GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
Tính cấp thiết của đề tài
Mặc dù nghiên cứu ô tô điện đang phát triển mạnh mẽ trên toàn cầu, Việt Nam vẫn chưa nhận được sự quan tâm đáng kể từ các nhà khoa học, doanh nghiệp và chính sách Trong những năm gần đây, một số sản phẩm xe điện thử nghiệm đã được nghiên cứu và chế tạo bởi các nhà sáng chế không chuyên, nhưng chất lượng còn thấp và thiếu tính khoa học Trong khi thế giới đã có những bước tiến lớn trong công nghệ ô tô điện, Việt Nam vẫn đứng ngoài xu thế này, dẫn đến nguy cơ lệ thuộc vào công nghệ nước ngoài Sự cấp thiết của việc nghiên cứu ô tô điện tại Việt Nam cần được làm rõ qua hai câu hỏi: Việt Nam có cần ô tô điện không? Và liệu Việt Nam có cần nghiên cứu ô tô điện không?
Năng lượng hóa thạch như dầu mỏ và than đá không phải là nguồn tài nguyên vô tận và có nguy cơ cạn kiệt Các phương tiện giao thông sử dụng xăng và dầu sẽ không còn khả thi trong tương lai Ngược lại, điện năng là nguồn năng lượng linh hoạt, có thể được sản xuất từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm các nguồn năng lượng tái tạo như gió, mặt trời và sóng biển Vì vậy, phương tiện sử dụng điện sẽ trở thành xu hướng chủ đạo trong tương lai.
Môi trường hiện nay đang đối mặt với tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng, chủ yếu do khí thải từ phương tiện giao thông, đặc biệt là ô tô Ô tô điện xuất hiện như một giải pháp triệt để cho vấn đề này vì chúng hoàn toàn không phát thải khí độc hại Do đó, ô tô điện không chỉ giải quyết vấn đề ô nhiễm mà còn đáp ứng nhu cầu bền vững, khiến chúng trở thành mối quan tâm đặc biệt từ nửa sau thế kỷ 20 và ngày càng thu hút sự chú ý của ngành công nghiệp ô tô cùng các nhà khoa học toàn cầu.
1.1.2 Tầm quan trọng của đề tài Đề tài ‘‘Tính toán, thiết kế hệ thống điện xe ô tô điện 2 chỗ ngồi ’’ là một đề tài nhằm mục đích khảo sát thiết kế ô tô chạy hoàn toàn bằng năng lượng điện, đặt nền tảng cho việc thiết kế và sản xuất một kiểu ô tô mang nhãn hiệu Việt Nam phù hợp với điều kiện giao thông trong nước, giá thành vừa phải, có hiệu suất sử dụng năng lượng cao và mức độ phát ô nhiễm thấp, gần như bằng không, góp phần thực hiện nhiệm vụ cấp bách nói trên nhằm đẩy nhanh tiến trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước Nói tóm lại, đề tài này có ý nghĩa trong công cuộc đổi mới và sáng tạo để thiết kế hoàn chỉnh và chế tạo một ô tô sinh thái tại Việt Nam với mục tiêu hướng tới là: Nâng cao điều kiện sống của người dân, tiết kiệm năng lượng và giảm ô nhiễm môi trường trong giao thông vận tải Tạo ra mặt hàng công nghiệp đặc thù mang lợi thế cạnh tranh lớn phát triển ngành công nghiệp sản xuất ô tô ở Việt Nam
1.1.3 Ý nghĩa của đề tài Ý nghĩa khoa học:
Xây dựng bài toán tính toán thiết kế và thi công lắp ráp xe điện
Mô hình hóa đề tài “Tính toán, thiết kế hệ thống điện xe ô tô điện 2 chỗ ngồi” Ý nghĩa thực tiễn:
Góp phần nâng cao chất lượng dịch vụ tại các khu du lịch, khu nghỉ dưỡng, khu vui chơi giải trí, resot, chung cư…
Là mồ hình nhằm mục đích hỗ trợ trong công tác giảng dạy cho sinh viên nghiên cứu về xe điện
1.1.4 Lý do chọn đề tài
Các công nghệ đột phá đã nhanh chóng thay đổi thế giới, đặc biệt là sự ra mắt của điện thoại thông minh bởi Apple cách đây một thập kỷ Hiện nay, gần 80% người Mỹ và hơn một nửa dân số toàn cầu sở hữu điện thoại thông minh, cho thấy sự chiếm lĩnh mạnh mẽ của thiết bị này trong cuộc sống hàng ngày.
Năm 2012, Tesla đã ra mắt mẫu xe điện Model S, đánh dấu nỗ lực đầu tiên của hãng trong việc chế tạo một chiếc xe hoàn toàn mới, khác với việc chuyển đổi từ một mẫu xe hiện có như Tesla Roadster Ban đầu, không ai tin rằng Tesla có thể thành công trong ngành công nghiệp ô tô, nhưng hiện nay, họ đã bán được hơn một triệu xe trên toàn cầu và có giá trị vốn hóa thị trường vượt xa GM và Ford cộng lại Các nhà sản xuất ô tô khác đang nỗ lực theo kịp công nghệ tiên tiến mà Tesla đã thiết lập.
Doanh số bán xe điện vẫn chưa bùng nổ, chỉ chiếm khoảng 2% tổng doanh số bán xe trong năm 2019 Nguyên nhân chủ yếu là do giá thành cao, tính tiện lợi hạn chế và sự hoài nghi của công chúng về tính thực tế của chúng Tuy nhiên, tình hình đang thay đổi nhanh chóng.
Doanh số bán xe điện đã trải qua sự tăng trưởng mạnh mẽ, với 1 triệu xe được bán ra toàn cầu vào năm 2011 Chỉ sau 17 tháng, con số này đã tăng gấp đôi lên 2 triệu xe vào năm 2017 Đến năm 2018, doanh số đã vượt qua 3 triệu xe chỉ trong 10 tháng, và chỉ sau 6 tháng, con số này tiếp tục vượt 4 triệu xe Đến cuối năm 2018, doanh số bán xe điện đã đạt 5 triệu xe, và vào đầu năm 2020, tổng số xe điện bán ra gần chạm mốc 7 triệu Sự tăng trưởng này cho thấy sự phát triển bùng nổ của ngành công nghiệp xe điện.
Trung Quốc hiện đang dẫn đầu thế giới về số lượng xe điện, gấp ba lần so với Hoa Kỳ, trong khi Na Uy có tỷ lệ xe điện trên đường cao nhất, với hơn 50% phương tiện là xe điện Đặc biệt, Na Uy đặt mục tiêu đạt gần 100% số xe chạy hoàn toàn bằng điện trong vòng 5 năm tới.
Nhóm nghiên cứu đã quyết định chọn đề tài “Tính toán, thiết kế hệ thống điện cho xe ô tô điện 2 chỗ ngồi” nhằm đảm bảo tính khả thi, với mục tiêu thiết kế một mô hình phục vụ cho việc học tập và tốt nghiệp của sinh viên tại trường ĐH Công Nghệ TP.HCM.
Tình hình nghiên cứu
Các công nghệ đột phá đã thay đổi thế giới một cách nhanh chóng và không thể đoán trước Mười năm trước, Apple giới thiệu điện thoại thông minh, và hiện nay gần 80% người Mỹ và hơn một nửa dân số thế giới sở hữu chúng Tesla cũng đã gây chấn động ngành ô tô với mẫu xe điện Model S ra mắt năm 2012, và giờ đây công ty này đã bán hơn một triệu xe trên toàn cầu, có giá trị vốn hóa thị trường vượt qua GM và Ford Mặc dù doanh số xe điện còn khiêm tốn, chỉ chiếm khoảng 2% tổng doanh số bán xe năm 2019 do giá thành cao và sự hoài nghi của công chúng, nhưng tình hình đang thay đổi nhanh chóng Tại Việt Nam, với dân số trên 96 triệu người và nền kinh tế đang phát triển, nhu cầu sử dụng ô tô ngày càng tăng, mở ra cơ hội cho các doanh nghiệp ô tô đầu tư sản xuất quy mô lớn.
Mục đích nghiên cứu
• Mục đích nghiên cứu đề tài của nhóm được đưa ra nhằm tính toán và thiết kế được xe điện nền 02 chỗ
• Tính toán và Mô phỏng 3D được các chi tiết, và hệ thống điện bằng phần mềm proteus
• Khảo sát đặc tính động lực học của ô tô điện 2 chỗ ngồi trên phần mềm Carsim Thi công lắp ráp được hệ thống xe điện 02 chỗ ngồi
• Hoàn thành được báo cáo chi tiết về đề tài “Tính toán, thiết kế hệ thống điện xe ô tô điện 2 chỗ ngồi”.
Nhiệm vụ nghiên cứu
• Tìm hiểu hệ thống điện xe ô tô điện 02 chỗ ngồi
• Phân tích lựa chọn nguồn năng lượng sử dụng cho xe điện
• phân tích lựa chọn phương pháp thiết kế điện
• Đặt các thông số đầu vào cho xe điện
• Khảo sát hệ thống điện đầu, hệ thống điện thân xe và hệ thống điện nguồn
• Tính toán thiết kế hệ thống lái, hệ thống phanh
• Tính toán thiết kế hệ thống treo, hệ thống truyền lực
• Ứng dụng hệ thống trên các ứng dụng như Proteus và Carsim
• Tiến hành thi công và lắp ráp xe điện, thử nghiệm và đánh giá sản phẩm
• Hoàn thành báo báo cáo đồ án tốt nghiệp đúng thời hạn.
Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu phân tích - tổng hợp là bước đầu tiên trong việc tìm hiểu về xe ô tô điện, bắt đầu từ việc phân tích các vấn đề nhỏ và các yếu tố cấu thành Qua đó, chúng ta có thể nắm bắt được những chi tiết cụ thể và sâu sắc Sau khi hoàn tất phân tích, chúng ta sẽ có cái nhìn tổng quát về đề tài, và từ đó áp dụng phương pháp tổng hợp để tóm gọn nội dung chính cùng các thông điệp quan trọng mà chúng ta muốn truyền đạt.
Phương pháp sử dụng số liệu sẽ giúp đề tài xe điện của nhóm trở nên khách quan và xác thực hơn Để đạt được điều này, các số liệu cần được thu thập hoặc tính toán một cách chính xác và rõ ràng.
Phương pháp so sánh là một công cụ hữu ích giúp bài luận án trở nên hấp dẫn và có tính cạnh tranh hơn Bằng cách áp dụng các hình thức so sánh như so sánh bình quân, so sánh tuyệt đối và so sánh tương đối, chúng ta có thể làm nổi bật các khía cạnh thực tế của vấn đề, từ đó thu hút sự chú ý của người đọc.
Phương pháp thiết kế và mô phỏng bao gồm việc tạo ra mô hình mạch điện và thực hiện các mô phỏng trên ứng dụng Proteus, đồng thời mô phỏng đặc tính động lực học của xe ô tô điện thông qua ứng dụng CarSim.
Phương pháp thiết kế và mô phỏng bao gồm việc tạo ra mô hình và thực hiện mô phỏng mạch điện thông qua ứng dụng Proteus Đồng thời, quá trình này cũng cho phép mô phỏng đặc tính động lực học của xe ô tô điện bằng ứng dụng CarSim.
Các kết quả đạt được của đề tài
Mục tiêu của nghiên cứu là thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống chiếu sáng tự động, đáp ứng góc bẻ lái để phục vụ giảng dạy Phương pháp nghiên cứu được áp dụng là thực nghiệm kết hợp với nghiên cứu tài liệu và tham khảo các hệ thống chiếu sáng chủ động đã được triển khai thực tế Qua đó, lựa chọn phương án khả thi nhất nhằm hoàn thành sản phẩm đáp ứng mục tiêu ban đầu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài.
Kết cấu của đề tài
Bố cục đồ án gồm 06 chương:
➢ Chương 1: Giới thiệu đề tài
➢ Chương 2: Tổng quan về hệ thống điện trên xe và nguyên lý điều khiển
➢ Chương 3: Tính toán thiết kế hệ thống điện xe ô tô điện 2 chỗ ngồi
➢ Chương 4: Mô phỏng hệ thống điện trên xe ô tô điện bằng phần mềm Proteus
➢ Chương 5: Khảo sát đặc tính động lực học của ô tô điện 2 chỗ ngồi trên phần mềm Carsim
➢ Chương 6: Đánh giá kết quả và kết luận
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG - NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN CỦA XE Ô TÔ ĐIỆN
Tổng quan về hệ thống ô tô điện
Ô tô điện sử dụng động cơ điện và nguồn năng lượng từ acquy hoặc pin nhiên liệu, mang lại nhiều ưu điểm so với phương tiện sử dụng động cơ đốt trong, như không phát thải khí ô nhiễm, hiệu suất cao, và hoạt động yên tĩnh Mặc dù nguyên tắc hoạt động cơ bản tương tự nhau, ô tô điện khác biệt ở chỗ không cần bồn chứa xăng và sử dụng động cơ điện thay vì động cơ đốt trong, đồng thời có yêu cầu truyền dẫn khác nhau.
Vận tải điện, bao gồm ô tô điện và cơ sở hạ tầng liên quan, là một vấn đề phức tạp với nhiều nguồn lực từ các lĩnh vực nghiên cứu, chính trị và kinh doanh tham gia Sự không chắc chắn về việc ô tô điện có thể trở thành phương tiện di chuyển chính hay không vẫn tồn tại, nhưng cuộc tranh luận hiện tại cho thấy sự hướng tới mạnh mẽ trong việc phát triển công nghệ này Nhiều người tin rằng ô tô điện sẽ sớm bổ sung hoặc thay thế động cơ đốt trong, dẫn đến sự chuyển đổi dần dần của người tiêu dùng từ ô tô thông thường sang ô tô điện mà không gặp nhiều cản trở Các nghiên cứu cho thấy niềm tin vào tiến bộ công nghệ có thể giải quyết mối quan hệ giữa việc bảo tồn tài nguyên và nhu cầu di chuyển cá nhân, với hy vọng rằng công nghệ sẽ mang lại giải pháp, cho phép xã hội phát triển tiếp tục duy trì lối sống như trước.
Trong một xã hội dân chủ, việc thay đổi hành vi di chuyển của dân số không thể chỉ dựa vào lệnh cấm hay biện pháp kiểm soát chính trị, mà cần phải kết hợp với các sáng kiến giáo dục Một cuộc kiểm tra lại sự sùng bái đôi khi của chiếc xe là cần thiết để hiểu rõ hơn về vai trò của nó Để đạt được điều này, cần thực hiện một cuộc khảo sát văn hóa - lịch sử nhằm phê bình sự xuất hiện và ý nghĩa của sự sùng bái này, cũng như sự kết hợp lịch sử của chiếc xe hơi như một sản phẩm tiêu biểu của sự phát triển thương mại hiện đại.
Việc kiểm tra các phát triển thiết kế trong lĩnh vực ô tô điện là rất quan trọng, vì biểu tượng do các nhà thiết kế tạo ra có ảnh hưởng lớn đến mối quan hệ cảm xúc với sản phẩm Thiết kế ô tô điện sẽ xác định khả năng xoa dịu sự hưng phấn về quyền lực, tốc độ và uy tín, đồng thời tạo ra những ý nghĩa mới cho chiếc xe.
Hình 2.1: Hệ thống sạc cảm ứng của ô tô điện (Henke & Dietrich 2017)
Hình 2.2: Trạm sạc nhanh đặt ở vaasa
Hình 2.3: Cấu trúc bên trong BMW I3 (DUCHENE 2013)
Hình 2.4: Xe điện đầu tiên do THOMAS PARKER chế tạo
Hình 2.5: Giá Pin Lithium-ion trên kilo watt giờ từ 2010-2016 (CURRY 2017)
Hình 2.6: Xe Tesla Roadster mới (Tesla 2018)
Nguyên lý điều khiển của ô tô điện
Trước đây, xe điện chủ yếu được phát triển từ ô tô truyền thống bằng cách thay thế động cơ đốt trong và thùng nhiên liệu bằng động cơ điện và pin, nhưng điều này dẫn đến những nhược điểm như khối lượng lớn và hiệu suất thấp Hiện nay, ô tô hiện đại được thiết kế riêng với khung sườn và thân xe đặc thù, giúp cải thiện tính linh hoạt và hiệu suất của các nguồn động lực điện, từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho việc áp dụng xe điện rộng rãi hơn.
Hình 2.7: Bộ pin Tesla (TESLAUPDATES 2016)
Hình 2.8: Ô tô điện cổ điển
Ô tô điện cơ bản bao gồm ba hệ thống chính: hệ động lực điện, hệ thống năng lượng và hệ thống phụ trợ, như được minh họa trong hình 2.2.
Hệ động lực điện bao gồm: hệ thống điều khiển xe, bộ chuyển đổi điện, các động cơ điện, truyền động cơ khí, và bánh chủ động
Hệ thống năng lượng bao gồm nguồn năng lượng bộ phận quản lý năng lượng, và bộ phận tiếp năng lượng điện
Hệ thống phụ trợ bao gồm trợ lực lái, điều hòa, nguồn cung cấp năng lượng phụ trợ
Hệ thống điều khiển xe sử dụng tín hiệu từ chân ga và bàn đạp phanh để điều chỉnh dòng điện giữa động cơ và nguồn năng lượng Nguồn năng lượng tái sinh trong quá trình phanh có thể được nạp vào nguồn năng lượng chính, và hầu hết các pin EV đều có khả năng tiếp nhận nguồn năng lượng tái sinh này một cách dễ dàng.
Nguồn năng lượng Động cơ điện
Trong thiết kế xe điện nhỏ, cần chú trọng đến tính dễ vận hành, sự thoải mái và tích hợp công nghệ thông minh Việc phát triển các ứng dụng quản lý như bảng điều khiển trung tâm, bố trí hợp lý các nút chức năng và dễ dàng xác định các tính năng là rất quan trọng Hệ thống hỗ trợ lái xe thông minh cũng cần được thiết kế với các đặc điểm phù hợp để nâng cao trải nghiệm người dùng.
Xe điện sử dụng động cơ điện và có cấu trúc linh hoạt, cho phép tích hợp dễ dàng các công nghệ năng lượng và hóa học Điều này giúp xe điện trở thành phương tiện vận chuyển hàng đầu trong lĩnh vực công nghệ thông minh.
Xe điện thông minh đang trở thành xu hướng phát triển ô tô tương lai, nhờ vào hệ thống hỗ trợ lái xe thông minh (ADAS) và công nghệ không người lái ngày càng hoàn thiện Những công nghệ này giúp giảm thiểu lỗi vận hành của con người, nâng cao trải nghiệm người dùng và cải thiện đáng kể sự an toàn khi lái xe.
Nguồn năng lượng Điều hòa không khí
Truyền động cơ khí Động cơ điện
Hình 2.11: Tỉ lệ phân chia
Hình 2.12: Phiên bản màu hồng
Sự phát triển không ngừng của Internet đã tạo ra những thay đổi sâu sắc trong phong cách sống của con người, như việc thanh toán di động đã làm thay đổi thói quen chi tiêu của người dùng Các dịch vụ như Didi Chuxing và Mobike cũng đang cách mạng hóa cách thức di chuyển của người dùng, minh chứng cho ảnh hưởng mạnh mẽ của Internet trong đời sống hàng ngày.
Với sự phát triển của công nghệ, lối sống người dùng cũng thay đổi, dẫn đến sự cần thiết phải cải tiến quy trình thiết kế xe hơi Phân tích trường hợp Baojun E100 cho thấy quy trình thiết kế mới cho xe điện trong kỷ nguyên Internet có hai ý nghĩa quan trọng: đầu tiên, xe điện vi mô được phát triển để đáp ứng nhu cầu thực tế của người sử dụng; thứ hai, quy trình mới giúp kéo dài vòng đời của sản phẩm.
Bộ phận quản lý năng lượng phối hợp với bộ phận điều khiển để kiểm soát hoạt động phanh tái sinh và phục hồi năng lượng Đồng thời, nó cũng liên kết với các bộ phận tiếp năng lượng nhằm giám sát quá trình này và quản lý việc sử dụng các nguồn năng lượng hiệu quả.
Nguồn cung cấp năng lượng phụ đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng cần thiết với các điện áp khác nhau cho các thành phần phụ của xe, bao gồm điều hòa không khí, trợ lực lái và hệ thống đèn chiếu sáng.
Có nhiều loại xe điện (EV) với cấu trúc đa dạng, phụ thuộc vào các biến thể liên quan đến động lực điện và nguồn năng lượng.
Cấu hình các loại ô tô điện
M: động cơ điện; HS: hộp số; VS: truyền lực chính và vi sai; GT: hộp giảm tốc a Hình (a) cho thấy hình thức đầu tiên của xe điện, trong đó một động cơ điện thay thế cho động cơ đốt trong của một chiếc xe thông thường Nó bao gồm một động cơ điện, một ly hợp, hộp số, và một bộ vi sai Khớp ly hợp và hộp số có thể được thay thế bằng hộp số tự động b Với một động cơ điện có công suất liên tục trong một phạm vi tốc độ dài, một tỉ số truyền cố định có thể thay thế cho hộp số nhiều cấp và giảm bớt sự cần thiết của một ly hợp Cấu hình này không chỉ làm giảm kích thước và trọng lượng của truyền động cơ khí, nó cũng đơn giản hoá cho con người trong việc điều khiển xe bởi vì sự thay đổi tỉ số truyền là không cần thiết c Tương tự như hình (b), động cơ điện, cặp bánh răng cố định và bộ vi sai có thể được bố trí tích hợp thành cụm trong khoảng giữa hai bán trục bánh xe chủ động Việc điều khiển càng đơn giản và chắc chắn d Trong hình (d), truyền động vi sai được thay thế bằng cách sử dụng hai động cơ điện Mỗi động cơ dẫn động một bánh xe và hoạt động ở một tốc độ khác nhau khi chiếc xe chuyển hướng hay quay vòng e Nhằm tiếp tục đơn giản hóa việc điều khiển xe, động cơ có thể được đặt phía trong một bánh xe Một cặp bánh răng nhỏ được đặt trong bánh xe để giảm tốc độ và nâng cao mô-men động cơ f Loại bỏ hoàn toàn truyền động bánh răng giữa động cơ điện và bánh xe chủ động, đầu ra của một động cơ điện tốc độ thấp đặt bên trong bánh xe có thể được kết nối trực tiếp với các bánh xe Việc kiểm soát tốc độ của động cơ điện tương đương với việc kiểm soát tốc độ của bánh xe, và vị thế tốc độ của xe được điều khiển Tuy nhiên việc sắp xếp đòi hỏi các động cơ điện phải có một mô-men xoắn cao hơn để khởi động và tăng tốc cho xe
Hình 2.14: Phân phối điện từ nhà máy điện đến trạm sạc
Hình 2.15: Mối quan hệ về chiều cao và công suất của tuabin gió (Stankiewicz,
THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN HỆ THỐNG ĐIỆN TRÊN XE Ô TÔ ĐIỆN 2 CHỖ NGỒI
Bảng thông số kỹ thuật cần thiết được đặt ra ban đầu cho ô tô điện
STT Thông số kỹ thuật Đơn vị đo lường
1 Khối lượng không tải kg 300
2 Khối lượng toàn tải kg 450
(01 ghế tài xế và 01 ghế cho khách kế bên) chỗ 02
4 Vận tốc tối đa đạt được km/h 40
5 Thời gian ô tô hoạt động phút 120
6 Chiều dài tổng thể mm 3160
7 Chiều dài cơ sở, khoảng cách giữa 02 cầu xe mm 1740
8 Chiều rộng xe ô tô mm 1140
9 Chiều rộng cơ sở 02 bánh phía trước mm 1070
10 Chiều rộng cơ sở 02 bánh phía sau mm 1070
11 Chiều cao xe ô tô mm 1160
12 Chiều cao xe có tải mm 1130
13 Phần nhô ra phía trước tính từ tâm bánh xe trước mm 670
14 Phần nhô ra phía sau tính từ tâm bánh xe sau mm 660
15 Khoảng cách từ mặt đất đến sàn xe ô tô mm 150
17 Góc phần nhô ra phía sau độ 25 0
Tính toán điện nguồn cấp cho động cơ ô tô điện 2 chỗ ngồi
Công suất động cơ điện cần thiết để tạo ra lực kéo FM phải đủ lớn để vượt qua các lực cản như lực cản lăn của mặt đường FL, lực cản khi lên dốc FD, lực cản do gió FG và lực quán tính khi tăng tốc FQ.
Hình 3.1: Các lực tác dụng lên ô tô khi lên dốc
Phương trình cân bằng lực như sau:
FM = FL + FD + FG + FQ (3.2.1)
• Lực cản lăn được tính:
Hệ số cản lăn f cho xe hoạt động trong công viên, trên đường đất cứng, được xác định trong khoảng từ 0,025 đến 0,035.
G là tổng trọng lượng của xe, ở đây G = 450.10 = 4500 (N);
• Lực cản lên dốc được tính:
FD = G x tanα (3.2.3) Trong đó ta có: α là góc dốc của mặt đường, chọn α = 18 0 (tương ứng với độ dốc 33%)
• Lực cản gió được tính:
Trong đó ta có: k là hệ số cản không khí Đối với xe con vỏ hở k = 0,4÷0, 5 (Ns 2 /m 4 ) chọn k = 0,4 (Ns 2 /m 4 )
S là diện tích cản chính diện S = 0,8.B.H
B: chiều rộng toàn bộ ô tô, B = 1,18 (m)
H: chiều cao toàn bộ của ô tô, H = 1,1 (m)
V là vận tốc lớn nhất của xe, vận tốc lớn nhất của xe được chọn là
M là khối lượng toàn bộ, M = 450 (kg) a là gia tốc của xe Chọn gia tốc a = 1(m/s 2 )
Từ những tính toán trên, thay các giá trị vừa tính được vào công thức (3.2.1) ta được:
Công suất cần thiết của động cơ điện để cân bằng với công cản của xe trong trường hợp này là:
PM = PCG / (3.2.6) với là hiệu suất của hệ thống truyền lực, chọn sơ bộ = 0,85
Chúng ta cần lựa chọn động cơ điện một chiều với công suất lớn hơn 2,5 kW (3,35 HP) tại số vòng quay tối đa Động cơ này phải đáp ứng yêu cầu vượt dốc lớn nhất của xe.
Trên thị trường hiện nay, động cơ của hãng NETGAIN, đặc biệt là loại WarP13, đang trở nên phổ biến và được nhiều người tin dùng nhờ vào các thông số kỹ thuật đáng tin cậy từ nhà sản xuất.
Hình 3.2: Hình dạng động cơ
❖ Biểu đồ dữ liệu hiệu suất:
❖ Bảng dữ liệu hiệu suất:
Động cơ hoạt động với điện áp 72V, và theo thiết kế tổng thể, chúng ta sử dụng 6 bình pin Lithium 12V được mắc nối tiếp để cung cấp nguồn điện cần thiết.
Tại công suất khoảng 2,5kW (3,35HP), động cơ đạt tốc độ 2500 v/p và dòng điện 70Ampe, cho thấy đây là chế độ hoạt động tối ưu khi xe đạt tốc độ tối đa 40km/h.
Khi xe vượt dốc, động cơ đạt công suất khoảng 21kW (27HP) sẽ tạo ra momen lớn nhất và tiêu thụ dòng điện lên đến 380 Ampe.
Như vậy ta cần điều chỉnh dòng điện phóng của acquy từ 70 Ampe đến 380Ampe.
Tính toán lựa chọn Bình Pin Lithium cho ô tô điện
Loại Bình Pin Lithium được chọn để lắp đặt cho xe là ắc quy khô vì nó thông dụng và giá thành hợp lý
Dung lượng của bình pin lithium được xác định bởi thời gian hoạt động của xe trước khi hết pin, cùng với tỷ lệ khối lượng của hệ thống truyền động điện so với tổng khối lượng xe, với tỷ lệ tối ưu không vượt quá 30%.
Bình Pin Lithium có dung lượng tiêu chuẩn với hiệu điện thế 12(V) và dung lượng 200(AH) Dung lượng của Bình Pin Lithium được tính bằng tích giữa dòng điện phóng (IM) và thời gian phóng điện (t), tức là AH = IM.t Theo đặc tuyến của acquy, dòng phóng định mức tương ứng với dung lượng của Bình Pin Lithium, và dòng phóng cho phép có thể đạt tới gấp 3 lần dòng định mức.
Vì vậy ta tính được thời gian hoạt động của xe như sau: t = AH / IM (giờ) (3.3.1)
Thời gian hoạt động tối đa của xe được tính cho trường hợp công suất nhỏ 2,5kW và dòng điện phóng là 70 Ampe Suy ra: t = 200 / 70 = 2,86 (giờ) = 171 (phút)
Thời gian hoạt động tối thiểu của xe được tính cho trường hợp công suất lớn và dòng điện phóng yêu cầu đạt 380Ampe Suy ra: t = 200 / 380 = 0,5 (giờ) = 30 (phút)
Sau khi chọn được loại pin, chúng ta cần kiểm tra lại tỷ lệ khối lượng của hệ thống truyền động so với tổng khối lượng của xe
Nếu vượt quá tiêu chuẩn, bạn có thể giảm dung lượng của ắc quy để giảm số giờ chạy hết bình, hoặc lựa chọn loại ắc quy khác có tỷ trọng khối lượng trên dung lượng nhỏ hơn.
Bình ắc quy 12(V)-200(AH) có khối lượng 6(kg), trong khi động cơ điện 72(V) nặng 45(kg) theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất.
Như vậy, tổng khối lượng của hệ thống truyền động điện sẽ là: m = 6 x m1 + m2 = 6 x 6 + 45 = 81 (kg) Tính hệ số tỷ lệ khối lượng:
Như vậy, tỷ lệ này đã đạt yêu cầu kỹ thuật
Chọn bộ điều khiển trung tâm của xe ô tô điện 2 chỗ ngồi
Để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và linh hoạt, cần tính toán nguồn cấp và công suất của động cơ, từ đó lựa chọn bộ điều khiển trung tâm CURTIS cho xe.
Programmable DC Series Motor Controller Assemblage Model: 1205M-6B403
60V / 72V - 400A, with Foot Pedal (throttle) and Installation Kit
Hình 3.4: Bộ điều khiển trung tâm của xe
CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN TRÊN XE Ô TÔ ĐIỆN 2 CHỖ
Hệ thống điện chiếu sáng
Hệ thống chiếu sáng ô tô là hệ thống đèn sử dụng trên xe được phân loại theo các mục đích: chiếu sáng, tín hiệu và thông báo
Đèn đầu xe chiếu sáng khi lái vào ban đêm, đèn xi nhan thông báo cho các phương tiện và người đi bộ, trong khi đèn hậu ở đuôi xe giúp xác định vị trí của xe.
Ngoài hệ thống chiếu sáng nói chung, xe còn được trang bị các hệ thống có các chức năng khác nhau tuỳ theo từng thị trường và loại xe
4.1.1 Hệ thống đèn đầu (pha/cos) Đây là hệ thống cơ bản và quan trọng nhất trên xe, nhằm đảm bảo điều kiện làm việc cho người lái ô tô nhất là vào ban đêm và bảo đảm an toàn giao thông Đèn đầu phải có cường độ sáng lớn nhưng không làm lóa mắt tài xế xe chạy ngược chiều
Đèn đầu trên ô tô có hai chế độ chiếu sáng: chiếu xa với khoảng cách từ 180 – 250m và chiếu gần từ 50 – 75m Đây là một trong những thiết bị tiêu thụ điện năng lớn, với công suất 45 – 70W ở chế độ chiếu xa và 35 – 40W ở chế độ chiếu gần.
Hình 4.2: Sơ đồ đèn đầu mô phỏng trên Proteus – Chiếu gần
Hình 4.3: Sơ đồ đèn đầu mô phỏng trên Proteus – Chiếu chiếu xa
Chúng ta sẽ sử dụng nguồn điện từ một bình ắc quy 12V – 200A để cung cấp cho hệ thống đèn chiếu sáng Nguồn cấp B2 có giá trị 12V - 200A, với cực âm (-) được nối với mass và cực dương nối với khoá điện Khoá điện sẽ kết nối với cầu chì 10A, từ đó nguồn điện đi vào công tắc 3 ngã Trên cùng là tiếp điểm ra đèn chiếu gần, tiếp điểm giữa là OFF, và tiếp điểm COS (dưới) là ra đèn chiếu gần.
Khi công tắc ở trạng thái ON, điện sẽ đi qua tiếp điểm FA và RL3, khiến RL3 đóng lại và làm sáng 3 đèn LED D3, D4, D5 Dòng điện di chuyển theo hướng mũi tên trong hình 4.3.
Khi gạt công tắc về giữa thì ở trạng thái OFF
Khi công tắc ở trạng thái ON, điện sẽ đi qua tiếp điểm COS và RL2, làm cho RL2 đóng và hai đèn LED D6, D7 sáng lên Dòng điện di chuyển theo hướng mũi tên như hình 4.2.
Hệ thống đèn chiếu sáng cơ bản hoạt động thông qua mạch điện đi qua khóa điện và cầu chì bảo vệ (Rơ le – Đèn) Mặc dù nguyên lý hoạt động tương tự nhau, nhưng cách bố trí thiết bị và công suất của chúng lại có sự khác biệt.
4.1.2 Hệ thống đèn hậu: Để nhận biết kích thước trước và sau xe Xác định vị trí của xe, ở đây chúng ta tích hợp đèn hậu và đèn báo giảm tốc độ tức là khi ta thắng xe thì đèn hậu sẽ đỏ báo cho người và các phương tiện đi phía sau biết được xe đang giảm tốc độ
Hình 4.4: Sơ đồ đèn hậu mô phỏng trên Proteus
Khi ta bật công tắc về ON đèn sẽ sáng
Hình 4.5: Sơ đồ đèn hậu bật ON mô phỏng trên Proteus
- Đèn sương mù phía trước:
Trong điều kiện sương mù, việc sử dụng đèn pha chính có thể gây chói mắt cho các phương tiện và người đi bộ đối diện Để giảm thiểu tình trạng này, nên sử dụng đèn sương mù Dòng điện cung cấp cho đèn sương mù thường được lấy từ relay của đèn kích thước.
Đèn sương mù phía sau được thiết kế để cảnh báo các phương tiện phía sau trong điều kiện tầm nhìn hạn chế, với dòng điện cung cấp lấy từ đèn cốt Đèn báo trên tableau giúp tài xế nhận biết khi đèn sương mù hoạt động Đối với xe điện, việc tiết kiệm năng lượng có thể thực hiện bằng cách giảm công suất của đèn hậu để làm đèn sương mù Về nguyên lý hoạt động, đèn hậu, đèn sương mù và đèn trần đều tương tự nhau, cho phép chúng ta mô phỏng trên một mô hình chung.
4.1.4 Hệ thống đèn xi nhan và báo nguy:
Đèn tín hiệu trên xe giúp người lái thông báo rẽ, cảnh báo nguy hiểm đột ngột và thông báo tình trạng hư hỏng của xe, giúp các phương tiện khác tránh xa, đặc biệt khi xe gặp sự cố như động cơ chết máy giữa đường.
Hình 4.6: Sơ đồ đèn xi nhan mô phỏng trên Proteus Khi muốn rẽ phải ta chuyển công tắc sang phải:
Hai đèn Xi nhan bên phải nháy đèn
Hình 4.7: Sơ đồ đèn xi nhan xin rẽ phải mô phỏng trên Proteus
Khi muốn rẽ trái ta chuyển công tắc sang trái:
Hai đèn Xi nhan bên trái nháy đèn
Hình 4.8: Sơ đồ đèn đèn xi nhan xin rẽ trái mô phỏng trên Proteus
Trong tình huống nguy hiểm hoặc khẩn cấp, hãy bật công tắc báo rẽ trái hoặc phải và đồng thời kích hoạt công tắc cảnh báo Ngay lập tức, cả bốn đèn sẽ sáng lên Để tắt chức năng này, chỉ cần đưa công tắc báo rẽ về vị trí giữa và tắt công tắc cảnh báo.
Hình 4.9: Sơ đồ đèn cảnh báo nguy hiểm được bạt mô phỏng trên Proteus
Hệ thống điện cấp cho các thiết bị khác
- Điện cấp cho cửa kính
- Điện cấp cho hệ thống giải trí (FM – MP3…)
- Điện cấp cho cần gạt mưa
Hình 4.10: Sơ đồ còi mô phỏng trên Proteus
Khi nhấn nút còi đèn báo sẽ sáng biểu đồ âm thanh tăng có nghĩa rằng còi đã phát ra âm thanh
Hình 4.11: Sơ đồ còi đang hoạt động mô phỏng trên Proteus
Hệ thống điện cấp cho động cơ
Trong xe ô tô điện, hệ thống điện cung cấp cho động cơ cực kỳ quan trọng, nó quyết định sức kéo
Hình 4.12: Sơ đồ hệ thống điện điều khiển động cơ mô phỏng trên Proteus
Hình 4.13: Sơ đồ hệ thống điện điều khiển động cơ chạy tới mô phỏng trên
Khi đưa công tắc về vị trí ở giữa là ngắt điện, động cơ ngừng quay
Khi đưa công tắc về vị trí chạy lùi:
Hình 4.14: Sơ đồ hệ thống điện điều khiển động cơ chạy lùi mô phỏng trên
Để điều khiển động cơ điện một chiều, chúng ta sử dụng 4 rơ le: 2 rơ le cho chế độ chạy tới và 2 rơ le cho chế độ chạy lùi Nguồn điện B4 có hiệu điện thế 72V và dòng điện 200A, do đó tất cả các thiết bị kết nối trong mạch điện cần phải tương thích với hiệu điện thế 72V.
Nhìn vào sơ đồ ta thấy, khi công tắc ba ngả ở tiếp điểm giữa thì động cơ đứng yên
Khi chuyển công tắc về tiếp điểm chạy tới, dòng điện từ nguồn + của B4 đi qua công tắc, cầu chì bảo vệ và rơ le RL6, điều khiển nguồn dương cho động cơ Đồng thời, nguồn dương qua rơ le RL7 sẽ hút cuộn cảm, chuyển công tắc từ vị trí thường đóng sang vị trí thường mở, kết nối nguồn âm với động cơ Kết quả là động cơ quay theo chiều kim đồng hồ, cho phép xe di chuyển tới.
Khi chuyển công tắc về tiếp điểm chạy lùi, dòng điện từ nguồn + của B4 đi qua công tắc, cầu chì bảo vệ và rơ le RL8 để điều khiển nguồn dương của động cơ Đồng thời, nguồn dương cũng đi qua cuộn cảm của rơ le RL9, khiến công tắc từ chuyển từ vị trí thường đóng sang vị trí thường mở Lúc này, nguồn âm ở RL9 kết nối với động cơ, khiến động cơ quay ngược chiều kim đồng hồ, tức là xe di chuyển lùi.
Thực chất ở đây ta mô phỏng để biết nguyên lý hoạt động, tính toán công suất của động cơ, lực kéo của xe
Trong thực tế khi lắp ráp xe, bộ điều khiển trung tâm CURTIS Programmable
The DC Series Motor Controller Assemblage Model 1205M-6B403, designed for 60V/72V systems with a capacity of 400A, efficiently manages circuit switching based on the manufacturer's programming Installation is straightforward, following the provided guidelines from the manufacturer.
KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA Ô TÔ ĐIỆN 2 CHỖ NGỒI TRÊN PHẦN MỀM CARSIM
Phần mềm carsim
CarSim là công cụ hàng đầu trong việc mô phỏng hoạt động của xe chở khách và xe tải hạng nhẹ, cung cấp phương pháp chính xác và hiệu quả Được xác thực qua hai mươi năm bởi các kỹ sư ô tô, CarSim hỗ trợ phân tích động lực học, phát triển bộ điều khiển chủ động, tính toán đặc tính hoạt động và thiết kế hệ thống an toàn chủ động thế hệ mới.
CarSim, TruckSim và BikeSim được hơn 110 OEM và nhà cung cấp Cấp 1 cùng hơn 200 trường đại học và phòng thí nghiệm nghiên cứu trên toàn thế giới sử dụng Sự phổ biến của CarSim đến từ việc 7 trong số 10 OEM ô tô lớn nhất tin tưởng vào nó, với sự thống nhất cao giữa các dự đoán và kết quả thử nghiệm Đặc biệt, CarSim hoạt động độc lập, không cần phần mềm bổ sung để thực hiện mô phỏng.
CarSim có giao diện tiêu chuẩn với MATLAB/Simulink, NI LabVIEW và FMI/FMU, cho phép người dùng xây dựng các kịch bản phức tạp và thử nghiệm chuỗi sự kiện.
• Phần mềm trong vòng lặp
• Mô hình trong vòng lặp
• Phần cứng trong vòng lặp
• Trình điều khiển trong vòng lặp
Thư viện CarSim Math Model hỗ trợ nhiều tùy chọn mô hình như xe kéo, lốp kép và cảm biến ADAS Tài liệu này được cung cấp dưới dạng tệp PDF, bao gồm thông tin về Tùy chọn Giấy phép và Mô hình CarSim.
• CarSim có giao diện người dùng trực quan và các công cụ phân tích mạnh mẽ
• CarSim hỗ trợ cảm biến xe và giao thông tương tác để phát triển V2V và ADAS
• CarSim bao gồm nhiều mẫu xe, đường và quy trình để hỗ trợ người dùng lần đầu
Các thông số và bảng dữ liệu trong CarSim cho phép đo lường hiệu suất của các phương tiện, đồng thời có nhiều công ty tư nhân cung cấp dịch vụ đo lường cho các phương tiện được sử dụng trong CarSim.
• CarSim bao gồm hơn 2200 trang tài liệu được lập chỉ mục bao gồm tất cả các khía cạnh của phần mềm
• CarSim bao gồm bộ dữ liệu ví dụ cho 10 loại xe (với tổng số khoảng 80 biến thể), được sử dụng trong khoảng 400 mô phỏng ví dụ
• CarSim tiết kiệm so với các công cụ phần mềm động lực học xe thương mại khác.
Hình 5.1: Một số tính năng nâng cao của CarSim
Trong ngành công nghiệp ô tô, việc tính toán thiết kế và kiểm nghiệm các sản phẩm hiện có là rất quan trọng để đảm bảo tính bền, tối ưu và chuyên nghiệp, cũng như tuân thủ các tiêu chuẩn TCVN Ngành ô tô tại Việt Nam chủ yếu tập trung vào sử dụng và sửa chữa, do đó việc kiểm nghiệm trở nên thiết yếu Tuy nhiên, quá trình thiết kế và kiểm nghiệm hiện nay phụ thuộc nhiều vào các băng thử và trạm đăng kiểm, dẫn đến tốn thời gian, công sức và chi phí Để cải thiện hiệu quả của các tính toán và kiểm nghiệm, việc sử dụng phần mềm chuyên nghiệp như CarSim là cần thiết Phần mềm CarSim không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình thiết kế mà còn cho phép người dùng can thiệp sâu vào các bài toán thiết kế, từ đó mang lại kết quả nhanh chóng và chính xác hơn khi áp dụng vào thực tế.
Carsim cung cấp hệ thống dữ liệu hình ảnh mô phỏng sống động với hơn 800 phương trình phân tích tính toán và đồ thị, cho phép xuất ra định dạng file như Mathlab, Excel Giao diện hiện đại giúp người dùng dễ dàng thực hiện các thử nghiệm mô phỏng và xem đồ thị đặc tính chỉ với một cú nhấp chuột Các đồ thị và mô phỏng này là công cụ phân tích linh hoạt, tương tác cao, thuận tiện cho việc xuất và chèn vào các báo cáo hay thuyết trình PowerPoint.
Start → Apps → CarSim 8.02 → CarSim hoặc dùng chuột double - click vào biểu tượng trên màn hình Desktop, tiếp tục chọn theo ô màu đỏ
Hình 5.2: Chọn cơ sở dữ liệu gần đây
Hình 5.3: Thiết lập giấy phép
Ta được màn hình như sau:
5.1.2 Tạo một cơ sở dữ liệu mới
Hình 5.5: Chọn mục trong menu
To begin using CarSim, open the CarSim Run Control window and navigate to the File menu Select the "continue" option, which will prompt the Windows file navigation window to appear Locate the CarSim80_Prog folder installed on your computer, typically found in C:\Program Files, and proceed to Resources \ Import_Examples to find the Quick_Start.cpar file Select this file and click the Load button to continue.
Hình 5.6: Chọn thư mục để upload
Hình 5.7: Đường dẫn thư mục
Carsim sẽ yêu cầu bạn duyệt qua một cơ sở dữ liệu Hãy chọn một thư mục để lưu trữ, chọn "Make New Folder", gõ tên "carsim_data_qs" và sau đó nhấn "OK".
5.1.3 Một số nút chức năng trên màn hình làm việc
5.1.4 Cấu trúc xây dựng phương pháp mô phỏng
Xây dựng nghiên cứu và mô hình hoá nhằm mô phỏng và tính toán thử nghiệm là một quy trình quan trọng Việc phân tích và lựa chọn mô hình vật lý tích hợp các phương pháp mô hình hoá tính toán phù hợp là cần thiết Phần mềm này được sử dụng để kiểm định và hiệu chỉnh dựa trên so sánh với các kết quả tính toán, số liệu thí nghiệm và thông tin công bố của các dòng sản phẩm ô tô khác nhau.
Mô hình dao động ô tô
Mọi cơ hệ vật rắn chuyển động tự do trong không gian đều cần 6 bậc tự do để mô tả hoàn toàn chuyển động Ô tô, với 3 thành phần khối lượng chính (thân xe, khối lượng không treo phía trước, khối lượng không treo phía sau) và 8 bộ phận lò xo (4 bánh xe và 4 lò xo của hệ thống treo), đại diện cho một hệ dao động phức tạp với nhiều bậc tự do.
Hình 5.9: Sơ đồ dao động.
Mô phỏng và đánh giá
- Vào Datasets chọn mục Powertrail
- Tạo một Datasets mới: New: DONG LUC, nhấn set.
Chúng tôi chưa tích hợp thư viện xe điện vào Carsim, vì vậy đã chọn dòng xe A Class để mô phỏng Xe A Class có kích thước và khối lượng tương đương với xe đang thử nghiệm của chúng tôi Sau khi đưa vào mô phỏng, chúng tôi đã điều chỉnh một số thông số kỹ thuật và trọng tải của xe để phù hợp với dữ liệu của mô hình xe hiện tại.
Để thay đổi thông số cho xe, bạn cần click đúp vào ô màu xanh chứa tên dòng xe đang mô phỏng Sau đó, hãy mở khóa ở góc phải phía trên hình để có thể thực hiện các thay đổi dữ liệu Chỉ khi ổ khóa ở trạng thái mở, bạn mới có thể điều chỉnh các thông số.
Trong mục: Sprung mass ta chọn như hình sau:
Tiếp theo ta click vào ô màu xanh có tên của dòng xe ta có hình như sau:
Ta thực hiện mở khoá ở phía trên góc phải và thay đổi các thông số cơ bản của xe như hình dưới đây:
Tiếp theo ở ục Animato Data: Ta thiết lập các thông số cơ sở của xe như sau: Ở mục systems ta thiết lập thông số như sau:
Tiếp theo, chúng ta sẽ thiết lập trình điều khiển cho xe, chọn loại đường bằng với hệ số ma sát là 0,85 Thời gian xe chạy sẽ được xác định theo các thông số cụ thể.
Sau khi hoàn tất việc thiết lập các thông số, bạn quay lại màn hình chính để thiết lập màu sắc cho xe và số lượng biểu đồ cần hiển thị Cuối cùng, hãy nhấn RUN MATH để nạp dữ liệu.
Ta chọn Animate để thực hiện mô phỏng:
Sau khi kết thúc mô phỏng ta chọn Plot để trích xuất biểu đồ hoạt động của xe:
Căn cứ biểu đồ ta thấy:
- Moment đạt Max tức là Y = 677 Nm tại thời điểm là X = 0,05s
- Momemt đạt Min tức là Y = - 663 Nm tại thời điểm là X = 0,1S
Ta có bảng giá trị tương ứng sau:
Khi xe bắt đầu di chuyển, Moment có sự biến thiên không ổn định, nhưng từ giây thứ 3 trở đi, Moment trở nên ổn định cho đến khi kết thúc quãng đường mô phỏng Điều này dễ hiểu vì xe cần thời gian để đạt tốc độ và ổn định khi chạy Trong điều kiện mô phỏng trên đường bằng phẳng, Moment cung cấp cho xe sự ổn định cần thiết.
Biểu đồ lực tác động lên lốp xe
- Lực đạt Max tức là Y = 1359 N tại thời điểm là X = 1,85s
- Lực đạt Min tức là Y = 1266 N tại thời điểm là X = 0,1s
Ta có bảng giá trị tương ứng sau:
Theo bảng số liệu, lực tác động lên lốp xe chỉ thay đổi trong 3 giây đầu tiên khi xe bắt đầu di chuyển Sau đó, trong những giây tiếp theo, xe ổn định và lực tác động duy trì giá trị không đổi.
Tiếp theo ta mô phỏng xe chạy trên đường gồ ghề độ ma sát 0,85 như sau:
Xuất biểu đồ các chỉ số như sau:
Căn cứ biểu đồ ta thấy:
- Moment đạt Max tức là Y = 473 Nm tại thời điểm là X = 0,025s
- Moment đạt Min tức là Y = 133 Nm tại thời điểm là X = 5,975s
Ta có bảng giá trị tương ứng sau:
Khi xe mô phỏng di chuyển trên đường ghồ ghề, Moment tăng cao hơn so với khi chạy trên đường phẳng, với sự biến thiên phức tạp liên tục Biểu đồ chỉ số trở nên ổn định sau giây thứ 25, cho thấy xe đã hoàn tất quá trình mô phỏng trên đường ghồ ghề và chuyển sang đường phẳng bình thường.
Biểu đồ lực tác động lên lốp xe
- Lực đạt Max tức là Y = 3738 N tại thời điểm là X = 6,2s
- Lực đạt Min tức là Y = 4,35 N tại thời điểm là X = 18,5s
Ta có bảng giá trị tương ứng sau:
Theo bảng số liệu, lực tác động lên lốp xe chỉ biến thiên trong suốt thời gian mô phỏng, và biểu đồ thể hiện sự ổn định chỉ bắt đầu từ phút 25 trở đi, khi xe đã hoàn tất quá trình chạy mô phỏng.
Nhóm chúng Em đã thực hiện mô phỏng và khảo sát động lực học, chọn lọc một số biểu đồ để phân tích và so sánh với số liệu thực tế trong thiết kế Kết quả mô phỏng cho thấy xe tăng tốc ổn định và hoạt động tốt trên địa hình xấu, với các thông số trên biểu đồ hoàn toàn phù hợp với yêu cầu thiết kế.
ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN
Đánh giá kết quả
Sau một thời gian nghiên cứu và thực hiện theo sự hướng dẫn của Thầy Nguyễn Văn Nhanh, đề tài “Tính toán, thiết kế hệ thống điện xe ô tô điện 2 chỗ ngồi” đã hoàn thành đúng hạn và đạt được một số kết quả quan trọng trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp.
- Chế tạo ra được hệ thống điện trên xe với đầy đủ chức năng của một hệ thống điện thực tế
- Hoàn thành các công đoạn tính toán và thi công xe điện
- Vận dụng được các kiến thức của các thầy cô giảng viên đưa vào thực tế
- Hạn chế được việc sử dụng các nhiên liệu gây ô nhiễm môi trường
- Nắm được quy trình thực hiện làm 1 chiếc xe điện tự chế
- Vậy dụng được các phần mềm mô phỏng như proteus và carsim
- Giúp sinh viên hoàn thiện được nhiều kỹ năng trong tương lai thông qua làm đồ án
• Tổng hợp được các kiến thức về hệ thống điện của xe ô tô điện
• Hiểu được chức năng, yêu cầu, cấu tạo và nguyên lý của hệ thống ô tô điện
• Biết tìm kiếm, tra cứu, phân tích tài liệu, cũng cố được khả năng biên soạn tài liệu, khả năng thuyết trình
• Thiết lập được cấu trúc đề tài lý thuyết
• Mô phỏng được quá trình chạy của xe điện trên phần mềm carsim
• Mô phỏng mạch điện của hệ thống điện thông qua phần mềm proteus
• Chế tạo được mô hình điện trên xe ô tô điện 2 chỗ ngồi
• Các chức năng cơ bản của mô hình hoạt động ổn định
❖ Ưu nhược điểm của quá trình làm
Trong quá trình thực hiện đề tài, chúng em đã nghiên cứu nguyên lý hệ thống điện trên xe ô tô và lên kế hoạch hoàn thiện mô hình với các chức năng như chiếu sáng, đèn tín hiệu, còi và động cơ điện Qua đó, chúng em đã tiếp cận và tìm hiểu thêm về các tác giả chế tạo xe điện trước đây.
Chế tạo một chiếc xe ô tô điện thân thiện với môi trường với chi phí ở mức thấp nhất phù hợp với các tính năng của xe
• Do hiện tại quá trình làm xe điện trong mùa covid nên chúng em chưa hoàn tất được mô hình còn dang dở
• Kinh phí làm chiếc xe chưa đủ để đáp ứng được với mong muốn
• Đây là một đề tài nghiên cứu nên các ứng dụng chưa được sử dụng tốt nhất có thể
❖ Thuận lợi và khó khăn khi thực hiện đề tài
Trong quá trình thực hiện đề tài nhóm làm đề tài đã gặp phải những khó khăn và thuận lợi sau:
- Được sự quan tâm giúp đỡ và góp ý tận tình của thầy giáo
GVHD TS Nguyễn Văn Nhanh
- Xe điện ở Việt Nam cũng đang ngày càng phổ biến và cũng tham khảo được nhiều nghiên cứu của các anh các bạn đi trước trong trường
- Các thiết bị cảm biến ngoài thị trường hiện nay dễ tìm giá thành cũng tương đối rẻ
- Đồng thời được hỗ trợ nhiều thông qua kênh youtuber để học hỏi và làm theo
Quá trình thực hiện đề tài gặp nhiều thuận lợi song cũng không ít khó khăn:
Xe ô tô điện tại Việt Nam hiện chưa phổ biến và chủ yếu vẫn mang tính chất thô sơ, tự chế Điều này đã gây khó khăn cho nhóm trong việc tìm kiếm tài liệu nước ngoài để nghiên cứu và tham khảo, làm tiêu tốn nhiều thời gian.
Do tình hình COVID-19, nhóm đã chuyển hướng từ thiết kế mô hình sang mô phỏng hệ thống điện của xe ô tô điện Tuy nhiên, việc mô phỏng này không hoàn toàn chính xác so với thực tế.
Mặc dù đã gặp phải nhiều khó khăn, nhưng nhờ sự nỗ lực không ngừng của các thành viên trong nhóm và sự hỗ trợ tận tâm của thầy giáo GVHD TS Nguyễn, chúng tôi đã vượt qua thử thách.
Văn Nhanh đã giúp chúng em hoàn thành được đề tài luận văn.
Kết luận và xu hướng phát triển của đề tài
Trong bối cảnh nghiên cứu bị hạn chế bởi thời gian và ảnh hưởng phức tạp của dịch Covid-19, bài nghiên cứu này tập trung vào việc thiết kế hệ thống điện cho xe điện 2 chỗ ngồi Mặc dù mô hình và chức năng còn hạn chế, nhưng đây là nền tảng quan trọng để phát triển các loại xe điện hữu ích trong tương lai Sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô trong nước cùng với nhận thức ngày càng cao về tiết kiệm năng lượng và công nghệ ô tô tiết kiệm năng lượng đang mở ra cơ hội cho các phương tiện năng lượng mới.
Sự phát triển của công nghệ ô tô đang thu hút sự quan tâm của chính phủ Việt Nam và ngành công nghiệp ô tô, với xu hướng chuyển sang các phương tiện năng lượng mới nhằm đối phó với ô nhiễm môi trường và thiếu hụt năng lượng Các quốc gia đang tìm kiếm mô hình kinh tế xanh và bền vững, dẫn đến yêu cầu về ô tô chuyển từ chất lượng thuần túy sang đa dạng hóa và năng lượng khả dụng Xe điện hiện đang nổi lên như một giải pháp phù hợp với xu hướng này, thể hiện tầm quan trọng trong cuộc cạnh tranh của các nhà sản xuất ô tô lớn và có khả năng trở thành yếu tố quyết định trong thị trường ô tô tương lai Sự phát triển của công nghệ pin và động cơ sẽ giúp xe điện giảm chi phí sử dụng và nâng cao hiệu suất, đồng thời cải thiện vấn đề khí thải.
Trong tương lai gần, ô tô điện sẽ lan tỏa mạnh mẽ trên mọi con đường, mang lại cuộc cách mạng xanh cho ngành công nghiệp ô tô toàn cầu Sự chuyển mình này không chỉ là nâng cấp công nghệ mà còn nâng cao chất lượng cuộc sống và thúc đẩy tiến bộ văn minh nhân loại, góp phần quan trọng vào việc tạo ra sự hài hòa giữa con người và thiên nhiên.
Công nghệ mô hình hóa dựa trên máy tính đang phát triển nhanh chóng, mang lại hiệu quả và độ chính xác cao, đáp ứng nhu cầu cạnh tranh khốc liệt của thị trường Triển vọng thị trường xe điện ngày càng rõ ràng, với thiết kế kiểu dáng góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm Việc gia tăng tiêu thụ và xây dựng hình ảnh thương hiệu trở nên quan trọng hơn bao giờ hết Kiểu dáng kỹ thuật số chính là tương lai, và sự kết hợp giữa công nghệ với thiết kế sẽ đưa công nghệ xe điện lên một tầm cao mới.
Xu hướng phát triển của đề tài :
Xe điện nhỏ 2 chỗ mà chúng ta đã phát triển cho thấy tính khả thi cao, mở ra cơ hội cho việc sản xuất các mẫu xe điện 5 – 6 chỗ và nhiều chỗ hơn nữa Điều này không chỉ phù hợp với nhu cầu sống ngày càng đa dạng mà còn thể hiện xu hướng phát triển bền vững trong ngành công nghiệp ô tô.
• Tích hợp hệ thống nạp điện bằng năng lượng mặt trời vào xe
• Tích hợp các thiết bị giải trí, định vị chỉ đường, nghe nhạc
• Lắp đặt thêm hệ thống kiểm soát lỗi của xe(Hiện tại độ điều khiển trung tâm CURTIS Programmable DC Series Motor Controller Assemblage Model:
1205M-6B403 đã hổ trợ tính năng kiểm soát lỗi chỉ cần lắp đặt thêm hệ thống hiển thị là được)
• Tích hợp thêm hệ thống cảm biến, cảnh báo nâng cao tính chất an toàn.
