BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG NGUYỄN VĂN ĐỊNH NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH ƠTƠ HYBRID CHỖ NGỒI, PHỤC VỤ ĐÀO TẠO TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG LUẬN VĂN THẠC SĨ Nha Trang - 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG NGUYỄN VĂN ĐỊNH NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH ƠTƠ HYBRID CHỖ NGỒI, PHỤC VỤ ĐÀO TẠO TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Chuyên ngành: KỸ THUẬT ÔTÔ – MÁY KÉO Mã số: 60 52 35 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Văn Nhận Nha Trang - 2013 i LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình thực luận văn để có kết ngày hôm nay, bên cạnh nỗ lực thân, nhận nhiều giúp đỡ, động viên hướng dẫn thầy cô giáo, bạn bè đồng nghiệp Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới PGS.TS Nguyễn Văn Nhận, người tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi q trình thực đề tài Tơi xin cảm ơn Thầy/Cô Khoa Sau Đại học Khoa Kỹ thuật Giao thông Trương Đại học Nha Trang tạo điều kiện thuận lợi cung cấp kiến thức bổ ích để tơi hồn thành đề tài Dù có nhiều cố gắng đề tài khơng thể tránh khỏi thiếu sót có hạn chế định Tôi mong nhận ý kiến đóng góp Thầy/Cơ bạn bè để đề tài hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Nha Trang – 2013 Nguyễn Văn Định ii LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả Nguyễn Văn Định iii MỤC LỤC Trang phụ bìa LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vii MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ XE CƠ GIỚI VÀ ÔTÔ HYBRID 1.1 Tổng quan xe giới 1.1.1 Định nghĩa phân loại xe giới 1.1.2 Một số khái niệm thông số ôtô 1.1.3 Cấu trúc tổng quát xe giới 10 1.2 Tổng quan ôtô hybrid 12 1.2.1 Định nghĩa phân loại ôtô hybrid 12 1.2.2 Sơ lược lịch sử phát triển ôtô hybrid 18 Chương THIẾT KẾ ÔTÔ HYBRID CHỖ NGỒI 19 2.1 Sơ đồ tổng quát mô hình tơ hybrid 20 2.2 Lựa chọn phương án ôtô hybrid chỗ ngồi 21 2.2.1 Đặc điểm cấu tạo hệ động lực hybrid 21 2.2.2 Nguyên lý hoạt động hệ động lực hybrid 26 2.3 Thiết kế hệ thống ôtô hybrid chỗ ngồi 41 2.3.1 Các lực momen tác dụng lên ơtơ q trình chuyển động 41 2.3.2 Các yếu tố tính tốn thiết kế 46 2.4 Thiết kế, chế tạo mạch điều khiển 50 2.4.1 Động Brushless DC Mortor 50 2.4.2 Khối LCD hiển thị 55 2.4.3 Giới thiệu Vi điều khiển ATmega32 55 2.4.4 Thiết kế mạch 60 Chương CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM MƠ HÌNH ƠTƠ HYBRID CHỖ NGỒI 65 iv 3.1 Chế tạo mô hình ơtơ hybrid chỗ ngồi 66 3.2 Xác định số thơng số tính mơ hình ơtơ hybrid 72 3.3 Xây dựng thực hành 73 3.3.1 Bài 1: Hệ động lực ôtô hybrid 73 3.3.2 Bài 2: Điều khiển điện áp cho máy phát điện 74 3.3.3 Bài 3: Điều khiển mạch nạp acquy ôtô hybrid 74 3.3.4 Bài 4: Điều khiển tốc độ động DC Brushless (BLDC) 75 3.3.5 Bài 5: Phối hợp điều khiển động đốt (ĐCĐT) động điện 75 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76 4.1 Kết đạt hạn chế 77 4.1.1 Kết đạt 77 4.1.2 Hạn chế 77 4.2 Kiến nghị 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 PHỤ LỤC 79 v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT - BLDC: Động điện chiều không chổi than - CĐ: Trục đăng - CVT: Continuously Variable Transmission – Bộ truyền động biến đổi liên tục - ĐCĐT: Động đốt - ECU: Electric Control Unit – Bộ điều khiển trung tâm - HTTL: Hệ thống truyền lực - LH: Ly hợp - MG1: Motor Generater – Tổ hợp động Máy phát - MG2: Motor Generater – Tổ hợp động Máy phát - PCB: Power Circuit Board – Mạch công suất - VS: Vi sai vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Phân loại tổng quát xe giới [2] Bảng 1.2: Hệ số bám số loại mặt đường [2] Bảng 1.3: Phân loại tổng quát phương tiện hybrid [7] 13 Bảng 3.1: Các thơng số thực nghiệm mơ hình ơtơ hybrid mặt đường phẳng 72 Bảng 3.2: Các thông số thực nghiệm mô hình ơtơ hybrid mặt đường dốc 72 vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Các kích thước đặc trưng ôtô [8] Hình 1.2: Trọng lượng ơtơ [8] Hình 1.3: Vùng tiếp xúc (1) tâm tiếp xúc (2) [8] Hình 1.4: Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số bám [8] 10 Hình 1.5: Cấu trúc tổng qt ơtơ [2] 11 Hình 1.6: Một số loại phương tiện hybrid [15] 14 Hình 1.7: Hệ thống động lực hybrid nối tiếp [7] 15 Hình 1.8: Hệ thống động lực hybrid song song [7] 16 Hình 1.9: Hệ động lực hybrid hỗn hợp [7] 17 Hình 2.1: Sơ đồ khối tổng quát ôtô hybrid 20 Hình 2.2: Sơ đồ hệ động lực ôtô hybrid kiểu hỗn hợp [7] 21 Hình 2.3: Ơtơ hybrid Toyota Prius [12] 22 Hình 2.4: Động đốt trong, hộp số ôtô hybrid (Toyota Prius) [12] 22 Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý cấu tạo hộp số phân phối cơng suất [16] 23 Hình 2.6: Motor điện máy phát điện ôtô hybrid (Toyota Prius) [12] 24 Hình 2.7: Bộ chuyển đổi điện [12] 24 Hình 2.8: Ắcquy điện áp cao Toyota Prius [12] 25 Hình 2.9: Sơ đồ hệ thống cáp dẫn điện cơng suất cao [16] 25 Hình 2.10: Bố trí Ắc-quy phụ ơtơ hybrid [12] 26 Hình 2.11: Sơ đồ hệ động lực Hybrid [7] 26 Hình 2.12: Điều kiện ơtơ chế độ Ready On [7] 27 Hình 2.13: Biểu đồ monographic sơ đồ hoạt động PSD chế độ Ready On [7] 27 Hình 2.14: Sơ đồ tổng quát đường truyền lượng điện công suất ôtô [7] 27 Hình 2.15: Điều kiện ơtơ chạy với MG2 [7] 28 Hình 2.16: Biểu đồ monographic hoạt động PSD chạy với MG2 [7] 28 Hình 2.17: Sơ đồ đường truyền lượng điện công suất chạy với MG2 [7] 28 Hình 2.18: Điều kiện ơtơ chạy với MG2 khởi động động xăng [7] 29 Hình 2.19: Biểu đồ monographic sơ đồ hoạt động phân phối cơng suất PSD 29 Hình 2.20: Sơ đồ tổng quát đường truyền lượng điện công suất chạy với MG2 MG1 khởi động động xăng [7] 30 viii Hình 2.21: Điều kiện ôtô tăng tốc nhẹ với động xăng [7] 30 Hình 2.22:Monographic sơ đồ hoạt động PSD tăng tốc nhẹ với động xăng [7] 31 Hình 2.23: Sơ đồ tổng quát đường truyền lượng điện công suất 31 tăng tốc nhẹ với động xăng [7] 31 Hình 2.24: Điều kiện ôtô chạy tốc độ thấp ổn định [7] 32 Hình 2.25: Biểu đồ monographic sơ đồ hoạt động PSD chạy tốc độ thấp ổn định [7] 32 Hình 2.26: Sơ đồ tổng quát đường truyền lượng điện công suất 33 chạy tốc độ thấp ổn định [7] 33 Hình 2.27: Điều kiện ơtơ tăng tốc hồn tồn [7] 33 Hình 2.28: Monographic tăng tốc hoàn toàn [7] 34 Hình 2.29: Sơ đồ đường truyền lượng điện cơng suất tăng tốc hồn tồn [7] 34 Hình 2.30: Điều kiện ôtô chạy tốc độ cao ổn định [7] 35 Hình 2.31: Monographic chạy tốc độ cao ổn định [7] 35 Hình 2.32: Sơ đồ đường truyền lượng công suất chạy tốc độ cao ổn định [7] 35 Hình 2.33: Điều kiện ơtơ chạy tốc độ tối đa [7] 36 Hình 2.34: Biểu đồ monographic sơ đồ hoạt động phân phối cơng suất PSD 36 Hình 2.35: Sơ đường truyền lượng điện công suất chạy tốc độ tối đa [7] 37 Hình 2.36: Điều kiện ơtơ chạy giảm tốc phanh [7] 37 Hình 2.37: Biểu đồ monographic sơ đồ hoạt động phân phối cơng suất PSD 38 Hình 2.38: Sơ đồ đường truyền lượng điện công suất giảm tốc phanh [7] 38 Hình 2.39: Điều kiện ơtơ chạy lùi [7] 39 Hình 2.40: Biểu đồ monographic sơ đồ hoạt động PSD chạy lùi [7] 39 Hình 2.41: Sơ đồ đường truyền lượng điện cơng suất chạy lùi [7] 40 Hình 2.42: Lực momen tác dụng lên ôtô trình chuyển động [8] 41 Hình 2.43: Trọng lượng [8] 41 Hình 2.44: Phản lực mặt đường lên bánh xe trước [8] 42 ... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG NGUYỄN VĂN ĐỊNH NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH ƠTƠ HYBRID CHỖ NGỒI, PHỤC VỤ ĐÀO TẠO TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Chuyên ngành: KỸ THUẬT ÔTÔ – MÁY... hình tơ hybrid 20 2. 2 Lựa chọn phương án ôtô hybrid chỗ ngồi 21 2. 2.1 Đặc điểm cấu tạo hệ động lực hybrid 21 2. 2 .2 Nguyên lý hoạt động hệ động lực hybrid 26 2. 3 Thiết. .. 20 Hình 2. 2: Sơ đồ hệ động lực ơtơ hybrid kiểu hỗn hợp [7] 21 Hình 2. 3: Ơtơ hybrid Toyota Prius [ 12] 22 Hình 2. 4: Động đốt trong, hộp số ôtô hybrid (Toyota Prius) [ 12] 22 Hình 2. 5: