Ảnh minh họa: Bộ chia công suất trên xe Hybrid
Bộ chia công suất Power Split Device (PSD) luôn hoạt động cùng với mọi chế độ của xe Hybrid, đảm bảo xe điều khiển mượt mà nhất. Ngoài việc hiểu nguyên lý hoạt động, chúng ta cần biết về các chế độ làm việc của PSD để đáp ứng mọi yêu cầu vận hành của xe.
1. Tổng quan về cấu tạo của bộ chia công suất PSD:
Bộ chia công suất có nhiệm vụ quyết định đường truyền công suất của 2 nguồn động lực trên xe hybrid. Điều này giúp động cơ đốt trong luôn hoạt động ở vùng tua tiết kiệm nhiên liệu nhất, giảm thiểu lượng nhiên liệu tiêu thụ cũng như khí thải.
Cấu tạo của bộ chia công suất gồm:
- Vành răng bao (Ring gear) kết nối với tổ hợp motor/máy phát số 2 (MG2). Trục vành răng bao cũng là trục ra của bộ phân chia công suất, truyền momen qua một hệ bánh răng tới trục bánh xe.
- Bánh răng mặt trời (Sun gear) kết nối với tổ hợp motor/máy phát số 1 (MG1).
- Giá của các bánh răng hành tinh (Planetary carrier) kết nối với trục ra động cơ đốt trong.
- Các bánh răng hành tinh (Pinion gear) vừa quay quanh trục của mình vừa quay quanh bánh răng mặt trời.
2. Các chế độ làm việc của bộ chia công suất PSD trên xe Hybrid:
Ở đây ta xét với xe hybrid dạng Full Hybrid.
Chế độ 1: Khởi hành xe
- MG1 sinh ra momen để khởi động động cơ.
- Momen xoắn của MG2 sinh ra momen hãm bánh răng bao.
Khi này, động cơ đốt trong được khởi động nhờ MG1, hoạt động ở vòng tua thích hợp để đạt hiệu suất cao. MG1 cũng đóng vai trò điều khiển tỉ số truyền thông qua bộ truyền hành tinh, giúp xe dễ dàng khởi động.
Chế độ 2: Xe di chuyển bằng mô men của MG2
- MG2 cung cấp momen cho xe chạy ở vận tốc thấp.
- Động cơ nối với cần dẫn đứng yên do có momen cản lớn.
- MG1 quay tự do theo chiều ngược lại, không phát điện.
Khi xe di chuyển ở tốc độ thấp, động cơ đốt trong không hoạt động hoàn toàn do tiêu tốn nhiều nhiên liệu. Xe chỉ chạy bằng động lực từ MG2 và năng lượng từ pin. Động cơ điện có hiệu suất cao nên việc sử dụng động cơ điện giúp tiết kiệm nhiên liệu.
Chế độ 3: Tải trung bình và tải nặng
- Momen cản của MG1 nhỏ, vì vậy không truyền công suất của động cơ xuống bánh xe.
- Momen âm trên MG1 tạo ra điện chạy MG2 (thông qua bộ biến tần) kéo bánh xe.
Khi động cơ chạy, đạt hiệu suất cao. Tuy nhiên, năng lượng di chuyển xe đến từ MG2 chứ không phải từ MG1. Động cơ đốt trong khi này làm quay MG1, thông qua bộ biến tần tạo năng lượng điện giúp MG2 hoạt động.
Chế độ 4: Tải nhẹ và tốc độ cao
- Động cơ làm việc ở chế độ có hiệu suất cao nhất.
- Năng lượng dư chuyển thành điện trong MG1 và MG2 nạp cho acquy.
- Khi xe tăng tốc, MG1 quay ngược và momen âm, MG2 tạo ra điện.
Khi này, năng lượng từ động cơ được dẫn động đến bánh xe, đồng thời năng lượng dư được sạc lại cho pin. Khi cần tăng tốc, MG2 cung cấp động năng giúp động cơ đốt trong vẫn hoạt động ở vùng vận tốc đạt hiệu suất cao nhất, đồng thời xe tăng tốc mượt mà.
Chế độ 5: Phanh tái tạo
- Phanh tái tạo bằng cách sử dụng MG2.
- Động cơ tắt.
Trong quá trình giảm tốc hoặc phanh xe, MG2 hoạt động như một máy phát và hấp thu động năng, chuyển hóa thành điện năng để nạp lại pin. Năng lượng tái tạo và năng lượng từ động cơ nhiệt dư (chế độ 4) được tích trữ dưới dạng điện năng nạp lại vào pin. Điều này giúp tận dụng tối đa năng lượng, tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Chế độ 6: Lùi xe
- MG2 quay ngược hướng để lùi xe.
- Động cơ tắt.
- MG1 quay tự do.
- Nếu % pin thấp, động cơ bật kéo MG1 phát điện chạy MG2 để lùi xe.
Việc lùi xe thường xảy ra ở tốc độ thấp, nên sử dụng năng lượng từ pin. Khi lượng năng lượng pin không ở mức tối ưu, động cơ đốt trong sẽ hoạt động để sạc pin cho xe.
Nói ngắn gọn, đây là 6 chế độ làm việc của bộ chia công suất PSD trên xe Hybrid, một trong những loại xe hot nhất trên thị trường hiện nay!
Bài viết liên quan:
