Tài liệu Thiết kế hệ thống truyền lực cho xe hybrid mắc nối theo sơ đồ nối ghép song song

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc HÀ NỘI NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên: TRẦN VĂN QUANG Lớp: Ôtô – K50 Ngành: Viện Cơ Khí Động Lực 1. Đề tài thiết kế: Thiết kế hệ thống truyền lực cho xe hybrid mắc nối theo sơ đồ nối ghép song song. 2. Các số liệu ban đầu: Tham khảo xe Prius,Lexus… 3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: 3.1. Đặc điểm xe Hybrid 3.2. Phân tích chọn phương án 3.3. Tính chọn nguồn công suất 3.4. Thiết kế hệ thống truyền lực 3.5. Xây dựng đặc tính kéo -1- 3.6. Quy trình công nghệ gia công một chi tiết 4. Các bản vẽ và đồ thị - Bản vẽ các phương án (AO) - Bản vẽ sơ đồ hệ thống truyền lực (AO) - Bản vẽ các chế độ điều khiển (AO) - Bản vẽ bộ kết nối và hộp số (AO) - Bản vẽ đặc tính kéo (AO) - Bản vẽ chi tiết một số chi tiết(AO) - Bản vẽ gia công một chi tiết (AO) 5. Cán bộ hướng dẫn: Thầy Phạm Hữu Nam 6. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế:22-02-2010 7. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: Ngày 08 tháng 06 năm 2010 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN KẾ CÁN BỘ HƯỚNG DẪN THIẾT (ký, ghi rõ họ tên) (ký, ghi rõ họ tên) Phạm Hữu Nam Mục Lục Trang Lời nói đầu............................................................................................................1 -2- Chương 1: Đặc điểm xe ôtô hybrid (HEVs)..........................................................2 1. Định nghĩa ôtô hybrid........................................................................................2 2.Các loại xe hybrid..............................................................................................2 3.Ưu điểm của xe hybrid.......................................................................................3 4.Đặc điểm xe HEVs.............................................................................................5 5.Các bộ phận chính trên xe hybrid.......................................................................7 6. Các phương án truyền động của xe hybrid........................................................8 6.1.Kiểu kết nối nối tiếp..................................................................................8 6.2.Kiểu kết nối song song............................................................................10 6.3.Kiểu kết nối nối tiếp – song song............................................................11 6.4.Kiểu kết nối hỗn hợp...............................................................................12 Chương 2 : Phân tích chọn phương án................................................................13 1.Hệ thống truyền lực hybrid dùng bộ kết nối mômen..................................13 2.Hệ thống truyền lực hybrid dùng bộ kết nối tốc độ....................................16 3.Hệ thống truyền lực hybrid dùng hỗn hợp bộ kết nối mômen và tốc độ....19 4.Chọn phương án thiết kế.............................................................................20 Chương 3: Tính chọn nguồn công suất cho xe hybrid.........................................22 1. Sơ đồ hệ thống truyền lực................................................................................22 2.Các trạng thái điều khiển..................................................................................22 3.Xác định công suất cần thiết.............................................................................24 -3- 4.Tính chọn động cơ đốt trong............................................................................25 5.Tính chọn động cơ điện................................................................................... 25 6.Tính chọn ắc quy..............................................................................................30 Chương 4: Thiết kế hệ thống truyền lực..............................................................31 1. Tính thiết kế bộ kết nối ...................................................................................31 1.1.Tỉ số số răng giữa các cặp bánh răng trong bộ truyền cơ sở ...................32 1.2.Tính toán thiết kế các thông số của bộ kết nối........................................32 2. Tính thiết kế hộp số.........................................................................................52 2.1.Xác định tỷ số truyền của hệ thống truyền lực........................................52 2.2.Xác định tỷ số truyền của hộp số ở tay số 1............................................52 2.3.Xác định tỷ số truyền của các tay số trung gian......................................54 2.4.Sơ đồ động hộp số và trạng thái các phần tử điều khiển ở từng tay số....55 2.5.Tính tỷ số truyền cho từng số truyền riêng biệt.......................................55 2.6.Tỉ số số răng giữa các cặp bánh răng trong các bộ truyền cơ sở ............58 2.7.Tính toán thiết kế các thông số của bộ kết nối........................................58 Chương 5: Xây dựng đặc tính kéo của xe hybrid................................................78 1. Đặc tính động cơ đốt trong........................................................................78 2. Đặc tính mômen cơ động cơ điện..............................................................78 3. Đặc tính mômen ở chế độ hybrid..............................................................79 4. Vận tốc xe ở các tay số.............................................................................79 -4- 5. Đặc tính kéo khi chỉ dùng động cơ đốt trong............................................80 6. Đặc tính kéo khi chỉ dùng động cơ điện....................................................81 7. Đặc tính kéo khi chạy ở chế độ hybrid......................................................82 Chương 6: Quy trình công nghệ gia công chế tạo chi tiết....................................84 1. Phân tích đặc điểm chi tiết........................................................................84 2.Yêu cầu kỹ thuật của chi tiết......................................................................85 3.Phương pháp chế tạo phôi.........................................................................85 4.Các nguyên công cơ bản............................................................................85 4.1. Nguyên công 1.................................................................................85 4.2. Nguyên công 2.................................................................................86 4.3. Nguyên công 3.................................................................................88 4.4. Nguyên công 4.................................................................................90 Kết luận ..............................................................................................................91 Tài liệu tham khảo...............................................................................................92 LỜI NÓI ĐẦU -5- Nước ta đang từng bước công nghiệp hóa hiện đại hóa, và ngành ôtô đóng vai trò to lớn trong công cuộc xây dựng đất nước. Ôtô đang dần trở thành phương tiện được sử dụng phổ biến nhất trong nhiều lĩnh vực khác nhau.Tuy nhiên, nguồn nhiên liệu dầu mỏ cạn kiệt dần đưa ra bài toán tìm nhiên liệu thay thế. Cùng với nó, khí thải của ôtô là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm của môi trường, và đặc biệt là ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ con người. Chính vì vậy, việc tìm ra giải pháp cải tiến nhiên liệu và hệ thống truyền lực ôtô đang rất cấp thiết. Đồ án tốt nghiệp em đã được giao nhiệm vụ thiết kế “Thiết kế hệ thống truyền lực cho xe Hybrid mắc nối theo sơ đồ nối ghép song song”. Đồ án tốt nghiệp là điều kiện tất yếu rất quan trọng mà mọi sinh viên phải hoàn thành trước khi ra trường. Qua đây sẽ tổng hợp và củng cố lại những kiến thức đã học, giúp sinh viên hiểu hơn về lý thuyết và biết cách kết hợp giữa lý thuyết với thực tế. Em xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Hữu Nam đã hết sức nhiệt tình và tâm huyết khi hướng dẫn chúng em hoàn thành tốt đồ án này. Đồng thời em bày tỏ sự cảm ơn sâu sắc đến các thầy giáo trong bộ môn ôtô cùng toàn thể các bạn trong lớp đã giúp đỡ em trong thời gian làm đồ án. Mặc dù đã cố gắng, nhưng do kiến thức và thời gian có hạn cũng như thiếu kinh nghiệm thực tế nên trong khuôn khổ đồ án này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong các thầy góp ý, chỉ bảo thêm để đề tài của em được hoàn thiện hơn. Hà Nội, ngày 04 tháng 06 năm 2010 Sinh viên thực TRẦN VĂN QUANG -6- hiện Chương 1 Đặc điểm xe Hybrid 1. Định nghĩa xe Hybrid Ôtô hybrid là dòng ôtô sử dụng động cơ tổ hợp. Động cơ hybrid là sự kết hợp giữa động cơ đốt trong thông thường với một nguồn năng lượng khác. Bộ điều khiển điện tử sẽ quyết định sử dụng nguồn năng lượng nào, tức là khi nào dùng động cơ đốt trong, khi nào dùng nguồn năng lượng kia, khi nào dùng vận hành đồng bộ. 2. Các loại xe Hybrid HEVs là viết tắt của Hybrid Electric Vehicles, là loại xe hybrid sử dụng tổ hợp động cơ đốt trong và động cơ điện .Với loại xe HEVs, có khả năng tái sinh năng lượng khi phanh hoặc xe xuống dốc, lúc này động cơ điện hoạt động như một máy phát điện tận dụng năng lượng sinh ra khi phanh để nạp cho ắc quy. PHEV là viết tắt của Plugin Hybrid Electric Vehicles, cũng tương tự như HEVs sử dụng tổ hợp động cơ đốt trong và động cơ điện. Nhưng trên loại xe PHEV không có khả năng tái sinh năng lượng, do đó ắc quy cần được nạp điện từ nguồn bên ngoài. HEV và PHEV sử dụng nguồn năng lượng điện là nguồn năng lượng sạch. Năng lượng điện được cấp từ ắc quy, và có thể tái sinh được thông qua quá trình phanh hay khi xe xuống dốc, hoặc được nạp từ lưới điện bên ngoài .Hệ truyền động điện ít tổn hao và hiệu suất cũng cao. HHV là viết tắt của Hybrid Hydraulic Vehicles, là loại xe hybrid sử dụng kết hợp giữa động cơ đốt trong với mô tơ thủy lực. Các chế độ hoạt động cũng như vận hành của loại xe này cũng tương tự như loại sử dụng động cơ điện. Nguồn năng lượng thủy lực cũng là một trong những nguồn năng lượng sạch. Tuy nhiên hệ thống thủy lực lại tổn hao nhiều năng lượng trên đường truyền. -7- Trên các loại xe hybrid hiện nay, nguồn năng lượng từ động cơ đốt trong cũng có thể được cải tiến : Hoàn thiện động cơ đốt trong : bao gồm hệ thống common rail điều khiển điện tử, xử lý khí thải trên đường xả bằng bộ xúc tác ba chức năng, hoặc nâng cao chất lượng nhiên liệu, sử dụng diesel có hàm lượng lưu huỳnh thấp. Nhiên liệu trên ôtô ngày nay còn được thay thế bằng nhiên liệu khí, nhiên liệu lỏng, hay dung đồng thời (dual fuel). Sử dụng pin nhiên liệu – pin hydrogen : là hệ thống điện hóa biến đổi trực tiếp hóa năng trong pin thành điện năng. Do không xảy ra quá trình cháy nên nhiên liệu ôtô là sạch. Tuy nhiên việc nạp hydro dưới áp suất cao vẫn rất khó khăn. 3. Ưu điểm của xe Hybrid Về mặt đặc tính động lực học của xe : ở chế độ khởi hành, xe chỉ dùng động cơ điện. Đặc tính mômen cơ của động cơ điện như h1.1 cho ta thấy tại số vòng quay nhỏ mômen của động cơ cao, do đó sử dụng động cơ điện để khởi hành rất thích hợp. Còn khi số vòng quay vượt quá số vòng quay định mức thì khi tiếp tục tăng, đường mômen là đường hypebol bậc 2 (số vòng quay tăng thì mômen giảm) đường này cũng phù hợp với đặc tính động lực học của xe. H1.1: Đặc tính mômen cơ của động cơ điện. -8- Về tính tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm : dựa trên đặc tính của động cơ đốt trong, ta thấy được dải hoạt động của mômen xoắn chưa tối ưu. Ở tốc độ vòng quay động cơ thấp, mômen nhỏ không đáp ứng được điều kiện cản, do đó xe ôtô thông thường cần phải có hộp số. Hơn nữa, đặc tính mức tiêu thụ nhiên liệu của động cơ cho thấy chỉ có một vùng động cơ hoạt động tối ưu với mômen lớn và mức tiêu thụ nhiên liệu nhỏ. Xe hybrid giải quyết được vấn đề này, bộ điều khiển sẽ quyết định trạng thái hoạt động của động cơ để điều chỉnh dải làm việc của động cơ trong vùng tối ưu của nó. H1.2 là đặc tính kinh tế nhiên liệu của động cơ CR12DE ,của xe Nissan Cube. Đặc tính thể hiện được đường công suất ngoài và đường mức tiêu thụ nhiên liệu của động cơ thu được qua băng thử. Từ công suất ngoài và mức tiêu thụ nhiên liệu của động cơ, ta xác định được đường kinh tế nhiên liệu của xe (đường nét gạnh trên H1.2). Trên đường này ta có công suất của động cơ lớn và mức tiêu thụ nhiên liệu nhỏ, khi động cơ hoạt động trong vùng này sẽ tiết kiệm được nhiên liệu và có lượng phát thải độc hại ít. H1.2:Đặc tính của động cơ đốt trong -9- 4. Đặc điểm xe HEVs H1.3:Sơ đồ nguyên lý hệ thống Hybrid Trên đây là sơ đồ nguyên lý hoạt động chung của loại xe HEVs. Động cơ điện được sử dụng để khởi động xe, trong quá trình chạy bình thường sẽ vận hành động cơ đốt trong, khi cần tăng tốc cực đại hay vượt dốc thì hai động cơ vận hành đồng bộ. Động cơ điện còn có công dụng tăng cường cung cấp năng lượng để xe tăng tốc cực đại hoặc leo dốc. Khi phanh xe hoặc xuống dốc, động cơ điện được sử dụng như một máy phát để nạp điện cho ắc quy. Không giống như các phương tiện sử dụng động cơ điện khác, động cơ HEVs không cần nguồn điện bên ngoài, động cơ đốt trong sẽ cung cấp năng lượng cho ắc quy khi cần thiết. Các chế độ làm việc của hệ thống Hybrid :  Động cơ đốt trong một mình truyền năng lượng để đẩy xe chạy. Chế độ này được sử dụng trong vùng tối ưu của động cơ đốt trong. Khi xe đạt đến một tốc độ đã được xác định từ đặc tính động cơ, động cơ sẽ được khởi động và khi động cơ đạt được số vòng quay ở vùng tối ưu thì động cơ điện sẽ tắt và xe được chạy hoàn toàn bằng động cơ đốt trong.  Động cơ điện một mình truyền năng lượng để đẩy xe chạy. Chế độ này được sử dụng khi xe chạy ở chế độ khởi hành, vận hành xe ở tốc độ thấp, hay địa hình - 10 - hạn chế phát thải ô nhiễm. Do đặc tính của động cơ điện có mômen lớn ở số vòng quay thấp nên tận dụng được mômen. Khi ở số vòng quay thấp động cơ đốt trong có mức tiêu thụ nhiên liệu lớn do đó sử dụng động cơ điện sẽ tiết kiệm nhiên liệu ,và không phát sinh phát thải độc hại.  Cả hai động cơ đốt trong và điện truyền năng lượng để đẩy xe chạy. Chế độ này được sử dụng trong quá trình tăng tốc hay leo dốc. Khi xe tăng tốc đến tốc độ mà động cơ đốt trong vượt ra khỏi dải tối ưu thì động cơ điện lại được khởi động bổ sung năng lượng giúp đẩy xe. Công suất hai động cơ được kết nối đẩy xe tăng tốc cực đại hay cần mômen để vượt dốc.  Ắc quy thu năng lượng từ tải (phanh tái sinh). Trong quá trình phanh năng lượng được thu hồi và lưu tại pin để tái sử dụng sau thông qua một động cơ điện. Năng lượng sinh ra khi phanh trên xe thông thường chuyển hóa thành nhiệt năng, còn trên xe hybrid hệ thống phanh được cải tiến để thu hồi năng lượng chuyển thành điện năng nạp điện cho ắc quy.  Ắc quy thu năng lượng từ động cơ đốt trong. Chế độ mà động cơ đốt trong nạp năng lượng cho pin khi xe dừng lại lúc đó không có năng lượng đi tới tải hoặc khi ắc quy cần nạp điện. Khi xe dừng lại động cơ đốt trong có thể được tắt, nhưng nếu ắc quy cần nạp điện thì năng lượng từ động cơ không truyền tới bánh xe mà truyền qua động cơ điện để nạp cho ắc quy.  Ắc quy thu năng lượng từ động cơ đốt trong và từ tải đồng thời. Khi xe xuống dốc, năng lượng từ động cơ tới động cơ điện do không có cản, lúc này lực cản quán tính sẽ âm. Năng lượng do lực này sinh ra sẽ cấp điện nạp cho ắc quy.  Động cơ đốt trong truyền năng lượng tới tải và ắc quy đồng thời. Khi ắc quy cần nạp điện (sắp hết điện), dòng năng lượng từ động cơ chia thành hai dòng tới động cơ điện để nạp cho ắc quy và tới bánh xe chủ động.  Động cơ đốt trong truyền năng lượng tới ắc quy và động cơ điện nhận năng lượng từ ắc quy truyền tới tải . - 11 -  Động cơ đốt trong truyền năng lượng tới tải và tải truyền năng lượng tới ắc quy thông qua động cơ điện . 5. Các bộ phần chính trên xe hybrid  Động cơ đốt trong : là nguồn động lực chính trong động cơ hybrid; có thể sử dụng động cơ xăng; động cơ diesel, động cơ hydro, khí hóa lỏng hoặc pin nhiên liệu.  Động cơ điện : là nguồn năng lượng bổ sung .Động cơ điện nhận năng lượng điện từ ắc quy và chuyển thành năng lượng cơ khí dẫn động bánh xe ,nhận năng lượng cơ khí từ động cơ đốt trong hay phanh tái sinh và chuyển năng lượng điện để nạp cho ắc quy . Ưu điểm của động cơ điện là cho mô-men lớn ở số vòng quay nhỏ, hoạt động êm, hiệu suất cao.  Hộp số : truyền và biến đổi mômen ,tốc độ giữa 2 nguồn động lực .Với ô tô hybrid có thể dùng nhiều loại hộp số khác nhau. Bốn loại hộp số thường dùng là: hộp số vô cấp, hộp số sang số tự động, hộp số tay, hộp số tự động thông thường với bộ chuyển đổi mô-men.  Ắc quy: là một thành phần quan trọng của động cơ hybrid, đảm bảo các yêu cầu như tạo dòng lớn, cho phép nạp điện trong quá trình phanh, độ bền cao. Hiện nay thường sử dụng ắc quy Nickel Metal Hydride thay thế cho ắc quy chì axit thông thường .Với những ưu điểm như : tuổi thọ cao ,trọng lượng nhỏ ,phù hợp cả khi sử dụng ở vùng công suất cao và nhiệt độ thấp ; loại ắc quy này đang được sử dụng rộng rãi trên ôtô điện và hybrid hiện nay .Ngoài ra ,pin Lithinum-ion và Lithinumpolyme cũng có nhiều triển vọng áp dụng trong tương lai .  Bộ phận điều khiển: điều khiển các chế độ hoạt động và sự phối hợp giữa động cơ đốt trong và động cơ điện. - 12 - H1.4:Xe hybrid với động cơ xăng và điện . H1.4 giới thiệu các bộ phận chính trên một chiếc xe hybrid hiện nay cũng như bố trí, sắp đặt các bộ phận này trên xe. 6. Các phương án truyền động của xe Hybrid Tuỳ theo sự phối hợp giữa động cơ nhiệt và động cơ điện mà có bốn dạng hệ thống kết nối sau đây được sử dụng. 6.1. Kiểu hybrid nối tiếp : Động cơ điện truyền lực đến bánh xe, công việc duy nhất của động cơ nhiệt là sẽ kéo máy phát điện để phát sinh ra điện năng nạp cho ắc quy hoặc cung cấp cho động cơ điện . Dòng điện sinh ra chia làm hai phần, một để sạc bình ắc quy và một sẽ dùng chạy động cơ điện. Động cơ điện ở đây có vai trò truyền công suất tới truyền lực chính và bánh xe chủ động để đẩy xe ,nhưng nó cũng có thể hoạt động như một máy phát điện (tái sinh năng lượng) khi xe xuống dốc và thực hiện quá trình phanh. - 13 - H1.5 :Sơ đồ hệ thống truyền lực hybrid mắc nối kiểu nối tiếp H1.5 là sơ đồ nguyên lý chung của kiểu truyền lực mắc nối tiếp .Hệ thống truyền lực loại này có các bộ phận chính như : động cơ đốt trong, máy phát, ắc quy, bộ chuyển đổi điện, động cơ điện, hệ truyền lực và vi sai . Ưu điểm: Động cơ đốt trong sẽ không khi nào hoạt động ở chế độ không tải nên giảm được ô nhiễm môi trường, động cơ đốt trong có thể chọn ở chế độ hoạt động tối ưu, phù hợp với các loại ôtô. Mặt khác động cơ nhiệt chỉ hoạt động nếu xe chạy đường dài quá quãng đường đã quy định dùng cho ắc quy. Sơ đồ này có thể không cần hộp số. Nhược điểm: Tuy nhiên, tổ hợp ghép nối tiếp còn tồn tại những nhược điểm như: Kích thước và dung tích ắc quy lớn hơn so với tổ hợp ghép song song, động cơ đốt trong luôn làm việc ở chế độ nặng nhọc để cung cấp nguồn điện cho ắc quy nên dễ bị quá tải. 6.2. Kiểu hybrid song song : Dòng năng lượng truyền tới bánh xe chủ động đi song song. Cả động cơ nhiệt và mô tơ điện cùng truyền lực tới trục bánh xe với mức độ tuỳ theo các điều kiện hoạt động khác nhau. Ở hệ thống này động cơ nhiệt đóng vai trò là nguồn năng - 14 - lượng truyền mômen chính còn môtơ điện chỉ đóng vai trò trợ giúp khi tăng tốc hoặc vượt dốc. Ở hệ thống lai này không cần dùng máy phát điện riêng do động cơ điện có tính năng hai chiều có thể làm nhiệm vụ nạp điện cho ắc quy trong các chế độ hoạt động bình thường.Năng lượng ít tổn thất cho các cơ cấu truyền động trung gian, có thể có thêm một động cơ điện nhỏ hơn làm nhiệm vụ khởi động động cơ đốt trong và dùng như một máy phát điện để nạp điện cho ắc quy. H1.6 :Sơ đồ hệ thống truyền lực hybrid mắc nối kiểu song song H1.6 là sơ đồ chung của loại xe hybrid mắc nối theo sơ đồ song song .Cũng giống như kiểu lai trên ,ở đây cũng có đầy đủ các bộ phận chính đảm nhiệm các chức năng của xe hybrid .Tuy nhiên ,ở sơ đồ này không cần có máy phát ,năng lượng truyền từ động cơ đốt trong đến bánh xe chủ động không qua chuyển đổi cơđiện-cơ . Ưu điểm : Công suất của ôtô sẽ mạnh hơn do sử dụng cả hai nguồn năng lượng, mức độ hoạt động của động cơ điện ít hơn động cơ nhiệt nên dung lượng bình ắc quy nhỏ và gọn nhẹ, trọng lượng bản thân của xe nhẹ hơn so với kiểu ghép nối tiếp và hỗn hợp. Nhược điểm : Động cơ điện ( máy điện) cũng như bộ phận điều khiển mô tơ điện có kết cấu phức tạp, giá thành đắt và động cơ nhiệt phải thiết kế công suất lớn - 15 - hơn kiểu lai nối tiếp. Tính ô nhiễm môi trường cũng như tính kinh tế nhiên liệu không cao. 6.3. Kiểu hybrid nối tiếp – song song : Hệ thống này kết hợp cả hai hệ thống nối tiếp và song song nhằm tận dụng tối đa các lợi ích được sinh ra. Hệ thống hybrid nối tiếp này có một bộ phận gọi là "thiết bị phân chia công suất" chuyển giao một tỷ lệ biến đổi liên tục công suất của động cơ nhiệt và động cơ điện đến các bánh xe chủ động. Tuy nhiên xe có thể chạy theo "kiểu êm dịu" chỉ với một mình động cơ điện. Như đã phân tích ở trên, H1.7 là sơ đồ tổng hợp của hai kiểu lai nối tiếp – song song. Các bộ phận chính của cả hai sơ đồ trên đều phải có trên kiểu xe này. H1.7 :Sơ đồ hệ thống truyền lực hybrid mắc nối kiểu nối tiếp-song song Ưu điểm : hệ thống này có thể hoạt động như hệ thống nối tiếp hay song song hoặc cả hai tùy thuộc điều kiện lái xe. Ở tốc độ cao hệ thống hoạt động ở chế độ song song , công suất truyền trực tiếp từ động cơ đến bánh xe , lúc này động cơ có thể chạy gần như với hiệu quả cao nhất của nó.Ở điều kiện chạy chậm hay dừng xe , hệ thống sẽ chạy ở chế độ nối tiếp, công suất truyền từ động cơ đến máy phát tới mô tơ, để cho phép nó chạy với hiệu suất cao nhất của nó. - 16 - Nhược điểm : hệ thống này phức tạp hơn và chi phí cao hơn. Bắt buộc phải có một máy phát điện, và cần thêm vào một hệ thống khớp nối cơ khí như một vi sai. 6.4. Kiểu hybrid hỗn hợp: Hệ thống lai hỗn hợp có cấu trúc tương tự như loại lai nối tiếp – song song. Sơ đồ kiểu hybrid này như H1.8. Khác biệt duy nhất là các kết nối điện được chuyển từ bộ chuyển đổi tới ắc quy và một bộ chuyển đổi nữa sẽ được thêm vào giữa động cơ điện/máy phát và ắc quy. Điểm khác biệt này cho phép hệ thống chuyển đổi linh hoạt giữa hai kiểu nối tiếp và song song. Hệ thống này cũng có các ưu, nhược điểm như kiểu lai trên. Tuy nhiên ,đó cũng là nhược điểm của hệ thống này kết cấu của hệ thống sẽ phức tạp hơn, yêu cầu của ắc quy cũng đòi hỏi cao và tất nhiên giá thành cũng rất cao. H1.8 :Sơ đồ hệ thống truyền lực hybrid mắc nối kiểu phức tạp - 17 - Chương 2 Phân tích chọn phương án Trong hệ thống truyền lực hybrid mắc nối theo sơ đồ kết nối song song, bộ kết nối giữa động cơ đốt trong và động cơ điện là một bộ phận rất quan trọng quyết định đến tốc độ và mômen xoắn ra của xe. Sau đây, em xin phân tích các phương án của bộ kết nối. 1. Hệ thống truyền lực hybrid dùng bộ kết nối mômen H2.1:Thiết bị kết nối mômen Một thiết bị kết nối mômen như sơ đồ H2.1 gồm có 3 cổng và có 2 bậc tự do. Cổng 1 là đầu vào đơn hướng, cổng 2 và 3 là cổng ra hoặc vào 2 chiều, nhưng cả 2 không cùng là cổng vào một lúc. Cổng 1 kết nối trực tiếp với động cơ đốt trong hoặc thông qua 1 hộp số cơ khí. Cổng 2 kết nối trực tiếp với trục của mô tơ điện hoặc qua 1 hộp số cơ khí. Cổng 3 kết nối với bánh xe chủ động qua liên kết cơ khí. Nếu bỏ qua tổn thất và giả sử cổng 2 đang là cổng vào thì năng lượng ra bánh xe là : T3ω3 = T1ω1+ T2ω2 . Mômen kết nối có thể được biểu diễn : T 3 = k1T1+k2T2 với k1 và k2 là tham số cấu trúc của bộ kết nối mômen. Vận tốc góc ω1 ,ω2 và ω3 quan hệ với nhau : ω3 = ω1/k1 = ω2/k2 . Thiết bị kết nối mômen có rất nhiều kiểu khác nhau .H2.2 cho thấy một số thiết bị cơ bản như : truyền động bánh răng, đai hay sử dụng trực tiếp mô tơ điện. Mỗi thiết bị sẽ cho một thông số về k1 và k2 khác nhau. - 18 - H2.2:Một số thiết bị kết nối mômen Do tính đa dạng của bộ kết nối mômen nên hệ thống truyền lực hybrid song song có nhiều cấu hình khác nhau. Dựa trên bộ kết nối mômen được dùng ,cấu hình 1 hay 2 trục sẽ được sử dụng. Trong mỗi cấu hình, hộp số có thể được đặt tại các vị trí khác nhau dẫn đến đặc tính kéo khác nhau. H2.3:Cấu hình 2 trục - 19 - Trên đây là 1 cấu hình 2 trục của hệ thống truyền lực hybrid, trong đó bộ kết nối được sử dụng là kiểu hộp giảm tốc với 2 cặp bánh răng ăn khớp ngoài. Hộp số được đặt giữa bộ kết nối mômen và bánh xe chủ động. Hộp số tăng cường mômen của cả động cơ và mô tơ điện với cùng tỷ lệ.Cấu hình này sẽ thích hợp khi động cơ và mô tơ điện tương đối nhỏ được sử dụng. H2.4:Cấu hình 1 trục H2.4 là cấu trúc đơn giản và gọn nhẹ nhất của bộ kết nối mômen của kiểu lai song song, cấu hình 1 trục, roto của mô tơ điện có chức năng như 1 bộ kết nối mômen (với k1=1 và k2=1). Mô tơ điện có thể đặt giữa động cơ và hộp số hoặc ở giữa hộp số và truyền lực cuối. Trong hình trên mômen của cả động cơ và mô tơ điện được biến đổi bởi hộp số. Tuy nhiên ,động cơ va mô tơ điện được yêu cầu có dải tốc độ như nhau.Cấu hình này được dùng với loại mô tơ nhỏ, được gọi là hệ thống truyền lực hybrid nhẹ, trong đó chức năng của động cơ điện như 1 máy khởi động, 1 máy phát điện, 1 động cơ phụ và cho phanh tái sinh.  Ưu điểm : kết cấu nhỏ gọn, đơn giản. Đặc tính kéo của xe gần giống với đặc tính tối ưu. Hiệu suất cao do ít tổn hao qua bộ truyền.  Nhược điểm : hai nguồn động lực cần có dải tốc độ như nhau do ở chế độ hybrid tốc độ trục ra phải tỉ lệ với cả tốc độ của động cơ đốt trong và động cơ điện. - 20 -