Đồ án tốt nghiệp nghiên cứu thiết kế chế tạo xe chở khách mini

Vậndụng những thiết kế, chế tạo của những dòng xe đã ra đời cũng với hành trang kiếnthức được học tập tại trường nhóm chúng em cũng phát triển đồ án tốt nghiệp đểhướng tới mục tiêu đảm b

Lớp: 18DL3

Đà Nẵng, 02/2022

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

Lớp: 18DL3

Đà Nẵng, 02/2022

Nhận xét của người hướng dẫn

Nhận xét, đánh giá của doanh nghiệp

Nhận xét của người phản biện

TÓM TẮT

Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo xe điện chở khách mini.

Nhóm sinh viên thực hiện: Mã số sinh viên: Lớp:

18DL3

Lớp học phần: Đồ án tốt nghiệp động lực (121DTNDL06)

Học phần đồ án tốt nghiệp là một trong những học phần cuối cùng và nó mang tính quyết định của sinh viên Đòi hỏi người học phải am hiểu và có kiến thức chuyên sâu về ngành Với học phần đồ án tốt nghiệp, nhóm chúng em tham gia đăng ký đề tài

“Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo xe điện chở khách mini”

Dựa trên nền tảng lượng kiến thức cơ bản đã được học, cả nhóm đã cùng nhau nghiên cứu, thiết kế, tính toán cấu thành nên một xe điện chở khách Bằng cách tự nghiên cứu, tính toán bền, chọn các thông số vật liệu cho phù hợp, vẽ lên các bản vẽ

mô phỏng 2D, 3D các chi tiết để tiến hành chế tạo nên một mô hình xe điện gồm nhiều

hệ thống chi tiết tương đối phức tạp đáp ứng độ bền và khả năng ứng dụng cao trong đời sống

Để chế tạo nên mô hình nhóm chúng em đã sử dụng một số thiết bị cốt lõi và được liệt kê như bên dưới đây:

1 động cơ điện 24v 650w 

1 IC điều tốc 

1 bình ắc quy pin Lithium-ion 

1 bo mạch nạp xả cân bằng cho ắc quy 

1 bộ khoá điện và các công tắc điều khiển tín hiệu 

Bộ cần số đảo chiều, chân ga, chân phanh, vô lăng  Kết quả đạt được là chế tạo mô hình xe điện chở khách mini Sản phẩm được vận hành tốt và đạt được tiêu chí đề ra trước đó là tối ưu hiệu quả vận hành của xe, giá thành thấp, ứng dụng năng lượng điện để điều khiển động cơ điện và hệ thống chiếu sáng cũng như khung xe chịu tải tốt vận hành ổn định nhờ hệ thống treo để có thể vận hành được nhiều phạm vi hoạt động Góp phần bảo vệ môi trường, phát triển xe điện theo xu hướng ô tô điện ngày nay

Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp

LỜI NÓI ĐẦU

1 Đánh dấu lịch sử hình thành và phát triển của ngành ô tô điện

Trên thế giới xe sử dụng nguồn năng lượng điện đã có quá trình phát triển từ rấtlâu Trong thời kì đầu xe chạy điện rất phát triển thậm chí nó còn lấn át xe chạy bằngđộng cơ đốt trong Trong năm 1828, Hungary, Ányos Jedlik đã phát minh ra một chiếc

xe mô hình với quy mô nhỏ được hỗ trợ bởi một động cơ điện mà ông thiết kế

Năm 1835, một chiếc xe điện có quy mô nhỏ được thiết kế bởi Giáo sư StratinghGroningen, Hà Lan, và được xây dựng bởi trợ lý của ông Christopher Becker Năm

1835, Thomas Davenport, một thợ rèn người Brandon, Vermont, đã chế tạo một chiếc

xe điện với quy mô nhỏ Davenport cũng là nhà phát minh đầu ứng dụng động cơ điệnmột chiều đầu tiên tại Mỹ

Khoảng năm 1842 Thomas Davenport và Scotsmen Robert Davidson đã sử dụng

tế bào pin mới nhưng không sạc lại được Tại Pháp Gaston Plante phát minh ra mộtloại pin lưu trữ tốt hơn trong năm 1865 và Camille Faure đã cải thiện pin với khả nănglưu trữ dài hơn vào 1881

Năm 1899, một chiếc xe đua được thiết kế tại Bỉ được gọi là "La JamaisContente" thiết lập một kỷ lục thế giới đạt tốc độ 68 mph được thiết kế bởiCamilleJénatzy Mãi đến 1895, người Mỹ bắt đầu dành sự chú ý cho xe điện sau khimột xe ba bánh điện được thiết kế bởi AL Ryker và William Morrison xây dựng mộttoa xe sáu hành khách vào năm 1891 Nhiều đổi mới và quan tâm đến xe có động cơtăng lên rất nhiều trong cuối những năm 1890 và đầu những năm 1900

Năm 1897, xe điện được sản xuất với mục đích thương mại đầu tiên là đội xe taxi

ở thành phố New York Xe điện được sản xuất tại Mỹ bởi Anthony, Baker, Columbia,Anderson, Edison, Fritchle, Studebaker, Riker, Milburn, và những người khác trongnhững năm đầu thế kỷ 20

Đầu năm 1900 mặc dù tốc độ tương đối chậm, nhưng xe điện vẫn có một số ưuđiểm hơn so với các đối thủ cạnh tranh của nó như: xe điện hoạt động êm, không cómùi hôi, tiếng ồn so với các xe chạy xăng Xe điện được bán trên thị và được giới phụ

nữ yêu thích vì nó dễ sử dụng

Cho đến hiện tại, ngành công nghiệp ô tô điện không ngừng phát triển, chúng ta

có thể khẳng định ô tô điện là đích đến của mọi xã hội, mọi quốc gia trên thế giớitrong thế kỷ 21 này Ô tô điện không chỉ là một phương tiện an toàn, tiện lợi, thânthiện với mọi người, mà còn là một giải pháp bắt buộc phải thực hiện để bảo vệ môitrường và giải quyết vấn đề an ninh năng lượng Mặt khác, ô tô điện là một sản phẩmtích hợp nhiều công nghệ khác nhau Nghiên cứu ô tô điện, do đó sẽ mang lại nhiều tri

i

thức khoa học mới, vừa kích thích sự phát triển của các nghiên cứu liên ngành, vừagóp phần vào sự phát triển của mỗi ngành khoa học như Điện, Điện tử, Hóa học, Côngnghệ thông tin, Vật liệu, Cơ khí.

2 Nhận thức sự phát triển của ngành ô tô

Ngày nay, cuộc sống hiện đại kéo theo nhu cầu giải trí và du lịch của con ngườingày càng tăng lên như một hệ quả tất yếu Các khu du lịch vì thế cũng mọc lên càngnhiều về quy mô và số lượng Vấn đề thứ nhất đặt ra ở đây là do quy mô tăng lên dẫnđến việc di chuyển qua lại giữa các nơi trong khu du lịch càng trở nên khó khăn hơn vàviệc sử dụng ô tô, xe máy hoàn toàn không có mỹ quan cũng như thân thiện với môitrường Thứ hai là ngày nay khách du lịch ngày càng muốn đi tìm sự mới mẻ, độc đáokhông chỉ về cảnh quan ở các khu du lịch mà còn cả về phương thức phục vụ cũng nhưchất lượng dịch vụ Đáp ứng như cầu đó, nhóm sinh viên chúng em đã quyết địnhnghiên cứu, thiết kế, chế tạo ra một chiếc xe điện chở khách mini gọn nhẹ, êm ái và thânthiện với môi trường giúp khách du lịch di chuyển dễ dàng qua lại giữa các nơi trongkhu du lịch

Là một trong những sinh viên trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật – Đại học ĐàNẵng, nhận thức được tầm quan trọng của việc học và song song với nghề nghiệp saunày Cùng với sự giúp đỡ của quý thầy cô và bạn bè trong thời gian theo học 4 nămvừa qua, nhóm sinh viên chúng em càng hiểu sâu sắc hơn về thế mạnh của ngành ô tôđang theo học

Trên cơ sở, khung chương trình đào tạo của nhà trường đã mở ra môn học “Đồ ántốt nghiệp động lực” dành riêng cho sinh viên công nghệ kỹ thuật ô tô Ngoài nhữngkiến thức nền tảng được học ở trường, cộng với thời gian thực tập tốt nghiệp vừa quatại doanh nghiệp, nhóm chúng em đã được thực hành trực tiếp với những máy móc vàcông nghệ hiện đại trên ô tô Dựa trên nền tảng kiến thức được học và trực tiếp thamgia vào hoạt động sửa chữa, tìm hiểu thực tế về các công nghệ, thiết kế và những đổimới của ngành công nghiệp ô tô Chính những lợi thế ngành theo học, nhóm chúng emcàng nhận ra rằng ngày nay ở các khu du lịch vui chơi giải trí vấn đề phục vụ việc đilại của khách du lịch ngày càng được quan tâm là vấn đề để thu hút khách du lịch Vậndụng những thiết kế, chế tạo của những dòng xe đã ra đời cũng với hành trang kiếnthức được học tập tại trường nhóm chúng em cũng phát triển đồ án tốt nghiệp đểhướng tới mục tiêu đảm bảo tính an toàn và tiện nghi trên ô tô điện cho người sử dụng

3 Lời cảm ơn

Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, nhóm sinh viên chúng em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo tận tình của thầy cô, gia đình và bạn bè

ii

Nhóm sinh viên chúng em gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo Th.S Đỗ Phú Ngưu, giảng viên Bộ môn Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô – trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Đà Nẵng người đã tận tình hướng dẫn, theo sát chỉ bảo nhóm sinh viên chúng

em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp

Nhóm sinh viên chúng em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Đà Nẵng nói chung, các thầy cô trong Bộ môn Công Nghệ Kỹ thuật nói riêng đã dạy dỗ cho em kiến thức về các môn đại cương cũngnhư các môn chuyên ngành, giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập

Cuối cùng, nhóm sinh viên chúng em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đếngia đình, người thân và bạn bè đã khuyến khích động viên chúng em hoàn thành đề tàitốt nghiệp này

Nhóm chúng em xin trân trọng cảm ơn!

iii

CAM ĐOAN

Nhóm sinh viên thực hiện “ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỘNG LỰC” xin cam đoan:

Đề tài “NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO XE ĐIỆN CHỞ KHÁCH MINI”, dựatrên sự cố gắng, nỗ lực của cả nhóm, giúp đỡ từ phía nhà trường và dưới sự hướng dẫnnhiệt tình của thầy Th.S Đỗ Phú Ngưu

Mọi thông số kỹ thuật, số liệu phân tích, viết báo cáo, xây dựng mô hình đều donhóm sinh viên chúng em tự tìm hiểu, phân tích kỹ càng một cách khách quan, uy tín,trung thực, có nguồn gốc rõ ràng Nhóm chúng em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nếu

có sự không trung thực trong quá trình nghiên cứu đề tài này

Đà Nẵng, ngày tháng năm 20

Nhóm sinh viên thực hiện

(Chữ ký, họ và tên sinh viên)

MỤC LỤC

Nhận xét của người hướng dẫn

Nhận xét, đánh giá của doanh nghiệp

Nhận xét của người phản biện

Tóm tắt

Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp

Lời nói đầu i

Lời cam đoan iv

Mục lục v

Danh sách các bản, hình vẽ vi

Tran MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 4

1.1 Giới thiệu chung về ô tô điện 4

1.1.1 Lịch sử phát triển của xe ô tô điện 4

1.1.2 Ô nhiễm không khí từ phương tiện giao thông sử dụng nhiên liệu hóa thạch 6

1.1.3 Xu hướng sử dụng nhiên liệu sạch cho ô tô 8

1.1.4 Nhu cầu sử dụng xe điện 9

1.1.5 Hiệu quả năng lượng và vấn đề ô nhiễm môi trường của xe điện 10

1.1.6 Tình hình sản xuất và sử dụng xe điện trên thế giới và tại Việt Nam 10

1.1.7 Những lợi ích khi sử dụng xe điện 12

1.1.8 Điều kiện phát triển pin Lithium-ion 12

1.2 Tính cấp thiết của đề tài 17

1.3 Giới thiệu mô hình 17

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 19

2.1 Hệ thống khung – vỏ ô tô 19

2.1.1 Tổng quan về hệ thống khung – vỏ trên ô tô 19

2.1.2 Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế khung 19

2.1.3 Phân tích và lựa chọn hình dáng vỏ 20

2.2 Hệ thống treo 23

2.2.1 Tổng quan về hệ thống treo trên ô tô 23

2.2.2 Phân tích chọn loại hệ thống treo 23

2.3 Hệ thống lái 26

2.3.1 Tổng quan về hệ thống lái trên ô tô: 26

2.3.2 Phân tích chọn hệ thống lái 26

2.3.3 Chọn hệ thống lái cho xe thiết kế 29

2.4 Hệ thống phanh 29

2.4.1 Tổng quan về hệ thống phanh 29

2.4.2 Phân tích phương án thiết kế hệ thống phanh chính cho xe 30

2.5 Hệ thống điện 31

2.5.1 Tổng quan về hệ thống điện trên ô tô 31

2.5.2 Sơ đồ mạch điện 31

2.5.3 Động cơ điện 1 chiều 34

2.5.4 IC điều tốc 38

2.5.5 Cần số đảo chiều 40

2.5.6 Chân ga 41

2.6 Pin Lithium-ion 42

2.6.1 Tổng quan về pin Lithium-ion 42

2.6.2 Sơ đồ mạch điện nối pin Lithium-ion 44

2.6.3 Phân tích thiết kế lựa chọn pin Lithium-ion 44

Chương 3 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH 46

3.1 Thiết kế tổng thể 46

3.1.1 Lựa chọn hình dáng vỏ 46

3.1.2 Thiết kế khung 46

3.1.3 Xác định kích thước sơ bộ của khung 49

3.1.4 Vật liệu và công nghệ chế tạo khung xe 49

3.2 Tính chọn các thông số kích thước và tải trọng 50

3.2.1 Khung xe 50

3.2.3 Động cơ 51

3.3 Thiết kế, tính toán hệ thống treo 55

3.3.1 Các số liệu ban đầu và số liệu tham khảo 55

3.3.2 Tính toán các thông số dao động của bánh xe với thân xe 55

3.4 Chế tạo mô hình 58

3.4.1 Cơ sở thiết lập quy trình lắp ráp 58

3.4.2 Quy trình công nghệ lắp ráp xe điện chở khách mini 62

Chương 4 KẾT QUẢ THỰC HIỆN 82

4.1 Kết quả thực hiện đề tài 82

4.2 Ưu điểm và nhược điểm của mô hình 82

4.2.1 Ưu điểm 82

4.2.2 Nhược điểm 82

KẾT LUẬN 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH V

BẢNG 2.1 Bảng thông số kỹ thuật động cơ điện 37

BẢNG 2.2 Bảng thông số kỹ thuật IC 39

BẢNG 2.3 Bảng thông số kỹ thuật cần số đảo chiều 41

BẢNG 2.4 Bảng thông số kỹ thuật chân ga 42

BẢNG 3.1 Bảng thông số thép CT3 50

BẢNG 3.2 Thông số cơ bản động học của xe 54

BẢNG 3.3 Thông số kỹ thuật xe điện chở khách mini sử dụng động cơ điện 58

BẢNG 3.4 Mô tả nguyên công lắp ráp gầm xe 65

BẢNG 3.5 Mô tả nguyên công lắp ráp nội thất xe 68

BẢNG 3.6 Danh mục linh kiện và tổng thành lắp ráp 69

Y HÌNH 1.1 Các phương tiện giao thông thải chất thải trực tiếp ra môi trường 6

HÌNH 1.2 Xu hướng phát triển ô tô sạch 8

HÌNH 1.3 Tỷ lệ lựa các dòng xe của các quốc gia 10

HÌNH 1.4 Hình ảnh sản xuất xe điện tại Việt Nam 11

HÌNH 1.5 Máy bay X-57 Maxwell chạy hoàn toàn bằng điện do NASA phát triển 13

HÌNH 1.6 Pin Lithium-ion 13

HÌNH 1.7 Vụ cháy xe điện Tesla S và trạm sạc ở Na Uy 14

HÌNH 1.8 Xe điện 4 chỗ ngồi 18

HÌNH 2.1 Loại khung ô tô chịu lực tất cả dùng cho xe thiết kế 20

HÌNH 2.2 Kiểu vỏ xe không chịu tải 20

HÌNH 2.3 Vỏ xe dạng chịu nữa tải 21

HÌNH 2.4 Vỏ xe chịu tải 22

HÌNH 2.5 Một số dạng vỏ xe chịu tải 22

HÌNH 2.6 Hệ thống treo phụ thuộc 24

HÌNH 2.7 Hệ thống treo độc lập 24

HÌNH 2.8 Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng 27

HÌNH 2.9 Dẫn động lái 3 khâu 28

HÌNH 2.10 Dẫn động lái 6 khâu 28

HÌNH 2.11 Sơ đồ dẫn động lái 29

HÌNH 2.12 Dẫn động cơ khí 30

HÌNH 2.13 Sơ đồ tổng quát hệ thống điện của xe 32

HÌNH 2.14 Sơ đồ mạch điện thân xe 33

HÌNH 2.15 Sơ đồ mạch điện điều khiển tín hiệu 34

HÌNH 2.16 Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ 34

HÌNH 2.17 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của động cơ điện một chiều 35

HÌNH 2.18 Đồ thị đặc tính cơ của động cơ điện 36

HÌNH 2.19 Các kích thước cơ bản của động cơ điện sử dụng 37

HÌNH 2.20 IC điều tốc 38

HÌNH 2.21 Các linh kiện mở rộng của hệ thống điện [10] 38

HÌNH 2.22 Sơ đồ đấu dây bo điều khiển chổi than 39

HÌNH 2.23 Cần số đảo chiều 40

HÌNH 2.24 Cấu tạo chi tiết cần số đảo chiều 40

HÌNH 2.25 Chân ga 41

HÌNH 2.26 Cấu tạo chi tiết chân ga 41

HÌNH 2.27 Cảm biến Hall 42

HÌNH 2.28 Kích thước pin 43

HÌNH 2.29 Cấu tạo của pin Lithium-ion 43

HÌNH 2.30 Sơ đồ nối dây 44

HÌNH 3.1 Hình dáng ban đầu vỏ xe 46

HÌNH 3.2 Sơ đồ bố trí chung 48

HÌNH 3.3 Kích thước sơ bộ của khung 50

HÌNH 3.4 Kiểm tra hành trình động của bánh xe 58

HÌNH 3.5 Hệ thống treo trước 59

HÌNH 3.6 Sơ đồ dẫn động lái 62

HÌNH 3.7 Sơ đồ lắp ráp 65

HÌNH 3.8 Chuẩn bị chassi 72

HÌNH 3.9 Chuẩn bị các chi tiết 73

HÌNH 3.10 Hệ thống treo trước 73

HÌNH 3.11 Lắp các gối bi 74

HÌNH 3.12 Hệ thống treo sau 74

HÌNH 3.13 Sơ đồ dẫn động lái 75

HÌNH 3.14 Lắp cơ cấu lái 75

HÌNH 3.15 Lắp các đăng lái 75

HÌNH 3.16 Lắp rotuyn lái 76

HÌNH 3.17 Lắp ráp đĩa phanh cho từng bán trục 77

HÌNH 3.18 Lắp ráp củ phanh 77

HÌNH 3.19 Lắp ráp visai 78

HÌNH 3.20 Lắp ráp bộ tăng, giảm độ căng của xích 79

MỞ ĐẦU

1 Mục đích thực hiện đề tài

Cuốc sống hiện đại và ngày càng phát triển kéo theo nhu cầu sử dụng của conngười đối với sản phẩm công nghệ ngày càng gia tăng cả về số lượng và chất lượng.Hiện nay, việc sử dụng các phương tiện để đi lại trở nên cực kì thiết yếu đối với chúng

ta Nó không chỉ đơn giản là chiếc ô tô, xe máy để đi lại, vận chuyển hàng hoá màngày nay đến các khu du lịch, công viên giải trí, sở thú, cũng cần một chiếc xe có thểgiúp du khách di chuyển dễ dàng mà nhanh chóng, thuận tiện, êm ái, thân thiện vớimôi trường Để đáp ứng nhu cầu đó, nhóm sinh viên chúng em đã quyết định nghiêncứu, thiết kế, chế tạo một loại xe điện chở khách mini để phù hợp với việc sử dụngtrong các khu công viên du lịch Điểm cốt lõi của chiếc xe là nó chạy trong khu vuichơi, giải trí, khu du lịch nên ngoài việc nó thuận tiện, dễ sử dụng, thân thiện với môitrường thì nó còn phải có thiết kế mới mẻ, tinh tế hấp dẫn khu du lịch và đặc biệt là giáthành thấp để các chủ đầu tư khu du lịch trang bị thêm cho khu du lịch của mình Hiệnnay, trên thị trường đã có nhiều sản phẩm xe điện chở khách chế theo mô hình này vàtại nhiều khu du kịch đã bắt đầu áp dụng vào thức tế, song hầu hết chúng ra là các loại

xe theo kiểu như mô hình xe bus với nhiều chổ ngồi, công suất lớn, nguồn năng lượngđiện thường được lấy từ các bình ắc quy axit chì nhưng không mang lại hiệu quả cao.Biết được điều đó nên nhóm đã quyết định thiết kế, bố trí lại các vị trí để tạo nên chiếc

xe nhỏ gọn nhưng vẫn đảm bảo được những tiêu chí về số lượng khách và với việcnhóm đưa nguồn năng lượng điện lấy từ pin Lithium-ion sẽ cải thiện việc tích trữ nănglượng và độ ổn định cho xe

Bằng vào việc lĩnh hội kiến thức môn học trong nhà trường và thực hành trongxưởng thực hành nhóm chúng em muốn tạo nên một bộ khung xe thật chắc chắn bằngviệc chế tạo từng hệ thống: hệ thống khung gầm, hệ thống treo, hệ thống điện gồm: hệthống điều khiển động cơ điện, hệ thống chiếu sáng và tín hiệu Tái chế, chế tạo pinLithium-ion góp phần hoàn thiện 1 mô hình xe điện chở khách hoàn chỉnh hoạt động

Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo xe điện chở khách mini

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Anh Tú

Phạm Đình Tin

Người hướng dẫn: Th.S Đỗ Phú Ngưu

xe hoạt động nhờ nguồn năng lượng điện được tích trữ trong pin Lithium-ion cung cấpcho động cơ điện và hệ thống chiếu sáng vào ban đêm cũng là một ưu điểm lớn nênviệc tái sử dụng nguồn năng lượng cũng trở nên dễ dàng bằng cách cấp nguồn sạc vào

IC sạc trong một thời gian nhất định Hơn hết nguồn năng lượng điện này là nguồnnăng lượng sạch góp một phần hạn chế ô nhiễm môi trường do khí thải từ động cơ đốttrong gây ra và cũng đi theo xu hướng tiến bộ khoa học của ngày nay sử dụng nguồnnăng lượng điện vào ô tô như chủ trương của tập đoàn xe điện “Tesla”

2 Mục tiêu nghiên cứu

Thiết kế, chế tạo chiếc xe với các thông số dự kiến:

 Tải trọng: 4 người (250kg)

 Tốc độ tối đa: 13km/h

 Thời gian tăng tốc từ 0 đến 13km/h: 13 giây

 Khối lượng thân xe: 87kg

 Tái chế nguồn năng lượng pin Lithium-ion từ các cell pin laptop, sạc dự phòng

bị hư hỏng

 Thiết kế nhỏ gọn, khả năng vận hành êm ái, dễ dàng và đặc biệt là có thiết kếthân thiện, phù hợp với không gian tại các khu du lịch

3 Phạm vi và đối tượng nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu, thiết kế, lắp đặt, chế tạo mô hình.

Đối tượng nghiên cứu:

 Lĩnh vực công nghệ kỹ thuật ô tô,

 Tính toán bền các chi tiết lắp đặt trên xe

 Tính chọn các thông số

 Tái chế các cell pin Lithium-ion hỏng từ laptop, sạc dự phòng, để làm nguồnnăng lượng cho xe

4 Phương pháp nghiên cứu

a Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

 Mô hình hoá chuyển động của xe

 Tính toán chọn động cơ cho xe

 Tính toán động học, động lực học

 Tìm kiếm tài liệu, thu thập thông tin dựa trên các nghiên cứu, báo cáo, tạp chítrên Internet liên quan đến đề tài

b Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Xây dựng chương trình và mô phỏng mô hình, từ đó thiết kế và chế tạo thànhcông mô hình, chạy thực nghiệm và đánh giá kết quả

Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo xe điện chở khách mini

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Anh Tú

Phạm Đình Tin

Người hướng dẫn: Th.S Đỗ Phú Ngưu

5 Cấu trúc của đồ án tốt nghiệp

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Chương 3 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH

Chương 4 KẾT QUẢ THỰC HIỆN

Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo xe điện chở khách mini

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Anh Tú

Phạm Đình Tin

Người hướng dẫn: Th.S Đỗ Phú Ngưu

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Giới thiệu chung về ô tô điện

1.1.1 Lịch sử phát triển của xe ô tô điện [1]

Lịch sử phát triển ô tô điện ở nước ngoài:

Ô tô điện đã có lịch sử phát triển gần 150 năm và có nhiều giai đoạn thăng trầm.Chiếc ô tô điện mang dáng vẻ hiện đại được chế tạo bởi Thomas Parker vào năm 1895

Ô tô điện nhanh chóng bước vào thời đại hoàng kim trong những năm đầu thế kỷ 20.Mặc dù tốc độ chưa cao (khoảng 30~40 km/h) nhưng ô tô điện nhanh chóng được conngười đương thời ưa thích Vào những năm 1900, ô tô điện cá nhân và taxi điện xuấthiện nhiều trên các con đường tại các thành phố lớn ở Mỹ và châu Âu Nhưng thời đạihoàng kim ấy không kéo dài lâu Ô tô dùng động cơ đốt trong tuy rất ồn và thải ra khíquyển nhiều chất độc hại, nhưng lại có ưu thế vượt trội về tốc độ và độ dài của hànhtrình Ô tô điện rơi vào lãng quên trong những năm 1920 đến 1980

Vào thập kỷ cuối cùng của thế kỷ 20, thời đại phục hưng của ô tô điện bắt đầuvới hai lý do chủ yếu Thứ nhất, nhiên liệu hóa thạch không phải là nguồn năng lượngvĩnh cửu Thứ hai, theo các bản báo cáo của Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khíhậu, loài người chịu trách nhiệm chính cho sự nóng lên toàn cầu Chính vì đó, ô tôđiện trở thành mối quan tâm của các tổ chức quốc tế, các chính phủ, các công ty ô tô,các nhà nghiên cứu và người tiêu dùng Xe hybrid được coi là “giải pháp tình thế”trong giai đoạn quá độ, khi mà công nghệ ắc quy chưa đáp ứng kịp yêu cầu của pháttriển của ngành ô tô điện Một số hãng đã cho ra đời sản phẩm vào những năm 1990,thành công nhất phải kể đến Toyota Prius và Honda Insight Đầu thế kỷ 21, ô tô thuầnđiện đã trở thành hiện thực Một số mẫu ô tô điện tiêu biểu đã ra mắt và chiếm lĩnh thịtrường Nhật, Mỹ, châu Âu như Mitsubishi iMiEV năm 2009, Nissan Leaf năm 2010,Tesla Model S năm 2012 Cho đến nay, mỗi tập đoàn ô tô lớn trên thế giới đều đã pháttriển một mẫu ô tô điện gắn với thương hiệu của riêng mình, như BMW i3, MercedesB-Class Electric Drive, Volkswagen E-Golf, Mitsubishi i-MiEV,… Cho đến tháng 12năm 2018, ô tô điện đã đạt tới con số 5,1 triệu đơn vị trên thị trường ô tô con thếgiới Từ cuối những năm 1990, các trung tâm nghiên cứu ô tô điện đã được hình thành

và phát triển tại nhiều trường đại học ở Mỹ, châu Âu, Nhật Bản, Trung Quốc, HànQuốc Các hội nghị quốc tế lớn như EVS và IEEE-VPPC (hội nghị về lĩnh vực Nănglượng và Điều khiển các phương tiện chạy điện) đã trở thành diễn đàn để các nhànghiên cứu trao đổi và giới thiệu những công nghệ mới trong lĩnh vực ô tô điện

Lịch nghiên cứu và phát triển ô tô điện ở Việt Nam:

Trong vài năm trở lại đây, một số sản phẩm xe điện mang tính thử nghiệm đãđược nghiên cứu chế tạo bởi các nhà khoa học và các nhà sáng chế không chuyên ViệtNam Năm 2004, ông Đặng Thế Minh với sự hỗ trợ của Uỷ Ban Nhân Dân tỉnh LàoCai đã mua 10 chiếc Minibus của Trung Quốc và cho ra đời 5 chiếc Minibus Việt Namvới tốc độ 50km/h, chạy được 100km mỗi lần nạp, xe chở được 11 người Sản phẩmnày mang tính sao chép đơn thuần, chế tác lại về mẫu mã và sau đó cũng không tiếptục phát triển Năm 2008, ông Trần Văn Tâm sống tại Củ Chi – Thành Phố Hồ ChíMinh đã tự nghiên cứu và chế tạo xe điện 3 bánh có sức chở 3 người, tốc độ 35km/h,

sử dụng động cơ một chiều 48V-800W, 4 ắc quy 12V/50Ah, chạy 40km nạp một lần.Đây là thành công đáng khích lệ đối với một nhà sáng chế nghiệp dư, tuy nhiên nhữngchỉ tiêu chất lượng của xe còn thấp, không thể sản xuất hàng loạt

Bên cạnh những chế tác nghiệp dư cũng có những xe điện là sản phẩm từ côngtrình nghiên cứu khoa học của sinh viên và giảng viên một số trường đại học Năm

2005, nhóm sinh viên K29 khoa Cơ khí trường Đại học Cần Thơ đã chế tạo một xeđiện chạy bằng ắc quy năng lượng mặt trời Xe có tải trọng 120kg, tốc độ 25km/h, sửdụng 2 động cơ một chiều 250W, nguồn gồm 2 ắc quy nối với tấm ắc quy mặt trời.Việc sử dụng năng lượng mặt trời để nạp điện cho ắc quy là một hướng đi đáng ghinhận, tuy vậy nó chưa thể sử dụng cho ô tô điện

Năm 2009, một xe điện tải trọng 2 tấn, tốc độ 10km/h sử dụng 2 động cơ mộtchiều được chế tạo bởi nhóm giảng viên Học viện Kỹ thuật Quân sự Xe này có tốc độrất thấp, không phù hợp cho ứng dụng giao thông

Trung tâm Nghiên cứu ứng dụng và Sáng tạo công nghệ, trường Đại học BáchKhoa Hà Nội là đơn vị tiên phong trong việc nghiên cứu bài bản về ô tô điện Đây làmột đề tài khoa học được nghiên cứu trong trường đại học và nội dung thực hiện đượcgiới hạn trong việc nghiên cứu thiết kế chế tạo những thành phần chính và cơ bản của

ô tô điện là hệ truyền động và hệ điều khiển cho ô tô điện Các nghiên cứu và sảnphẩm của đề tài bao gồm: biến tần, hệ truyền động động cơ điện, bộ biến đổi DC/DC

và bộ điều khiển trung tâm cho ô tô điện Các kết quả nghiên cứu này sẽ không chỉđược ứng dụng cho ô tô điện mà còn có thể mở rộng cho các ứng dụng trong côngnghiệp và năng lượng tái tạo

Ngày 22 tháng 1 năm 2021, sau 3 năm đi vào hoạt động, VinFast đã chính thứccông bố nghiên cứu phát triển thành công 3 dòng xe điện SUV thông minh đầu tiên làVF31, VF32 và VF33, sử dụng công nghệ trí tuệ nhân tạo, sở hữu tính năng tự hành.Trong đó, VF31 là dòng SUV cỡ vừa (phân khúc C) và chỉ có một phiên bản xe điện,VF32 là xe SUV cỡ trung (phân khúc D), VF33 là xe SUV cỡ đại (phân khúc E) VF32

và VF33 đều có 2 phiên bản điện và xăng Đặc biệt, ngày 24/3/2021 VinFast chính thứccông bố nhận đặt hàng mẫu ô tô điện đầu tiên VF e34 với giá 690 triệu đồng Dự kiến,những chiếc xe điện VinFast VF e34 đầu tiên sẽ được bàn giao cho khách hàng vào tháng11.2021 Đây là bước bức phá vượt bậc của đại diện hãng sản xuất xe ô tô điện của ViệtNam.

1.1.2 Ô nhiễm không khí từ phương tiện giao thông sử dụng nhiên liệu hóa thạch [2]

Với sự phát triển của xã hội thì các phương tiện tham gia giao thông trên đườngcũng ngày càng gia tăng Và trong quá trình hoạt động đó thì các phương tiện giaothông đã thải ra môi trường bên ngoài rất nhiều loại khí độc hại như CO, CO2, NO2,những loại khói đen,… Tùy theo từng loại động cơ và nhiên liệu mà khối lượng cácchất thải độc hại chiếm tỷ lệ khác nhau trong khí xả

Ở khu đô thị với mật độ xe cộ rất đông thì lượng CO (cacbon monoxit) trongkhông khí thường rất cao Trong không khí có khoảng 15% do các phương tiện giaothông vận tải thải ra Nó không những gây ô nhiễm môi trường mà còn có tác động rấtlớn đến sức khỏe con người Khi CO xâm nhập vào cơ thể sẽ liên kết với hemoglobintrong máu gây cản trở sự tiếp nhận O2 dẫn đến nghẹt thở

Chính vì thế mà loại khí này rất có hại đối với phụ nữ mang thai và những ngườimắc bệnh tim mạch Nhẹ thì có các triệu chứng nhức đầu, buồn nôn, rối loạn thị giác,mệt mỏi,… còn nếu nặng thì sẽ dẫn đến tình trạng thiếu oxy trong máu và mô, rối loạn

hô hấp, hệ thần kinh, hệ tim mạch sẽ bị tổn thương, liệt hô hấp,…

Hình 1.1 Các phương tiện giao thông thải chất thải trực tiếp ra môi trường.

Còn đối với khí Hydro cacbon được thải ra ngoài môi trường từ các phương tiệngiao thông, chúng là những chất rất độc gây rối loạn hô hấp ngay với nồng độ thấp.Chúng có thể làm sưng màng phổi, hẹp cuống phổi, làm viêm mắt, viêm mũi,… Bêncạnh đó chúng còn là nguyên nhân gây ung thư họng, phổi và đường hô hấp

Ở các khu đô thị thì loại khí oxit nito được giao thông thải ra môi trường khoảng50% mật độ khí trong không khí Loại khí này là hỗn hợp của 2 khí NO và NO2,chúng đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra ô nhiễm không khí Khi tiếp xúc vớinhững loại khí này với nồng độ thấp có thể có những biểu hiện như rối loạn tiêu hóa,viêm phế quản hay là tổn thương răng

Đặc biệt, với khí SO2 có trong không khí là chất hàng đầu được cho là nguyênnhân quan trọng gây hại cho sức khỏe của người dân đô thị SO2 gây kích ứng niêmmạc mắt và các đường hô hấp trên Với nồng độ cao, SO2 gây viêm kết mạc, trongtrường hợp tiếp xúc ồ ạt với chất này có thể gây chết người do ngừng hô hấp

Khói đen cũng là một loại khí thải gây nguy hiểm, chúng làm cản tầm nhìn củangười đi đường, làm cho giao thông không an toàn Chì là một trong những tác nhângây ô nhiễm quan trọng Chì có trong khí thải của động cơ xăng Hơi chì theo khí thảiphân tán vào không khí, rất có hại cho sức khỏe con người, gia súc và cây cối Loại xediesel không chứa chì nhưng lại thải ra nhiều loại hạt trong không khí, các hạt này kết

hợp với khí khác gây viêm cuống phổi, hen suyễn, Có một số hạt còn có khả nănggây ung thư.

Bên cạnh nguồn khí bụi sinh ra từ phương tiện giao thông thì còn có cát bụi đất đá tồnđọng trên đường do chuyên chở các vật liệu xây dựng, chở rác hay do chất lượng đấtkém Nguồn bụi này tồn đọng trên đường, khi xe cộ đi thì sẽ bám vào xe và cuốn theolốp xe khi xe chạy Điều nay làm ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường không khí, gây

ô nhiễm không khí và ảnh hưởng đến hệ hô hấp của con người

Và cuối cùng tiếng ồn là dạng ô nhiễm phổ biến ở đô thị và các phương tiện giaothông Tiếng ồn gây tác hại lớn đến toàn bộ cơ thể nói chung và cơ quan thính giác nóiriêng Tiếng ồn mạnh và thường xuyên thì sẽ gây ra triệu chứng đau đầu, chóng mặt, sợhãi, bực tức vô cớ, mệt mỏi Tiếng ồn còn làm cho không gian sống trở nên ồn ào, mất đi

sự yên tĩnh, làm môi trường trở nên thiếu trong lành và tổn hại đến sức khỏe của conngười

Theo WHO, ô nhiễm không khí từ phương tiện giao thông được coi là kẻ giếtngười thầm lặng Ước tính có khoảng 30% các trường hợp tử vong do ung thư phổi cóliên quan đến ô nhiễm không khí Tương tự như vậy, tỷ lệ đột quỵ não cũng như cácbệnh lý về tim mạch chiếm khoảng 25% Riêng đối với bệnh lý hô hấp, các đối tượng

bị ảnh hưởng sẽ nhiều hơn rất nhiều, ước tính khoảng 43% các trường hợp tử vong docác bệnh lý hô hấp có liên quan đến ô nhiễm không khí Do đó WHO đã khuyến cáonếu chúng ta không có biện pháp để bảo vệ môi trường, giữ cho bầu không khí tronglành, chất lượng không khí tốt thì con người sẽ là đối tượng đầu tiên phải gánh chịuhậu quả và tiếp theo sẽ là thế hệ tương lai của chúng ta

1.1.3 Xu hướng sử dụng nhiên liệu sạch cho ô tô [3]

Hình 1.2 Xu hướng phát triển ô tô sạch

Đối diện với ô nhiễm môi trường, nguồn nhiên liệu hoá thạch ngày càng cạn kiệtthì ô tô “sạch” sẽ không gây ô nhiễm (Zero emission) là mục tiêu hướng tới của cácnhà nghiên cứu và chế tạo ô tô ngày nay Có nhiều giải pháp được công bố những nămgần đây, tập trung vào hoàn thiện quá trình cháy của động cơ đốt trong, sử dụng cácnguồn nhiên liệu thay thế như LPG, khí thiên nhiên, methanal, ethanol, biodiesel, điện,pin nhiên liệu, năng lượng mặt trời, ô tô lai (hybrid) Loại nhiên liệu mà đang được cácnhà sản xuất, các nhà nghiên cứu để phát triển trong tương lai lớn nhất là nguồn nhiênliệu pin nhiên liệu

Hoàn thiện động cơ diesel: các kỹ thuật mới để hoàn thiện động cơ diesel đã chophép nâng cao rõ rệt tính năng của nó bao gồm ứng dụng phun ray chung (commonrail) điều khiển điện tử, lọc bồ hóng và xử lý khí trên đường xả bằng bộ xúc tác bachức năng, hoặc nâng cao chất lượng nhiên liệu sử dụng nhiên liệu diesel có hàmlượng lưu huỳnh cực thấp Việc dùng động cơ diesel sử dụng đồng thời nhiên liệu khí

và nhiên liệu lỏng cũng là một giải pháp nâng cao tính năng của động cơ diesel

Nguồn nhiên liệu lỏng thay thế: các nhiên liệu lỏng thay thế hiện nay là cồn,

colza có nguồn từ thực vật Do thành phần C (Cacbon) trong nhiên liệu thấp nên quátrình cháy sinh ra ít chất gây ô nhiễm có gốc C, đặc biệt là CO2, chất khí gây hiệu ứngnhà kính Ngày nay, sử dụng các nhiên liệu lỏng thay thế trên phương tiện vẫn còn rấthạn chế do giá thành của nhiên liệu còn cao Tuy nhiên giải pháp này có lợi ở nhữngnơi mà nguồn nhiên liệu này dồi dào hoặc các nhiên liệu được chiết xuất từ các chấtthải của quá trình sản xuất công nghiệp

Nguồn nhiên liệu từ khí thiên nhiên: sử dụng ô tô chạy bằng khí thiên nhiên là một

chính sách rất hữu ích về năng lượng thay thế trong tương lai, đặc biệt về phương tiệngiảm ô nhiễm môi trường trong thành phố Cho tới nay có hai giải pháp cho việc sửdụng khí thiên nhiên, đó là khí thiên nhiên dưới dạng khí và khí thiên nhiên dưới dạnglỏng Một trong những khó khăn khiến cho nguồn năng lượng này chưa được áp dụngrộng rãi trên phương tiện vận tải là vấn đề lưu trữ khí thiên nhiên (dạng khí hay dạnglỏng) trên ô tô Ngày nay việc chế tạo bình chứa khí thiên nhiên đã được cải thiện nhiều

cả về công nghệ lẫn vật liệu, chẳng hạn sử dụng bình chứa composite gia cố bằng sợicacbon

Ô tô lai (hybrid): Ô tô lai là loại ô tô sử dụng ít nhất hai nguồn sức kéo bổ sung

cho nhau Ô tô lai dạng này sử dụng động cơ điện một chiều chạy bằng ắc quy đượcnạp điện bằng điện lưới khi ô tô dừng và nạp điện bổ sung từ cụm động cơ nhiệt-máyphát điện một chiều bố trí trên xe

Nguồn nhiên liệu từ pin nhiên liệu điện: Ô tô chạy bằng ắc quy và pin về nguyêntắc là ô tô sạch tuyệt đối (zero emission) đối với môi trường không khí trong thành

phố Nguồn điện dùng để chạy ô tô được nạp vào ắc quy hoặc hệ thống pin và quãngđường hoạt động độc lập của ô tô phụ thuộc vào khả năng tích điện của hệ thống pinnhiên liệu Một trong những giải pháp của nguồn năng lượng sạch cung cấp cho ô tôtrong tương lai là tế bào quang điện Tế bào quang điện là hệ thống điện hóa biến đổitrực tiếp hóa năng trong nhiên liệu thành điện năng Do không có quá trình cháy xảy ranên sản phẩm hoạt động của pin nhiên liệu là điện, nhiệt và hơi nước Vì vậy có thểnói ô tô hoạt động bằng pin nhiên liệu là ô tô sạch tuyệt đối theo nghĩa phát thải chất ônhiễm trong khí xả.

1.1.4 Nhu cầu sử dụng xe điện [4]

Xe điện là loại phương tiện giao thông đã có từ rất lâu của thế kỷ trước, và được sửdụng rộng rãi trên toàn thế giới trong nhiều loại phương tiện Đặt biệt ngày nay, xe điệnkhông còn đơn thuần là xe điện được sử dụng trong phạm vi nhỏ như ở các thế kỷ trướcnữa Ngày nay, việc đối diện với ô nhiễm môi trường và nguồn nhiên liệu hóa thạchngày càng cạn kiệt thì xe điện đã được ứng dụng trên nhiều loại phương tiện, cácphương tiện này dùng động cơ điện để dần thay thế phương tiện sử dụng động cơ đốttrong Một số loại xe điện được dùng cho các lĩnh vực và theo cách sử dụng như:phương tiện cá nhân, các phương tiện dùng trong các lĩnh vực vui chơi giải trí, thể thao

và du lịch, ngoài ra các phương tiện công cộng như: tàu điện, xe buýt điện và nhóm emđặc biệt quan tâm đến xe điện ngày càng được trọng dụng bởi những lợi ích, hiệu quả và

sự an toàn mà nó mang lại cho môi trường và con người của chúng ta quá cao Chính vìnhững điều đó mà các nước trên thế giới trong đó có Việt Nam đang xây dựng và pháttriển ngành công nghiệp xe điện này để phục vụ nhu cầu thực tế trong cuộc sống hằngngày

1.1.5 Hiệu quả năng lượng và vấn đề ô nhiễm môi trường của xe điện [5]

Động cơ đốt trong một phần năng lượng tổn thất dưới dạng nhiệt, trong khi động

cơ điện sử dụng hiệu quả hơn trong chuyển đổi năng lượng được lưu trữ từ ắc quyhoặc hệ thống pin, xe điện không tổn thất năng lượng khi dừng lại hoặc xuống dốc,năng lượng bị mất đi khi phanh được nạp trở lại ắc quy và tái sử dụng thông qua nănglượng tái sinh Động cơ xăng thông thường sử dụng năng lượng hiệu quả chỉ có 15%nhiên liệu cho xe di chuyển hoặc cho các phụ kiện điện trên xe, động cơ diesel hiệuquả là 20%, trong khi xe điện sử dụng năng lượng hiệu quả khoảng 80% Xe điệnthường sử dụng 10-23 kW.h/100 km Khoảng 20% điện năng tổn thất này là do sựthiếu hiệu quả trong quá trình nạp điện cho ắc quy

Xe điện không gây ô nhiễm môi trường vì không phát thải khí xả sẽ góp phầnvào làm sạch bầu không khí hơn tại các thành phố Lượng khí CO2 phát ra phụ thuộcvào cường độ phát thải của nguồn điện được sử dụng để nạp cho xe

1.1.6 Tình hình sản xuất và sử dụng xe điện trên thế giới và tại Việt Nam [6]

Trên thế giới: Một cuộc khảo sát của Morning Consult từ 28/4 đến 11/5/2021(đối với những người có dự định mua xe trong 6 tháng tới) tại 9 quốc gia: Đức, Anh,

Úc, Hoa Kỳ, Mỹ, Pháp, Mexico, Canada, Nam Phi cho thấy tỷ lệ lựa chọn sử dụng xeđiện ở các quốc gia có sự chênh lệch khá lớn

Hình 1.3 Tỷ lệ lựa các dòng xe của các quốc giaAnh là quốc gia có tỷ lệ lựa chọn các dòng xe chạy bằng xăng, dầu thấp (42%)trong số 9 quốc gia được khảo sát, thay vào đó, 37% số người lựa chọn xe Hybridtrong tương lai gần và 22% còn lại lựa chọn xe ô tô điện

Một điều đáng chú ý nữa đó là Đức đang giữ vị trí thứ 3 trong số các quốc giathuộc Liên minh châu Âu (EU) phát triển hệ thống trạm sạc điện nhanh với hơn 44.538trạm sạc (theo số liệu thống kế tính đến giữa năm 2021)

Ở các quốc gia còn lại (Nam Phi, Brazil, Canada, Pháp, Mỹ, Úc, Mexico) lầnlượt có tỷ lệ lựa chọn sử dụng xe điện giảm dần từ 17% xuống 8%

Xe điện hóa đang là xu thế chung toàn cầu nhưng tỷ lệ sử dụng xe điện giữa cácquốc gia vẫn có sự khác biệt lớn là do mỗi khu vực đang trải qua quá trình xe điện hoákhác nhau, tùy thuộc vào những chính sách ưu đãi từ chính phủ, sở thích của ngườidân, cơ sở hạ tầng để lắp đặt trạm sạc,

Tại Việt Nam: Việt Nam là thị trường phát triển ô tô điện mới đầy tiềm năng vàđang trong những bước đầu tiên khai thác, vì vậy Việt Nam chính là thị trường pháttriển ô tô điện mạnh trong vài năm tới đây.

Nhà nước đã đưa ra những chính sách mở cửa để khuyến khích sản xuất và kíchcầu người tiêu dùng thúc đẩy phát triển thị trường ô tô điện tại Việt Nam như ưu đãithuế đối với các loại xe chạy bằng điện thân thiện với môi trường

Việt Nam sở hữu tiềm lực mạnh như các chuyên gia hàng đầu trong và ngoài nước,

đủ năng lực để nghiên cứu và phát triển thị trường ô tô điện tại Việt Nam xứng tầm thếgiới

Hình 1.4 Hình ảnh sản xuất xe điện tại Việt Nam

1.1.7 Những lợi ích khi sử dụng xe điện [7]

Ưu đểm:

- Ô tô điện sẽ làm giảm sự phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu hóa thạch

- Làm giảm chi phí năng lượng đến 90%

- Giảm bớt hiệu ứng nhà kính và tình trạng nóng lên của trái đất

- Ít gây ồn so với động cơ đốt trong

- Không thải ra khí xả độc hại ảnh hưởng đến sức khỏe con người

- Chi phí tái nạp rẻ hơn nhiều so với xăng và dầu

- Chi phí bảo dưỡng như thay dầu nhớt, làm mát, bảo dưỡng, kiểm duyệt khí thải đượcgiảm bớt hoặc loại bỏ hoàn toàn

- Giảm thiểu quan ngại về cháy nổ

- Điện có thể tạo ra từ các nguồn thủy điện, địa nhiệt, gió, hidro, mặt trời hoặc hạtnhân… là các nguồn năng lượng không phát thải khí độc hại gốc cacbon.

Nhược đểm:

- Bị giới hạn về thời gian hoạt động và thời gian nạp lại đầy điện

- Giá thành sản xuất cho ắc quy điện còn quá đắt, nằm trong khoảng từ 1500USD/xe(ắc quy chì-axit) cho đến 20000USD/xe (ắc quy Lithium-ion)

- Khối lượng vận chuyển bị hạn chế, tốc độ thấp

- Một số loại ắc quy hoạt động kém hiệu quả khi gặp thời tiết lạnh giá Các trạm điệncông cộng chưa phổ biến

- Người sử dụng phải đối mặt với nguy cơ bị điện giật, nhiễm điện từ

1.1.8 Điều kiện phát triển pin Lithium–ion [8]

Trong những năm gần đây, nhu cầu sử dụng pin Lithium-ion đang bùng nổ domật độ năng lượng cao, chi phí bảo trì thấp, sạc nhanh và lợi thế về tuổi thọ Tuynhiên, độ ổn định nhiệt của chúng tương đối kém Trong trường hợp sự cố có thể gâycháy, nổ Nghiên cứu các giải pháp giảm thiểu nguy cơ về cháy nổ trước tình hình pinLithium-ion đang được ứng dụng rộng rãi đang trở nên cấp bách

Trong bối cảnh nhiều quốc gia đang chạy đua phát triển xe điện và năng lượng táitạo nhằm hướng tới mục tiêu phát triển nền kinh tế xanh, cân bằng và bền vững hơn,nhu cầu về Lithium – nguyên liệu được mệnh danh là “dầu trắng”- cũng tăng vọt.Lithium là thành phần quan trọng nhất tạo nên các loại pin sạc Nó không chỉ được tìmthấy bên trong các thiết bị điện tử như điện thoại thông minh, máy tính xách tay, đồ giadụng, mà xe hơi, máy bay hay các thiết bị tinh vi trên tàu vũ trụ cũng sử dụng loại pinnày Các tập đoàn hàng không lớn cũng chú ý đến việc phát triển những máy bay điệnthay vì dùng nhiên liệu lỏng như hiện nay Chính vì vậy, ngành công nghiệp pinLithium-ion đang ngày càng phát triển mạnh và được dự đoán có thể vượt mốc 92 tỷUSD vào năm 2024

Hình 1.5 Máy bay X-57 Maxwell chạy hoàn toàn bằng điện do NASA phát triển.Ngay từ năm 2016, diễn đàn kinh tế thế giới đã công bố rằng, pin sản xuất từLithium sẽ là cốt lõi cho cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư và chuyển đổi sang nềnkinh tế xanh Hiện nay, nhiều quốc gia xem loại pin này là một phần không thể thiếutrong thời đại công nghệ kỹ thuật số, đồng thời là “chìa khóa” mở ra tương lai không sửdụng nhiên liệu hóa thạch, góp phần giảm thiểu những tác động của biến đổi khí hậutoàn cầu.

Pin Lithium-ion đã đang và sẽ tiếp tục là công nghệ có thể định hình tương laicủa nền kinh tế thế giới Pin giờ đây còn quan trọng hơn cả dầu mỏ, trong tương lai,quốc gia nào làm chủ chuỗi cung ứng sản phầm này sẽ chiếm ưu thế trong nhiều lĩnhvực

Hình 1.6 Pin lithium-ion

Trong lĩnh vực năng lượng tái tạo, Pin Lithium-ion sẽ là chìa khóa để khắc phụcnhược điểm của năng lượng mặt trời và điện gió là tính bất ổn do phụ thược vào thờitiết Bằng khả năng lưu trữ dường như không giới hạn của nó sẽ giúp điện mặt trời vàđiện gió sẵn có bất kể ngày đêm.

Tại Việt Nam, giải pháp lưu trữ năng lượng kết hợp điện gió và điện mặt trời làchìa khóa để chúng ta dần thay thế cho nhiệt điện, từ đó giảm phát thải khí nhà kính

Nguy cơ cháy pin Lithium-ion:

Nếu được bảo quản và vận hành trong điều kiện khuyến cáo của nhà sản xuất, tỷ

lệ lỗi của pin Lithium-ion được ước tính là 1 trên 40 triệu Tuy nhiên, trong thực tế cácyếu tố như sạc quá mức, ảnh hưởng của nguồn nhiệt từ bên ngoài hoặc các tác động cơhọc… (sau đây gọi là các yếu tố tác động gây cháy nổ) làm tăng đáng kể xác suất lỗinày Mặc dù nhiều giải pháp an toàn khác nhau đã được tích hợp vào các pin Lithium-ion thương mại, có rất nhiều sự cố cháy nổ liên quan đến pin Lithium-ion đã xảy ra.Ngày 11/4/2011, xảy ra vụ cháy taxi điện do đoản mạch tại Hàng Châu, TrungQuốc

Từ tháng 10 đến tháng 11 năm 2013, 06 xe ô tô điện Tesla Model S bốc cháy do

va chạm và pin tự bốc cháy

Từ tháng 1 năm 2013 đến tháng 1 năm 2014, 03 vụ cháy Boeing 747, lần lượtxảy ra tại Boston Mỹ, Takamatsu, Tokyo Nhật Bản Nguyên nhân các vụ cháy là đoảnmạch bên trong của của pin Lithium-ion và sự cố của hệ thống quản lý pin

Ngày 2/7/2018 xảy ra vụ cháy kèm theo nổ tại hệ thống lưu trữ năng lượng4MW/12MWh tại Hàn Quốc Ban đầu 1 pin Lithium-ion tự bốc cháy và lan ra tới hơn 3500 pinkhác

Hình 1.7 Vụ cháy xe điện Tesla S và trạm sạc ở Na Uy

Cơ chế và đặc tính cháy của pin Lithium-ion:

Cơ chế chung của gây cháy trên pin Lithium-ion là nhiệt lượng tỏa ra môi trườngkhông cân bằng hoặc lớn hơn nhiệt sinh ra từ các phản ứng tỏa nhiệt Nhiệt tích lũynày làm tăng nhiệt độ, do đó, tạo ra tốc độ phản ứng tăng theo cấp số nhân Nếu tốc độsinh nhiệt vượt quá tốc độ tỏa nhiệt ra môi trường thì nhiệt độ sẽ tiếp tục tăng Khi đạtđến nhiệt độ tới hạn, là nhiệt độ phá hủy thiết bị phân tách, pin sẽ bị phá vỡ

Khi pin gặp sự cố, một số chất sẽ phân hủy hoặc phản ứng với nhau, cuối cùng dẫnđến hiện tượng thoát nhiệt Quá trình phản ứng điện hóa bên trong pin Lithium-ion ởnhiệt độ cao rất phức tạp Khi nhiệt độ tăng, pin trải qua các biến đổi hóa học sau: phânhủy lớp điện phân rắn, phản ứng giữa vật liệu a nốt và chất điện phân, phản ứng giữa vậtliệu ca tốt và sự điện ly, sự phân hủy chất điện ly, và phản ứng giữa cực dương và chấtkết dính

Khi pin trong điều kiện có các yêu tố gây tác động cháy nổ, áp suất bên trong pinđạt đến một ngưỡng nhất định, vỏ của pin sẽ phồng lên và vỡ ra để giảm áp suất Cácchất điện phân kèm theo một lượng nhỏ các khí như CO và H2 bay ra hoặc chảy rangoài hình 6 cho thấy quá trình đốt cháy các sol khí bay hơi được phun ra từ pin bịkích thích cháy Trong môi trường không khí xung quanh có thể cung cấp đủ oxy, cùngvới chất điện phân, khí dễ cháy là nhiên liệu tạo nên hỗn hợp không khí-nhiên liệu

Khi tỷ lệ hỗn hợp không khí-nhiên liệu này nằm trong giới hạn dễ cháy, tia lửa điệnhoặc bề mặt nóng có thể đốt cháy hỗn hợp, do đó tạo ra ngọn lửa.

Giải pháp an toàn phòng cháy chữa cháy:

Các biện pháp an toàn để giảm hoặc ngăn chặn sự thoát nhiệt đối với tế bào pin

có thể được thực hiện thông qua việc lựa chọn vật liệu hoặc cấu trúc, thiết kế và sửdụng các thiết bị an toàn Việc lựa chọn vật liệu làm catốt là yếu tố quyết định đến độbền nhiệt và sự phân phối năng lượng Ví dụ, sự phân hủy bắt đầu ở khoảng 130°C đốivới LCO, ở 240°C đối với NMC, ở 270°C đối với LMO và ở 310°C đối với ca tốt LFP.Vật liệu làm ca tốt có thể được sử dụng để cải thiện độ bền nhiệt bằng cách phủ các vậtliệu như TiO2, LiNi0,5Co0,5 O2, Al2O3, MgO, LixCoO2; thay thế một số kim loại (ví

dụ, niken và nhôm thay thế một phần coban) và pha tạp với các vật liệu nhưzirconium

Hệ thống quản lý pin (BMS) là thiết bị an toàn chính ở cấp mô đun và bộ pin BMSkiểm soát và ngăn ngừa sạc quá mức, xả quá mức và vận hành bộ pin để có hiệu suấtứng dụng tốt nhất và tuổi thọ cao, thường đạt được bằng cách cân bằng trạng thái sạccủa mỗi tế bào pin

Việc phát hiện sự cố cháy và giải pháp chữa cháy đối với đám cháy pin ion đã có những nghiên cứu được công bố Trong bài viết Thermal hazard of Lithium-ion battery and security countermeasure được công bố trên tạp chí Science Press(Beijing, 2017) đã đưa ra những khuyến cáo đối với loại đám cháy này Do đặc tínhlan truyền cháy nhanh các đầu báo cháy khói là phù hợp hơn các đầu báo cháy nhiệt đểphát hiện và xử lý kịp thời đám cháy pin Lithium-ion

Lithium-Đám cháy pin Lithium-ion không phải là đám cháy điển hình vì ít nhất một phầncủa nó bao gồm các phản ứng trực tiếp giữa các thành phần của pin Các phản ứng nàykhông cần oxy bên ngoài Nước là chất chữa cháy rẻ nhất và được sử dụng rộng rãinhất trong các hệ thống chữa cháy Mặt khác, nước là một chất làm mát hoàn hảo vìnhiệt hóa hơi và khả năng tỏa nhiệt cao Nó có thể không chỉ giúp ngăn chặn quá trìnhcháy mà còn có thể làm chậm hoặc ngừng sự lan truyền nhiệt

Tuy nhiên, cần ít nhất 6 phút phun nước liên tục để dập tắt hoàn toàn đám cháymột chiếc xe oto điện; và quá trình dập lửa kéo dài trong 20 phút trong các thí nghiệmchữa cháy phòng kho chứa 12 thùng chứa pin Lithium-ion loại pin Lithium-ionLiCoO2 loại (10 Ah×4) Đồng thời, muối trong chất điện phân, LiPF6, có thể phản ứngvới nước để giải phóng một lượng lớn HF gây độc và có hại cho con người Bên cạnh

đó, Lithium có thể khử nước để tạo thành hydro rất dễ cháy

Giải pháp chữa cháy bằng bọt hoặc phun sương cũng đạt hiệu quả So sánh hiệuquả chữa cháy của bột chữa cháy ABC, carbon dioxide, bọt chữa cháy AFFF và chữa

cháy phun sương trên pin Lithium-ion LiCoO2 loại (10 Ah×4) Bột ABC, carbondioxide và chất tạo bọt AFFF 3% có thể dập tắt ngọn lửa bùng phát của gói pinLithium-ion, nhưng không thể tránh được việc bắt lửa lại Khả năng làm lạnh của tácnhân càng cao thì sự bắt lửa lại xảy ra càng muộn (thời gian bắt lửa lại đối với CO2,bột ABC và chất tạo bọt AFFF 3% tương ứng là 10, 8 và 45 giây sau khi dập tắt ngọnlửa trần).

Tóm lại, nước vẫn là chất hiệu quả nhất để ngăn chặn đám cháy pin Lithium-ion

do tác dụng làm mát mạnh và bất chấp tác động của nó đối với tính toàn vẹn của mạchđiện và các nhược điểm nêu trên Halon, heptafluoropropane (HFC – 227ea hoặcFM200) và C6F-ketone có thể được sử dụng để dập tắt đám cháy pin Lithium-ion mộtcách hiệu quả, nhưng không có tác dụng làm mát giúp giảm thiểu sự tái bùng pháthoặc lan truyền nhiệt

Nghiên cứu về phương pháp chữa cháy đối với đám cháy pin Lithium-ion vẫn cầnphải có nghiên cứu sâu hơn Đòi hỏi về việc phát hiện nhanh hơn và chính xác hơn cácchất chữa thân thiện với môi trường và hiệu quả hơn đối với đám cháy pin Lithium-ion.Các hệ thống chữa cháy tự động trong tương lai phải có khả năng dập tắt đám cháy khốipin lớn và có thể làm nguội khối pin nhanh chóng, giảm thiểu hư hỏng tối đa đối với pin ởkhu vực khác

Với đà phát triển hiện nay, pin Lithium-ion sẽ tăng lên dung lượng và kích thước

để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng và liên tục mở rộng phạm vi ứng dụng Thế hệ mớicủa pin Lithium-ion đang được phát triển bao gồm pin giàu Li, pin giàu Ni, pin cựcdương silicon và pin Li-oxy Thiết kế các hệ thống quản lý pin toàn diện và đáng tincậy hơn sẽ là một thách thức quan trọng trong tương lai Các hệ thống chữa cháy tựđộng cho đám cháy pin Lithium-ion phải được phát triển để đảm bảo mức độ an toàncao cho các công nghệ dựa trên pin Lithium-ion hiện tại và tương lai

1.2 Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây, ô nhiễm không khí ngày càng tăng cao đây cũng làvấn đề cần giải quyết của nhiều nước trên thế giới Trong đó, Việt Nam chúng ta cũng

ưu tiên các giải pháp, ứng dụng thực tiễn vào việc giảm thải ô nhiễm không khí vànâng cao chất lượng đời sống Do đó, nhu cầu sử dụng xe ô tô điện thay cho những xe

ô tô sử dụng động cơ xăng và động cơ diesel cũng rất cần thiết, đủ để các doanhnghiệp thấy được tầm nhìn phát triển và sản xuất xe ô tô điện quy mô lớn Tuy nhiên,

để thu hút người dân sử dụng xe chạy bằng động cơ điện thay vì động cơ đốt trongcũng gặp nhiều khó khăn và cần nhiều thời gian để giải quyết

Đưa ra những giải pháp để thức đẩy sự phát triển ngành công nghiệp ô tô điệntrong thời gian tới Các doanh nghiệp có chính sách đào tạo, đào tạo nguồn nhân lực từ

những kiến thức cơ bản đến các kiến thức thức chuyên ngành Chú trọng đào tạo các

kỹ sư, các công nhân có tay nghề vững vàng, tạo điều kiện cho các cán bộ chủ chốt điđào tạo tại các nước hàng đầu sản xuất ô tô như: Đức, Nhật Bản, Mỹ,

Bên cạnh đó, là sinh viên được theo học ngành công nghệ kỹ thuật ô tô Qua tìmhiểu, nghiên cứu và khảo sát thị trường cho thấy rằng nhu cầu sử dụng xe ô tô điệntrong nước ngày càng tăng Từ đó, nhóm sinh viên Ngành ô tô đã đưa ra hướng chế tạo

mô hình xe ô tô điện mini để thay thế cho xe ô tô sử dụng động cơ đốt trong thức đẩy

sự phát triển ngành ô tô điện trong tương lai

Là một sinh viên chuyên ngành ô tô, nhóm chúng em đưa ra hướng giải pháp antoàn và tiện nghi khi sử dụng xe ô tô điện mini Với đề tài “NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ,CHẾ TẠO XE ĐIỆN CHỞ KHÁCH MINI’’ góp phần giảm thiểu ô nhiễm không khí vàbảo vệ môi trường Đồng thời có thể áo dụng những kiến thức đã được học từ nhà trườngvào thực tế giúp cho người sử dụng dùng một cách đơn giản, an toàn, tiện nghi và tối ưunhất có thể

1.3 Giới thiệu mô hình

Dựa vào kết quả nghiên cứu, sáng tạo của các chuyên gia, hãng sản xuất đã vàđang tiếp tục phát triển các dòng xe điện Trên cơ sở tìm hiểu, nghiên cứu, sáng tạo vềcông cuộc phát triển này, nhóm chúng em quyết định chọn đề tài “NGHIÊN CỨU,THIẾT KẾ, CHẾ TẠO XE ĐIỆN CHỞ KHÁCH MINI’’

Hình 1.8 Xe điện 4 chỗ ngồi

Để có thể có những thiết kế mang tính mới lạ nhưng vẫn giữ nguyên tiêu chínăng suất và hiệu quả tối ưu nhất nhóm đã đi tìm hiểu và khảo sát các mẫu xe điệnhiện đang có mặt tại Việt Nam để dễ dàng chế tạo, thiết kế xe điện đạt năng suất vàhiệu quả cao nhất Cùng với đó xe được trang bị động cơ điện nhằm giảm thiểu tiếng

ồn khi hoạt động, không còn khí thải từ động cơ như động cơ đốt trong, giúp khả năngđiều khiển xe dễ dàng và linh hoạt đúng với tiêu chí môi trường xanh sạch đẹp Nguồnnăng lượng điện được nhóm tái chế từ những viên pin Lithium-ion có trong các thiết bịđiện tử như laptop, sạc dự phòng bị loại bỏ cũng như thay thế để biến chúng thànhnhững cells pin an toàn, đủ nguồn năng lượng dữ trữ cho xe hoạt động liên tục mỗi lầnsạc khoảng từ 5 đến 6 giờ đồng hồ.

Dựa vào kết cấu của khung xe điện thực tế, các tài liệu chuyên ngành kỹ thuật ô

tô và với những kiến thức đã được học tập, nghiên cứu, tìm hiểu tại trường và mongmuốn đưa nó áp dụng vào mô hình với nền tảng xe có khung gầm chắc chắn sẽ giúpchiếc xe điện có thể hoạt động một cách tối ưu và an toàn nhất Nhóm chúng em đã sửdụng phần mềm mô phỏng ( AutoCAD, Inventer) để thiết kế khung gầm xe cho ra hìnhảnh 2D, 3D của khung sau đó tính toán và kiểm nghiệm bền Dựa vào các kết quả môphỏng tính toán để có thể kết luận ban đầu khung có đủ bền hay không, có thể đưa vàothực tiễn sản xuất hay không Đây mới là bài toán mô phỏng lý thuyết, các kết quả đạtđược này sẽ là cơ sở để tối ưu hoá và nhóm đưa vào chọn vật liệu phù hợp để tiến hànhthiết kế, thi công khung gầm, các chi tiết gắn trên khung xe

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Hệ thống khung – vỏ ô tô [9]

2.1.1 Tổng quan về hệ thống khung – vỏ trên ô tô

 Tổng quan về khung xe

- Yêu cầu đối với khung xe

Để đảm bảo tính cứng vững và độ an toàn tuyệt đối cho hành khách, cho các chitiết trên xe đặc biệt là khi có tai nạn xảy ra Vì thế kết cấu khung đòi hỏi các yêu cầusau:

+ Độ cứng vững cao, đồ bền cao cùng với thời gian phục vụ của xe

+ Kết cấu gọn nhẹ, dễ bố trí các chi tiết, cụm chi tiết của xe

+ Đảm bảo hành trình hoạt động của hệ thống treo

+ Kết cấu hợp lí để hạ thấp trọng tâm của xe

 Tổng quan về vỏ xe

- Yêu cầu đối với vỏ xe

Vỏ xe thiết kế phải mang tính thẩm mĩ cao và phù hợp với mục đích sử dụng,công nghệ chế tạo đơn giản, dể dàng trong quá trình lắp ráp, khối lượng nhẹ và đảmbảo độ bền với thời gian phục vụ của xe.

2.1.2 Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế khung

Phân tích, chọn phương án thiết kế

Trên cơ sở phân tích và chọn phương án thiết kế ban đầu là loại xe du lịch dùngchủ yếu cho mục đích tham quan của khách với tốc độ thấp (khoảng 25 km/h), đượcthiết kế 4 chỗ Căn cứ vào đó ta có thể giới hạn các loại khung có thể dùng để làm cơ

sở tham khảo cho việc thiết kế Các loại khung đó bao gồm:

+ Khung chịu lực tất cả

+ Khung và vỏ cùng chịu lực

+ Vỏ chịu lực tất cả

Trong các loại khung ở trên thì loại vỏ chịu lực tuy có ưu điểm là khối lượng nhỏ

và độ cứng vững cao hơn các loại còn lại Tuy nhiên, công nghệ chế tạo loại này rấtphức tạp nên giá thành rất cao và chỉ được sử dụng cho các xe du lịch hiện đại

Loại khung và vỏ cùng chịu lực tuy có kết cấu rất vững chắc, có độ bền và tuổithọ cao, đảm bảo tính an toàn cho người và thiết bị trên ô tô Tuy nhiên, loại vỏ này cócấu tạo rất phức tạp, có khối lượng khá lớn, loại khung này phù hợp với sản xuất hàngloạt, sau thời gian hoạt động khó bảo trì và thay thế sữa chữa các hệ thống thiết bị trên

ô tô Loại khung vỏ này phù hợp với các loại xe tải, xe con yêu cầu tính an toàn cao,các xe hoạt động ở các điều kiện đặc biệt

Loại khung chịu tất cả lực tác dụng là loại khung có nhiều ưu điểm như tính cơđộng cao, kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, việc chế tạo cũng đơn giản (Có thể gia công bằngtay dùng cho loại sản xuất đơn chiếc), bên cạnh đó việc chế tạo theo loại khung nàycho phép thiết kế vỏ dể dàng hơn và linh hoạt hơn trong các phương án bố trí và lắpđặt các chi tiết, cụm chi tiết trên xe

Đối với xe ta thiết kế là loại xe du lịch 4 chỗ tốc độ thấp, việc thiết kế chế tạokhung tuy không đòi hỏi nhiều yêu cầu khắt khe như việc chế tạo khung các loại ô tô

có vận tốc lớn khác, tuy nhiên cũng cần đáp ứng được các yêu cầu cơ bản như: Kết cấuđơn giản, gọn nhẹ, có thể gia công bằng tay, đảm bảo độ bền và yêu cầu làm việc cùngvới xe, dễ lắp đặt và bố trí các cụm chi tiết và thiết kế vỏ xe Dựa trên việc phân tích

ưu điểm cũng như nhược điểm của các loại trên, ban đầu ta chọn loại khung chịu lựctất cả để thiết kế cho xe

Hình 2.1 Loại khung ô tô chịu lực tất cả dùng cho xe thiết kế

2.1.3 Phân tích và lựa chọn hình dáng vỏ

Theo quan điểm thiết kế chúng ta phân biệt vỏ xe dựa theo mối liên kết giữa vỏ

xe và khung bệ ra làm ba loại: Vỏ xe không chịu tải (khung chịu tải), vỏ và khung xecùng chịu tải, vỏ chịu tải (khung không chịu tải)

Vỏ xe không chịu tải:

Hình 2.2 Kiểu vỏ xe không chịu tảiTrong trường hợp này vỏ xe không chịu tác dụng của các lực và mô men tácdụng từ đường, thậm chí kể cả các nội lực và mô men từ hệ thống truyền lực, hệ thốngtreo, khung bệ mang theo các bộ phận điều khiển và truyền động vào vỏ xe

Loại này vỏ xe và khung được nối đàn hồi với nhau, gây ra sự dịch chuyển giữa vỏ xe

và khung bệ từ đó gây ra tải trọng

Vỏ xe loại không chịu tải ngày nay được sử dụng nhiều ở các loại xe tải, xe kéomoóc và bán moóc, du lịch loại lớn, hạn chế dùng cho loại xe du lịch vì làm tăng khốilượng của xe

- Vỏ xe chịu tải:

Có thể chia làm hai loại: vỏ xe chịu bán tải và vỏ xe chịu toàn tải Nếu khung và

vỏ xe được nối cứng với nhau nhưng có thể tháo ra được, vỏ và khung cùng chịu các tải

trọng tĩnh và tải trọng động phát sinh trong quá trình chuyển động gọi là vỏ xe chịu bántải.

Hình 2.3 Vỏ xe dạng chịu nữa tảiNếu nối cứng vỏ xe loại bán tải bằng liên kết (không tháo được) thì vỏ xe đó gọi

là vỏ xe chịu lực hoàn toàn

Vỏ xe chịu tải không có khung bệ riêng và hệ thống truyền lực cùng với các bộphận còn lại của chúng (hệ thống lái, cầu xe) được gắn với vỏ xe trực tiếp hoặc quamối liên kết trung gian

Hình 2.4 Vỏ xe chịu tảiĐiểm cơ bản của vỏ xe chịu tải là sử dụng kết cấu như một bộ phận chịu tảikhông chỉ riêng đối với các hệ thống truyền lực mà cả những tải trọng xuất hiện trongquá trình chuyển động

 Ưu điểm: Loại này là kết cấu gọn nhẹ, khả năng tự động hóa cao, tuy nhiên

nhược điểm là đầu tư lớn, hạn chế khi thay đổi kiểu vỏ xe