TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỀ CƯƠNG TIỂU LUẬN

NGHIÊN CỨU ĐỘNG CƠ HYBRID TRÊN
XE TOYOTA PRIUS 2010
MÔN HỌC: NĂNG LƯỢNG MỚI TRÊN Ô TÔ

GVHD: Ts. Nguyễn Văn Long Giang
Mã học phần: AEVE320830
Mã lớp học: AEVE320830_22_2_04CLC

Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 3 năm 2023
Học kì 2 – năm học 2022 - 2023

h


DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA
HỌC KÌ II NĂM HỌC 2022-2023
Tên đề tài: Tổng hợp các thiết bị đo lường
STT

Họ và tên sinh viên

MSSV

1

Đồn Duy Khơi

20145088

2

Lý Thuận Hưng

20145089

3

Võ Minh Linh

20145545

4

Huỳnh Trí Thức

20145627

Tỉ lệ %
hồn thành

Nhận xét của giảng viên

………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Điểm số: ………………………

1

h


ĐỀ CƯƠNG TIỂU LUẬN
LỜI CẢM ƠN
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
DANH MỤC HÌNH ẢNH
DANH MỤC BẢNG BIỂU
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1. Lý do chọn đề tài
Sự suy giảm dần trữ lượng dầu mỏ toàn cầu – dầu mỏ là một loại nhiên liệu có hạn
và là huyết mạnh của nền kinh tế toàn cầu. Các sản phẩm từ dầu như xăng máy bay,
xăng, dầu diesel, dầu mazut, nhựa đường…… các hoạt động vận chuyển và sản xuất
của các loại hàng hóa (đồ ăn, nước uống, quần áo, giày dép….) hầu như đều có sự
can thiệp của dầu và sự hiện diện của các quy định nghiêm ngặt về khí thải trên
khắp thế giới (phổ biến nhất là tiêu chuẩn EURO 4, EURO5 – VN đang sử dụng,
E6, E7 chuẩn bị được sử dụng ở các nước châu âu) đã tạo ra nhu cầu cấp thiết về

sản xuất ô tô với khả năng tiết kiệm nhiên liệu được cải thiện. Xe Hybrid đã chứng
tỏ là một lựa chọn khả thi để đảm bảo cải thiện khả năng tiết kiệm nhiên liệu và
giảm lượng khí thải. 
2. Mục tiêu của đề tài
- Nắm vững cơ sở lý thuyết, nguyên lý hoạt động của dòng xe lai điện Hybrid.
- Làm nguồn tài liệu tham khảo về xe Hybrid, cụ thể là xe Toyota Prius 2010.
3. Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng quan cơ sở lý thuyết của xe Hybrid.
- Nghiên cứu cấu tạo, chức năng, thông số kỹ thuật trên xe Toyota Prius 2010.
4. Giới hạn đề tài
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết, chưa khảo sát và đưa ra hình ảnh thực tế.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu dựa trên giáo trình, tài liệu có sẵn trên Internet
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Lịch sử và quá trình phát triển
Động cơ chạy bằng điện đã ra đời gần như cùng lúc với động cơ chạy bằng
xăng dầu. Năm1828, một kỹ sư người Hungary tên là Ányos Jedlik đã phát minh ra
nguyên mẫu đầu tiên của động cơ điện và sử dụng nó để chạy một chiếc xe mơ hình
nhỏ. Năm1834, một người thợ rèn tên Thomas Davenport đã tạo ra thiết bị tương tự
có thể đi một khoảng cách ngắn bằng việc sử dụng các đường ray điện. Tại Hà Lan
một giáo sư đại học tên Sibrandus Stratingh đã chế tạo một chiếc ô tô điện nhỏ chạy
2

h


bằng pin khơng sạc được. Loại pin lúc đó là loại dùng một lần rồi vứt đi, không thể
tái sử dụng được và còn phải sử dụng quá nhiều pin gây ô nhiễm môi trường.
Mãi đến năm 1859, khi nhà vật lý người Pháp Gaston Plante phát minh ra pin
axit chì thì cuộc chơi mới được thay đổi, rất nhiều quốc gia sản xuất ô tô điện chạy

bằng 3 bánh cho đến khi Mỹ tạo ra một bước đột phá lớn, họ đã tạo ra chiếc xe điện
đầu tiên, là một chiếc xe 6 chỗ ngồi và có thể di chuyển với tốc độ 23 km/h. Sau đó
thị trường xe điện đã phát triển vượt bậc. Vào những năm 1890, những chiếc taxi
chạy bằng điện tràn ngập đường phố London. Đến năm 1900, gần 1/3 số xe ở Mỹ
đều chạy bằng điện nhưng giai đoạn đó đã khơng kéo dài. Vào cuối những năm
1920, cơ sở hạ tầng ở Mỹ đã được cải thiện đáng kể, các phương tiện cần phải đi xa
một cách hiêu quả hơn.
Vậy nên chiếc xe điện chạy với tốc độ 23km/h đã thụt lùi lại so với xe chạy
bằng nhiên liệu hóa thạch vì nó khơng làm được điều đó do tốc độ kém, qng
đường chạy được trong một lần sạc quá ngắn, giá thành cao. Xe điện liên tục lỗi
thời do sự ngày càng cải tiến về cơ sở hạ tầng, đồng thời khi hệ thống khởi động
bằng điện và hệ thống giảm tiếng ồn cho động cơ đốt trong được phát minh, xe điện
đã chính thức bị khai tử vào năm 1910 khi Ford sản xuất hàng loạt dòng xe chạy
bằng xăng khiến cho xe xăng rẻ hơn rất nhiều.
Chuyển đến thế kỉ 21, giờ chúng ta đã có những tiến bộ về công nghệ, nhất là
công nghệ trên pin, cùng với mối quan tâm lớn hơn đối với môi trường cộng thêm
nỗi lo lắng về vấn đề cạn kiệt nhiên liệu cho các phương tiện. Các công ty sản xuất
ô tô đã cho ô tô điện thêm một cơ hội khác. Tại hội nghị về biến đổi khí hậu của
Liên Hợp Quốc năm 2021 còn gọi là COP 26 tổ chức tại Scotland 6 nhà sản xuất ô
tô lớn trên thế giới bao gồm Ford, General 38 Motors, Mercedes-Benz, Volvo, Land
Rover và nhà sản xuất ô tô Trung Quốc BYD cùng 30 quốc gia ra đã ký một cam
kết loại bỏ dần việc bán các loại xe chạy bằng xăng và dầu tại các thị trường chính
trước năm 2035 và trên tồn cầu trước năm 2040, tại Việt Nam Vinfast - niềm hi
vọng của nền công nghiệp ô tô nước nhà cũng đã có một động thái táo bạo đến mức
gây tranh cãi khi công bố dừng sản xuất xe xăng từ cuối năm 2022 sau chỉ 3 năm
gia nhập thị trường. Điều đó cho thấy sự vượt trội so với đối thủ và tiềm năng của
xe điện là vô cùng lớn.
Trong thời đại mà q trình cơng nghiệp hố, hiện đại hóa đang diễn ra ở
mọi nơi trên tồn cầu như ngày nay, nhu cầu về năng lượng là vô cùng to lớn. Chính
vì thế, việc tiết kiệm nhiên liệu, năng lượng, đảm bảo an tồn về mơi trường ln là

u cầu hàng đầu được đặt ra cho mỗi quốc gia và mỗi ngành công nghiệp, đặc biệt
là ngành công nghiệp ô tô vốn luôn yêu cầu phải thay đổi từng ngày. Giải pháp
được đưa ra chính là kết hợp một cách linh hoạt giữa động cơ xăng, động cơ điện và
các cơ cấu giúp bảo tồn và chuyển đổi năng lượng một cách hiệu quả. Xe lai điện
Hybrid ra đời như một cứu cánh để giải quyết vấn đề đó
2.2. Xe lai điện (Hybrid) là gì ?
Hybrid nghĩa là lai, ôtô Hybrid (Hybrid Electric Vehicle-HEV) là dòng ôtô
sử dụng động cơ tổ hợp. Thật ra, ý tưởng“Hybrid”đã có từ rất lâu đời. Theo Bách
Khoa Tồn Thư mở Wikipedia thì Hybrid Vehicle, tạm dịch là Phương Tiện Giao
3

h


Thông Ghép, là một phương tiện giao thông mà được động lực bằng hai nguồn năng
lượng trở lên. Ví dụ như sự kết hợp giữa: Hệ thống Chứa Năng Lượng Nạp Lại
Được (Rechargeable Energy Storage System hay RESS, hoặc cụ thể hơn là Pin nạp
lại được) và Nguồn Năng Lượng Nhiên Liệu (Xăng, dầu diesel v.v...) Xe đạp bằng
sức người với sự trợ giúp của động cơ điện ví dụ như xe đạp điện chẳng hạng. Tàu
buồm kết hợp với mô-tơ điện.
Động cơ Hybrid là sự kết hợp giữa động cơ đốt trong thông thường với một
động cơ điện dùng năng lượng ắc quy. Bộ điều khiển điện tử sẽ quyết định khi nào
thì dùng động cơ điện, khi nào thì dùng động cơ đốt trong, khi nào dùng vận hành
đồng bộ và khi nào nạp điện vào ắc quy để sử dụng về sau.
Trong thực tế hiện nay, thuật ngữ này (Hybrid Vehicle) thường dùng để nói
đến Phương Tiện Giao Thông Ghép kết hợp năng lượng từ điện và xăng (Petroleum
Electric Hybrid Vehicle) hay viết tắt trong tiếng anh là PEHV, và cũng có thể được
viết tắt là HEV (Hybrid Electric Vehicle). Theo ngôn ngữ phổ thông tiếng Việt
thường dùng ta có thể gọi là “Xe điện xăng”, hay tiếng Anh là Hybrid Car
2.3. Nguyên lý hoạt động của xe Hybrid

Xe Hybrid hoạt động theo nguyên tắc: Động cơ điện được sử dụng để khởi
động xe, trong đó trong quá trình chạy bình thường sẽ vận hành đồng bộ. Động cơ
điện cịn có cơng dụng tăng cường cung cấp năng lượng để xe gia tốc 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
Hybrid khơng cần nguồn điện bên ngồi, động cơ đốt trong sẽ cung cấp năng lượng
cho ắc quy. Với sự phối hợp giữa động cơ đốt trong và động cơ điện, động cơ
Hybrid được mở rộng giới hạn làm việc, giảm tiêu thụ nhiên liệu cho động cơ đốt
trong hiệu suất tổ hợp động cơ cao, moment lớn ở số vịng quay nhỏ và giảm thiểu ơ
nhiễm mơi trường.
2.4. Ưu điểm của xe Hybrid
- Tận dụng năng lượng khi phanh
- Giảm lượng tiêu thụ nhiên liệu
- Động cơ điện được dùng trong các chế độ gia tốc hoặc tải lớn nên động cơ đốt
trong chỉ cần cung cấp công suất vừa đủ nên động cơ đốt trong có kích thước nhỏ
gọn. 
- Có thể sử dụng vật liệu nhẹ để giảm khối lượng tổng thể của ô tô
- Xe Hybrid vẫn dùng xăng làm nhiên liệu
- Xe Hybrid ít gây ô nhiễm môi trường hơn ô tô chạy xăng bình thường
2.5. Nhược điểm của xe Hybrid
- Chi phí sản xuất và chi phí cho thành phẩm cao 
- Chi phí bảo dưỡng cao 
- Chi phí thay pin khá tốn kém 
- Khó khăn về vấn đề xử lý và tái chế pin
- Xe nặng hơn do có nhiều loại động cơ hơn, nên khi hết điện thì động cơ đốt trong
phải gánh tải nặng hơn
4

h



2.6. Các phương pháp truyền động
- Phương pháp nối tiếp
- Phương pháp song song
- Phương pháp hỗn hợp
2.7. Các bộ phận chính của xe Hybrid
- Động cơ nhiệt
- Động cơ điện MG1, MG2
- Hộp số
- Bộ phận điều khiển
- Hệ thống xử lý khí xả
- Ắc quy
2.8. Tính kinh tế của xe Hybrid
- Tiết kiệm năng lượng trên đường trường: Khi vận hành ô tô Hybrid trên đường
trường, nguồn động lực chính lại là động cơ máy nổ bởi vì động cơ máy nổ đạt hiệu
xuất cao hơn khi chạy đường dài cũng như mạnh mẽ hơn động cơ điện. Cách thiết
kế này giúp ô tô Hybrid đạt được gia tốc mạnh và vận tốc cao tương tự như các loại
ơ tơ truyền thống khác.
- Thu hồi năng lượng: Ngồi tiết kiệm năng lượng trong q trình chuyển hóa năng
lượng từ nhiên liệu sang cơ năng một cách hiệu quả hơn, ơ tơ Hybrid cịn được thiết
kế nhằm thu hồi lượng năng lượng bị hao phí qua q trình vận hành. Đối với ô tô
thông thường khi được hãm lại, năng lượng được chuyển hóa từ cơ năng sang nhiệt
năng làm nóng đĩa thắng (rotor). Đối với ơ tơ Hybrid, cơ năng có thể được chuyển
hóa thành điện năng và nạp lại vào pin điện, vì thế rất nhiều năng lượng hao phí
trong q trình vận hành xe được thu hồi vào tái sử dụng. Tuy nhiên ô tô Hybrid
vẫn được trang bị bộ thắng đĩa (break pad) như ô tô thông thường trong trường hợp
người lái cần hãm khẩn cấp.
- Giới hạn: Khuyết điểm chính của cơng nghệ Hybrid là hệ thống Pin Nạp Lại Được
(Rechargable Battery). Giá thành của mỗi bộ pin này rất đắt là một điều đáng ngại

đối với người dùng, nhất là những người dùng ô tô Hybrid cũ; giá trị trung bình mỗi
bộ pin này là trên dưới năm nghìn dollar. Tuy nhiên, các nhà sản xuất đã vẫn đang
nghiên cứu và phát triển nhiều giải pháp cho vấn đề này như: tái chế pin cũ, phát
triển kỹ thuật pin mới, nâng cao tuổi thọ của pin v.v... hứa hẹn mang lại nhiều cải
tiến mới, giảm giá thành sản phẩm, đưa kỹ thuật Hybrid đến với nhiều tầng lớp
người dân có thu nhập thấp trong xã hội nhằm mục đích thay thế dần những phương
tiện giao thơng cũ, giảm thiểu lượng khí thải gây ô nhiễm môi trường.
2.9. Xu thế phát triển của xe Hybrid ở các nước phát triển và đang phát triển
Vào đầu thế kỷ 20 các nhà sản xuất xe của Mỹ đã sử dụng động cơ xăng,
điện và hơi nước một cách song song. Họ sớm nhận ra rằng hai hay nhiều động cơ
5

h


kết hợp lại sẽ làm tăng tính hiệu quả của động cơ. Và kết quả của giả thuyết đó là
động cơ Hybrid (động cơ xăng điện) ra đời vào năm 1905 do một kỹ sư người Mỹ
phát minh. Thời kỳ đó phát minh này khơng được mấy người quan tâm bởi vì động
cơ đốt trong khi đó cịn khá rẻ so với động cơ xăng điện có cùng cơng xuất. Sau 70
năm, khi cuộc khủng hoảng dầu lửa xảy ra, vấn đề tiết kiệm nhiên liệu mới được
quan tâm nhiều và đây chính là lý do để động cơ Hybrid được nghiên cứu lại. Tuy
nhiên, 30 năm trước, do một số quy định nên động cơ Hybrid đã bị trì hỗn. Ngày
hơm nay những chiếc xe như Toyota Prius hay Honda Accord loại Hybrid đã trở
nên phổ biến, được nhiều người tiêu dùng u thích. Liệu Hybrid có phải là xu
hướng của xe trong tương lai?
Một trong những lý do nữa khiến Hybrid ngày càng được quan tâm đó là môi
trường sống. Như chúng ta biết động cơ đốt trong sẽ thải ra khí carbon monoxide
(CO), carbon dioxide (CO2) và khí hydro-carbon (HC) chưa đốt, đây là những nhân
tố chính gây ô nhiễm môi trường. Các hiện tượng như sự nóng lên của tồn cầu hay
hiện tượng “El Nino” xảy ra một phần là hậu quả của việc sử dụng động cơ dầu

diesel và xăng. Sự phát triển của công nghệ Hybrid sẽ giúp hạ giá thành nhiên liệu,
theo ước tính lượng xe Hybrid được sản xuất sẽ tăng gấp đôi mỗi năm, một dự báo
rất lạc quan là vào năm 2007 hay 2008 sẽ có khoảng một triệu xe Hybrid được tiêu
thụ tại thị trường Mỹ.
Nhưng chúng ta không nên quên rằng doanh số của các loại xe thông thường
cũng sẽ tăng lên, ví dụ như nếu hiện nay có 200 ngàn chiếc xe tại Mỹ, thì sau 20
năm con số đó có thể sẽ là 300 ngàn chiếc. Năm 2006, thị trường Mỹ có 10 mẫu xe
Hybrid khác nhau có giá từ 19,000 đơla tới 53,000 đơla. Chiếc Honda Civic và
Toyota Prius được coi là những chiếc xe thơng dụng nhất có giá dưới 30,000 đơla.
Mức giá đó có thể là khơng phải là thấp đối với một chiếc compact sedan nhưng
cũng khơng q cao. Trong vịng 5 năm tới số xe Hybrid sẽ lên đến 50 chiếc gồm
nhiều hình dáng, kích thước và giá cả.
CHƯƠNG 3: NỘI DUNG
3.1. Các thành phần trong hệ thống Hybrid của xe Toyota Prius 2010
 Hộp số Hybrid bao gồm MG1, MG2 và cụm bánh răng hành tinh.
 Động cơ 1NZ-FXE.
 Cụm bộ chuyển đổi bao gồm: một bộ chuyển đổi DC-DC, và một bộ chuyển đổi
A/C.
 ECU HV, tập hợp tín hiệu từ các cảm biến và gởi kết quả tính toán đến ECM,
cụm biến đổi, ECU ắc quy, ECU để điều khiển hệ thống Hybrid.
 Cảm biến vị trí số.
 Cảm biến vị trí bàn đạp ga, biến đổi góc mở bướm ga thành tín hiệu điện.
 ECU điều khiển trượt, điều khiển phanh tái sinh.
 ECM
6

h


 ECU ắc quy, kiểm tra tình trạng nạp của ắc quy HV và điều khiển sự hoạt động

của quạt làm mát.
 SMR (System Main Relay), nối và ngắt mạch công suất cao áp.
 Ắc qui phụ, lưu trữ 12V DC cho hệ thống điều khiển xe.
3.1.1. Động cơ 1NZ-FXE
3.1.2. Động cơ điện Hybrid
3.1.3. Hộp số Hybrid
3.1.4. Bộ phân chia công suất
3.1.5. Bộ chuyển đổi DC – DC
3.1.6. Nguồn cao áp
3.2. Các chế độ hoạt động

Hình trên cho thấy cấu hình chi tiết của hệ thống truyền động kiểu hỗn hợp ( khớp
nối moment và khớp nối tốc độ). Đơn vị bánh răng hành tinh tạo thành khớp nối tốc
độ để kết nối động cơ và motor / máy phát điện với nhau. Động cơ và motor / máy
phát điện được kết nối với cần dẫn và bánh răng mặt trời tương ứng. Các bánh răng
của bánh răng hành tinh được kết nối với bánh lái thông qua cần dẫn nối với bánh
răng Z1, Z2, Z4, Z5, và bộ vi sai. Một motor kéo được kết nối với bánh lái thông
7

h


qua bánh răng của Z3, Z2, Z4, Z5, và bộ vi sai để kết hợp các momen xoắn đầu ra
của bánh răng bao và motor kéo lại với nhau.
Trong cấu hình này, một ly hợp và hai khóa được sử dụng. Ly hợp phục vụ cho việc
kết nối hoặc ngắt kết nối động cơ với cần dẫn của bánh răng hành tinh. Khóa 1 được
sử dụng để khóa hoặc nhả bánh răng mặt trời và trục của motor/ máy phát điện đến
sườn xe. Khố 2 được sử dụng để khóa hoặc nhả cần dẫn đến sườn xe. Bằng việc
điều khiển ly hợp, khóa, động cơ, motor / máy phát điện và motor kéo, nhiều chế độ
hoạt động được sử dụng

3.2.1. Chế độ khớp nối tốc độ
Trong chế độ này, motor kéo sẽ không hoạt động. các chế độ hoạt động như sau
3.2.1.1 Chỉ có động cơ hoạt động

3.2.1.2 Chỉ có motor/máy phát điện kéo

3.2.1.3 Động cơ và motor/máy phát điện cùng hoạt động

8

h


3.2.2 Chế độ khớp nối moment
Khi motor kéo được nạp năng lượng, mơ men xoắn có thể được thêm vào moment
xoắn đầu ra của bánh răng bao để tạo thành chế độ khớp nối moment. Khi motor
kéo được điều khiển ở chế độ motor hoặc phát điện, tạo ra sáu chế độ hoạt động cơ
bản như sau
3.2.2.1 Động cơ độc lập kết hợp với motor kéo

3.2.2.2 Động cơ độc lập kết hợp với motor phát điện

3.2.2.3 Motor/ máy phát điện hoạt động kết hợp với motor kéo

9

h


3.2.2.4 Motor/ máy phát điện hoạt động kết hợp với motor phát điện


3.2.3. Khớp nối tốc độ kết hợp với motor kéo

3.2.4. Khớp nối tốc độ kết hợp với motor phát điện

10

h


3.2.5. Phanh tái sinh

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN

11

h