Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008 18
THIẾT KẾ HỆ THỐNG TÁI SINH NĂNG LƯỢNG TẬN
DỤNG QUÁN TÍNH CHO Ô TÔ HYBRID BỐN CHỖ
DESIGN OF REGENERATIVE ENERGY UTILIZATION INERTIA SYSTEM ON
FOUR-PASSENGER HYBRID CARS

SVTH: PHẠM VĂN DƢƠNG
Lớp 03C4A, trường Đại học Bách khoa.
GVHD: THS. LÊ VĂN TỤY
KS. PHẠM QUỐC THÁI
Khoa Cơ khí Giao thông, Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng.

TÓM TẮT:
Đề tài nghiên cứu thiết kế hệ thống tái sinh năng lượng dành cho ô tô Hybrid bốn chỗ theo
phương án tận dụng năng lượng quán tính dư thừa của xe (thông thường bị biến thành nhiệt)
biến thành năng lượng điện và tái sử dụng. Phương án được thiết kế như sau: Năng lượng
quán tính dư thừa được tận dụng để kéo bánh đà, mô men quán tính của bánh đà dùng để
kéo máy phát điện cung cấp điện nạp lại cho ắc quy trên xe.
ABSTRACT:
The Topic study and design of regenerative energy system on four-passenger hybrid cars by
virtue of alternate utilization excess inertia energy of cars (normal it modified get heat) get
electric power and reuse. Design solution following: excess inertia energy utilized to drive
flywheel, inertia moment of flywheel used to drive electric generator delivery energize charge
input cars battery.

1. Đặt vấn đề.
Năng lƣợng truyền thống (năng lƣợng hóa thạch) đang ngày càng cạn kiệt, ô
nhiễm môi trƣờng ngày càng gia tăng đang là những vấn đề mang tính toàn cầu. Để đáp

1-Động cơ xăng; 2-Máy phát điện; 3-Bộ bánh răng hành tinh; 4-Động cơ điện; 5-Bánh xe chủ động; 6-
Vi sai bán trục; 7-Bánh đà; 8-Máy phát; 9-Truyền động đai thang; 10-Bình nhiên liệu;
11-Ắc quy; 12-Khớp nối; 13-Biến mô thủy lực.
Nguyên lý làm việc, xem hình 2: Khi nhả bàn đạp ga đến hết hành trình (xe giảm tốc,
chạy trơn, xuống dốc hay phanh) thì cuối hành trình bàn đạp có một công tắc điện 13 điều
khiển 14 đóng ly hợp lại. Công suất đƣợc truyền xuống bánh đà để dẫn động máy phát điện
của hệ thống tái sinh. Khi tốc độ xe giảm quá nhanh thì biến mô thủy lực sẽ tách nối cứng tốc
độ với hệ thống chuyển động và hơn nữa nó vẫn truyền với mô men nhỏ hơn xuống bánh đà
nên bánh đà không bị hãm lại theo mà tiếp tục quay theo quán tính, máy phát vẫn quay để cấp
điện. Nếu tốc độ (công suất) truyền xuống bánh đà mà lớn hơn tốc độ đang quay của bánh đà
thì biến mô
3
11
12
10
5
A
A
2
4
6
7
5
9
8
1
A A
13
14
Maûch âiãöu khiãøn ly håüp

điện MES 200-250 AC có công suất 30 [kW], số vòng
quay định mức 8000 [v/ph].
Tính toán ắc quy:
Hiệu điện thế và cƣờng độ cung cấp cho động
cơ điện: 220V, I = 136A. Để bảo đảm đủ hiệu điện thế
với ắc quy Ni-MH (cứ mỗi Cell có: 1,2V; 6,5Ah; năng
lƣợng riêng 65Wh/kg; công suất riêng 200W/kg) thì
phải cần 184 Cell mắc nối tiếp. Dung lƣợng tổng là Q
p

= 6,5.184 = 1196 [Ah]. Với dung lƣợng này thì t
p
=
1196/136 = 8,79 giờ.
2.4. Tính toán và thiết kế bánh đà. Xem hình 3.
Xét các trƣờng hợp phanh và giảm tốc độ tự do từ tốc độ tối đa của xe.
- Khi phanh: từ tốc độ V
max
=160 km/h đến dừng lại.
+ Công suất lớn nhất tiêu thụ khi phanh (tính tại bánh xe):
P
1
= (Lực cản lớn nhất qui dẫn về bánh xe) x V
1
/2 [W]
P
1
= W
1
/t

p
/20 = 28,1 [kW].
+ Thời gian phanh là: t
p
= V
1
/g.
p
= 5,52 [s].
- Khi giảm tốc: từ tốc độ V
max
=V
1
=160 km/h về tốc độ trung bình V
2
=80 Km/h
+ Công suất lớn nhất tiêu thụ khi giảm tốc (tính tại bánh xe):
P
2
= (Lực cản lớn nhất qui dẫn về bánh xe) x (V
1
-V
2
)/2 [W]
P
2
= [G
a
.(a+bV) + kFV
2

Hình 3. Kích thước của
bánh đà.

10
ø50
ø70
25
ø
1200
ø1100
10
20
40
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 2(25).2008 21
Bánh đà thiết kế thỏa mãn phƣơng trình động năng: W
bd
= J
bd
. 
1
2
/2 = W
bd1
= 51815
[J]. Do
 
4

Hình 4. Máy phát điện và các thông số máy phát của hệ thống lai.
Chọn máy phát sử dụng cho hệ thống là máy phát xoay chiều ba pha kích thích kiểu
điện từ không có vòng tiếp điện (loại này có tuổi thọ cao). Từ công suất tận dụng đƣợc của
bánh đà đã tính toán, ta chọn máy phát điện và thông số của nó nhƣ hình 4. Công suất phát ra
của máy phát là:P = U.I = 24.150 = 3600 [W]. Dãy tốc độ làm việc mà máy phát phát sinh
điện là 9508000 [v/ph]. Với số vòng quay nhỏ nhất của máy phát nhƣ trên, tốc độ tối thiểu
khi xe giảm tốc là 37 [km/h] (tốc độ bánh đà là 149,3 [v/p]) thì hệ thống tái sinh làm việc có
hiệu quả, máy phát sinh điện nạp lại ắc quy.
2.6. Nạp điện.
Trƣớc khi nạp điện vào ắc quy cần tăng điện áp lên trên 220V (điện áp của ắc
quy) và phải là dòng một chiều. Dùng mạch chỉnh lƣu trang bị bộ điều chỉnh điện tử
tạo điện áp ổn định và dùng biến thế nâng điện áp từ 24V lên 240V rồi nạp vào ắc quy.
2.7. Thông số của các bộ truyền trong hệ thống.
Sau khi tính toán, ta có kích thƣớc các bộ truyền nhƣ hình 5.
Ø82
59
Ø50
Ø20
80
40
Ø1200
Ø212
Ø462
22
Ø512
60
529

USE(rpm)
HOT(20) HOT(20) COLD
24V
150A
24
0 0 (0)
980
2500
5000
950-8000 133 114 (140)
150 127 (157)
Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008 22
1-Ly hợp; 2-Bộ truyền bánh răng nón; 3-Biến mô thủy lực; 4-Bánh đai chủ động giảm tốc; 5-Đai
thang; 6-Bánh đà; 7-Bánh đai bị động giảm tốc; 8-Bánh đai chủ động tăng tốc; 9-Bánh đai bị động tăng
tốc; 10-Máy phát; 11-Bánh răng bao của vi sai bán trục; 12-Bánh răng truyền lực.
3. Kết luận và hướng phát triển.
Đây là đề tài khá mới mẻ về ô tô Hybrid nên việc nghiên cứu còn rất hạn chế do
thiếu tài liệu và tài liệu hiện có hầu hết là Anh ngữ. Đề tài có thể áp dụng chế tạo và lắp
đặt trên bất kỳ xe ô tô lai-Hybrid nào. Tuy nhiên, loại ô tô lai mới chỉ đƣợc triển lãm tại
Việt Nam nên việc áp dụng đề tài vào thực tiễn chƣa phải là thời điểm hiện tại. Hệ
thống cần đƣợc tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện hơn, nhất là máy phát điện của hệ
thống, tính ổn định của xe khi có bánh đà.

TÀI LIỆU THAM KHẢO.

[1] MEHRDAD EHSANI, YIMIN GAO, SEBASTIEN E.GAY, ALI EMADI. Modern
Electric, Hybrid Electric, and Fuel Cell Vehicles-Fundamentals, Theory, and Design.