2 ngu ng l n nên trong quá
ồn độ ực là động cơ đốt trong và động cơ điệ
trình làm vi c xe hybrid có m t s làm vi c sau:
ệ ộ ố chế độ ệ
- m
Chê độ ột mình động cơ đốt trong cung cấp công suất cho tải. Trường hợp này
có thê s hoàn toàn cung
ử ụng khi ăc quy gân như hoàn toàn kiệt và động cơ có thể
d
c yêu c u ph t i.
ấp đủ ầ ụ ả
- ng
Xe chạy hoàn toàn bằng năng lượ ắc quy động cơ được tắt hoàn toàn, chế độ
này đượ ạt trong trườ ọ
c kích ho ng h p động cơ hoạt độ ệ ả như ở ố ộ
ng không hi u qu t c đ
r t th p hay trong vùng khí th i cao.
ấ ấ ả
-Động cơ đôt trong ,động cơ điện kết hợp cung cấp lực kéo(chế độ hybrid) được sử
d ng khi c n m t công su t l nh ho c khi leo d
ụ ầ ộ ấ ớn như khi tăng tốc mạ ặ ốc.
- Quá trình phanh tái sinh: Động năng của chiếc xe bị thu hồi thông qua một máy
phát điện. Năng lượ ồ ẽ đượ ạ ẽ đượ ừ ụ
ng thu h i s c s c vào pin và s c s d ng sau này.
- Ch n ng
ếđộ ạp điện cho ăc quy. Tùy theo phương án điều khiển nguồn năng lượ
c ng
ủa ăc quy. Một là luôn duy trì ở trạng thái no, hai là được giới hạn bởi hai ngưỡ
c tr n p cho c quy phù h p.
ủa năng lượng ăc quy dự ữ mà có các chế độ ạ ắ ợ
2.3Các c m chi ti u hình hybrid song song
ụ ết chính trên cấ
2.3.1Động cơ nhiệt:
Là ngu ng l ôtô hybrid có th
ồn độ ự ở
c chính, ể dùng động cơ xăng, động cơ
Diesel, động cơ Hydro, khí hóa lỏ ặ ệ Động cơ đố ộ ố ủ
ng ho c pin nhiên li u. t trong, h p s c a
ôtô hybrid (Toyota Prius).Độ ố ử ụ ể là động cơ
ng cơ đ t trong s d ng trong xe hybridcó th
xăng hay động cơ diezel giông như động cơ đôt trong sử ụng trên ô tô thông thườ
d ng.
Động cơ xăng có đường đặ ố ộ đượ
c tính mômen - t c đ c trình bày trên hình 2. . Khi
3

33. 32
động cơ làm việ ải tôc độ
c trong d nMin đên nM là không ôn định vì khi làm việc trong
vùng này khi t i tr mômen xo n và t u gi m d
ả ọng tăng thì ắ ố ộ động cơ đề
c đ ả ẫ ế
n đ n chết
máy. Vùng ho nh c
ạt độ ổn đị
ng ủ ộ
a đ ng cơ là từ nM đế ặ
n nMax, trong vùng này m c dù
t c
ải trọng tăng thì tố ộ
c đ ủa động cơ vân tăng, nhưng mômen củ ộng cơ giả ầ
a đ m d n vì
v y c n có h p s s mômen
ậ ầ ộ ố để tăng trị ố
Hình 2. c tính c
4 trình bày đường đặ ục bộ ủ ộng cơ xăng, Đây là họ
c a đ các
đườ ể ị mômen xoăn củ ộng cơ xăng vớ ỗi độ ở bướ
ng bi u diên giá tr a đ i m m m ga khác
nhau. Mômen xoan cua động cơ tỉ ệ ậ ới độ ở bướ ứ ộ ở bướ
l thu n v m m ga t c là đ m m ga
càng l mômen xo n càng l n
ớn thì động cơ có ắ ớ
Hình 2.2 c tính ngoài c
. Đường đặ ủa động cơ xăng

34. 33
Hình 2.3. Đường đặ ụ ộ động cơ xăng
c tính c c b
Hình 2. u di c tính tiêu hao nhiên li u c t trong. Tiêu
3 biể ễ ặ
n đ ệ ủ ộng cơ đố
a đ
hao nhiên li u c , mômen xo
ệ ủ ộng cơ phụ ộ
a đ thu c và tố ộ
c đ ắ ủ ộng cơ tương
nc a đ
chế độ ải hay độ ở ớ động cơ có vùng làm việ
t m bư m ga khác nhau. Trên hình 2.4 c
tiết kiệm nhiên liệu nhât là 250g/kw với hiệu suất nhiệt là 34,3% tương ứng với dải
mômen 180 y mu
- -
210 (Nm) và tôc độ động cơ 1800 3000(vòng/phút). Vì vậ ốn
nâng cao hi u su t c m nhiên li i ho
ệ ấ ủ ọng cơ cung như tiêt kiệ
a đ ệu thì độ ả
ng cơ ph ạt
độ ệ ếu động cơ làm việ ạ ả ắ ốc độ
ng trong vùng làm vi c này. N c t i d i mômen xo n và t
càng xa vùng làm vi m tính kinh t nhiên li u c
ệc tối ưu thì càng làm giả ế ệ ủa động cơ
Tính kinh t nhiên li c vào s ng c
ế ệu củ ộ ụ ộ
a đ ng cơ xăng ph thu ự ộ
tác đ ủa các
y m u,
ếu tố là công suât, tôc độ và độ ở bướm ga, đặc điểm nhiên liệ đặc điểm tiêu
th c truy u
ụ ủ ộng cơ , số
a đ lượng số ền của hộp số, lực cản của xe, tố ộ
c đ xe và điề
ki quy
ện hoạt động... Nhưng ba yếu tố ết định tính kinh tế nhiên liệu củ ộng cơ
a đ
đố ốc độ động cơ, mômen xoắn và độ ở bướm ga. Trong trườ ợ
t trong là t m ng h p

35. 34
Hình 2.4. Đặ ệu động cơ xăng.
c tính tiêu hao nhiên li
thông thường động cơ có vùng hoạt độ ằ ạt độ ẫn đế
ng n m ngoài vùng ho ng này d n
tiêu t n nhi u công su t và cho hi u qu kinh t nhiên li
ố ề ấ ệ ả ế ệu không cao như được
biểu diễn trên hình 2.9 là vùng thường xuyên hoạt động củ ộng cơ. Trên xe
a đ
hybrid PHEV động cơ truyề ấ ự ếp đế ủ độ ả
n công su t tr c ti n bánh xe ch ng nên ph i
làm vi c trong m i công su ng ti t ki m nh
ệ ột dả ấ ố ộ. Để động cơ hoạt độ
t - t c đ ế ệ ất,
người ta cho động cơ hoạt động trên đường nét đứt như biêu diễ ọ
n hình 2.9 g i là
t th
ính tiêt kiệm nhiên liệu của ô tô hybrid được thể hiện trực tiếp qua các hệ ống lai
VD: HSD c a toyota v i m ng công ngh này cho ra công
ủ ớ ột động cơ V6 (3.3 lít) sử ụ
d ệ
suât băng động cơ V8(4,4 lit) vớ ự ạ ấ ễ ấp hơn mứ
i s phát x ch t gây ô nhi m th c cho phép.
Hay phiên b n xe t i c a Isuzu ELF có th t ki c 35% m c tiêu th nhiên li
ả ả ủ ể ế
ti ệm đượ ứ ụ ệu
trên đường trườ ể ố ớ ồng độ ả ả
ng và 15% khi di chuy n trong thành ph v i n khí x gi m
25%.

36. 35
Hình 2.5 Đặ ệ ụ ộ ấ ử ụ
c tính tiêu hao nhiên li u ph thu c vào công su t s d ng
2.3.2 Mô tơ ệ
đi n
Hi trên
ện nay, động cơ điện trang bị ôtô có rất nhiều loại khác nhau như: Động cơ
m ng
ột chiều có chổi than, động cơ xoay chiều không đồng bộ, động cơ xoay chiề ồ
u đ
b tr
ộ, động cơ xoay chiều từ ở và động cơ một chiều không chổi than. Xét về đặc tính
cơ củ ộng cơ điện thì động cơ điệ ộ ề ẽ ấ ộ ốt hơn
a đ n m t chi u s cung c p m t mômen kéo t
động cơ điệ ề ).Động cơ điệ ộ ề ởi độ ớ
n xoay chi u (H2.6 n m t chi u có mômen kh ng l n phù
h í ý
ợp với đặc t nh l tưởng của xe. Tuy nhiên loại động cơ điện một chiều có chổi than
thì tu i th không cao, trong quá trình v i b ng ch i than. Còn
ổ ọ ận hành đòi hỏi phả ảo dưỡ ổ
động cơ điệ ộ ổ ấ ều ưu điểm nhưng giá thành cao và
n m t không ch i than thì có r t nhi
cũng chưa đượ ổ ế ị trường. Động cơ xoay chiều có nhược điể ệ
c ph bi n trên th m là h
thống điều khiển phức tạp, cần có bộ biế ần để ến đổi điệ ộ ề ừ ắ
n t bi n m t chi u (DC) t c
quy thành dòng điệ ều (AC) để ấp cho động cơ.
n xoay chi cung c

37. 36
Theo cách kích thích từ thì động cơ điện một chiều có rất nhiều loại. Theo cách
phân loại này thì có các loại động cơ điện như:
+ Động cơ điệ ộ ề ừ độ ậ ồm động cơ kích thích bằ
n m t chi u kích t c l p: Bao g ng nam
châm vĩnh cử ay kích thích điệ ừ ạ ằng nam châm vĩnh cữ ỉ
u h n t . Lo i kích thích b u ch
dùng cho các lo t nh vài ch c W). Lo n t
ại động cơ có công suấ ỏ ỡ
(c ụ ại kích thích điệ ừ có
dây qu n l n t n m t chi ng h
ấ ấy điệ ừ ắc quy lưới điệ ộ ều và được dùng trong trườ ợp điều
chỉnh điệ ạ ộ ấ ớn và điệ ấ ặc điệ
n áp trong ph m vi r ng, công su t l n áp th p ho n áp cao.
Hình 2.6 c tính c a ba lo n.
: Đường đặ ủ ại động cơ điệ
Đườ Đặ ủ ộng cơ điệ ộ ề
ng1- c tính c a đ n m t chi u.
Đườ Đặc tính AC đồ ộ
ng 2- ng b .
Đườ Đặc tính AC không đòng bộ
ng 3- ..
+ Động cơ điệ ộ ề ự ỳ ố
n m t chi u t kích thích: Tu theo cách n i các dây quấn kích
thích ta có:
- n m t chi u kích thích song song.
Động cơ điệ ộ ề
- n m t chi u kích thích n i ti p.
Động cơ điệ ộ ề ố ế
- n m chi u kích thích h n h p.
Động cơ điệ ột ề ỗ ợ

38. 37
(a) (b) (c) (d)
Hình2.7 nguyên lý ho ng c n m t chi u.
:Sơ đồ ạt độ ủa động cơ điệ ộ ề
p.
(a): Kích thích độc lậ
(b) : Kích thích song song.
(c) : Kích thích n i ti p.
ố ế
(d): Kích thích h n h p.
ỗ ợ
Đố ới động cơ điệ ộ ều kích thích độ ậ ặc dù nó có ưu điể ả
i v n m t chi c l p m m là kh
năng điề ỉ ậ ợ ế ả ử ụ
u ch nh dòng kích thích thu n l i và kinh t . Tuy nhiên, ta ph i s d ng thêm
m bên
ột nguồn kích thích phụ ngoài, điều này sẽ gây khó khăn trong việc bố ắ
trí và s p
x t nên ta không ch n lo i này.
ếp các chi tiế ọn loại động cơ điệ ạ
Hình2.8 ính c a các lo n 1 chi u
:Đường đặc t ủ ại động cơ điệ ề
U
It
Ut
Iø
I
Rdc
Iø
It
U
I
Iø
I
U
Rt Rt
Iø
I
U
Rdc It

39. 38
H2.8 ính c a : 1- u kích t h n h p m c thu n, 2-
chỉ ra đặc t ủ động cơ 1 chiề ừ ỗ ợ ắ ậ động cơ
1 chi u kí song song, 3- ích t n i ti p, 4- ích t h n
ề ch từ động cơ 1 chiều k ừ ố ế động cơ k ừ ỗ
h p m c ngh ch. Trong cá ính trên ch có hi í n i ti p có
ợ ắ ị c đặc t ỉ động cơ 1 c ều k ch từ ố ế
d ng hypebol khi n th p ta v n có M l ính này thích h u ki n kh i
ạ ấ ẫ ớn. Đặc t ợp với điề ệ ở
hành c ó ta s d ng lo ày.
ủa ôtô do đ ử ụ ại động cơ n
Hình 2.9 m ng c n kích t n i ti p.
:Sơ đồ ạch tương ứ ủa động cơ điệ ừ ố ế
Tuỳ theo cách kích thích từ, động cơ điện một chiều có những tính năng khác
nhau bi u di n b c. Trong các lo c tính thì quan
ể ễ ằng các đường đặc tính làm việ ại đặ
trọng nhất là đặc tính cơ: là đặ ể ị ệ ữ ố ộ
c tính bi u th quan h gi a t c đ quay và mômen (n =
f(M)) khi U = const.
Đặc tính cơ củ ộng cơ điệ ộ ề ố ế ạ ủa đườ
a đ n m t chi u kích thích n i ti p có d ng c ng
Hyperbol b c hai. Ta th y r n m t chi u kích thích n i ti p, t
ậ ấ ằ ở động cơ điệ
ng ộ ề ố ế ố ộ
c đ n
gi s r
ảm rất nhanh khi mômen M tăng và khi mất tải (I = 0, M = 0) có trị ố ất lớn. Cũng
v x
ì vậy mà thường ít dùng động cơ điện một chiều trong các trường hợp dễ ảy ra mất
t c t
ải như dùng đai truyền. Vì khi xảy ra mất tải thì tố ộ
c đ ủ ộng cơ sẽ
a đ tăng đột ngộ
rất nguy hiểm. Với đặc tính cơ mềm mại như vậy, động cơ điện một chiều rất có ưu
việt trong những điều kiện cần mở máy nặng nề và cần tố ộ
c đ thay đổi trong một phạm
vi r ng. Ví d u máy kéo t n, c n tr c...)
ộ ụ ở các đầ ải (xe điện, đầu máy điệ ầ ụ
2.3.3H th c
ệ ống truyền lự
truy b k
Để ền công suất từ ộ ết nối đến bánh xe chủ động, trên xe hybrid song
Rtn
E
U
R
I
M
T¶i
n
I

40. 39
song s ng b hành tinh thay cho h p s p s hành tinh có k
ử ụ
d ộ ộ
h p số ộ ố cơ khí. Vì hộ ố ết
c u nh g n, phù h p v i không gian b trí trên xe hybrid.
ấ ỏ ọ ợ ớ ố
V ng d s tr
ới một hộp số hành tinh được ứ ụng và nhờ ự ợ giúp củ ộng cơ
a đ
điện thì động cơ đốt trong luôn đượ ể ộng trên đường đặ ố
c chuy n đ c tính t i ưu của
nó nâng cao kh m nhiên li u. Câu t o c ng bao g
ả năng tiêt kiệ ệ ạ ủa hộp số ự độ
t ồm
bánh răng mặ ờ ằ ở ữa, các bánh răng hành tinh nhỏ ớ
t tr i n m gi ăn kh p và xoay
quanh bánh răng mặ ời được lăp vớ ỡ ối cùng là vành răng bao bên
t tr i các giá đ , cu
ngoài bao quanh, ăn khớ ới các bánh răng hành tinh như hình 2.
p v
Hình 2.10. Bánh răng hành tinh
Vòng răng thường đượ ế ạ ở ặ ài để ăn khớ ớ
c ch t o thêm các rãnh m t ngo p v i
các đĩa ma sát củ ợp như vậy các đĩa ma sát sẽ ăn khớ ới vòng răng. Cả
a ly h p v ba
thành ph n mô-men, truy -men ho
ần này đêu có khả năng đóng vai trò nhậ ền mô ặc
có th c nh b y t s truy i.
ể ố đị ởi vậ ỷ ố ền được thay đổ
2.3.4 Ắc quy
c d
Ắ quy sử ụng trên xe hybrid là ắc quy điện hóa. Nó là thiết bị điện hóa giúp

41. 40
chuy d
ển đổi năng lượng từ ạng điện năng sang hóa năng trong quá trình nạp và
chuyển đổi ngược lại trong quá trình phóng. Một ăc quy gôm nhiều ngăn mắc nổi tiếp
v v
ới nhau Mỗi ngăn ắc quy là một thành phầ ộ
n đ c lập, và hoàn toàn giống nhau ề cơ
bản một ngăn ăc quy gôm 3 thành phân chính là hai cực dương , âm được nhúng trong
dung d n môi
ịch điệ
Vai trò: Ac quy trên xe hybrid đóng vai trò như mộ ộ ữ năng lượ
t b tr ng giúp xe
tích tr l t c t mà
ữ ại năng lượng của động cơ khi công xuấ ủa động cơ cao hơn công xuấ
t i yêu câu, tích tr ng thu h
ả ữ năng lượ ồi được trong quá trình phanh. Lượng năng
lượng này đượ ộng cơ điệ ển thành cơ năng trong quá trình khởi độ
c đ n chuy ng hay
tăng tốc .
Các ch làm vi
ế độ ệc: Trong quá trình làm vi c quy có hai ch làm vi
ệc ắ ế độ ệc là
n m b o c quy có th phóng b t c khi nào PHEV ho t
ạp và phóng. Nhưng để đả ả Ắ ể ấ ứ ạ
độ ắc quy đượ ở ộ ề ển sao cho năng lượ ắ
ng thì c kiêm soát b i b đi u khi ng trong c quy
khi đế ớ ạn dướ ắ ẽ đượ ạ ừ ệ ống hybrid, khi đế ớ ạ
n gi i h i SL thì c quy s c s c t h th n gi i h n
trên SH thì b ng ng cho s ng
ộ điêu khiên sẽ ừ ạc Pin như trong quá trình thu hồi năng lượ
phanh và gi m t .
ả ố ộ
c đ
Đặ ủa Ăc quy.
c tính c
Đặ ệ ủa ăc quy đượ ể ệ ệ ậ ị
c tính làm vi c c c th hi n qua hai quá trình làm vi c thu n ngh ch là
quá phóng và quá trình n c trung cho ch ng làm vi c quy là tr ng thái
ạ ặ
p . đ ất lượ ệc của ắ ạ
tích điệ ủa ăc quy ký hiệ ộ ỉ tiêu đánh giá chất lượ
n c u là SOC. M t trong các ch ng làm
vi c
ệc của ăc quy là công suất riêng của ắc quy(Wh/kg) là năng lượng mà ắ quy có thể
cung câp so v i kh ng c c quy. Tr ng c c quy s u công su
ớ ối lượ ủa ắ ọng lượ ủa ắ ẽ ỏ ế
nh n ất
riêng c c quy l n , v i m t công su t yêu c u nh u này có th
ủa ắ ớ ớ ộ ấ ầ ất định của xe ô tô điề ể
làm gi m tr ng c
ả ọng lượ ủa xe.

42. 41
Hình 2.11. Đặ ấ ủ ắ
c tính công su t c a c quy
Hình 2.11 c tính c ng ho ng t c quy là
là đường đặ ủa ăc quy, đườ ạt độ ối ưu của ắ
đường có Pn p
ạ n s d ng g i thích nguyên lý làm vi
= 0. Để đơn giả ử ụ ắc quy chì axit để ả ệc
c c quy. c quy s d ng dung d n phân là axit sunfuric b t o
ủa ắ Ắ ử ụ ịch điệ ản cực được chế ạ
b ng chì
ằ
Hình 2.12 c tính c quy v n áp trung bình là 12 và 36V
. Đặ ắ ới điệ
Hình 2. c tính c quy v n áp trung bình là 12 và 36V Hình 2.29(a)
12 Đặ ắ ới điệ
cho th n th
ấy dòng điện và điệ ế ự
c c của ắc qui 36 V và 12 V có cư ng đ
ờ ộ dòng điện là

43. 42
100 Ah v i công su t t i (công su n). Hình v cho th ng v c qui 36
ớ ấ ả ất phóng điệ ẽ ấy rằ ới ắ
V, công su t c c quy có th cung c p kho c qui 12
ấ ự ạ ắ
c đ i mà ể ấ ảng 8.5 kW.Nhưng vớ ắ
i
V, công su t c i là 3 Hình 2.21(b) cho th c qui 36 V có hi u su t phóng
ấ ự ạ
c đ kw. ấ ắ
y ệ ấ
điện hơn 70% tạ ấ ấ Đố
i công su t th p 7 kw. i vớ ắc qui có điệ ấ ấ
i n áp 12 V công su t th p
2.5 kw. th ruy
Do đó, với hệ ống t ền lực xe lai điện hỗn hợp đưa ra trong chương này,
thì m t h n 42 V ( c qui có 36 V) có th cung c p cho ho ng c a motor
ộ ệ ống điệ
th ắ ể ấ ạt độ ủ
điệ ất đị ứ ả
n (công su nh m c kho ng 7 kW).
Trên ô tô có s d ng nhi u lo i i ng dùng trên ô tô có
ử ụ ề ạ ắc quy, các loạ ắc quy thườ
ắ ớ ệ ấ ớn hơn 80%, công suấ ực đạ
c quy chì axit v i hi u xu t l t c i 150- 400 (Wh/kg), li -
ion hi u xu t l t c -300 (wh/kg). Ni/Zn hi u su
ệ ấ ớn hơn 90%, công xuấ ực đại 200 ệ ất 65%,
công xuât c i 170- 260(Wh/kg). Trên xe hybrid v n s d ng lo c quy chì axit
ực đạ ẫ ử ụ ại ắ
vì pin li- t. còn pin chì axit giá
ion có nhiêu đặc điêm tôt hơn hăn nhưng giá thành đắ
thành r hi u suât cao, công suât l m c i này
ẻ ẹ ớn. các loại ăc quy và đặc điể ủa các loạ
đượ ả
c trình bày trong b ng 2.13
B m các lo i c quy
ảng 2.13. Đặc điể ạ ắ
Battery Anode Cathode electrolyte Cell voltage
Lead acid
- Pb PbO2 H2SO4 2V
Nikel-cadmium Cd Ni(OH)2 KOH 1,2V
Nikel-metal
hydride
Metal
Hydride
Ni(OH)2 KOH 1,2V
Lithium-ion Carbon Lithium oxide
Lithiated
solution
3,6V
Mô hình tính toán:

44. 43
Hình 2.14cho th y u u ra c t mô hình pin. Tham s u vào
ấ đầ vào và đầ ủa mộ ố đầ
hi n t i c n n
ệ ạ ủa pin là cường độ dòng điệ ạp IB và tham s u ra c a pin trong quá trình
ố đầ ủ
soc là năng lượ ự ữ
ng d tr sc , hi n th u ra là V
ệu điệ ế đầ 0 và nhi pin là
ệt độ tg.
Hình 2.14. Mô hình trên xe hybrid
ắc quy
S c tr n áp m m ch V
ứ ở kháng tương đương Ri, và điệ ở ạ 0 i di n c ng
là hai đạ ệ ộ
g p c a quá trình hóa h c ph c bi n trong hình 2. .
ộ ủ ọ ức tạp trong mô hình đượ ểu diễ 19
Hình 2.15. Mô hình tính c quy
ắ
n thê c c biêu di
Trong qua tnnh phong điẹn, điẹ ực của ăc qui có thê đượ ễn như
sau
0 ( ) [R ( ) ]
t i C
V V SOC SOC R I
= − +
V i
ớ Vo (SOC) R
và t (SOC) l n áp m m n tr trong c
ần lượt là điệ ở ạch và điệ ở ủa
ắ ệ ụ ạ ạ ủ ắ
c qui nó có nhi m v là tr ng thái n p c a c qui, và Rc n tr dây d n. Công
là điệ ở ẫ
su n t u di
ất phóng điệ ại cực có thê được biể ễn như sau:

45. 44
2
( ) [ ( ) ]
t i C
P IV SOC R SOC R I
= − +
Công su t c i c i c c bi u di
ấ ực đạ ủa tải có thê đạt được tạ ực đượ ể ễn như sau
Công su n phóng là :
ất cực đại này thu được khi dòng điệ
2.3.5 B k t n i
ộ ế ố
Trên xe hybrid song song PHEV c n có b k i công su t gi t
ầ ộ ết nố ấ ữa động cơ đố
trong và động cơ điệ ằ ế ợ ồ ấ
n nh m k t h p hai ngu n công su t.
Động cơ đốt trong và động cơ điệ ể ế ối như sau: ế ố ế ố
n các ki u k t n k t n i mômen, k t n i
t , k i ki u mômen - t .
ốc độ ết nố ể ốc độ
2.3.5.1 H th k t n i mômen
ệ ống truyền lực hybrid dùng bộ ế ố
a.Đ c đi
ặ ể ủ
m c a bộ ế
k t nối momen
M k g do.
ột thiết bị ết nối mômen như sơ đồ hình 2.20 ồm có 3 cổng và có 2 bậc tự
Cổng 1 là đầu vào đơn hướng, cổng 2 và 3 là cổng ra hoặc vào 2 chiều, nhưng cả 2
không cùng là c ng vào m t lúc. C ng 1 k i tr c ti t trong ho
ổ ộ ổ ết nố ự ếp với động cơ đố ặc
thông qua 1 h p s ng 2 k t n c ti p v i tr n ho c qua 1
ộ ố cơ khí. Cổ ế ối trự ế ớ ục của mô tơ điệ ặ
h p s ng 3 k t n i v i bánh xe ch ng qua liên k
ộ ố cơ khí. Cổ ế ố ớ ủ độ ết cơ khí.
N s c
ếu bỏ qua tổn thất và giả ử ổng 2 đang là cổng vào thì năng lượng ra bánh xe
là : T3ω3 = T1ω1+ T2ω2
0
2[ ( ) ]
i C
V
I
R SOC R
=
+
2
0
max
( )
4[ ( ) ]
t
i C
V SOC
P
R SOC R
=
+

46. 45
Hình 2.16 B k t n i momen
ộ ế ố
Mômen k t n i có th c bi u di n : T
ế ố ể đượ ể ễ 3 = k1T1+k2T2 với k1 và k2 c u
là tham số ấ
trúc c k t n
ủa bộ ế ối mômen.
V n t
ậ ốc góc ω1 ,ω2 và ω3 quan h v
ệ ới nhau : ω3 = ω1/k1 = ω2/k2 .
Hình2.17 t s thi k t n i mômen
:Mộ ố ết bị ế ố

47. 46
Thi k
ết bị ết nối mômen có rất nhiều kiểu khác nhau hình 2.17 cho thấy một số
thi d
ết bị cơ bản như : truyền động bánh răng, đai hay sử ụng trực tiếp mô tơ điện. Do
tính đa dạ ủ ộ ế ố ệ ố ề ự ề
ng c a b k t n i mômen nên h th ng truy n l c hybrid song song có nhi u
c k
ấu hình khác nhau. Dựa trên bộ ết nối mômen được dùng ,cấu hình 1 hay 2 trục sẽ
đượ ử ụ ỗ ấ ộ ố ể đượ ặ ạ ị ẫ
c s d ng. Trong m i c u hình, h p s có th c đ t t i các v trí khác nhau d n
đến đặc tính kéo khác nhau.
b.M u hình hybrid song song s
ộ ố ấ
t s c ủ ụ ế ố
d ng k t n i momen
-C u hình 2 tr
ấ ục
Hình 2.18 u hình 2 tr c
:Cấ ụ
Trên đây là 1 cấ ụ ủ ệ ố ề ực hybrid, trong đó bộ ế ố
u hình 2 tr c c a h th ng truy n l k t n i
đượ ử ụ ể ộ ả ố ớ ặp bánh răng ăn khớ ộ ố được đặ
c s d ng là ki u h p gi m t c v i 2 c p ngoài. H p s t
gi k ng
ữa bộ ết nối mômen và bánh xe chủ động. Hộp số tăng cường mômen của cả độ
cơ và mô tơ điệ ớ ỷ ệ ấ ẽ ợp khi động cơ và mô tơ điệ
n v i cùng t l .C u hình này s thích h n
tương đố ỏ đượ ử ụ
i nh c s d ng.

48. 47
-C u hình 1 tr
ấ ục
Hình 2.19 có c n và g nh t c k t n i mômen c a ki
ấu trúc đơn giả ọn nhẹ ấ ủa bộ ế ố ủ ểu lai
song song, c u hình 1 tr c, roto c n có ch i mômen
ấ ụ ủa mô tơ điệ ức năng như 1 bộ ế ố
k t n
(với k1=1 và k2=1). Mô tơ điệ ể đặ ữ ộng cơ và hộ ố ặ ở ữ ộ ố
n có th t gi a đ p s ho c gi a h p s
và truy i. Trong hình trên mômen c c bi
ền lực cuố ủa cả động cơ và mô tơ điện đượ ến đổi
bởi hộp số. Tuy nhiên ,động cơ va mô tơ điện được yêu cầu có dải tố ộ
c đ như
nhau.C th
ấu hình này được dùng với loại mô tơ nhỏ, được gọi là hệ ống truyền lực
hybrid nh ng, 1 máy phát
ẹ, trong đó chức năng củ ộng cơ điện như 1 máy khởi độ
a đ
điện, 1 động cơ phụ và cho phanh tái sinh.
Hình 2.19 u hình 1 tr c
:Cấ ụ
Ưu điểm : k g
ết cấu nhỏ ọn, đơn giản. Đặc tính kéo của xe gần giống với đặc tính
t u su t cao do ít t n hao qua b truy n.
ối ưu. Hiệ ấ ổ ộ ề
m
Nhược điể : hai nguồn độ ự ầ ả ố ộ như nhau do ở ế độ ố
ng l c c n có d i t c đ ch hybrid t c
độ ụ ả ỉ ệ ớ ả ốc độ ủa động cơ đố động cơ điệ
tr c ra ph i t l v i c t c t trong và n.
2.3.5.2 H th k t n i t
ệ ống truyền lực hybrid dùng bộ ế ố ốc độ
a. Đặ ể ộ ế ố ốc độ
c đi m b k t n i t

49. 48
Hình 2.20 K t n i t
: ế ố ố ộ
c đ
Năng lượng được cung c t n
ấ ở ồn năng lượng có đượ
p b i 1 ngu c kế ối cùng nhau
b ng t c b k k
ằng cách cộ ố ộ
c đ ủa chúng. Tương tự ộ ết nối mômen, bộ ết nối tố ộ
c đ có sơ
đồ như H1.13 cũng gồ ổ ậ ự ổ ế ố ới động cơ đố ớ
m 3 c ng – 2 b c t do .C ng 1 k t n i v t trong v i
dòng năng lượng đơn hướ ổ ể ế ố ới mô tơ điệ ặ ề ự
ng. C ng 2 và 3 có th k t n i v n ho c truy n l c
cuố ả 2 đề ới dòng năng lượ ề
i, c u v ng 2 chi u.
B k t n
ộ ế ối tốc độ cơ khí có thuộc tính : ω3 = ω1k1 + ω2k2 .
với k1 và k2 k 3
là hằng số ết hợp với cấu trúc và hình học được thiết kế. Trong số
tố ộ
c đ ,ω1 , ω2 và ω3 p.
,2 trong số chúng độc lập với nhau và có thể điều khiển độc lậ
Do s ràng bu ng, mômen xo c liên k t cùng nhau b
ự ộc của bảo toàn năng lượ ắn đượ ế ởi :
T3 = T1/k1 = T2/k2 .
M t thi k t n i t n hình là h
ộ ết bị ế ố ố ộ
c đ điể ệ bánh răng hành tinh như H1.14 :
Hình 2.21:Hệ bánh răng hành tinh Willson

50. 49
Hệ bánh răng hành tinh gồm 3 cổng đơn vị : bánh răng mặt trời, bánh răng bao
và c n d ng trên hình.
ầ ẫn được đánh số 1,2,3 tương ứ
V i i
ớ g = R2/R1 = Z2/Z1 ta có m i quan h t
ố ệ ốc độ và mômen như sau :
Thi d k
ết bị khác được sử ụng như một bộ ết nối tố ộ
c đ là mô tơ điện với stato
không c i là transmoto). Có th m có stato c nh v
ố định (được gọ ể coi mô tơ gồ ố đị ới
khung như 1 mô tơ truyề ố
n th ng, và có 2 roto roto trong và roto ngoài. Roto ngoài,
–
roto trong và kho ng không khí là 3 c .21 :
ả ổng như hình 2
Hình 2.21:Transmoto
T c
ố ộ
c đ ủa mô tơ, trong điều kiện thông thường, là tố ộ
c đ tương đối của roto
trong v i roto ngoài. Quan h có th c bi u di
ớ ệ ố ộ
t c đ ể ợ
đư ể ễn : ωor = ωir + ωoi ,và quan hệ
mômen : Tor = Tir = Te .

51. 50
b. C u hình hybrid song song s
ấ ử ụ ộ ế ố ố ộ
d ng b k t n i t c đ
thi k k s d c
Tương tự ết bị ết nối mômen, bộ ết nối tố ộ
c đ có thể ử ụng để ấu thành
h th k
ệ ống truyền lực hybrid. Với 2 loại thiết bị ết nối tố ộ
c đ dùng hệ bánh răng hành
tinh hay transmotor, ta cũng có 2 cấu hình khác nhau như hai ví dụ ới đây
dư hình 2.22
và hình 2.23
-C u t n i t s d
ấ hình kế ố ốc độ ử ụng bánh răng hành tinh
Hình 2.22 th ng truy n l c hybrid s d ng b k t n bánh
:Hệ ố ề ự ử ụ ộ ế ối tốc độ kiểu hệ
răng hành tinh
b k
Như đã phân tích về ộ ết nối tố ộ
c đ kiểu hệ bánh răng hành tinh ở trên, để
thay đổ ế độ ạt độ ủ ố trí thêm cơ cấ ạ
i ch ho ng c a xe ta b u khóa 1 và 2. Khi khóa 1 ho t
động, năng lượ ề ừ độ
ng truy n t ng cơ đố ẽ ị ắ ạ ộ
t trong s b ng t, còn khi khóa 2 ho t đ ng
bánh răng bao củ ệ hành tinh đứ ức là năng lượ ề ừ động cơ điệ ị
a h ng yên t ng truy n t n b
ng hybrid –c
ắt. Khi cả hai khóa mở, xe hoạt động chế độ ả hai động cơ cùng truyền
năng lượ ớ ủ độ
ng t i bánh xe ch ng.
-C u hình k t n i t s d ng transmotor
ấ ế ố ốc độ ử ụ

52. 51
Hình 2.23 th ng truy n l c hybrid s d ng b k t n u transmoto
:Hệ ố ề ự ử ụ ộ ế ối tốc độ kiể
v
Cũng hoàn toàn tương tự ới sơ đồ ợ
khó
hình 2.27 và hình 2.28 a 1 và ly h p 2
đượ ử ụng để ớ ới roto trong, tương ứ
c s d khóa roto ngoài v i khung và roto ngoài v ng.
Tr ng thái c a hai ly h p và khóa quy n ch ho ng c
ạ ủ ợ ết định đế ế độ ạt độ ủa xe.
Ưu điểm : đảm bả ạ ề phương diệ ố ộ ủa hai động cơ, tránh
o tính linh ho t v n t c đ c
đượ ện tượng cưỡ ứ ốc độ ủ ồ ốc độ ệ
c hi ng b c t c a 1 trong 2 ngu n khi t làm vi c khác nhau.
Nhược điểm : kết cấu hệ bánh băng hành tinh cồng kềnh, còn transmotor phức
t p yêu c u ch t o chính xá
ạ ầ ế ạ c cao.
2.5.3.3 H th i mômen và t :
ệ ống truyền lực hybrid dùng hỗn hợp kết nố ốc độ
B h thi th
ằng kết nối tổ ợp mômen và tố ộ
c đ , có thể ết lập hệ ống truyền lực hybrid
mà trong đó trạ ế ố ế ố ốc độ ể đượ ự ọ ẽ
ng thái k t n i mômen và k t n i t có th c l a ch n xen k . Ví
d s d t
ụ như sơ đồ hình 2.29. Ngoài sơ đồ hình 2.29, có rất nhiề ồ
u sơ đ ử ụng hỗn hợp kế
n i mômen và t b ng cách dùng xen k u hình c a hai ki u b k t n i.
ố ố ộ
c đ ắ ẽ các cấ ủ ể ộ ế ố
Khi ch t n
ế độ ế
k ối mômen được chọn, khóa 2 khóa bánh răng bao của hệ hành
tinh v i khung xe trong khi ly h p 2 m . Công su
ớ ợp 1 và 3 đóng còn ly hợ ở ất củ ộ
a đ ng
cơ và mô tơ điện đượ ộ ằ ộ ủ
c c ng cùng nhau b ng cách c ng mômen c a chúng thông qua
bánh răng Za ,Zb và ly h p 3 t i tr t tr ng h p này ,h bánh
ợ ớ ục bánh răng mặ ời. Trong trườ ợ ệ

53. 52
răng hành tinh chỉ ệ ụ như 1 bộ ả ố ỷ ố ề ừ bánh răng mặ ờ
có nhi m v gi m t c. T s truy n t t tr i
t i c n d n :
ớ ầ ẫ ω1/ω3 = 1+ig .
Hình 2.24 h th ng truy c hybrid xen k mômen và t v i h bánh
: Sơ đồ ệ ố ền lự ẽ ố ộ
c đ ớ ệ
răng hành tinh
Khi ch i t n là ch ng hi n hành, ly h p 1 và 2
ế độ ế
k t nố ố ộ đượ
c đ c chọ ế độ ạt độ
ho ệ ợ
đóng trong khi ly hợ ở ải phóng bánh răng mặ ời và bánh răng
p 3 m , và khóa 1 và 2 gi t tr
bao. T n, k
ố ộ ủ
c đ c a cần dẫ ết nố ớ ủ độ ự ế ợ ủ ố
i t i bánh xe ch ng ,là s k t h p c a t c độ động
cơ và mô tơ. Nhưng mômen củ ộng cơ, của mô tơ điệ ủ độ ữ
a đ n và trên bánh xe ch ng gi
quan h c nh v i nhau.
ệ ố đị ớ
V k su -
ới phương án để chọn các chế độ ết nối công ất (khớp nối mô men hoặc
khớp nối tố ộ
c đ ), các máy công suất có nhiều cơ hội hơn để ự ọ ứ ạ
l a ch n cách th c ho t
độ ự ạt động để ối ưu hóa hiệ ấ ủ ụ ở ố ộ ấ
ng và khu v c ho t u su t c a chúng. Ví d , xe t c đ th p,
ch c.
ế độ ạ ộ ế ợ ắ ể ợp để tă ố ặ ố
ho t đ ng k t h p mô men xo
- n có th thích h ng t c cao ho c leo d
M k s d gi t ng
ặt khác, ở xe tố ộ
c đ cao, chế độ ết hợp tố ộ
c đ ẽ được sử ụng để ữ ố ộ
c đ độ
cơ trong khu vự ối ưu củ ậ ế ấ ộ ề ứ ạp, kích thướ
c t a nó. Tuy v y, k t c u b truy n này ph c t c
l u trên.
ớn và đặc tính kéo cũng phức tạp hơn hai kiể

54. 53
2.4 Chi th ng truy
ến lượ ề
c đi u khiển của hệ ố ền lực hybrid
Thu n l i l u hình song song so v u hình n i ti p là: không c
ậ ợ ớn của cấ ới cấ ố ế ần máy
phát điện, mô tơ nhỏ hơn, và chỉ ộ ầ ấ ủ ộng cơ bị ến đổi. Do đó,
m t ph n công su t c a đ bi
hi th
ệu suất tổng thể cao hơn so với hệ ống nối tiếp. Nhưng có lẽ, điều khiển cấu hình
hybrid song song có th ph u hình hybrid n i ti p vì s k t n ng
ể ức tạp hơn cấ ố ế ự ế ối cơ khí đồ
th i gi ng.
ờ ữa động cơ và bánh xe chủ độ
Có nhi u c u hình k . Thi t k
ề ấ ết nối hybrid song song đã đượ ề ậ ở
c đ c p trên ế ế
phương pháp ộ ấ ể không tương thích vớ ộ ấ
cho m t c u hình này có th i m t c u hình khác.
M ho
ỗi một cấu hình cụ thể có thể chỉ tương thích với sự ạt động của môi trường và
yêu c u nhi m v làm n i b t v t k
ầ ệ ụ riêng. Trong chương này sẽ ổ ậ ề phương pháp thiế ế ủ
c a
c u hình song song v t n i momen.
ấ ới kế ố
2.4.1 M c tiêu c
ụ ủa chiến lượ ề
c đi u khiển
C hi 2. th ng
ấu hình hybrid song song kết nối momen được thể ện tại hình 25. Hệ ố
điề ể ủ ệ ố ề ự ồ ộ điề ể ộ điề ển động cơ đố
u khi n c a h th ng truy n l c g m b u khi n xe, b u khi t
trong để điề ể ấ ộ
u khi n công su t đ ng cơ đố ộ điề ển mô tơ điệ ộ ề
t trong, b u khi n, b đi u
khiển phanh cơ khí, bộ điều khiển ly hợp. Bộ điều khiển xe là bộ điều khiển cấp cao
nhất. Nó nhận điều khiển hoạt động của xe theo tín hiệu lực kéo, tín hiệu phanh và một
s c
ố thông số thành phần của xe như tố ộ
c đ ủa xe, tố ộ
c đ động cơ đốt trong, vị trí bướm
ga, SOC c ng cách x lý tín hi i thu
ủa PPS. Bằ ử ệu đã nhận, được đưa vào giả ật điều
khi chuy
ển, bộ điều khiển xe sẽ phát ra những lệnh điều khiển và sẽ ển những lệnh điều
khi ti n
ển phù hợp đến bộ điều khiển thành phần. Bộ điều khiển thành phần sẽ ếp nhậ
nh b k ki m
ững lệnh điều khiển từ ộ điều khiển xe. Sau bộ ết nối momen là không thể ể
soát, công su ng truy n l có th n b u khi
ất đi trong hệ ố
th ề ực chỉ ể điều khiể ởi các bộ điề ển
công su t thành ph
ấ ần, đó là động cơ, mô tơ, ly hợp, và phanh cơ khí. .

55. 54
Hình 2.25 h ng hybrid song song k t n i momen
Sơ đồ ệ thố ế ố
Trong thi n l c, nhân t quan tr ng là công su
ết kế ệ ề
h truy ự ố ọ ất củ ộng cơ, mô
a đ
tơ, PPS và khả năng dự ữ ủ ộ ộ ố ọng hơn là chiến lược điề
tr c a nó, b h p s , và quan tr u
khi truy - th
ển của hệ ền lực. Mục tiêu thiết kế là: 1 ực hiện thỏa mãn những yêu cầu (
l l - t ph
ực kéo, gia tốc, tố ộ
c đ ớn nhất) 2 ất cả các bộ ận đều đạt hiệu quả cao khi có thể.
3- m
duy trì n n
ạp điệ ắc quy ở ức hợp lý trong khi di chuyển trên đường cao tốc hoặc
trong đườ ố ầ ạ ừ ủ ấ ại được năng
ng thành ph mà không c n n p PPS t bên ngoài c a xe.4- l y l
lượ ề ấ ể
ng phanh nhi u nh t có th
2.4.2 Chi n
ến lượ ề
c đi u khiể
Có nhi u ch làm vi t n i momen c a hybrid song
ề ế độ ệc trong phương pháp kế ố ủ
song, nó đã đượ ề ập đế ở chương 2, nó gồ động cơ kéo mộ mô tơ
c đ c n m: 1- t mình, 2-
kéo m t mình, 3 nh tái t o và 5
ộ - -pha
hybrid kéo (động cơ + mô tơ), 4 ạ - nạp điện ắc quy
t ho t
ừ động cơ. Trong suốt quá trình làm việc, chế độ ạt động đúng sẽ ạo ra momen yêu

56. 55
c h
ầu, đạt được hiệu suất cao, duy trì sự ợp lý mức n n
ạp điệ ắc quy và lấy lại được năng
lượ ề ấ ể
ng phanh nhi u nh t có th .
Hình 2.26 u khi ng th c a h th ng truy c hybrid song song
. Chương trình điề ển tố ể ủ ệ ố ền lự
k t n
ế ối cơ khí
Toàn b u khi c minh h a trên hình 3.2. Nó g m b
ộ ến lược điề
chi ển đượ ọ ồ ộ điều
khiển xe, bộ điều khiển độ ộ
ng cơ, b điều khiển mô tơ, và bộ điều khiển phanh cơ khí.
B n li
ộ điều khiể xe là bộ điều khiển cấp cao nhất. Nó thu nhận các dữ ệu từ người lái và
t xe, ,
ất cả các bộ thành phần, như yêu cầu momen của người lái, tố ộ
c đ n n
ạp điệ ắc quy
t d li
ố ộ
c đ động cơ và vị trí bướm ga, tố ộ
c đ mô tơ. Trên cơ sở ữ ệu nhận đượ ặ
c, các đ c
tính c n và chi u khi n, b u khi n xe s i tín hi
ủ ộ ầ
a các b thành ph ến lược điề ể ộ điề ể ẽ ử
g ệu
điề ển đế ỗ ộ điề ể ầ ỗ ộ điề ể ầ ẽ điề
u khi n m i b u khi n thành ph n. M i b u khi n thành ph n s u
khi n theo yêu c u c truy n l c
ển các bộ thành phầ ầ ủa hệ ề ự

57. 56
B ho truy
ộ điều khiển xe có vai trò trung tâm trong sự ạt động của hệ ền lực. Bộ
điề ể ẽ điề ển đầy đủ ế độ ạt độ ủ ộ ầ ậ
u khi n xe s u khi các ch ho ng c a b thành ph n, thu nh n
d li b
ữ ệu từ ộ thành phần và tín hiệu điều khiển của người lái, và gửi các tín hiệu điều
khi chi
ển đến mỗi bộ điều khiển thành phần. Do đó ến lược điều khiển trong bộ điều
khi n xe là chìa khóa trong thành công c ho truy n l c hybrid.
ể ủa sự ạt động bộ ề ự
2.4.3 Chi i
ến lượ ề
c đi u khiển nạ ệ
p đi n ắc quy cực đạ
Khi xe ho ng trong ch i gi
ạt độ ế độ stop-and-go, ắc quy phả ải phóng năng lượng
một cách thường xuyên. Do đó, PPS phải sạc nhanh chóng. Trong trường hợp này, duy
trì tr ng thái “high” là c n thi m b o r có kh
ạ n n
ạp điệ ắc quy ầ ết để đả ả ằng ắc quy ả năng
cung c p công su t hi u qu cho h p cho xe t cách nhanh chóng.
ấ ấ ệ ả ệ ề
truy n lự ể ấ
c đ c mộ
Quy t n c a chi u khi n là s n công su
ắ ả
c cơ b ủ ến lược điề ể ử ụng động cơ như nguồ
d ất
chính và có th n n ra công su t quá yêu c u,
ể ạp cho PPS bất cứ khi nào động cơ sả ất vượ ầ
không có t quá tr ng thái n y.
n n c quy
ạp điệ ắ vượ ạ ạp đầ
Hình 2.27 Bi u di làm vi công su t yêu c u
ể ễn các chế độ ệc trên cơ sở ấ ầ

58. 57
Chi 2.27
ến lược điều khiển lớn nhất được giải thích tại hình . Trong hình này,
biểu diễn đường cong lớn nhất của chế độ hybrid kéo ( động cơ + mô tơ), động cơ kéo
một mình, mô tơ kéo một mình và phanh tái tạo theo tố ộ
c đ xe. Các chế độ làm việc
khác nhau đượ ể ễn trên đồ ị, đượ ể ễ ởi các điể ự
c bi u di th c bi u di n b m A, B, C, D . S
ho ng c n trên h ng truy n l c gi
ạt độ ủa các bộ phậ ệ thố ề ực hybrid đượ ải thích dưới đây
Chế độ mô tơ làm việc một mình: khi tố ộ ủ ỏ hơn giá trị
c đ c a xe nh Veb cho
trướ ị ậ ố ủ ộng cơ mà tại đó động cơ không làm việ ổn đị ặ
c, là giá tr v n t c c a đ c nh ho c
chạ ớ ệ ớ ặ ự ớn, mô tơ sẽ ệ
y v i tiêu hao nhiên li u l n ho c phát ra l c kéo l làm vi c một mình
cho truy n l không ho ng ho c không sinh công su
ề ực hybrid. Khi đó động cơ sẽ ạt độ ặ ất
v p
ới ly hợp mở. Công suất động cơ, công suất kéo của mô tơ, và công suất nạ ắc quy
được tính
s
0
e
m L
m
pp d
m
P
P P
P
P
η
−
=
=
=
Chế độ hybrid kéo: Khi công suất yêu cầu PL đượ ể ễn như trên điể
c bi u di m A
c 2.27 ng
ủa hình , nó lớn hơn công suất mà động cơ có thể cung cấp, lúc này cả hai độ
cơ và mô tơ đề ấ ất đế ủ độ ột lúc. Trong trườ
u cung c p công su n bánh ch ng cùng m ng
hợp này, động cơ hoạt động trên đường đặc tính lý tưởng (đường a) bởi bộ điều khiển
động cơ để ấ ấ
cung c p công su t Pe p
. Phần năng lượng điều khiển còn lại được cung cấ
b c tính
ởi mô tơ. Công suất mô tơ và PPS phát ra đượ
s
m L e
m
pp d
m
P P P
P
P
η
−
= −
=

59. 58
Ch n : Khi công su t yêu c u hybrid P
ế độ ạp ắc quy ấ ầ L t m B trên hình 2.27
ại điể , nó ở
dưới đườ ấ ủa động cơ đố
ng công su t phát ra c t trong trong khi động cơ hoạt độ ở điề
ng u
ki ng và ng gi i h
ện lý tưở n n c quy
ạp điệ ắ ở dưới đườ ớ ạn trên, động cơ tại đường đặc
tính lý tưở ấ
ng có công su t Pe. Trong trườ ợ ộ điề ển mô tơ điề ể ề
ng h p này, b u khi u khi n v
chế độ máy phát để ấy năng lượ ừ động cơ. Công suấ ủa mô tơ và công suấ
l ng t t ra c t
n p c tính
ạ ắc quy đượ
Trong đó , ,
t e m
η là hi u su t truy
ệ ấ ền động từ động cơ tới mô tơ
Chế độ động cơ làm việ ộ ấ
c m t mình. Khi công su t yêu cầu PL tại điểm B trên
hình 2.27, nó ở dướ ờ
i đư ng công suất phát ra củ ộng cơ khi động cơ hoạt độ
a đ ng lý
tưở ở ngoài đườ ớ ạn trên, khi đó động cơ làm việ ộ
ng và n n
ạp điệ ắc quy ng gi i h c m t
mình để ấ ấ ề ực hybrid. Trong trườ ợp này động cơ điệ
cung c p công su t cho truy n l ng h n
không làm vi p công su t phù h i công su t yêu
ệ ộng cơ làm việ ể ấ
c và đ c đ cung c ấ ợp vớ ấ
c n
ầu. Đường cong công suất củ ộ
a đ g cơ vớ ả ừ ần đượ ể ễ
i t i t ng ph c bi u di n trên hình
2.27. Công su t c quy có th tính
ất động cơ, mô tơ, và công suấ ắ ể
Pe=PL
Pm=0
Ppps=0
Chế độ phanh tái tạo hoạt động một mình: Khi xe phanh và công suất phanh yêu
c 2.27
ầu nhỏ hơn công suất tái tạo phanh lớn nhất ( điểm C trên hình ), mô tơ điện được
bộ điều khiển chuyển về chế độ máy phát lấy năng lượng phanh trong quá trình phanh.
Trong tr c ho không cung c p t
ường hợp này, động cơ không làm việ ặc ở ế độ
ch ấ ải.
Công su n nh t s là
ất năng lượng điệ ận được từ mô tơ và công suấ ạc ắc quy
, ,
s
( )
m e L t e m
pp c m m
P P P
P P
η
η
−
= −
=

60. 59
s
mb L m
pp c mb
P P
P P
η
−
=
=
Ch phanh Hybrid. Khi công su t phanh yêu c u l t tái t o
ế độ ấ ầ ớn hơn công suấ ạ
năng lượ phanh mà điện năng có thể ấp ( như điể ) phanh cơ
ng cung c m D trên hình 2.27
khí s ph i làm vi ng h sinh ra
ẽ ả ệc.Trong trườ ợp này, mô tơ điện sẽ được điều khiển để
công su t tái t o phanh l n nh t, và h th s d n còn l i.
ấ ạ ớ ấ ệ ống phanh cơ khí sẽ ử ụng phầ ạ
Công su t ra c p , và công su
ấ ủa mô tơ, công suất nạ ắc quy ất phanh cơ khí là
,max
mb mb m
pps c mb
mf L mB
P P
P P
P P P
η
−
=
=
= −
M d
ục tiêu chính của chiến lược điều khiển là sử ụng động cơ như một nguồn
độ ự ủ ực kéo điệ ầ ố ộ ủa xe cao hơn so
ng l c chính c a xe, không có l n thu n túy, khi t c đ c
v hi ng
ới giá trị ện tại. Chiến lược điều khiển này đạt cực tiểu phần năng lượng củ ộ
a đ
cơ tớ ơ và . Điề ẽ ả ớ ấ ấ ủ ộ ề
i mô t ắc quy u này s làm gi m b t công su t m t mát c a b truy n.
Tuy nhiên, khi y và t i c a xe nh ng nhiên
ắc quy được nạp đầ ả ủ ỏ, động cơ sẽ ảm lượ
gi
li t
ệu để phù hợp với công suất tải nhỏ. Trong trường hợp này động cơ sẽ có hiệu suấ
th p.
ấ
u khi c minh h a trên hình 2.28
Các chế độ điề ển n n c quy c i
ạp điệ ắ ực đạ đượ ọ

61. 60
Hình 2.28 Bi chi u khi n n n
ểu đồ ến lược điề ể ạ ệ
p đi ắ ực đạ
c quy c i
2.4.4 Chi -Off
ến lượ ề
c đi u khiể ộng cơ On
n đ
Khi xe làm vi c trong tr ng thái mà công su i nh
ệ ạ ất tả ỏ hơn công suất mà động cơ
cung c p v ng hi u su t t y, chi u khi
ấ ới đườ ệ ấ ối ưu và ắc quy được nạp đầ ế ợc điề
n lư ển nạp
điệ ắ
n c quy s b
ẽ ắt buộ ộng cơ làm việ
c đ c ngay tại vùng làm việc tối ưu. Do vậy, toàn
b hi c
ộ ệu suất của xe sẽ chịu tổn thất. Trong trường hợp này, chiến lược on-off ủ ộ
a đ ng
cơ sẽ đượ ử ụ ến lược điề ển động cơ on ế độ ệ
c s d ng. Trong chi u khi -off, các ch làm vi c
c n b i 2.29
ủa động cơ được điều khiể ở n c quy
ạp điện ắ , như hình
Trong su t th làm vi u khi n là chi
ố ời ky động cơ ệc, điề ể ến lược n n
ạp điệ ắc quy
c i n m
ự ạ
c đ khi mà động cơ luôn làm việc tại đường cong tối ưu. Khi n n
ạp điệ ắc quy ằ
ngoài đườ ớ ạn trên, động cơ sẽ ắt và xe đượ ởi mô tơ. Khi
ng gi i h t c kéo b n n
ạp điệ ắc
quy nằm ngoài đường giới hạn dưới, động cơ sẽ làm việc và lại điều khiển làm việc
theo n n c quy c i
ạp điệ ắ ực đạ

62. 61
Chi d ng
ến lược điều khiển này sử ụng mô tơ như nguồn năng lượng chính. Độ
cơ chỉ ạ ộ ại đườ ối ưu hoặ
ho t đ ng t ng t c dừ ại. Do đó, hiệ ấ ủ ộ
ng l u su t trung bình c a đ ng
cơ là tối ưu. Tuy nhiên, trái ngược vớ ến lược điề ể
i chi u khi n n n
ạp điệ ắc quy cực đại,
công su c quy luôn c n th t công su t trong
ất động cơ qua mô tơ và ắ ự ại, nhưng có tổ
c đ ấ ấ
quá trình bi i.
ến đổ
Hình 2.29 Chi t m
ến lược tắ ở động cơ
C n chú ý r ng v i chi u khi n n ph công su t
ầ ằ ớ ến lược điề ể này, motor điệ ải có đủ ấ
để ấ ời gian động cơ không làm việ
cung c p cho xe trong th c

63. 62
CHƯƠNG 3: XÂY DỰ Ấ Ộ Ự
NG, ĐÁNH GIÁ TÍNH CH T Đ NG L C HỌC
CỦA XE HBYRID CẤU HÌNH SONG SONG
3.1M c tiêu xây d
ụ ựng, đánh giá tính chất động lực học của xe hybrid cấu hình
song song
Xe hybrid c u hình song song trong quá trình ho ng sinh l c kéo s làm vi
ấ ạt độ ự ẽ ệc
ở ế độ ản: động cơ đố ệ ột mình, mô tơ điệ ệ ộ
3 ch cơ b t trong làm vi c m n làm vi c m t
mình và ch hybrid k t h p c n. Vì v y c
ế độ ế ợ ả động cơ đốt trong và mô tơ điệ ậ ầ ả
n kh o
sát, tính toán các thông s ng l a xe hybrid trong 3 ch
ố độ ực học củ ế độ ản này để
cơ b có
thể so sánh, đánh giá ưu điểm cũng như phạm vi làm việc thích hợp của từng chế độ
đó.
3.2. Phương pháp xây dựng, đánh giá tính chất độ ự ọ ủ ấ
ng l c h c c a xe hybrid c u
hình song song
D c tính c n c a xe tham kh o (xe
ựa vào đường đặ ủa động cơ đốt trong, mô tơ điệ ủ ả
Prius) và dùng phần mềm mô ph tính toán các thông s ng l
ỏng Matlab để ố độ ực học cơ
b c,
ản là: lực kéo tại bánh xe chủ động, nhân tố động lực học, gia tốc, thời gian tăng tố
quãng đường tăng tốc.
3.3 N i dung xây d ng tính ch ng l u hình song song.
ộ ự ất độ ực học của xe hybrid cấ
3.3.1 Xây d t trong
ựng tính chất động lực học của động cơ đố
3.3.1.1 Xây d c tính công suât c t trong
ự ờng đặ
ng đư ủa động cơ đố
Xe hybrid là xe k sinh ra công su
ết hợp động cơ đốt trong và mô tơ điện để ất tối ưu vẫn
đả ả ự ầ ế ế ệ ệ ối đa. Hình 3.2 cho đường đặ
m b o l c kéo c n thi t và ti t ki m nhiên li u t c tính
t d nh
ối ưu củ ộng cơ sử
a đ ụng trên xe Prius. Có thể ận thấy, đường đặc tính làm việc tối
ưu của động cơ đố ằm phía dưới đường đặ ủa động cơ.
t trong n c tính ngoài c
B ng 3.1 Công su c tính t t trong theo t
ả ất trên đường đặ ối ưu của động cơ đố ốc độ
T tr c
ốc độ ụ
khu u
ỷ 500 1000 1500 2000 2500 3000 35000 4000 4500 5000
Công
su t(kW)
ấ
5.9 12.7 19.9 26.8 33.1 38.2 41.7 43 41.5 36.9

64. 63
Hình 3.2 Đặ ất động cơ đố
c tính công su t trong
Ta có th mô ph c tính công su t c b o b ng
ể ỏng đặ ấ ủa động cơ từ ảng số tham khả ằ
ph n m i ph l th c tính công
ầ ềm Matlab. Từ chương trình Matlab (xem tạ ụ ục) ta có đồ ị đặ
su t c
ấ ủa động cơ đốt trong như sau:
Hình 3.3. Đồ ị ất động cơ đố
th công su t trong
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
x 10
4
Toc do truc khuyu (vong/phut)
Cong
suat
dong
co
dot
trong
(W)
Ne