Toyota Lexus Rx450h Hybrid 2018 | Đồ án môn hệ thống điện- Điện tử Ô tô Trường đại học sư phạm kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÁO CÁO MÔN HỌC
TOYOTA LEXUS RX450h HYBRID 2018
Nguyễn Đặng Quốc Hưng 21145408
Trương Nguyễn Đình Duy 21145659
Trần Ngọc Huy Hoàng 21145400
Nguyễn Đình Nhật Bách 21145342
Nguyễn Tuấn Kiệt 21145433
Nguyễn Thanh luân 21145444 Lê Hoài Nam 21145664 Nhóm 8
TP. HỒ CHÍ MINH – THÁNG 5 NĂM 2024
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÁO CÁO MÔN HỌC
TOYOTA LEXUS RX450h HYBRID 2018
Nguyễn Đặng Quốc Hưng 21145408
Trương Nguyễn Đình Duy 21145659
Trần Ngọc Huy Hoàng 21145400
Nguyễn Đình Nhật Bách 21145342
Nguyễn Tuấn Kiệt 21145433
Nguyễn Thanh luân 21145444 Lê Hoài Nam 21145664 Nhóm 8:
TP. HỒ CHÍ MINH – THÁNG 5 NĂM 2024
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
Bộ môn điện tử ô tô
TP. Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2024 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN
Họ tên sinh viên: ................................ MSSV:
..............................
Họ tên sinh viên: ................................ MSSV:
..............................
Họ tên sinh viên: ................................ MSSV:
..............................
Họ tên sinh viên: ................................ MSSV:
..............................
Ngành: .................................................... Lớp: .......................................... Khóa:
............................................................................................................ ❖ Tên đề tài
.....................................................................................................................................
1. Nhiệm vụ đề tài
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
2. Sản phẩm của đề tà i
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
3. Ngày giao nhiệm vụ đề tài:
...................................................................................................................................
4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ:
.....................................................................................................................................
TRƯỞNG BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
Bộ môn điện tử ô tô
TP. Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2024
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN
(Dành do giảng viên hướng dẫn)
Họ tên sinh viên: ................................ MSSV:
..............................
Họ tên sinh viên: ................................ MSSV:
..............................
Họ tên sinh viên: ................................ MSSV:
..............................
Họ tên sinh viên: ................................ MSSV:
..............................
Tên đề tài: ....................................................
Ngành đào tạo: ...................................................
Họ và tên GV hướng dẫn: ................................................... Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
2. Nhận xét về kết quả thực hiện của project
2.1. Kết cấu, cách thức trình bày của project
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
..................................................................................................................................... 2.2. Nội dung project
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
..................................................................................................................................... 2.3.
Kết quả đạt được
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
..................................................................................................................................... 2.4.
Những tồn tại (Nếu có)
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
..................................................................................................................................... 3. Đánh giá
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
Bộ môn điện tử ô tô
TP. Hồ Chí Minh, ngày 07 tháng 12 năm 2023
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN
(Dành do giảng viên phản biện)
Họ tên sinh viên: ................................ MSSV:
..............................
Họ tên sinh viên: ................................ MSSV:
..............................
Họ tên sinh viên: ................................ MSSV:
..............................
Họ tên sinh viên: ................................ MSSV:
..............................
Tên đề tài: ....................................................
Ngành đào tạo: ...................................................
Họ và tên GV hướng dẫn: ................................................... Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Kết cấu, cách thức trìn h bày của đồ án
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
2. Nội dung đồ án
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
3. Kết quả đạt được
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
4. Những thiếu sót và tồn tại của đồ án
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
..................................................................................................................................... 5. Câu hỏi
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
..................................................................................................................................... 6. Đánh giá TT Mục đánh giá
Điểm tối đa Điểm đạt được
1. Hình thức và kết cấu đồ án 30
Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội 10
dung của các mục
Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10
Tính cấp thiết của đề tài 10
2. Nội dung đồ án 50
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, kho 5
học và kỹ thuật, khoa 5 học xã hội…
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10
Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thàn
phần, hoặc quy trình 15 đáp ứng yêu cầu đưa ra 15
với những ràng buộc thực tế.
Khả năng cải tiến và phát triển 15
Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm 5 chuyên ngành…
3. Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10
4. Sản phẩm cụ thể của đồ án 10 Tổng điểm 100 7. Kết luậ n • Được phép bảo vệ
• Không được phép bảo vệ TP. HCM, tháng 5 năm 2024 Giảng viên phản biện (Ký, ghi rõ họ tên)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN
Tên đề tài: ..........................................................................................................
Họ tên sinh viên: ................................ MSSV:
..............................
Họ tên sinh viên: ................................ MSSV:
..............................
Họ tên sinh viên: ................................ MSSV:
..............................
Họ tên sinh viên: ................................ MSSV:
..............................
Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Ô Tô
Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản
biện và các thành viên trong Hội đồng bảo về. Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh đúng
theo yêu cầu về nội dung và hình thức.
Chủ tịch hội đồng: ..................................................................................................
Giảng viên hướng dẫn: ...........................................................................................
Giảng viên phản biện: .............................................................................................
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2024 Lời cảm ơn
Trước tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy Nguyễn Trung
Hiếu đã dành thời gian kiến thức và công sức để hướng dẫn và hỗ trợ chúng em trong
quá trình học tập và nghiên cứu. Thầy đã giúp chúng em có được những kiến thức, kỹ
năng cần thiết và nguồn tài liệu tham khảo để hoàn thành tốt đề tài nghiên cứu này.
Và trong quá trình nghiên cứu đề tài, do đây là một đề tài tương đối khó về mặt tìm
kiếm thông tin, các tài liệu chi tiết nên nhóm chúng em vẫn còn thiếu sót khi tìm hiểu,
đánh giá và trình bày về đề tài này. Rất mong nhận được sự quan tâm, góp ý của thầy
để đề tài của nhóm chúng em được đầy đủ và hoàn chỉnh hơn.
Cuối cùng, chúng em xin cảm ơn thầy đã dành thời gian đọc và đánh giá bản báo
cáo này. Chúng em hy vọng rằng những thông tin mà chúng em trình bày đã đáp ứng
được các yêu cầu và mong muốn của thầy. Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm
ơn và gửi lời chúc tốt đẹp nhất đến thầy.
Trân trọng cảm ơn thầy. Tóm tắt
Đồ án tìm hiểu xe LEXUS RX450h 2018 là một đề tài tìm hiểu và nghiên cứu về
xe Hybrid. Trong bản báo cáo này, nhóm thể hiện hết tất cả những thông tin và nghiên
cứu đã tìm hiểu được về dòng xe này, một trong những dòng xe sang, cao cấp sử dụng hệ thống Hybrid.
Cụ thể trong báo nhóm đã trình bày về cấu tạo của động cơ trên xe, bao gồm cả
động cơ điện; hệ thống truyền lực, các mạch chuyển đổi số tự động; hệ thống pin, quản
lý pin. Từ báo cáo này có thể hiểu về cách hoạt động cụ thể của chiếc xe này, đặc biệt
là về hệ thống Hybrid, cách mà hệ thống này vận hành khi chạy trên đường. Mục lục
Lời cảm ơn ......................................................................................................................... ix
Tóm tắt ................................................................................................................................ x
Mục lục ............................................................................................................................... xi
Danh mục viết tắt ........................................................................................................... xi i
Danh mục hình ảnh ......................................................................................................... xiv
Nội dung ............................................................................ Error! Bookmark not defined.
Chương 1: Tổng quan ........................................................................................................ 1
1.1 Lý do chọn đề tài ....................................................................................................... 1
1.2 Mục đích nghiên cứu ................................................................................................ 1
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................... 2
Chương 2: TOYOTA LEXUS RX450H ........................................................................... 3
2.1. Lịch sử ra đời, phát triển và vị thế của dòng xe Lexus RX450h ........................ 3
2.2. Nội thất và Ngoại thất ............................................................................................ 3
2.3. Vận hành trên đường ........................................................................................... 10
Chương 3: Động cơ và Hệ thống điều khiển động cơ ................................................... 12
3.1. Động cơ V6 2GR-FXS – Trái tim của cỗ xe ....................................................... 12
3.1.1. Giới thiệu về động cơ 2GR-FXS .................................................................. 12
3.1.2. Cấu tạo động cơ ............................................................................................... 17
3.2. Động cơ điện MG1 và MG2 .................................................................................. 25
3.2.2. Động cơ điện MG2 .......................................................................................... 27
3.3. Hệ thống mạch điện điều khiển động cơ ............................................................. 30
3.3.1. Một số cảm biến ............................................................................................... 30
3.3.2. Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ ........................................................... 35
Chương 4: Hệ thống truyền lực ...................................................................................... 78
4.1. Hệ thống dẫn động và bộ phân chia công suất .................................................. 78
4.2. Hộp số CVT và mạch chuyển đổi số ................................................................... 86
4.3. Hệ thống phanh ................................................................................................... 123
Chương 5: Hệ thống cung cấp năng lượng, bộ pin, mạch bảo vệ, hệ thống làm mát
pin, các bộ chuyển đổi điện áp, phanh tái sinh ........................................................... 142
5.1. Bộ pin cao áp: ....................................................................................................... 142
5.2. Hệ thống quản lý pin BMS (Battery Management System) ............................ 143
5.3. Hệ thống làm mát pin .......................................................................................... 145
5.4. Hệ thống chuyển đối điện áp .............................................................................. 147
5.5. Phanh tái sinh ...................................................................................................... 149
Chương 6: Hệ thống tiện nghi....................................................................................... 173
6.1 Hệ thống điều hòa trên xe hybrid ....................................................................... 173
6.2 Quá trình làm lạnh ............................................................................................... 175
6.3 Phân tích sơ đồ mạch điện: .................................................................................. 176
Chương 7: Kết luận ....................................................................................................... 179
Tài liệu tham khảo ......................................................................................................... 180
Danh mục viết tắt
- ABS: Anti-lock Braking System: hệ thống chống bó cứng phanh.
- AWD: All Wheel Drive: Dẫn động 4 bánh toàn thời gian
- BMS: Battery Management System: hệ thống quản lý pin - CAN: Control Area Network
- CVT: Continuously Variable Transmission: hộp số tự động vô cấp
- ECU: Electronic Control Unit: bộ điều khiển điện tử
- HEV: Hybrid Electric Vehicle
- SOC: State of Charge: Mức năng lượng hiện có trong pin
- SOH: State of Health: Trạng thái sức khỏe pin
- VVT - iW : Variable Valve Timing-intelligent Wide: hệ thống phân phối khí thông minh Danh mục hình ảnh
Hình 2.1: Ngoại thất xe Toyota Lexus RX450h 2018 ................................................. 4
Hình 2.2: Nội thất của Toyota Lexus RX450h 2018 .................................................... 7
Hình 2.3: Các cụm công tắc, khóa cửa ......................................................................... 9
Hình 2.4: Cụm ghế sau và cửa sổ trời ......................................................................... 10
Hình 3.1: Động cơ V6 2GR-FXS 5 .............................................................................. 13
Hình 3.2: Bảng số liệu về động cơ V6 2GR-FXS 6 ..................................................... 17
Hình 3.3: Cấu tạo nắp máy của động cơ 7 .................................................................... 18
Hình 3.4: Cấu tạo hệ thống phân phối khí 8 ................................................................. 20
Hình 3.5: Cấu tạo của con đội thủy lực 9 ..................................................................... 21
Hình 3.6: Con đội thủy lực ở trên xupap10 .................................................................. 22
Hình 3.7: Thân động cơ xăng 2GR-FXS11 .................................................................. 23
Hình 3.8: Piston12 ........................................................................................................ 24
Hình 3.9: Trục khuỷu động cơ13 .................................................................................. 24
Hình 3.10: Chu trình công tác của động cơ14 .............................................................. 25
Hình 3.11: Động cơ điện MG115 ................................................................................. 26
Hình 3.12: Cấu tạo của động cơ điện MG16 ................................................................ 28
Hình 4.1: Sơ đồ hệ thống dẫn động AWD17 ................................................................ 78
Hình 4.2: Cấu tạo hệ thống truyền lực kết hợp giữa động cơ xăng và động cơ điện18 79
Hình 4.3: Cấu tạo bộ phân chia công suất sử dụng bộ bánh răng hành tinh19 ............. 80
Hình 4.4: Phân chia công suất lúc xe khởi hành20 ....................................................... 82
Hình 4.5: Phân phối công suất ở dải tốc độ thấp, tải thấp21 ........................................ 82
Hình 4.6: Phân phối công suất ở chế độ tải trung bình và nặng22 ............................... 83
Hình 4.7: Phân phối công suất ở tốc độ cao (tải thấp)23 .............................................. 84
Hình 4.8: Hoạt động của phanh tái sinh24 .................................................................... 85
Hình 4.9: Hoạt động khi lùi xe25 ................................................................................. 86
Hình 5.1: Các module bên trong bộ pin cao áp26 ...................................................... 143
Hình 5.2: Hệ thống quản lý pin BMS27 ..................................................................... 143
Hình 5.3: Khe tản nhiệt dưới ghế phụ28 ..................................................................... 146
Hình 5.4: Khe tản nhiệt ở cốp xe29 ............................................................................ 146
Hình 5.5: Bộ biến đổi điện áp (biến tần) của Lexus RX450h30 ................................. 148
Hình 5.6: Sơ đồ hệ thống phanh tái sinh 31 ................................................................ 149
Hình 5.7: Nguyên lý và cấu tạo của phanh tái sinh 32 ............................................... 150
Hình 6.1: Bơm máy nén khí Lexus RX450h 042200-1190 2018 RHD 23811367 33 174
Hình 6.2: Máy nén điều hòa Lexus RX GYL25W RX450H 34 ................................. 175
Hình 6.3: Hệ thống điều hòa khống trên xe Hybrid 35 .............................................. 175
Chương 1: Tổng quan
1.1 Lý do chọn đề tài
Trong thời đại phát triển công nghệ như hiện nay, hầu hết tất cả các hãng xe đều
chạy đua với nhau tung ra thị trường những mẫu xe điện với các tiêu chí thỏa mãn
nhiều nhu cầu đa dạng của người tiêu dùng. Từ việc giảm thiểu khí thải, tiết kiệm nhiên
liệu, đến việc tăng cường hiệu suất và cung cấp trải nghiệm lái xe mượt mà, các hãng
xe không ngừng cải tiến và đổi mới sản phẩm của mình. Tuy nhiên, TOYOTA là một
hãng xe nổi bật trong số đó, đi đầu trong lĩnh vực xe lai Hybrid. Cho đến thời điểm
hiện tại, TOYOTA vẫn duy trì và không ngừng phát triển thêm các mẫu xe Hybrid mà
không có nhu cầu thay đổi sang sản xuất xe điện hoàn toàn. Điều này làm dấy lên câu
hỏi: Lý do là tại đâu? Đây quả thực là một điều rất thú vị về TOYOTA, một thương
hiệu lớn đã khẳng định vị thế tiên phong trong lĩnh vực xe lai.
Một ví dụ điển hình của sự tiên phong này là Lexus RX450h, một trong những dòng
xe Hybrid của TOYOTA được phát triển đầu tiên với hệ thống Hybrid tiên tiến. Mẫu
xe này được mệnh danh là chiếc xe thu hút lượng doanh số đáng kể, cạnh tranh mạnh
mẽ với các mẫu xe điện khác trên thị trường. Lexus RX450h là một chiếc SUV thuộc
phân khúc hạng sang, và nó đã trở thành sự lựa chọn hàng đầu của nhiều doanh nhân
nhờ tính tiện lợi, thoải mái, cùng động cơ điện khởi động êm ái. Những đặc điểm nổi
bật như vậy đã giúp Lexus RX450h gây ấn tượng mạnh mẽ và chiếm được cảm tình của nhiều người dùng.
Chính bởi những lý do trên mà Lexus RX450h đã gây nhiều ấn tượng đến nhóm
chúng em. Sau khi cân nhắc kỹ lưỡng, nhóm đã quyết định chọn mẫu xe này để đưa
vào đề tài nghiên cứu nhằm tìm hiểu sâu hơn về hệ thống Hybrid của nó. Chúng em
tin rằng, việc phân tích và đánh giá chi tiết về Lexus RX450h sẽ mang lại nhiều kiến
thức quý báu, giúp hiểu rõ hơn về công nghệ Hybrid mà TOYOTA đang dẫn đầu và
những lý do đằng sau sự lựa chọn chiến lược này của hãng.
1.2 Mục đích nghiên cứu 1
Hiểu được cách vận hành của xe.
Hiểu được hệ thống truyền động của xe gồm hộp số, bộ chia công suất.
Hiểu về động cơ hybrid của xe, khi nào xe dùng điện, khi nào xe dùng xăng, mức tiêu hao nguyên liệu,...
Tìm hiểu hệ thống pin, mạch bảo vệ pin còn cả hệ thống phanh tái sinh của xe,...
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Nhóm thực hiện nghiên cứu trên dòng xe Lexus RX450h sản xuất năm 2018. Thực hiện tìm hiểu về:
- Kích thước, ngoại thất và nội thất - Động cơ đ ốt trong, động cơ đ
iện và mạch điều khiển
- Hệ thống truyền lực bao gồm hệ dẫn động, hộp số, bộ phân chia công suất và mạch điều khiển chuyển số
- Bộ pin cao áp, mạch quản lý pin và cách làm mát pin
- Hệ thống làm lạnh đặc biệt trên xe Hybrid
- Hoạt động của hệ thống phanh tái sinh
Phần lớn các nghiên cứu được thực hiện trên dòng xe Lexus RX450h 2018 và có tham
khảo thêm từ một số dòng xe sử dụng những hệ thống và cơ cấu tương tự hoặc là các
phiên bản trước và sau năm 2018 của dòng xe này. Tuy nhiên các hệ thống này đều là
các hệ thống trên đời xe 2018, phiên bản này vẫn là dòng xe HEV khác với các phiên
bản sản xuất sau vào năm 2019 trở đi là PHEV. 2
Chương 2: TOYOTA LEXUS RX450H
2.1. Lịch sử ra đời, phát triển và vị thế của dòng xe Lexus RX450h
Lexus RX hybrid thế hệ đầu tiên, RX 400h, được giới thiệu vào năm 2005. Đây là
mẫu SUV hybrid hạng sang đầu tiên trên thế giới, kết hợp động cơ xăng với động cơ
điện để cải thiện hiệu quả sử dụng nhiên liệu và giảm lượng khí thải. RX 400h dựa trên
nền tảng Lexus RX (RX 330/350) thế hệ thứ ba và có hệ thống Hybrid Synergy Drive
của Toyota, tương tự như Toyota Prius.
Qua các thế hệ tiếp theo, Lexus tiếp tục cải tiến và cải tiến dòng RX hybrid, kết hợp
những tiến bộ về công nghệ, thiết kế và hiệu suất hybrid. RX hybrid thế hệ thứ hai
(2009-2015) đã chứng kiến những cải tiến về hiệu suất và hiệu suất của hệ thống truyền
động, cùng với những cập nhật về kiểu dáng và tính năng nội thất. RX hybrid thế hệ
thứ ba (2016-nay) đã giới thiệu mẫu RX450h với hệ truyền động hybrid mạnh mẽ hơn
và những cải tiến hơn nữa về công nghệ, an toàn và tiện nghi sang trọng.
Lexus RX450h chiếm một vị trí độc tôn trong thị trường SUV hạng sang, mang đến
sự kết hợp giữa khả năng tiết kiệm nhiên liệu, hiệu suất và các tính năng sang trọng.
Là một chiếc SUV hybrid, nó thu hút những người tiêu dùng quan tâm đến môi trường,
ưu tiên tiết kiệm nhiên liệu và bền vững môi trường mà không ảnh hưởng đến sự sang
trọng và tiện nghi. RX450h cạnh tranh với các mẫu SUV hạng sang khác cùng phân
khúc, chẳng hạn như BMW X5 Hybrid, Mercedes-Benz GLE Hybrid và Audi Q7 e-
tron, mang đến cho người mua một sự thay thế hấp dẫn bên cạnh danh tiếng về độ tin
cậy và sự tinh tế của Lexus.
Nhìn chung, Lexus RX450h đại diện cho sự phát triển của công nghệ hybrid trong
phân khúc SUV hạng sang, mang đến cho người tiêu dùng một lựa chọn phong cách,
tiện nghi và thân thiện với môi trường trên thị trường.
2.2. Nội thất và Ngoại thất
Kích thước tổng thể: 3