Hệ thống truyền lực ô tô hybrid hỗn hợp

HEV kết hợp cho phép cả hai ĐCĐ và động cơ đốt trong (ĐCĐT) cùng cung cấp năng lượng song song tới cầu xe: Trong đó ĐCĐT, ĐCĐ cung cấp năng lượng đến các bánh xe thông qua sự điều khiển đóng ngắt của khớp nối, MPĐ được ĐCĐT truyền chuyển động để nạp điện và cung cấp điện cho ĐCĐ thông qua khớp nối điều khiển.

Hình 1. Cấu trúc bố trí Hybrid kiểu hỗn hợp

Hình 2. Cấu trúc bố trí Hybrid kiểu hỗn hợp của Toyota

Mặc dù sự phức tạp của cấu trúc dẫn đến công nghệ sản xuất tốn kém hơn nhưng HEV kết hợp lại linh hoạt hơn trong việc kiểm soát do vậy một số HEV hiện đại thích áp dụng hệ thống này.

Hình 3. Sơ đồ hệ dẫn động hybrid hỗn hợp với bộ ghép nối bánh răng hành tinh.

Hình 10 trình bày hình dạng của một bộ truyền động hybrid hỗn hợp song song- nối tiếp, nó dùng một bộ bánh răng hành tinh để kết nối ĐCĐT, mô- tơ điện và bộ truyền động với nhau. ĐCĐT được kết nối với vành răng của bộ bánh răng hành tinh qua li hợp 1, nó được sử dụng để nối hoặc ngắt ĐCĐT với vành răng. Mô-tơ điện được nối với bánh răng mặt trời. Khóa 1 dùng để khóa bánh răng mặt trời và rôto của mô-tơ điện với khung xe. Li hợp 2 dùng để nối hoặc tách bánh răng mặt trời với vành răng. Bộ truyền động được dẫn động bởi cầu dẫn của bộ bánh răng hành tinh qua một bánh răng trung  gian.

1. Những dạng hoạt động.

Có hai dạng hoạt động cơ bản: Kết hợp tốc độ và kết hợp mô-men giữa ĐCĐT và hộp số, phụ thuộc vào sự đóng hoặc ngắt của các li hợp và khóa.

- Dạng hoạt động kết hợp tốc độ

Khi xe đang bắt đầu từ tốc độ 0, ĐCĐT không thể chạy ở tốc độ 0 và bộ truyền động chỉ có một tỉ số truyền giới hạn. Bởi vậy, tồn tại sự trượt giữa trục vào và trục ra của bộ truyền động, hiện tượng trượt thường xảy ra trong li hợp của bộ truyền động điều khiển bằng tay hoặc trong bộ biến đổi mô-men thủy lực của bộ truyền động tự động. Do đó, một phần trong tổng số năng lượng bị mất trong hiện tượng trượt này. Tuy nhiên, trong trường hợp của bộ truyền động trình bày trong hình 10 sự trượt này được thực hiện giữa ĐCĐT và mô-tơ điện (vành răng và bánh răng mặt trời). Trong trường hợp này, li hợp 1 kết nối trục  động cơ với vành răng, li hợp 2 giải phóng bánh răng mặt trời khỏi vành răng, và khóa 1 và 2 giải phóng bánh răng mặt trời (mô-tơ) và vành răng (ĐCĐT)  từ  khung xe.

- Dạng hoạt động kết hợp mô-men

Khi li hợp 1 được đóng và khóa 2 giải phóng vành răng, bánh răng mặt trời (mô-tơ) và vành răng (ĐCĐT) được khóa vào nhau và vận tốc của bánh răng mặt trời và vành răng được ép để giống nhau.

- Dạng chỉ có ĐCĐT kéo xe.

Dạng chỉ có ĐCĐT kéo có thể được hiểu với cả mô hình hoạt động tốc độ tổng hợp và mô-men tổng hợp. Trong sự hoạt động tốc độ tổng hợp, khóa 1 khóa mô-tơ điện đến với khung xe và li hợp 2 giải phóng bánh răng mặt trời khỏi vành răng.

- Dạng phanh tái sinh.

Trong khi phanh, li hợp 1 được mở và ĐCĐT được ngắt khỏi vành răng. ĐCĐT có thể được tắt hoặc đặt ở chế độ chạy không tải. Mô-tơ điện được điều khiển để hoạt động như một máy phát sản sinh mô-men âm. Tương tự như dạng chỉ có ĐCĐT kéo, hoạt động này có thể được thực hiện bởi tốc độ hoặc mô-men tổng hợp. Trong khi hoạt động tốc độ tổng hợp, vành răng được khóa với khung xe bởi khóa 2, và bánh răng mặt trời (mô-tơ) được giải phóng khỏi vành răng bằng việc mở li hợp 2.

- Khởi động ĐCĐT

ĐCĐT có thể được khởi động bởi mô-tơ điện với dạng tốc độ tổng hợp hoặc dạng mô-men tổng hợp của nó khi xe ở chế độ đứng yên. Trong dạng tốc độ tổng hợp, li hợp 1 được đóng để kết nối trục ĐCĐT với vành răng, li hợp 2 giải phóng bánh răng mặt trời (mô-tơ) khỏi vành răng, và cả khóa 1 và 2 đều mở.

2. Các chiến lược điều khiển

Khi tốc độ xe thấp hơn tốc độ đồng bộ, dạng hoạt động tốc độ tổng hợp được sử dụng. Như đã giải thích bên trên, mô-tơ điện hoạt động với vận tốc âm và công suất âm. Một phần của công suất ĐCĐT được sử dụng để nạp cho nguồn ắc quy và một phần để kéo xe.

Khi tốc độ xe cao, nó sử dụng sự đồng bộ của nó, dạng hoạt động mô-men tổng hợp.

Khi công suất kéo yêu cầu lớn hơn công suất mà ĐCĐT có thể tạo ra với độ mở bướm ga hoàn toàn, dạng kéo hỗn hợp được sử dụng. Trong trường hợp này, ĐCĐT được hoạt động với độ mở bướm ga hoàn toàn và mô-tơ điện cung cấp công suất thêm vào để phù hợp công suất suất kéo yêu cầu.

Khi công suất kéo yêu cầu nhỏ hơn công suất ĐCĐT có thể sinh ra với độ mở bướm ga hoàn toàn. Trong dạng nạp của ắc quy, công suất nạp của nguồn có thể được xác định bằng công suất cực đại của công suất điện, hoặc bởi công suất cực đại của ĐCĐT và công suất kéo được yêu cầu.