Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết kế hệ thống truyền động ôtô hybrid hai chỗ ngồi VEA
SVTH : Nguyễn Văn Tuấn
Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Lớp : 01C4

MỤC LỤC

1. TỔNG QUAN VỀ ÔTÔ HYBRID. 1
1.1. XU HƢỚNG PHÁT TRIỂN ÔTÔ SẠCH 1
1.2. ÔTÔ HYBRID 2
1.2.1. Giới thiệu về ôtô hybrid 2
1.2.2. Phân loại các hệ thống hybrid 2
2.2.3. Ƣu điểm của ôtô dùng nguồn động lực hybrid. 6
2. PHÂN TÍCH CÁC PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG ÔTÔ HYBRID KIỂU BÁN HỖN HỢP. 7
2.1. CHỌN PHƢƠNG ÁN KẾT HỢP HAI NGUỒN ĐỘNG LỰC NHIỆT – ĐIỆN. . 8
2.2. CÁC PHƢƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG KIỂU CƠ KHÍ. 9
2.2.1. Hệ thống lai kiểu bán hỗn hợp, dạng truyền động cơ khí sử dụng hộp giảm tốc loại 1. 9
2.2.2. Hệ thống lai kiểu bán hỗn hợp, dạng truyền động cơ khí sử dụng hộp giảm tốc loại 2. 12
2.2.3. Hệ thống lai kiểu bán hỗn hợp, dạng truyền động cơ khí sử dụng hộp giảm tốc loại 3 13
3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ÔTÔ HYBRID CHỖ NGỒI VEA 15
3.1. PHÂN TÍCH CHỌN PHƢƠNG ÁN BỐ TRÍ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG TRÊN XE
HYBRID HAI CHỖ NGỒI VEA. 15
3.1.1. Phân tích, chọn phƣơng án bố trí hệ thống truyền lực. 15
3.1.2. phƣơng án bố trí hệ thống truyền động. 17
3.1.3. Sơ đồ hệ thống điều khiển động cơ hybrid hai chỗ ngồi VEA 18
3.2. TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT CỤM ĐỘNG CƠ ĐIỆN – BỘ NGUỒN ẮC QUY VÀ
THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN LẮP TRÊN XE HYBRID
HAI CHỖ NGỒI NGỒI VEA 19
3.2.1. Xác định công suất động cơ điện và bộ nguồn ắc quy. 19
3.2.2. Thiết kế mạch điện điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp 26
3.3. TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT CỤM ĐỘNG CƠ NHIỆT - MÁY PHÁT ĐIỆN

LẮP TRÊN XE HYBRID HAI CHỖ NGỒI VEA. 36
3.3.1. Tính toán công suất, lựa chọn loại động cơ nhiệt. 36
3.3.2. Tính toán công suất, lựa chọn loại máy phát điện 38
Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết kế hệ thống truyền động ôtô hybrid hai chỗ ngồi VEA
SVTH : Nguyễn Văn Tuấn
Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Lớp : 01C4
3.4. TÍNH TOÁN SỨC KÉO CỦA XE HYBRID HAI CHỖ NGỒI VEA 43
3.4.1. Xác định tỷ số truyền của hệ thống truyền lực. 43
3.4.2. Lập đồ thị đặc tính nhân tố động lực học của ôtô khi nguồn động lực là động
cơ đốt trong 48
3.4.3. Lập đồ thị đặc tính kéo và đặc tính nhân tố động lực học của ôtô khi nguồn
động lực là động cơ điện 56
3.5. THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC CƠ KHÍ LẮP
TRÊN XE HYBRID VEA. 60
3.5.1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống truyền lực cơ khí. 60
3.5.2. Tính toán thiết kế bộ ly hợp cơ khí. 61
3.5.3. Tính toán thiết kế hộp số. 67
3.5.4. Tính toán thiết kế hộp giảm tốc và vi sai cầu chủ động. 73
4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ. 108
4.1. KẾT LUẬN. 108
4.2. ĐỀ NGHỊ. 108
TÀI LIỆU THAM KHẢO 109





















Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết kế hệ thống truyền động ôtô hybrid hai chỗ ngồi VEA
SVTH : Nguyễn Văn Tuấn
Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Lớp : 01C4



Lời Nói Đầu
Cho đến ngay phải nói lĩnh vực phát triển chế tạo ra những chiếc ôtô đáp ứng
nhu cầu cho nhân loại đã đạt đến gần nhƣ hoàn thiện về mặt kết cấu cũng nhƣ đáp ứng
đƣợc phần nào về tính môi trƣờng của từng Quốc Gia. Các hãng sản xuất lớn của thế
giới đã không ngừng cho ra đời những chiếc xe ôtô hiện đại từ nhiều phƣợng diện,
trong đó nổi bật nhất là vấn đề đặt sự an toàn cho con ngƣời, nhƣ trên xe trang bị các
túi khí nhằm đảm bảo an toàn cho ngƣời lái cũng nhƣ hành khách khi có sự va chạm
xẩy ra. Nhƣng đứng trƣớc tình hình về toàn cầu thì nhiên liệu sử dụng cho những
chiếc xe hơi ngày càng trở nên cạn kiệt cộng với thực trạng hiện nay vấn đề ô nhiễm
môi trƣờng đang đƣợc cả thế giới quan tâm buộc các hãng sản xuất xe hơi phải tuân

theo luật bảo vệ ô nhiễm môi trƣờng của từng quốc gia. Chính vì thế nghành công
nghiệp ôtô trên thế giới đang đứng trƣớc câu hỏi lớn: là làm thế nào để có thể sản suất
loại xe ôtô không gây ô nhiễm môi trƣờng và tiết kiệm năng lƣợng.
Ôtô Hydro, ôtô điện, ôtô pin mặt trời, ôtô phin nhiên liệu đều không dễ thực
hiện nhƣng giờ đây ôtô hybrid - dòng ôtô sử dụng nguồn năng lƣợng tổng hợp đã
phần nào trả lời đƣợc câu hỏi hóc búa trên. Ôtô hybrid giảm hẳn lƣợng khí thải độc
hại và giảm tới một nửa nhiên liệu tiêu thụ.
Chính vì lẽ đó mà em chọn đề tài tốt nghiệp ‘’Thiết kế hệ thống truyền động
ôtô hybrid hai chỗ ngồi VEA’’. Tr ải qua hơn ba tháng tìm hiểu về ôtô hybrid thông
qua tài liệu cũng nhƣ thực tế đã phần nào giúp em hiểu tầm quan trọng cũng nhƣ một
số kết cấu của ôtô hybrid. Do kiến thức còn hạn chế và khó khăn về việc tìm kiếm tài
liệu cũng nhƣ thực tế ở Việt nam không có ôtô hybrid nhiều để em có thể thực hiện
đề tài của mình tốt hơn, nên không thể tránh đƣợc những thiết sót, em kính mong sự
chỉ bảo nhiệt tình thầy giáo hƣớng dẫn, các thầy cô giáo trong khoa và các bạn đồng
nghiệp.
Để thực hiện đƣợc đề tài tốt nghiệp này đúng với thời gian đƣợc giao là nhờ
vào sự nỗ lực của bản thân và sự gúp đỡ nhiệt tình của các bạn đồng nghiệp, thầy giáo
Nguyễn Quang Trung đã tận tình góp những ý kiến quý báu về mặt kiến thức, cùng
Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết kế hệ thống truyền động ôtô hybrid hai chỗ ngồi VEA
SVTH : Nguyễn Văn Tuấn
Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Lớp : 01C4
các thầy cô trong Khoa cơ khí giao thông, Chú Hồ Sĩ Xuân Diệu công ty đăng kiểm
Huế và đặc biệt là thầy giáo hƣớng dẫn TS. Dương Việt Dũng đã nhiệt tình chỉ bảo,
và tạo mọi điều kiện nhƣ : tài liệu tham khảo, thời gian cũng nhƣ về mặt tinh thần để
em có thể hoàn thành đề tài tốt nghiệp của mình đúng thời gian quy định.
Em xin chân thành cảm ơn xâu sắc đến thầy giáo hƣớng dẫn TS. Dương Việt
Dũng, các thầy cô giáo trong khoa, cùng tất cả các bạn đồng nghiệp, chú Hồ Sĩ Xuân
Diệu.


Đà nẵng, ngày 29/05/2006
Sinh viên thực hiện



Nguyễn Văn Tuấn











Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết kế hệ thống truyền động ôtô hybrid hai chỗ ngồi VEA
SVTH : Nguyễn Văn Tuấn
Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Lớp : 01C4
Trang: 1
1. TỔNG QUAN VỀ ÔTÔ HYBRID.
1.1. XU HƢỚNG PHÁT TRIỂN ÔTÔ SẠCH.
Sự phát triển các phƣơng tiện giao thông ở các khu vực trên thế giới nói
chung không giống nhau, nhƣng đều có xu hƣớng là từng bƣớc ôtô hóa dần các
quãng đƣờng dịch chuyển. Tốc độ gia tăng số lƣợng ôtô trên thế giới rất lớn, đặc
biệt là khu vực Nam Á, chẳng hạn: Hàn Quốc tốc độ tăng hàng năm là 20%,
Malayxia tốc độ này có thể đạt 70% Sự gia tăng mật độ ôtô dẫn đến hai vấn đề lớn
cần phải giải quyết. Đó là sự ô nhiễm môi trƣờng và sử dụng nguồn năng lƣợng mới

thay thế nguồn năng lƣợng chính sắp can kiệt là dầu mỏ.
Vì thế, ôtô sạch không gây ô nhiễm (zero emission) là mục tiêu hƣớng tới
của các nhà nghiên cứu và chế tạo ôtô ngày nay. Có nhiều giải pháp đã đƣợc công
bố trong những năm gần đây, tập trung là hoàn thiện quá trình cháy động cơ Diesel,
sử dụng các loại nhiên liệu không truyền thống cho ôtô nhƣ LPG, khí thiên nhiên,
methanol, biodiesel, điện, pile nhiên liệu, năng lƣợng mặt trời, ôtô lai (hybrid)
Ôtô chạy điện về nguyên tắc là ôtô sạch tuyệt đối (zero emission) đối với
môi trƣờng không khí trong thành phố. Nhƣng ôtô chạy bằng năng lƣợng điện gặp
phải khó khăn vấn đề cung cấp điện năng, nếu nhƣ tất cả các loại ôtô đều chạy bằng
điện thì ít hay nhiều còn phụ thuộc loại nhiên liệu dùng trong sản xuất điện năng. So
với nhiên liệu truyền thống, mức độ có lợi tính theo C0
2
tƣơng đƣơng trên 1Km lên
90% đối với điện sản xuất bằng năng lƣợng nguyên tử, khoảng 20% khi sản xuất
điện bằng nhiên liệu và gần nhƣ không có lợi gì khi sản xuất bằng than.
Về mặt kỹ thuật thì ôtô chạy bằng điện có hai nhƣợc điểm quan trọng đó là
năng lƣợng dữ trữ thấp (khoảng 100 lần so với ôtô dùng động cơ nhiệt truyền
thống) và giá thành ban đầu cao hơn (30-40%) cao hơn so với ôtô dùng động cơ
nhiệt). Những chƣớng ngại khác cần đƣợc giải quyết để đƣa ôtô chạy điện vào ứng
dụng thực tế một cách đại trà là khản năng gia tốc, thời gian nạp điện, vấn đề sƣởi
và điều hòa không khí trong ôtô.
Nếu nhƣ sự xâm nhập những ôtô chạy bằng điện vào cuộc sống của nhân loại
thay các loại ôtô chạy bằng động cơ nhiệt, thì các loại động cơ nhiệt đƣợc xử lý ô
nhiễm triệt để với những thành tựu công nghệ hiện đại dĩ nhiên bị biến mất vì thế
Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết kế hệ thống truyền động ôtô hybrid hai chỗ ngồi VEA
SVTH : Nguyễn Văn Tuấn
Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Lớp : 01C4
Trang: 2
mức độ có lợi về mặt ô nhiễm khi dùng động cơ điện sẽ không đáng kể, chắc chắn ít

có lợi hơn khi thay ô tô cũ bằng ô tô mới dùng động cơ nhiệt hoàn thiện triệt để về
mặt ô nhiễm.
Về mặt xã hội ô tô chạy điện trong giai đoạn đầu sẽ có ảnh hƣởng quan trọng
đến vấn đề tâm lý xã hội. Thật vậy, sự hạn chế tính năng kỹ thuật cũng nhƣ bán
kính hoạt động của ôtô, trở ngại trong vấn đề nạp điện, khản năng sử dụng các dịch
vụ tự phục vụ sẽ góp phần làm thay đổi thói quen của ngƣời dùng và dần dần làm
thay đổi cách sống.
Tóm lại ô tô chạy bằng điện chắc chắn vấn là sự lựa chọn số một của nhân
loại vào những năm tới của thế kỷ 21 mà sự phát triển của nó đi theo những sự cải
tiến, hoàn thiện hay phát minh quan trọng về công nghệ, nhƣng hiện tại sự phát triển
của ô tô này cũng không cho phép giải quyết một cách nhanh chóng vấn đề ô nhiễm
môi trƣờng đô thị vì không thể xây dựng toàn bộ cơ cấu hạ tầng cơ sở phục vụ trong
một thời gian ngắn.
1.2. ÔTÔ HYBRID.
1.2.1. Giới thiệu về ôtô hybrid.
Ôtô hybrid là loại ôtô sử dụng ít nhất hai nguồn sức kéo bổ sung cho nhau.
Để khắc phục những vấn đề mà ôtô chạy bằng điện còn nhiều hạn chế, thì ôtô
hybrid hay còn gọi là ôtô lai nhiệt – điện, xuất hiện từ đầu những năm 1990 và cho
đến nay, ôtô hybrid đã luôn đƣợc nghiên cứu và phát triển nhƣ là một giải pháp hiệu
quả về tính kinh tế và môi trƣờng. Trong thời gian gần đây, các nhà sản xuất ôtô
hàng đầu trên thế giới nhƣ Toyota, Honda, đã tung ra thị trƣờng những thế hệ ôtô
mới có hiệu suất cao và giảm đáng kể lƣợng chất thải gây ô nhiểm môi trƣờng đƣợc
gọi là “ô tô lai” (Hybrid - Car). Có thể nói, công nghệ lai là chìa khoá mở cánh cửa
tiến vào kỷ nguyên mới của những chiếc ôtô, đó là ôtô không gây ô nhiễm môi
trƣờng hay còn gọi là ôtô sinh thái (the ultimate eco-car).
Động cơ nhiệt sử dụng cho công nghệ lai ở đây có thể là động cơ Diesel hiện
đại với hệ thống lọc bồ hóng và xử lý khí xả hay động cơ sử dụng nhiên liệu khí
(khí thiên nhiên, khí dầu mỏ hoá lỏng LPG). Lý tƣởng nhất là ôtô lai sử dụng động
cơ điện một chiều và động cơ nhiệt kéo máy phát điện nạp điện bổ sung cho bộ
Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết kế hệ thống truyền động ôtô hybrid hai chỗ ngồi VEA

SVTH : Nguyễn Văn Tuấn
Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Lớp : 01C4
Trang: 3
nguồn dữ trữ điện năng, chạy bằng nhiên liệu khí (khí thiên nhiên hay khí dầu mỏ
hóa lỏng LPG) với bộ xúc tác ba chức năng lắp trên đƣờng xả.
Xu hƣớng phát triển ôtô sạch trên thế giới đƣợc mô tả nhƣ ở hình 1.1. Vị trí
sắp xếp của các thế hệ động cơ theo chiều cao thể hiện thời điểm ra đời của nó. Rõ
ràng, động cơ lai xăng - điện vận hành hiệp trợ HSD (Hybrid Synergy Drive) đƣợc
xếp loại là loại động cơ có ƣu điểm đứng đầu hiện nay. Động cơ HSD còn đƣợc gọi
là động cơ THS II (Toyota Hybrid System II).
Đặc điểm quan trọng của động cơ lai HSD là nó có thể sử dụng phối hợp
động cơ xăng và động cơ điện trong bất kỳ tình huống nào và thậm chí vừa chạy
vừa nạp điện cho bộ nguồn dự trữ điện năng.

Hình 1.1. Xu hướng phát triển ôtô sạch trên thế giới.
1.2.2. Phân loại các hệ thống lai hybrid.
Tuỳ theo sự phối hợp giữa nguồn động lực động cơ nhiệt và nguồn động lực
động cơ điện mà có ba dạng hệ thống hybrid sau đây đƣợc sử dụng.
 Hệ thống lai nối tiếp (series).
Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết kế hệ thống truyền động ôtô hybrid hai chỗ ngồi VEA
SVTH : Nguyễn Văn Tuấn
Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Lớp : 01C4
Trang: 4
Mô tơ điện điều khiển những bánh xe, công việc duy nhất của động cơ nhiệt
là kéo máy phát điện để phát sinh ra điện năng. Hệ thống lai này đƣợc mô tả nhƣ ở
hình 1.2.
Dòng điện sinh ra chia làm hai phần, một để sạc bình ắc quy và một sẽ chạy
một mô tơ điện.

Mô tơ điện ở đây có vai trò nhƣ một máy phát điện (tái sinh năng lƣợng) khi
xe xuống dốc và thực hiện quá trình phanh.

1
2
4
3
5
6
8
7
Doìng cå nàng
Doìng âiãûn nàng

Hình 1.2: Hệ thống lai nối tiếp.
1 – Động cơ nhiệt; 2 – Máy phát điện; 3 – Bộ chuyển đổi điện; 4 – Bộ nguồn ắc
quy; 5 – Động cơ điện; 6 – Bánh răng giảm tốc; 7 – Bán trục cầu chủ động;
8- Bánh xe chủ động.
Ƣu điểm: động cơ nhiệt sẽ không khi nào hoạt động ở chế độ không tải nên
giảm đƣợc ô nhiễm môi trƣờng. Động cơ nhiệt có thể chọn ở chế độ hoạt động tối
ƣu, phù hợp với các loại ôtô, sơ đồ này có thể không cần hộp số.
Nhƣợc điểm: tuy nhiên, hệ thống lai nối tiếp còn tồn tại những nhƣợc điểm
nhƣ: kích thƣớc và dung tích ắc quy lớn hơn so với hệ thống lai song song, động cơ
nhiệt luôn làm việc ở chế độ nặng nhọc để cung cấp nguồn điện cho ắc quy nên dễ
bị quá tải.
 Hệ thống lai song song (parallel).
Dòng năng lƣợng truyêng 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 thèo các điều
kiện hoạt động khác nhau. Ở hệ thống lai này động cơ nhiệt đóng vai trò là nguôn
Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết kế hệ thống truyền động ôtô hybrid hai chỗ ngồi VEA

SVTH : Nguyễn Văn Tuấn
Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Lớp : 01C4
Trang: 5
năng lƣợng truyền mômen chính còn môtơ điện chỉ đóng vai trò trợ giúp khi tăng
tốc hoặc vƣợt dốc.
Hệ thống lai này không cần dùng máy phát điện riêng do mô tơ điện có tính
năng giao hoán lƣỡng dụng sẽ làm nhiệm vụ nạp điện cho ắc quy trong các chế độ
hoạt động bình thƣờng, ít tổn thất cho các cơ cấu truyền động trung gian, nó có thể
khởi động động cơ nhiệt và dùng nhƣ một máy phát điện để nạp điện cho ắc quy.
Hệ thống lai này đƣợc mô tả nhƣ ở hình 1.3.

1
4
3
2
6
5
7
8
Doìng cå nàng
Doìng âiãûn nàng

Hình 1.3: Hệ thống lai song song.
1 – Động cơ nhiệt; 2 – Cơ cấu truyền động; 3 – Bộ chuyển đổi điện; 4 – Bộ nguồn
ắc quy; 5 – Động cơ điện; 6 – Bánh răng giảm tốc; 7 – Bán trục cầu chủ động;
8- Bánh xe chủ động.

Hệ thống lai này có ƣu điểm là: công suất của ôtô sẽ mạnh hơn do sử dụng cả
hai nguồn năng lƣợng, mức độ hoạt động của động cơ điện ít hơn động cơ nhiệt nên

dung lƣợng binh ắc quy nhỏ vă gọn nhẹ, trọng lƣợng bản thân của xe nhẹ hơn so với
kiểu ghép nối tiếp và hỗn hợp.
Nhƣợc điểm: mơ tơ điện (máy điện) cũng nhƣ 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 hơn
kiểu lai nối tiếp. Tính ô nhiễm môi trƣờng cũng nhƣ tính kinh tế nhiên liệu không
bằng hệ thống lai hỗn hợp.
 Hệ thống lai hỗn hợp (series/ parallel).
Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết kế hệ thống truyền động ôtô hybrid hai chỗ ngồi VEA
SVTH : Nguyễn Văn Tuấn
Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Lớp : 01C4
Trang: 6
Hệ thống lai này kết hợp cả hai hệ thống nối tiếp và song song nhằm tận
dụng tối đa các lợi ích đƣợc sinh ra. Hệ thống lai hỗn hợp 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. Hệ thống này chiếm ƣu thế trong
việc chế tạo xe hybrid, và đƣợc mô tả nhƣ ở hình 1.4.
8
1
2
4
3
9
7
5
6
Doìng cå nàng
Doìng âiãûn nàng


Hình 1.4: Hệ thống lai hỗn hợp.
1 – Động cơ nhiệt; 2 – Máy phát điện; 3 – Bộ chuyển đổi điện; 4 – Bộ nguồn ắc
quy; 5 – Động cơ điện; 6 – Bánh răng giảm tốc; 7 – Bán trục cầu chủ động;
8- Bộ phân chia công suất.
2.2.3. Ƣu điểm của ôtô dùng nguồn động lực hybrid.
Giảm ô nhiễm môi trường: so với các ôtô có công suất tƣơng đƣơng, động cơ
nhiệt sử dụng trên ôtô hybrid có công suất bé, và điều quan trọng là do nó chỉ làm
việc ở một chế độ duy nhất ổn định nên ngƣời ta có thể điều chỉnh, thiết kế để ở chế
độ này động cơ phát ô nhiễm thấp nhất.
Giảm sự tổn thất năng lượng: ôtô hybrid có thể tự động dừng động cơ nhiệt
ở chế độ không tải, vì vậy giảm bớt sự tổn hao năng lƣợng không cần thiết.
Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết kế hệ thống truyền động ôtô hybrid hai chỗ ngồi VEA
SVTH : Nguyễn Văn Tuấn
Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Lớp : 01C4
Trang: 7
Thu hồi và tái sử dụng năng lượng: năng lƣợng bị bỏ đi khi giảm tốc, xuống
dốc hoặc phanh xe đƣợc thu hồi thành năng lƣợng điện, sau đó đƣợc dùng để cung
cấp cho bộ khởi động và động cơ điện.
Có thể điều khiển sự hoạt động của ôtô đạt hiệu suất cao: ôtô hybrid có thể
tối ƣu hóa hiệu suất toàn phần của ôtô bằng cách sử dụng môtơ điện để dẫn động
bánh xe ở chế độ hoạt động - khi hiệu suất sử dụng động cơ nhiệt thấp, và dùng để
nạp điện ở chế độ hoạt động - khi hiệu suất động cơ nhiệt cao.
2. PHÂN TÍCH CÁC PHƢƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG ÔTÔ HYBRID KI ỂU BÁN HỖN HỢP.
Với các ƣu điểm nổi bật về môi trƣờng và tiết kiệm nhiên liệu, ôtô hybrid
đang đƣợc sự quan tâm nghiên cứu và chế tạo của rất nhiều nhà khoa học và hãng
sản xuất ôtô trên thế giới. Ngày càng có nhiều mẫu ôtô hybrid xuất hiện trên thị
trƣờng và càng có nhiều ngƣời tiêu dùng sử dụng loại ô tô này. Ôtô Hydrô, ôtô điện,
ôtô pin mặt trời đều không dễ thực hiện với thực trạng nhƣ đất nƣớc ta. Trong bối
cảnh đó thì ôtô lai nhiệt điện phù hợp với nƣớc ta nhất trong giai đoạn đón đầu về

xu thế phát triển ôtô sạch nhằm đáp ứng tính khắt khe môi trƣờng đô thị, tính nguy
cơ cạn kiệt nhiên liệu. Tuy nhiên chúng ta chỉ có thể sử dụng những loại xe lai nhiệt
điện cỡ nhỏ hai chỗ ngồi hoặc bốn chỗ hoạt động trong phạm vi các thành phố, các
khu du lịch và có thể vận hành trên các loại đƣờng dài hàng trăm kilômet tƣơng đối
bằng phẳng chứ không thể sử dụng ô tô lai nhiệt điện thay hẳn các loại ôtô khác
vì tính công nghệ lai còn nhiều hạn chế, nên chƣa có thể chế tạo nên những chiếc
động cơ hybrid có công suất cao.
Vì vậy việc xác định một loại xe ôtô thỏa mãn các tiêu chí về mức độ phát ô
nhiễm, tiết kiệm nhiên liệu, kiểu dáng xe phù hợp với cơ sở hạ tầng, phù hợp với
túy tiền đại đa số ngƣời dân, tạo nét văn minh đô thị ở nƣớc ta là rất cần thiết. Trong
bối cảnh đó thì ôtô hybrid cỡ nhỏ hai chỗ ngồi có tốc độ và quãng đƣờng tƣơng
đƣơng với xe gắn máy, nhƣng an toàn và tiện nghi hơn, đặc biệt là tránh mƣa nắng,
bụi trên đƣờng đƣợc xem là phù hợp nhất.
Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết kế hệ thống truyền động ôtô hybrid hai chỗ ngồi VEA
SVTH : Nguyễn Văn Tuấn
Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Lớp : 01C4
Trang: 8

Hình 2.1: Ôtô SMART hai chỗ ngồi.
2.1. CHỌN PHƢƠNG ÁN KẾT HỢP HAI NGUỒN ĐỘNG LỰC NHIỆT – ĐIỆN.
Tùy theo sự kế hợp giữa hai nguồn động lực là động cơ nhiệt và động cơ
điện mà ta có các hệ thống lai khác nhau, mà cụ thể là các hệ thống lai nối tiếp,
song song và hỗn hợp. Trong các hệ thống lai đó thì hệ thống lai hỗn hợp thể hiện
đƣơc tính năng tận dụng tối đa các lợi ích đƣợc sinh ra (hoạt động với hiệu suất cao
nhất có thể). Tuy nhiên hệ thống lai hỗn hợp đòi hỏi tính công nghệ chế tạo cũng
nhƣ tính kinh tế cao nên chỉ có thể kết hợp hai nguồn động lực nhiệt – điện theo
cách bán hỗn hợp.










Hình 2.2: Hệ thống lai bán hỗn hợp.
Hệ thống lai bán hỗn hợp nhƣ sơ đồ hình 2.1, là sự kết hợp giữa động cơ
nhiệt và động cơ điện một cách luân phiên, nghía là không có sự truyền động mô
men xoắn xuống cầu chủ động một cách đồng thời mà khi động cơ nhiệt truyền mô
11
2
1
8
9
7
4
3
5
10
6
12
Doìng cå nàng.
Doìng âiãûn nàng.
1 – Động cơ nhiệt.
2 – Máy phát điện.
3 – Bộ điều khiển điện.
4 – Bộ nguồn ắc quy.
5 – Động cơ điện một chiều.

6 – Bộ ly hợp điện từ.
7 – Hộp giảm tốc.
8 – Ly hợp ma sát.
9 – Hộp số cơ khí.
10 – Vỏ vi sai cầu chủ động.
11 – Bán trục chủ động.
12 – Bánh xe chủ động.


Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết kế hệ thống truyền động ôtô hybrid hai chỗ ngồi VEA
SVTH : Nguyễn Văn Tuấn
Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Lớp : 01C4
Trang: 9
men xoắn xuống các bánh xe chủ động thì động cơ điện ngắt, không tham gia
truyền động và ngƣợc lại. Sự kết hợp truyền động mô men xoắn xuống các bánh xe
chủ động là tùy thuộc vào nhu cầu vận hành của xe.
Sự truyền động từ động cơ lai xuống các bánh xe chủ động ta có thể sử dụng
bằng nhiều cách truyền động nhƣ : cơ khí, thủy tĩnh, thủy động, truyền động bằng
điện,…trong đó truyền động thủy động, thủy tĩnh về tính năng có rất nhiều ƣu điểm
và đƣợc sử dụng rộng rãi trên các loại ôtô ngày nay. Song, nó không phù hợp với
ôtô lai có công suất cỡ nhỏ và trung bình vì: kết cấu phức tạp đòi hỏi chế tạo với
tính công nghệ cao. Giá thành đắt, chăm sóc bảo dƣỡng tƣơng đối phức tạp, thƣờng
dùng trên xe có công suất vận hành lớn. Chính vì vậy ta chỉ đề cập các dạng truyền
động kiểu cơ khí. Để đón đầu cho việc phát triển ôtô sinh thái, chúng ta chọn sự kết
hợp hai nguồn động lực của ôtô Việt Nam là động cơ nhiệt và động cơ điện theo
kiểu lai bán hỗn hợp vận hành „‟phụ trợ‟‟ nhƣ hình 2.2. Nằm trong điều kiện tình
hình nhƣ ở nƣớc ta, các kiểu truyền động đó đƣợc điều khiển theo ý chủ quan của
ngƣời lái nên không trang bị các bộ điều khiển điện tử trên xe.
2.2. CÁC PHƢƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG KIỂU CƠ KHÍ.

Có rất nhiều cách phối hợp giữa động cơ nhiệt và động cơ điện thông qua
hộp giảm tốc. Song trong phạm vi đồ án tốt nghiệp này chỉ có thể đƣa ra ba phƣơng
án sử dụng hộp giảm tốc để kết hợp giữa hai nguồn động lực nhiệt – điện cho kiểu
lai bán hỗn hợp, dạng truyền động cơ khí.
2.2.1. Hệ thống lai kiểu bán hỗn hợp, dạng truyền động cơ khí sử dụng hộp
giảm tốc loại 1.
Sơ đồ lai thể hiện nhƣ hình 2.3:






1 – Động cơ nhiệt.
2 – Ly hợp cơ khí.
3 – Hộp số cơ khí.
4 – Khớp nối đàn hồi.
5 – Bộ truyền đai.
6 – Máy phát điện.
7 – Bộ biến đổi điện.
8 – Bộ nguồn ắc quy.
9 – Bộ điều khiển tốc độ
động cơ điện.
10 – Bộ đảo chiều quay.
11 – Động cơ điện một
chiều.
12 – Vỏ bộ ly hợp điện từ.
13 – Bộ truyền (đai hoặc
xích).


Doìng cå nàng
Doìng âiãûn nàng
19
5
7
8
1
9
6
18
17
14
13
11
10
4
2 3
12 15 1216
Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết kế hệ thống truyền động ôtô hybrid hai chỗ ngồi VEA
SVTH : Nguyễn Văn Tuấn
Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Lớp : 01C4
Trang: 10











Đặc điểm của sơ đồ: động cơ điện là loại một chiều có khản năng tái sinh
năng lƣợng là điện năng, khi ôtô ở trạng thái hãm và xuống dốc.
Hộp giảm tốc loại 1: thực chất là bộ tuyền lực chính là hai cấp. Cấu tạo của
nó gồm hai bộ ly hợp điện từ, có hai cặp bánh răng quay lồng không trên trục, với tỷ
số truyền khác nhau. Tƣơng ứng với mỗi cấp là từng chế độ hoạt động của động cơ
điện và động cơ nhiệt thông qua bộ đồng tốc.
Bộ ly hợp điện từ, thực chất là một khớp nối. Có nhiệm vụ cắt hoặc nối, để
truyền mô men xoắn từ trục động cơ điện cũng nhƣ trục động cơ nhiệt xuống cầu
chủ động thông qua bộ truyền đai.
Sự truyền công suất của hai nguồn động lực là động cơ điện và động cơ nhiệt
hoàn toàn độc lập nhau. Cả động cơ nhiệt và động cơ điện cùng truyền mô men
xoắn đến bánh xe chủ động, nhƣng hoàn toàn độc lập với nhau. Nghĩa là giữa chúng
không đồng thời truyền mô men xoắn cùng lúc. Khi động cơ điện hoạt động, thì
động cơ nhiệt đƣợc ngắt thông qua bộ đồng tốc. Lúc này ly hợp điện từ phía động
cơ nhiệt ngắt, và khi động cơ nhiệt hoạt động thì ly hợp điện từ bên phía động cơ
điện đƣợc điều khiển ngắt. Các ly hợp điện từ đƣợc điều khiển đóng ngắt thông qua
một công tắc điện.
Sự điều khiển động cơ lai chủ yếu do trình độ của ngƣời lái, sơ đồ này không
trang bị bộ điều khiển điện tử nhằm nâng cao tính khả thi có thể thiết kế. Việc nạp
điện cho bộ nguồn ắc quy ngoài máy phát điện, bộ nguồn ắc quy còn đƣợc nạp điện
từ lƣới điện với bộ kết nối sạc điện luôn sẵn sàng trên xe.
Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết kế hệ thống truyền động ôtô hybrid hai chỗ ngồi VEA
SVTH : Nguyễn Văn Tuấn
Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Lớp : 01C4
Trang: 11
Nguyên lý hoạt động của sơ đồ: trạng thái hoạt động của ôtô hoàn toàn phụ

thuộc vào tính khách quan điều khiển của ngƣời lái, tuỳ vào trạng thái vận hành của
xe mà ngƣời điều khiển có thể cho chạy theo từng chế độ sao cho hiệu suất của xe
sẽ là lớn nhất. Sự truyền động của động cơ nhiệt và các bộ phận truyền lực hoàn
toàn giống với một xe ôtô bình thƣờng.
Khi chạy trên đƣờng bằng và chủ yếu trong thành phố thì động cơ điện là
nguồn truyền động chính lấy năng lƣợng từ ắc quy. Sự tái sinh năng lƣợng luôn
thực hiện khi xe ở trang thái phanh, vì động cơ điện có tính chất lƣỡng dụng (đóng
vai trò nhƣ một máy phát điện).
Khi chạy ở đƣờng dài cần tốc độ cao thì chuyển sang chế độ hoạt động của
động cơ nhiệt. Quá trình động cơ nhiệt hoạt động vừa lúc truyền mômen quay, vừa
lúc kéo máy phát điện quay để nạp điện cho bộ ắc quy. Khi bộ ắc quy đã đƣợc nạp
no bình thì ngƣời lái ngắt dòng kích từ thông qua công tắc điện, lúc đó toàn bộ công
suất của động cơ nhiệt đƣợc truyền xuống các bánh xe chủ động, xe chuyển động
với vận tốc lớn nhất có thể.
Khi vƣợt dốc thì ƣu tiên động cơ nhiệt hoạt động, tuỳ theo độ dốc lớn hay
nhỏ. Nếu tại độ dốc mà động cơ điện có thể truyền mômen xoắn khắc phục đƣợc
các lực cản thì có thể điều khiển cho động cơ điện hoạt động.
Khi khởi động: ƣu tiên động cơ điện hoạt động cho quá trình khởi động và
thực hiện quá trình tăng tốc vì động cơ điện môn men lớn khi khởi động.
Hoạt động ở chế độ phụ trợ: động cơ nhiệt hoạt động ở chế độ mà tại đó
công suất phát ra là lớn nhất, suất tiêu hao nhiên liệu và tính ô nhiễm môi trƣờng là
thấp nhất cơ thể để kéo máy phát điện quay, nạp điện cho bộ nguồn ắc quy. Lúc này
động cơ nhiệt chỉ kéo máy phát điện quay mà không truyền mô men xoắn xuống
cầu chủ động, sự truyền mô men xoắn xuống cầu chủ động dẫn dộng các bánh xe là
do động cơ điện lấy năng lƣợng từ bộ nguồn ắc quy đảm nhiệm. Chọn công suất của
máy phát điện cân bằng với công suất của động cơ điện để có thể vận hành xe trong
thời gian dài mà không hết điện từ bộ nguồn ắc quy. Tuy nhiên để động cơ nhiệt
hoạt động ở một chế dộ nhƣ vậy ta phải trang bị cho động cơ nhiệt một cơ cấu cố
định vị trí bƣớm ga nếu là động cơ xăng, bộ điều tốc một chế độ nếu là động cơ
điezen.

Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết kế hệ thống truyền động ôtô hybrid hai chỗ ngồi VEA
SVTH : Nguyễn Văn Tuấn
Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Lớp : 01C4
Trang: 12
Tóm lại sự hoạt động của xe hybrid nhƣ sơ đồ lai ở trên là tuỳ thuộc vào điều
kiện đƣờng xã, tuỳ thuộc vào trạng thái hoạt động của xe và tuỳ thuộc vào sự điều
khiển của ngƣời lái. Nhiệm vụ của ngƣời lái là phối hợp sao cho công suất phát ra
của từng động cơ là lớn nhất và hiệu suất của xe là lớn nhất, suất tiêu hao nhiên liệu
cũng nhƣ tính ô nhiễm môi trƣờng thấp nhất có thể.
Ƣu điểm của kiểu lai này: hiệu suất sử dụng lớn, tính năng của xe đa dạng,
có thể hoạt động ở mỗi loại đƣờng khác nhau nhƣ là một ôtô bình thƣờng. Làm việc
với độ độ tin cậy cao, có thể sữa chữa và bảo dƣỡng đơn giảm.
Nhƣợc điểm: làm cho ngƣời điều khiển nhanh mệt vì phải thực hiện nhiều
phƣơng án điều khiển (do không trang bị bộ điều khiển điện tử tự động). Hệ thống
điều khiển động cơ điện một chiều phức tạp. Bố trí lắp đặt các bộ phận truyền lực
khó khăn, chiều rộng của xe lớn dẫn đến ảnh hƣởng đến tính ổn định của xe khi
hoạt động. Công suất của động cơ nhiệt bị tiêu hao do sử dụng hộp giảm tốc (bộ
truyền lực chính hai cấp).
Phạm vi sử dụng: bộ truyền (13), kết nối giữa trục của động cơ điện cũng
nhƣ động cơ nhiệt đến trục lắp bộ ly hợp điện từ nếu là xích thì : hạn chế khản năng
trƣợt và khản năng quá tải khi vận hành chế độ động cơ điện. Song gây tiếng ồn khi
chuyển động, khó bảo dƣỡng bôi trơn, có thể làm hỏng cuộn dây của bộ ly hợp điện
từ. Nếu dùng đai thì kết cấu đơn giản hơn, dễ bảo dƣỡng sửa chữa, làm việc êm
không gây tiếng ồn. Song lại cho ta tỷ số truyền không ổn định khi làm việc do có
hiện tƣợng trƣợt trơn giữa dây đai và bánh đai. Có thể gây quá tải và dẫn tới làm
hỏng động cơ điện khi quá tải.
So sánh những mặt ƣu điểm khi dùng đai so với xích vì thế bộ truyền đai
đƣợc sử dụng rộng rãi hơn. Nên ở sơ đồ này ta chỉ áp dụng cho các loại xe cỡ nhỏ
và trung bình không đòi hỏi tính cơ động cao, áp dụng thiết kế cho các loại xe chạy

trong thành phố, các khu du lịch.
2.2.2. Hệ thống lai kiểu bán hỗn hợp, dạng truyền động cơ khí sử dụng hộp
giảm tốc loại 2.
Sơ đồ lai đƣợc thể hiện ở hình 2.4:



1
2
3
5
6
8
11
9
10
7
12
13
4
15
4
16
17
18
Doìng cå nàng.
Doìng âiãûn nàng.
14
1 – Động cơ nhiệt.
2 – Ly hợp cơ khí.

3 – Hộp số cơ khí.
4 – Khớp nối đàn hồi.
5 – Bộ truyền đai.
6 – Máy phát điện.
7 – Bộ biến đổi điện.
8 – Bộ nguồn ắc quy.
9 – Bộ điều khiển tốc độ
Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết kế hệ thống truyền động ôtô hybrid hai chỗ ngồi VEA
SVTH : Nguyễn Văn Tuấn
Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Lớp : 01C4
Trang: 13














Hình 2.4: Phương án sử dụng hộp giảm tốc loại 2.
Phƣơng án sử dụng hộp giảm tốc loại 2 nhƣ hình 2.4 hoàn toàn giống nhƣ ở
các trƣờng hợp hoạt động nhƣ sơ đồ 2.3 về mặt nguyên lý truyền động, và các phần
tử truyền động. Chỉ khác là nguyên lý cấu tạo của hộp giảm tốc sử dụng ở trƣờng

hợp này là hộp giảm tốc loại 2.
Hộp giảm tốc loại 2: bao gồm ba trục, hai cặp bánh răng với tỷ số truyền
khác nhau tạo nên bộ truyền lực chính kép tập trung khi vận hành ở chế độ động cơ
nhiệt nhờ bộ đồng tốc tiến hành nối trục. Trở thành truyền lực chính đơn khi vận
hành ở chế độ động cơ điện khi bộ ly hợp điện từ nối sự truyền động từ trục cơ của
động cơ điện với trục lắp bánh răng trung ƣơng của truyền lực chính. Khi bộ đồng
tốc ở vị trí gài thì bộ ly hợp điện từ đang ở trạng thái mở.
So với phƣơng án sử dụng hộp giảm tốc loại 1 thì phƣơng án sử dụng hộp
giảm tốc loại 2 có ƣu điểm: khoảng sáng gầm xe lớn hơn, kết cấu bộ vi sai đơn giản
nên có thể chọn sẵn có trên thị trƣờng. Giá thành, tính năng kinh tế thấp hơn do chỉ
dụng một bộ ly hợp điện từ. Do chỉ bố trí bộ truyền đai kết nối bộ ly hợp điện từ và
trục cơ của động cơ điện nên hạn chế khản năng trƣợt từ dây đai truyền và bánh đai.
Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết kế hệ thống truyền động ôtô hybrid hai chỗ ngồi VEA
SVTH : Nguyễn Văn Tuấn
Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Lớp : 01C4
Trang: 14
Nhƣng nó lại có nhƣợc điểm sau : hiệu suất truyền động thấp do sử dụng cặp
bánh răng trung gian, nhiều trục dẫn động và các ổ lăn. Hộp giảm tốc có kích thƣớc
lớn hơn nên khó bố trí cụm động lực ở một cầu xe.
2.2.3. Hệ thống lai kiểu bán hỗn hợp, dạng truyền động cơ khí dùng hộp
giảm tốc loại 3.
Sơ đồ lai đƣợc thể hiện ở hình 2.5, kiểu lai này có đặc điểm là: không sử
dụng máy phát điện riêng, sự nạp điện cho bộ nguồn ắc quy do máy điện một chiều
đảm nhận, không cần phải sử dụng bộ chuyển đổi điện.
Máy điện một chiều: có tính chất lƣỡng dụng, có thể hoạt động ở chế độ máy
phát nếu nhƣ ta cấp dòng kích từ cho cuộn dây phần cảm và ngừng cấp điện thế cho
cuộn dây phần ứng. Ở chế độ động cơ nếu nhƣ ta cấp điện thế cho cuộn dây phần
ứng sao cho U > E.
Hộp giảm tốc loại 3: cấu tạo của nó gồm bốn trục, ba cặp bánh răng, hai bộ

đồng tốc tạo nên bộ truyền lực chính kép tập trung ở từng chế độ hoạt động của
động cơ nhiệt cũng nhƣ động cơ điện.
Bộ ly hợp điện từ: có kết cấu khác một chút so với các bộ ly hợp ở các sơ đồ
trên. Luôn ở trạng thái đóng để nối giữa trục trung gian của hộp giảm tốc và trục cơ
của động cơ điện. Nó chỉ ở trạng thái mở khi bộ nguồn ắc quy đã đƣợc nạp no bình
và vẫn chạy ở chế độ động cơ nhiệt
Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết kế hệ thống truyền động ôtô hybrid hai chỗ ngồi VEA
SVTH : Nguyễn Văn Tuấn
Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Lớp : 01C4
Trang: 15

1
2 3
4
4
12
7
6
14
13
15
11
9
8
10
Doìng cå nàng.
Doìng âiãûn nàng.
5
Z

1
Z
'
1
Z
2
Z
'
2
Z
3
Z
'
3

Hình 2.5: Phương án sử dụng hộp giảm tốc loại 3.
1 – Động cơ nhiệt; 2 – Ly hợp cơ khí; 3 – Hộp số cơ khí; 4 – Khớp nối đàn hồi;
5 – Hộp giảm tố; 6,7 – Các bộ đồng tốc; 8 – Bộ nguồn ắc quy; 9 – Bộ điều khiển
điện; 10 – Bộ đảo chiều quay; 11 – Máy điện một chiều; 12 – Bộ ly hợp điện từ;
13 – Vi sai cầu chủ động; 14 – Bán trục cầu chủ động; 15 – Bánh xe chủ động.
Từ sơ đồ bố trí nhƣ ở hình 2.5, ta có nguyên lý hoạt động của sơ đồ nhƣ sau:
Khi chạy ở chế độ động cơ nhiệt thì ly hợp điện từ ở trạng thái đóng, bộ đồng tốc
(7) ở trạng thái nối giữa trục vào của hộp giảm tốc và trục trung gian. Bộ đồng tốc
(6) ở trạng thái gài cặp bánh răng Z
1
- Z‟
1
để truyền mô men quay đến cặp bánh răng
Z
3

– Z‟
3
và truyền xuống cầu chủ động. Lúc này máy điện một chiều sẽ đƣợc điều
khiển ở chế độ máy phát, thông qua bộ biến đổi điện nạp điện cho bộ nguồn ắc quy.
Khi chạy ở chế độ động cơ điện, thì bộ đồng tốc (7) ở trạng thái ngắt giữa
trục vào và trục trung gian. Bộ đồng tốc (6) ở trạng thái gài cặp bánh răng Z
2
- Z‟
2
để
truyền mô men đến cặp bánh răng Z
3
– Z‟
3
. Lúc này bộ ly hợp điện từ luôn luôn ở
Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết kế hệ thống truyền động ôtô hybrid hai chỗ ngồi VEA
SVTH : Nguyễn Văn Tuấn
Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Lớp : 01C4
Trang: 16
trạng thái đóng. Tất cả các chế độ hoạt động khác hoàn toàn giống với hai sơ đồ
trên, chỉ khác ở chỗ là không thể thực hiện chạy ở chế độ phụ trợ.
Sơ đồ bố trí theo kiểu này so với hai sơ đồ trên nói chung hiệu suất truyền
động cao hơn do không có hiện tƣợng trƣợt xẩy ra, ít chi tiết hơn do không phải sử
dụng máy phát điện riêng. Vì vậy loại sơ đồ này thƣờng đƣợc sử dụng cho các loại
xe đòi hỏi công suất và tải trọng trung bình nhƣ xe bốn chỗ ngồi hoặc xe khách cỡ
nhỏ. Song nó có nhƣợc điểm nhƣ là máy điện một chiều khó chế tạo, bộ biến đổi
điện có tính công nghệ phức tạp vì thế giá thành của xe tăng lên, động cơ nhiệt luôn
ở tình trạng hoạt động với chế độ nặng nhọc.
3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ÔTÔ HYBRID HAI CHỖ NGỒI VEA.

Qua ba phƣơng án truyền động nói trên ta chọn phƣơng án „‟kiểu lai bán hỗn
hợp dạng truyền động cơ khí, sử dụng hộp giảm tốc loại 2 „‟ cho phƣơng án thiết kế
hệ thống truyền động ôtô hybrid hai chỗ ngồi, vì nó đáp ứng đƣợc các nhu cầu thực
tại nhƣ đã nói ở trên. Mặc dù nó vẫn có những nhƣợc điểm, song có thể khắc phục
đƣợc bàng cách bỏ qua sự tái sinh năng lƣợng khi xe ở trạng thai hãm vì nhu cầu sử
dụng của xe thiết kế chỉ hoạt động trong phạm vi đƣờng thành phố, các khu công
viên…nên chỉ vận hành với vận tốc vừa phải nằm trong giới hạn cho phép V
max

40 [Km/h]. Ngoài sự nạp điện cho bộ dữ trữ ắc quy thông qua động cơ nhiệt còn
nạp điện từ lƣới điện với bộ sạc điện luôn sẵn sàng trên xe.
Để thuận lợi cho việc thiết kế các cơ cấu của hệ thống truyền động đối với xe
thiết kế, ta đặt tên cho xe thiết kế là „‟hybrid hai chỗ ngồi VEA‟‟.
3.1. PHÂN TÍCH CHỌN PHƢƠNG ÁN BỐ TRÍ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG TRÊN
XE HYBRID HAI CHỖ NGỒI VEA.
3.1.1. Phân tích, chọn phƣơng án bố trí hệ thống truyền lực.
a) Bố trí cầu sau chủ động: việc bố trí hệ thống truyền lực đối với cầu sau
chủ động có ƣu điểm: nhƣ tầm quan sát ngƣời lái tốt hơn, dễ tiếp cận động cơ lai để
bảo dƣỡng và sửa chữa. Phân bố trọng lƣợng trên cầu sau lớn hơn cầu trƣớc nên khả
năng vƣợt dốc và chuyển động trên đƣờng trơn trƣợt của xe tốt hơn. Dễ bố trí ghế
ngồi, cách nhiệt và cách âm cho ngƣời lái .
Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết kế hệ thống truyền động ôtô hybrid hai chỗ ngồi VEA
SVTH : Nguyễn Văn Tuấn
Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Lớp : 01C4
Trang: 17
Song nó có nhƣợc điểm nhƣ: động cơ đặt phía sau nên không bảo vệ đƣợc
cho ngƣời lái khi xe va chạm hoặc đâm vào chƣớng ngại vật. Khoang hành lý đặt
phía trƣớc nên chiều ngang bị giới hạn bởi hai bánh trƣớc .
Theo tài liệu tham khảo [2] tỷ lệ phân bố tải trọng lên cầu trƣớc và sau khi

đầy tải khoảng (42÷58 )% nên cầu sau hơi quá tải làm xe có khuynh hƣớng quay
vòng thừa nên kém ổn định đặc biệt là ở tốc độ cao, bắt buộc phải sử dụng hệ thống
treo độc lập ở cầu sau nên cơ cấu phức tạp. Ngoài ra còn gặp phải khó khăn nhƣ:
chiều dài các bộ phận điều khiển lớn, phải có đƣờng ngầm xuyên qua xe nên sàn xe
không đƣợc bằng phẳng. Không thể dùng thùng xe có cửa mở phía sau, khản năng
vƣợt chƣớng ngại vật không tốt so với cầu trƣớc chủ động. Do các ƣu nhƣợc điểm
trên nên dẫn động phía sau chỉ sử dụng cho các xe có cỡ nhỏ tốc độ thấp .
b) Bố trí cầu trước chủ động: nếu bố trí với cầu trƣớc chủ động thì có ƣu
điểm: an toàn hơn cho ngƣời lái, phân bố trọng lƣợng trên cầu trƣớc và sau khi có một
ngƣời lái khoảng (60†40)%, đảm bảo cho xe có tính quay vòng thiếu và tính ổn định về
hƣớng cao với tải trọng bất kỳ.
Nhƣợc điểm với kiểu bố trí này là khả năng vƣợt dốc kém do giảm trọng
lƣợng bám trên cầu chủ động. Có khả năng mất điều khiển trên đƣờng trơn trƣợt do
lực kéo trên bánh chủ động lớn, khả năng hãm cứng các bánh xe sau khi phanh là
lớn nếu không đặt các bộ điều chỉnh lực phanh hoặc hệ thống chống hãm cứng bánh
xe . Do các ƣu nhƣợc điểm trên, sơ đồ này thƣờng dùng trên xe du lịch hiện đại, tốc
độ cao.
Để phù hợp với loại xe ta thiết kế nhƣ là là xe chỉ hoạt động trên những loại
đƣờng tốt,ít leo dốc, thƣờng xuyên qua những chỗ đƣờng cong đòi hỏi tính ổn định
cao và an toàn. Ta chon phƣơng án bố trí các hệ thống truyền lực ở cầu trƣớc là cầu
chủ động cho xe hybrid hai chỗ ngồi VEA, hệ số phân bố tải trọng giữa hai cầu 55%
- 45%. Cầu xe sử dụng kiểu treo độc lập.
3.1.2. Phƣơng án bố trí hệ thống truyền động.
Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết kế hệ thống truyền động ôtô hybrid hai chỗ ngồi VEA
SVTH : Nguyễn Văn Tuấn
Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Lớp : 01C4
Trang: 18
Đối với ôtô du lịch cỡ nhỏ hybrid mà ta cần thiết kế do có kích thƣớc nhỏ,
nên để thuận lợi cho việc bố trí và không phải sử dụng trục các đăng, hạ thấp sàn xe

và tăng cao hiệu suất của hệ thống truyền lực. Ta chọn kiểu bố trí giữa cụm động cơ
lai, hệ thống truyền lực cùng phía đối với cầu trƣớc chủ động.
Truyền lực chính và vi sai bố trí trong một vỏ chung, còn mô men từ vi sai
truyền đến các bánh xe chủ động đƣợc truyền từ trục cơ của động cơ điện, trục thứ
cấp của hộp số cơ khí đối với động cơ nhiệt, nên kết cấu hệ thống truyền lực gọn
nhẹ và kinh tế.
Khi động cơ điện và động cơ đốt trong đặt nằm ngang có thể rút ngắn đƣợc
chiều dài cơ sở của xe. Sau khi phân tích và chọn cách bố trí ở trên, ta có sơ đồ bố trí
hệ thống truyền động trên xe hybrid hai chỗ ngồi VEA nhƣ hình 3.1.
1
2
3
4 5
6
7
8
9
11
13
12
10

Hình 3.1: Sơ đồ bố trí hệ thống truyền động trên xe hybrid hai chỗ ngồi VEA.
1 – Động cơ nhiệt; 2 – Cụm truyền lực (hộp số và ly hợp cơ khí); 3 – Hộp giảm tốc; 4 –
Bộ truyền động đai; 5 – Máy phát điện xoay chiều; 6 – Bình chứa nhiên liệu; 7 – Động
cơ điện một chiều; 8 – Bộ điều khiển tốc độ động cơ điện; 9 – Bán trục cầu chủ động;
10 – Bánh xe cầu chủ động; 11 – Cơ cấu bàn đạp ga; 12 – Ghế ngồi; 13 – Bộ ắc quy.
Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết kế hệ thống truyền động ôtô hybrid hai chỗ ngồi VEA
SVTH : Nguyễn Văn Tuấn
Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng

Lớp : 01C4
Trang: 19
3.1.3. Sơ đồ hệ thống điều khiển động cơ hybrid hai chỗ ngồi VEA.
Toàn bộ hoạt động của hệ thống động cơ hybrid đối với xe hybrid hai chỗ
ngồi VEA đƣợc điều khiển theo ý chủ quan của ngƣời lái. Sơ đồ nguyên lý của hệ
thống đƣợc thể hiện ở hình 3.2.


8
+28[V]
+28[V]
+28[V]
+110[V]
23
18
19
+12[V]
20
3
2
1
4
5
6
7
10
22
9
11
12

13
14
16
15
21
17
(12V-50 AH)
(12V-50 AH)
(12V-50 AH)
(12V-50 AH)(12V-50 AH)
(12V-50 AH)
(12V-50 AH)
(12V-50 AH)
96V
84V
72V
60V
+
-
-
+
+ +
48V
-
-
24V
36V
12V

Hình 3.2: Sơ đồ hệ thống điều khiển động cơ hybrid VEA.

1 – Động cơ đốt trong; 2 – Máy phát điện; 3 – Bánh đai máy phát điện; 4 – Bộ tiết
chế điện áp; 5 – Đèn báo nạp; 6 - Công tắc máy; 7 – Đồng hồ ampe kế; 8 – Khóa
điện nguồn điều khiển; 9 – Khóa điện khởi động; 10 – Công tắc tiến lùi; 11 – Cơ
cấu bàn đạp ga; 12 – Bộ điều khiển tốc độ động cơ điện; 13 - Bộ đảo chiều quay;
14 – Động cơ điện một chiều; 15 – Bộ ly hợp điện từ; 16 – Hộp giảm tốc cầu chủ
động; 17 – Rơ le điều khiển điện từ; 18 – Khóa khởi động; 19 – Rơ le đề; 20 – Bộ
đề; 21 - Trục vào của hộp giảm tốc; 22 – Bộ nguồn ắc quy; 23 – Bánh xe chủ động.
Khi động cơ đốt trong đƣợc khởi động và tiến hành chạy ở chế độ động cơ
đốt trong. Ở chế độ này vừa kéo máy phát điện xoay chiều nạp điện cho bộ ắc quy,
vừa truyền mô men xoắn suống hai bánh xe chủ động. Trong trƣờng hợp này ly hợp
điện từ đƣợc điều khiển ở trạng thái mở thông qua rơ le điều khiển điện từ.
Trong quá trình hoạt động nếu nhƣ ngƣời điều khiển mong muốn vận tốc của
xe đạt cực đại V
max
hay bộ nguồn ắc quy đã đƣợc nạp no bình, mà vẫn muốn sử
dụng nguồn động cơ đốt trong thì ngƣời lái ngừng cấp dòng kích từ cho cuộn dây
phần cảm rôto của máy phát điện thông qua công tắc máy.
Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết kế hệ thống truyền động ôtô hybrid hai chỗ ngồi VEA
SVTH : Nguyễn Văn Tuấn
Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Lớp : 01C4
Trang: 20
Khi chạy ở chế độ động cơ điện ở những đoạn đƣờng bằng, ít dốc hay chủ
yếu là chạy trong thành phố thì động cơ đốt trong đƣợc điều khiển ở chế độ ngừng
hoạt động. Ngƣời lái bật khóa điện khởi động, đạp bàn đạp ga và động cơ điện đƣợc
khởi động, đồng thời với qua trình này là ly hợp điện từ đƣợc điều khiển đóng lại
thông qua rơ le điều khiển điện từ. Tốc độ nhanh hay chậm của xe phụ thuộc vào vi
trí bàn đạp ga thông qua bộ điều khiển tốc độ động cơ điện.
Khi xe chạy ở chế dộ đƣờng dài (chế độ phụ trợ) động cơ điện đƣợc điều
khiển dẫn động các bánh xe, động cơ đốt trong đƣợc điều khiển hoạt động ở một

chế độ, mà tại đó công suất phát ra lớn hơn hoặc bằng công suất của máy phát điện,
để kéo máy phát điện nạp điện bổ sung cho bộ nguồn ắc quy. Sự hoạt động của
động cơ đốt trong ở chế độ này phải có tính ô nhiễm môi trƣờng và suất tiêu hao
nhiên liệu thấp nhất có thể.
Khi xe thực hiện chuyển động lùi đối với động cơ điện thì ngƣời lái bật công
tắc tiến lùi ở vị trí lùi, lúc này điện áp đƣợc đổi chiều thông qua bộ đảo chiều, động
cơ điện quay theo chiều ngƣợc lại. Khi chạy ở chế độ động cơ đốt trong thì sử dụng
tay số lùi của hộp số.
Tiến hành vựợt dốc, ƣu tiên sử dụng nguồn năng lƣợng là động cơ đốt trong,
và khi vƣợt dốc thì tạm thời không nạp điện cho bộ nguồn ắc quy bằng cách không
cấp dòng kích từ cho cuộn dây phần cảm rôto của máy phát điện với mục đích giảm
quá tải cho động cơ đốt trong.
3.2. TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT CỤM ĐỘNG CƠ ĐIỆN – BỘ NGUỒN ẮC
QUY VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN
LẮP TRÊN XE HYBRID HAI CHỖ NGỒI VEA.
3.2.1. Xác định công suất động cơ điện và bộ nguồn ắc quy.
 Xác định các thông số của động cơ điện.
a) Tính toán công suất động cơ điện.
+ Để tính công suất của động cơ điện cho xe thiết kế trƣớc hết ta chọn sơ bộ
các khối lƣợng thành phần.
1. Khung vỏ: 120[Kg].
2. Hai cầu xe: 90[Kg].
3. Các bánh xe 5 cái 50[Kg].
4. Trọng tải 2 ngƣời 140[Kg].
Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết kế hệ thống truyền động ôtô hybrid hai chỗ ngồi VEA
SVTH : Nguyễn Văn Tuấn
Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Lớp : 01C4
Trang: 21
5. Hệ thống truyền động điện (không lớn 30%) 145[kg].

6. Động cơ nhiệt và máy phát điện xoay chiều 60[Kg].
Tổng cộng : 605[Kg], trọng lƣợng xe: G = 605[KG].
+ Khảo sát các lực cản tác dụng lên xe khi vận hành.
Khảo sát sự chuyển động của xe khi lên dốc có gia tốc.
a
b
L
P
i
= Gsin


G
h
g
Z
2
0
2
X
1
P'
i
= G cos

X
k
Z
1
V

h

P

0
1
P
j

Hình 3.3: Các lực cản tác dụng lên xe khi lên dốc.
G : trọng lƣợng toàn bộ của ôtô.
X
K
, X
1
: Phản lực đẩy của đƣờng tại bánh xe chủ động và bị động.
P

: lực cản không khí.
P
i
: lực cản lên dốc.
P
j
: lực cản quán tính của ôtô khi chuyển động có gia tốc.
Z
1
, Z
2
: phản lực tiếp tuyến của mặt đƣờng tác dụng lên các bánh xe ở cầu

chủ động và bị động.
(a, b, h
g
): toạ độ trọng tâm của xe.
L: chiều dài cơ sở của xe.