báo cáo bài tập lớn thiết kế hệ thống cơ điện tử đề tài xe đạp điện. thiết kế hệ thống cơ điện tử đề tài xe đạp điện
YÊU CẦU THỊ TRƯỜNG
Nhu cầu thị trường
Xe đạp điện thân thiện với môi trường đang là xu hướng trên thế giới ở cả châu Âu, châu Mỹ lẫn châu Á không phải ở trào lưu, mà ở sự tiện lợi cũng như những ưu thế nhất định của nó đối với các loại xe chạy bằng xăng Điều này đặc biệt dễ nhận thấy ở Việt Nam khoảng 5 năm trở lại đây, khi xe điện trở thành phương tiện không thể thiếu đối với học sinh, sinh viên, người già và dân công sở Xe đạp điện sẽ tiếp tục bùng nổ trong tương lai Xe đạp điện giờ đây không chỉ đơn thuần là phương tiện giao thông gọn nhẹ, tiện lợi, thân thiện môi trường, tiết kiệm mà trên cả là phong cách và sở thích của người dùng Xe đạp điện so với xe máy có cái chất riêng của nó Nhìn những bạn học sinh, sinh viên đi xe đạp điện cảm giác trẻ trung, đúng độ tuổi lại rất phong cách Có nhiều lý do khác nhau để người dùng tìm đến xe đạp điện, nhưng dù vì lý do gì thì trong tương lai, xe đạp điện vẫn sẽ là phương tiện được nhiều người dùng, nhất là giới trẻ
Theo Bộ Giao thông Vận tải, số lượng xe đạp điện và xe máy điện tại Việt Nam đang tăng trưởng mạnh mẽ, với thống kê lên tới hơn 2,5 triệu chiếc hiện nay.
Tìm kiếm và hình thành ý tưởng
Tổng quan thị trường
Thị trường xe đạp điện được định giá 27,22 tỷ USD vào năm 2021 và dự kiến sẽ đạt 54,48 tỷ USD vào năm 2027, đạt tốc độ CAGR là 12,26% trong giai đoạn dự báo (2022-2027)
Do sự bùng phát COVID-19 và các đợt ngừng hoạt động sau đó (với tất cả các hạn chế được tuân theo), sản lượng xe đạp điện đã chứng kiến sự sụt giảm Tuy nhiên, khi cuộc sống đang dần trở lại bình thường, thị trường đang bắt đầu tăng tốc Do đại dịch và nguy cơ ô nhiễm qua các phương tiện giao thông công cộng, mọi người ngày càng quan tâm đến việc mua các phương tiện đi lại của họ
Ngoài việc người tiêu dùng ngày càng ưa thích các hoạt động giải trí và mạo hiểm, việc áp dụng các ứng dụng xe đạp điện tử trong một số lĩnh vực, như dịch vụ hậu cần và cho thuê xe đạp điện tử, dự kiến sẽ thúc đẩy thị trường trong giai đoạn dự báo Khi các thành phố trên toàn thế giới thoát khỏi tình trạng khóa cửa, nhu cầu về xe đạp điện đang tăng nhanh do tính tiện lợi và chi phí vận hành của chúng
Trong bối cảnh lo ngại ngày càng tăng về khí thải xe cộ và tình trạng giao thông tắc nghẽn, nhiều nhà sản xuất ô tô toàn cầu như General Motors, Audi và BMW đang hướng tới thị trường xe đạp điện đang phát triển để đa dạng hóa danh mục sản phẩm của họ Chiến lược này thể hiện sự nỗ lực của các nhà sản xuất trong việc giải quyết những thách thức về môi trường và giao thông, đồng thời tận dụng nhu cầu ngày càng tăng đối với các phương tiện giao thông xanh và hiệu quả.
Nhu cầu về động cơ tay quay / dẫn động giữa dự kiến sẽ tiếp tục tăng, trong giai đoạn dự báo, vì một số nhà sản xuất mô tô điện tử bắt đầu chủ yếu tập trung vào phát triển và cải tiến các sản phẩm động cơ dẫn động giữa của họ Ví dụ:
Năm 2020, Shimano ra mắt động cơ e-bike EP8 mới, có mô-men xoắn lên đến 85 Nm, mạnh mẽ hơn các động cơ trước đây của Shimano.
Khi các thành phố trên khắp thế giới thoát khỏi tình trạng khóa cửa, nhu cầu về xe đạp điện đang tăng nhanh vì sự tiện lợi và chi phí vận hành của chúng Các khu vực như châu Âu đang chứng kiến sự thay đổi trong động cơ mua xe đạp điện từ giải trí sang sử dụng hàng ngày của người tiêu dùng
Xu hướng chính của thị trường
Mặc dù xe đạp điện và xe tay ga mặc dù được cho là đắt hơn để mua so với xe hai bánh thông thường, nhưng số tiền tiết kiệm được do chi phí nhiên liệu tăng đang khuyến khích một số người chơi trong lĩnh vực hậu cần, thực phẩm, giao hàng, du lịch, v.v Theo đó, các công ty đang đầu tư mua sắm các loại xe hai bánh chạy điện này và đang ký kết các thỏa thuận chiến lược với các công ty sản xuất xe này để có được lợi thế vượt trội so với các đối thủ khác trên thị trường Ví dụ
Một số công ty du lịch độc quyền cung cấp các gói có tên là 'Ngày nghỉ đạp xe'
Vì châu Âu là nơi có nhiều điểm đến du lịch, hàng năm, hàng triệu du khách đổ về đất nước này trong các kỳ nghỉ lễ Ngay cả khách du lịch cũng bị thu hút bởi trải nghiệm mới mẻ và khác biệt này và họ đang chọn xe đạp điện tử để tham quan các địa điểm nổi bật cũng như vùng nông thôn trong một số trường hợp
Tại các khu vực phát triển như Bắc Mỹ và Châu Âu, nơi có các làn đường riêng cho xe đạp, một số hiệu thuốc và dịch vụ khẩn cấp đã sử dụng xe đạp điện để giao dịch trên các tuyến đường này Điều này cho phép họ tránh tình trạng tắc nghẽn giao thông ở các khu vực đông đúc và nhanh chóng tiếp cận những người có nhu cầu Ngoài ra, một số công ty hậu cần và giao nhận đang tích hợp xe đạp điện vào đội phương tiện giao hàng của họ.
Hình 1.2 Số lượng xe đạp điện tiêu thụ trên Thế Giới
Châu Âu được kỳ vọng sẽ đóng một vai trò nổi bật trên thị trường trong suốt thời gian dự báo
Thị trường xe đạp điện ở châu Âu do Đức, Pháp và Ý thống trị Một số yếu tố chính thúc đẩy doanh số bán xe đạp điện tử là bản chất sáng tạo của sản phẩm, pin và ổ đĩa tích hợp đầy đủ, thiết kế hấp dẫn và sử dụng vật liệu chất lượng cao Đức dẫn đầu thị trường châu Âu, chiếm khoảng 40% thị phần vào năm 2021 Tiếp theo là Hà Lan và Pháp, mỗi quốc gia chiếm hơn 11% thị phần nói chung Các biện pháp trừng phạt chống bán phá giá và chống trợ cấp của Ủy ban châu Âu đối với xe đạp điện Trung Quốc đã đóng góp đáng kể vào sự tăng trưởng của thị trường kể từ năm
Các ngành công nghiệp xe đạp điện và xe đạp của Đức đã có sự phát triển nhanh chóng trong những năm gần đây, trong khi năm 2020 ghi nhận mức tăng trưởng doanh thu và mở rộng sản lượng cao nhất Theo dữ liệu thị trường của tập đoàn công nghiệp Đức Zweirad-Industrie-Verband (ZIV2020), doanh số bán xe đạp điện vào năm 2020 tăng 43% lên 2 triệu chiếc Tuy nhiên, thị trường giảm nhẹ vào năm 2021 do nhiều yếu tố Bối cảnh của điều này là COVID-19, với nhiều nhà máy đóng cửa và sản lượng tiếp tục bị đình trệ từ năm 2020 Ngành công nghiệp ghi nhận doanh số bán hàng tổng cộng khoảng 2 triệu xe đạp điện tử vào năm 2021 Điều này có nghĩa là sẽ giảm khoảng 2,6%
Pháp cũng đang đối mặt với sự tăng trưởng chưa từng có về nhu cầu đối với xe đạp điện, và cả các nhà sản xuất và nhà bán lẻ đều đang phải vật lộn để theo kịp với lượng hàng tồn kho đang cạn kiệt nhanh chóng Paris đã bổ sung thêm 50 km làn đường dành cho xe đạp để phục vụ cho lưu lượng xe đạp ngày càng tăng và các công ty khởi nghiệp về di động điện tử, chẳng hạn như Bolt, đã và đang tiếp tục thúc đẩy sự phát triển của thị trường Doanh số bán xe đạp điện tử nhiều hơn doanh số bán xe đạp thông thường do ngày càng có nhiều người chuyển từ việc mua giải trí sang sử dụng xe đạp điện hàng ngày trên đường dài
Hình 1.3 Thị trường quản lý xe đạp điện – Tỷ lệ tăng trưởng theo vùng
Đối thủ cạnh tranh
Thị trường xe đạp điện rất phân mảnh, với các đối thủ lớn, bao gồm Giant Bic
Bike, Merida, Trek Bikes, Riese & Muller và Yamaha chiếm thị phần thấp trong tổng thị trường Xe đạp khổng lồ là công ty lớn nhất trên thị trường
Sự hiện diện của các công ty này chủ yếu tập trung ở Trung Quốc, với Châu Âu và Bắc Mỹ là các thị trường quan trọng khác Các công ty đang đa dạng hóa danh mục sản phẩm của mình thông qua các cải tiến và ra mắt sản phẩm mới để tiếp tục dẫn đầu thị trường Ví dụ:
Momentum, thương hiệu xe đạp “lấy cảm hứng từ phong cách sống” của Tập đoàn Giant đã cho ra mắt hai mẫu xe đạp điện mới là Voya E + 1 và Voya E + 3 Voya
E + 1 có hình thức của một chiếc xe đạp đô thị thả thanh với bộ đề Shimano GRX 11 tốc độ, trong khi Voya E + 3 có thanh dẹt điển hình và bộ đề 9 tốc độ microSHIFT
Pin Avent 250 Wh được thiết kế cung cấp phạm vi di chuyển ấn tượng từ 40-72 km (25-45 dặm) với mỗi lần sạc đầy Kèm theo xe là bộ sạc nhanh 4A tiện lợi, có khả năng sạc tới 80% dung lượng pin chỉ trong vòng chưa đầy hai giờ Tính năng sạc nhanh này giúp tiết kiệm thời gian đáng kể, đảm bảo cho ADVENT luôn sẵn sàng đồng hành cùng bạn trên mọi chặng đường.
Yamaha đã công bố giới thiệu hai mẫu xe đạp trợ lực hoàn toàn mới, hạng 3:
Wabash RT và CrossCore RC, e-Bikes với bộ truyền động Yamaha PWSeries ST hoàn toàn mới, khung và pin tích hợp bên trong
Khảo sát thị trường
Sau khi khảo sát ta thu được kết quả sau:
Hình 1.5 kết quả khảo sát các hộ có sử dụng xe đạp điện trên Việt Nam
Từ kết quả khảo sát cho thấy xe đạp điện đã trở nên phổ biến và gần gũi các hộ dân Đặc biệt là nông thôn việc sử dụng xe đạp điện vừa thuận tiện, giá thành hợp lý và phù hợp với học sinh Vì thế xe đạp điện đang là một lợi thế lớn cho sự phát triển, vì thế việc thiết kế một hệ thống xe đạp điện cũng cần thêm một số thông tin từ khách hàng về tính ưu việt hay cải tiến dựa từ bảng thống kê sau:
Hình 1.6 Những tiêu chí quan tâm của khác hàng
Theo số liệu mà ICTNews có được từ Cục Đăng kiểm Việt Nam, năm 2019 có tổng số 52.938 chiếc xe đạp điện được 11 doanh nghiệp sản xuất, lắp ráp tại Việt Nam Lượng xe đạp điện nhập khẩu là không đáng kể (40 xe) Lượng xe đạp điện sản xuất trong cùng năm là 237.742 Con số này là không đáng kể so với con số hàng triệu mà các doanh nghiệp nêu
Thị trường xe đạp điện vẫn còn dư địa phát triển và liên tục tăng trưởng trong vài năm trở lại đây Điều này khiến thị trường này trở nên “béo bở”
Hình 1.7 Biểu đồ thể hiện mức độ đón nhận sản phẩm của các doanh nghiệp
Lập kế hoạch và làm rõ nhiệm vụ
Dưới đây là Bảng kế hoạch làm rõ nhiệm vụ và mốc thời gian hoàn thành của nhóm vạch ra và làm theo nhằm đạt được hiểu quả cao nhất trong công việc
Bảng 1.1 Kế hoạch phát triển xe đạp điện
STT Thời Gian Nhiệm Vụ
1 01/05/2023 – 15/05/2023 Tìm hiểu và phân tích thị trường
3 25/05/2023 – 01/06/2023 Lên kế hoạch và làm rõ nhiệm vụ
6 20/06/2023 – 27/06/2023 Thử nghiệm tại công ty
7 27/06/2023 – 30/09/2023 Đưa ra vận hành thử nghiệm dòng sản phẩm alpla
8 30/09/2023 – 15/10/2023 Thu thập thông tin phản hồi từ người dùng thử nghiệm
9 15/10/2023 – 15/12/2023 Sửa chữa, khắc phục lỗi, cải tiến
10 15/12/2023 – 15/03/2024 Đưa ra thị trường dòng sản phẩm beta
11 15/03/2024 – 15/08/2024 Thu thập thông tin phản hồi và sửa chữa lỗi, tối ưu hóa thiết bị
12 15/12/2024 – 15/02/2025 Sản xuất số lượng lớn và các chiến dịch marketing
13 Từ 12/02/2025 Đưa ra thị trường dòng sản phẩm hoàn thiện và liên tục cập nhập thông tin phản hồi
Thiết lập danh sách yêu cầu
Bảng 1.2 Danh sách yêu cầu
Nhóm 04 Danh sách yêu cầu
- Chiều dài: từ 1200mm đến 1500mm
- Chiều rộng: từ 400mm đến 500mm
- Chiều cao: 600mm đến 700mm
- Chiều dài tay lái: 300mm đến 550mm
- Đường kính bánh xe: từ 500mm đến 650mm
- Dung tích cốp xe : 2l đến 3l
- Khoảng cách gầm xe với mặt đường: 200mm đến 250mm
- Màu sắc đơn lẻ, trung tính
- Đa dạng các tùy chọn màu sắc
+ Có khả năng chịu tải trọng khoảng 130kg đến 150kg
+ Có khả năng cách điện
- Vật liệu làm vỏ xe:
+ Vỏ xe nhẹ chịu va đập
+ Có khả năng cách điện
+ Bánh xe có khả năng chịu mài mòn
+ Có độ ma sát cao chống trượt
+ Có khả năng tích trữ điện tổn hao không đáng kể ( từ 1%-3%) khi không sử dụng
- Vật liệu làm bộ truyền động + Có khả năng chịu tải ít bị mài mòn
- Khối lượng xe: từ 40kg đến 50kg
- Công suất hoạt động của động cơ khoảng 300W đến 400W
- Công suất đèn pha: từ 15W đến 20W
- Tốc độ lùi xe: 10 km/h
- Chế độ lái xe phù hợp với địa hình khác nhau
- Chế độ lái xe tiết kiệm pin khi pin gần hết điện
- Nguồn điện sạc pin: AC 220V
- Nguồn điện dùng trong xe: DC từ 60V đến 80V
- Có 2 phanh an toàn trước, sau
- Có khả năng chống cháy nổ khi sử dụng nhiều dưới trời nắng
- Không bị dò điện khi sử dụng dưới trời mưa
- Đèn pha chiếu sáng khi sử dụng khi trời tối
Các tính năng thông minh:
- Cảnh báo gửi thông báo về điện thoại khi gần hết pin
- Kết nối với điện thoại để tìm đường
- Gửi vị trí xe khi bị mất
- Khi đạp bàn đạp có khả năng tích điện
- Thời gian sặc xe: từ 6h đến 8h tự động ngắt khi đầy
- Thời gian hoạt động: chạy được từ 80km đến 100km sau mỗi lần sạc
- Thời gian bảo hành khung xe: 24 tháng
- Thời gian bảo hành lốp: 12 tháng
- Thời gian bảo hành pin: 24 tháng
- Thời gian bảo dưỡng: 12 tháng
- Có màn hình hiển thị thông số của xe
- Giá bán giao động từ 7 triệu đến 8 triệu
- Xe có tính năng đi lùi
NỘI DUNG 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ
Xác định các vấn đề cơ bản
Giai đoạn 1: Loại bỏ sở thích cá nhân, bỏ qua các yêu cầu không ảnh hưởng trực tiếp đến chức năng và cá rằng buộc khác
- Chiều dài: từ 1200 đến 1500 mm
- Chiều rộng: từ 400 đến 500mm
- Chiều cao: từ 500 đến 700mm
- Bảo vệ động cơ và các thiết bị điện:
+ Chống ngắn mạch động cơ
+ Ngắt điện khi động cơ quá tải
- Tản nhiệt và làm mát:
+ Dùng cánh quạt hút hơi nóng ra ngoài
+ Phải có đèn báo đang hoạt động, đang dừng hay đang lỗi
+ Có thiết bị hạn chế quá tải
+ Ngắn không cho máy hoạt động khi quá tải
+ Tín hiệu đèn và âm thanh khi quá tải
+ Mọi thao tác chuyển bị loại bỏ
+ Khởi động tự động khi mất điện
+ Phục vụ hệ thống đèn
+ Cung cấp điện cho đèn báo hiệu
+ Khả năng duy trì ít nhất 30phút
+ Nút nhấn tín hiệu khởi động
+ Cần gạt chuyển tốc độ
+ Tín hiệu đèn báo hiển thị
+ Có khả năng chịu tải 90 kg
+ Ít bị han gỉ 0,001 mil
+ Khung máy chắc chắn, chịu được va đập tương đối
+ Khối lượng nhẹ bằng nhôm
+ Có khả năng cách điện làm bằng cao su tổng hợp Synthetic Rubber
+ Có độ ma sát, không trơn trượt
- Khối lượng xe: từ 40kg đến 50kg
- Công suất hoạt động của động cơ: từ 300W đến 400W
- Điều chỉnh chế độ lái xe phù hợp với các địa hình, quay 360
- Nguồn điện sạc xe: AC 220V
- Nguồn điện trong xe: DC từ 60V đến 80V
- Có khả năng hoạt động dưới trời mưa
- Không bị rò rỉ điện
- Có hệ thống dừng khẩn cấp
- Có hướng dẫn sử dụng an toàn
- Sử dựng vật liệu thân thiện với môi trường
- Có hệ thống bảo vệ quá dòng, quá áp
- Dễ dàng thay thế, lắp đặt các thành phần vào mạch
- Kết nối các bộ phận cơ khí, điện chắc chắn, an toàn
- Thời gian sạc xe: từ 6h đến 8h
- Thời gian sử dụng xe: chạy được 80km đến 100km sau mỗi lần sạc
- Thời gian bảo hành xe: từ 18 tháng
- Thời gian bảo hành pin: 12 tháng
- Có màn hình hiển thị thông số xe
- Giá thành xe: từ 7 triệu đến 8 triệu
Giai đoạn 2: Chuyển đổi dữ liệu định lượng thành dữ liệu định tính và giảm chúng thành các tuyên bố thiết yếu
- Kích thước tổng thể: 1400x450x600(mm)
- Bảo vệ động cơ và các thiết bị điện
- Tản nhiệt và làm mát
+ Nút nhấn tín hiệu khởi động
+ Cần gạt chuyển tốc độ
+ Tín hiệu đèn báo hiển thị
- Công suất hoạt động của động cơ 350W
- Điều chỉnh chế độ lái xe phù hợp
- Nguồn điện sạc xe: AC 220V
- Nguồn điện trong xe: DC 70V
- Có hệ thống dừng khẩn cấp
- Có hướng dẫn sử dụng an toàn
- Có hệ thống bảo vệ
- Dễ dàng thay thế, lắp đặt các thành phần vào mạch
- Kết nối các bộ phận cơ khí, điện chắc chắn, an toàn
- Thời gian sạc xe: từ 6h đến 8h
- Thời gian sử dụng xe: chạy được 100km sau mỗi lần sạc
- Thời gian bảo hành xe: từ 18 tháng
- Thời gian bảo hành pin: 12 tháng
- hiển thị thông số xe
Giai đoạn 3: Trong mức độ nhất định, khái quát lại kết quả bước trước
- Bảo vệ động cơ và các thiết bị điện
- Tản nhiệt và làm mát
+ Nút nhấn tín hiệu khởi động
+ Cần gạt chuyển tốc độ
+ Tín hiệu đèn báo hiển thị
- Điều chỉnh chế độ lái xe
- Có hệ thống dừng khẩn cấp
- Có hướng dẫn sử dụng an toàn
- Có hệ thống bảo vệ
- Kết nối các bộ phận
- Thời gian sử dụng xe
- Thời gian bảo hành xe: từ 18 tháng
- Thời gian bảo hành pin: 12 tháng
- Hiển thị thông số xe
Giai đoạn 4: Hình thành vấn đề theo các thuật ngữ trung lập trình về giải pháp
- Thiết kế mô hình sản phẩm cơ điện tử “Xe đạp điện”
Thiết lập cấu trúc chức năng
Chức năng tổng thể
Chức năng con
Chức năng bảo vệ hệ thống điện:
Chức năng khống chế tốc độ:
Chức năng phanh an toàn :
Chức năng khởi động xe:
Chức năng lưu trữ điện:
Chức năng khống chế tốc độ:
Tìm kiếm nguyên tắc làm việc
Bảng 2.1 Bảng tìm kiếm nguyên tắc làm việc
Lấy điện 2 chân dẹt 2 chân tròn 3 chân dẹt
Nguyên lý biến áp 1 pha
4 Truyền điện Dây rời Dây rút Dây liền
Công nghệ pin Ni-ken
Bảo vệ hệ thống điện
7 Ngắt điện khi quá tải
8 Chống chập điện khi trời mưa
Nguyên lý ăn khớp bánh răng
Hệ bánh răng vi sai
Hệ giảm tốc vô cấp Giải pháp
10 Truyền động Xích Đai Trục
Chiếu sáng Điều khiển chiếu sáng
12 Phát sáng Led Sợi đốt Neon
14 Đèn báo Điều khiển xy nhan
Nút gật Nút nhấn Nút gạt và nhấn
Nút bấm Nút gạt Load cell
16 Đèn báo xy nhan Led Sợi đốt Neon
17 Đèn báo hậu Led Sợi đốt Neon
Nguyên lý tự cân bằng
Chống cậy cốp Khóa vật lý Khóa từ Khóa điện tử
22 Nhận biết khi có người tiếp xúc xe
Nguyên lý cảm biến điện dung
Nguyên lý cảm biến tiệm cận
24 Cảnh báo Âm thanh Ánh sáng Âm thanh và ánh sáng
Khống chế tốc Đo tốc độ
Phương pháp đo tiếp xúc
Phương pháp đo phản quang
Phương pháp đo sử dụng tần số chớp
Tay ga Chân ga Bàn đạp
Công nghệ phanh tang chống
Công nghệ phanh điện tử
Hiển thị phần trăm pin
31 Hiển thị chế độ lái
32 Hiện thị vận tốc xe
33 Hiển thị quãng đường di chuyển
34 Hiển thị trạng thái đèn báo
Thẻ từ Điều khiển từ xa
Tạo độ dao động Lò xo Bóng cao su
39 Dập tắt dao động Thủy lực Khí nén Ma sát
Kết hợp các nguyên lý làm việc
Ba biến thể của các nguyên tắc làm việc được biểu diễn bằng ba màu khác nhau gồm: xanh lam, đỏ và vàng Mỗi biến thể đại diện cho một tập hợp các nguyên tắc làm việc được nhóm lại theo ký hiệu màu tương ứng.
Dựa vào bảng phân loại ta có thể phân ra các nguyên lý làm việc có chung một biến thể:
38 Để lựa chọn ra được biến thể phù hợp nhất, ta tiến hành xây dựng các tiêu chí để đánh giá và so sánh các biến thể Tuy nhiên độ phức tạp và quan trọng của các tiêu chí để đánh giá là khác nhau, vì thế để có thể bao quát và thấy được mức độ quan trọng của các tiêu chí, ta xây dựng một cây mục tiêu.Trong cây mục tiêu bao gồm những tiêu chí đặt ra cho biến thể Trong các tiêu chí lớn có những tiêu chí nhỏ hơn được đặt ra Số điểm bên trái (w) là độ quan trọng của tiêu chí đó với tiêu chí lớn hơn, số điểm bên phải (wt) là độ quan trọng của tiêu chí đó với tổng thể hệ thống.
Tổng hợp các đánh giá các biến thể
Bảng 2.2 Bảng điểm đánh giá các tiêu chí
Hệ thống điện hoạt động ổn định
Nguyên lý biến áp 1 pha W1121=1
Dây rời W1141=0.3 Dây rút W1142=0.5 Dây liền W1143=0.2
Bảo vệ hệ thống điện W13=0.3
Nguyên lý cầu chì W1311=0.3 Nguyên lý aptomat W1312=0.7
7 Ngắt điện khi quá tải
Nguyên lý rơ le nhiệt W1321=0.6
8 Chống chập khi trời mưa W133=0.3
An toàn xe khi sử dụng
Khóa vật lý W2111=0.3 Khóa từ W2112=0.25 Khóa điện tử
Nhận biết khi có người tiếp xúc xe W212=0.5
Nguyên lý cảm biến điện dung W2121=0.35 Nguyên lý cảm biến tiệm cận W2122=0.65
11 Định vị W213=0.2 Định vị GPS W2131=1
W214=0.1 Âm thanh W2141=0.2 Ánh sáng W2142=0.3 Âm thanh và ánh sáng W2143=0.5
Công nghệ phanh tang chống W2211=0.15 Công nghệ phanh đĩa W2212=0.5
Công nghệ phanh điện tử W2213=0.35
14 Chống bó má phanh Công nghệ ABS
Chống tiếp xúc W2231=0.7 Tín hiệu điện W2232=0.3
Kết cấu vững chắc giúp xe chuyển động
Nguyên lí ăn khớp bánh răng W3111=0.35
Hệ bánh răng vi sai W3112= 0.45 Hộp giảm tốc vô cấp W3113=0.2
Nguyên lý tự cân bằng W3221=1
21 Khống chế tốc độ W32=0.25 Đo tốc độ W321=0.5
Phương pháp đo tiếp xúc W3211=0.25
Phương pháp đo phản quang W3212=0.5 Phương pháp đo sử dụng tần số chớp
Chìa khóa vật lý W3221=0.3 Thẻ từ W3222=0.15 Điều khiển từ xa W3223=0.55
Kết cấu tải trọng giúp nâng đỡ xe
Lò xo W4111=0.6 Bóng cao su W4112=0.4
Nâng đỡ người và vật W413=0.4
Hiển thị thông báo khi di chuyển
W5=0.1 Đèn báo W51=0.3 Điều khiển xy nhan W511=0.2
Nút bấm W5121=0.3 Nút gạt W5122=0.4 Load cell W5123=0.3
Công tắc gạt W5211=0.6 Nút nhấn W5212=0.4
Hiển thị phần trăm pin W524=0.2
36 Hiển thị chế độ lái
37 Hiển thị vận tốc xe
Hiển thị quãng đường di chuyển W525=0.2
Hiện thị trạng thái đèn báo W526=0.2
Bảng 2.3 Điểm đánh giá các biến thể
STT Tiêu chí Điểm tiêu chí
Hệ thống điện hoạt động ổn định
Bảo vệ hệ thống điện
7 Ngắt điện khi quá tải 0.0225 0.0135 0.009 0.0135
8 Chống chập khi trời mưa 0.0025 0.01575 0.00075 0.00175
An toàn xe khi sử dụng
10 Nhận biết khi có người tiếp xúc xe
Kết cấu vững chắc giúp xe chuyển động
Khống chế tốc độ Đo tốc độ 0.025 0.0125 0.00625 0.00625
24 Kết cấu tải trọng Giảm sóc Tạo độ dao động 0.045 0.027 0.018 0.027
26 Nâng đỡ Nâng đỡ người và vật 0.044 0.0264 0.0264 0.0176
Hiển thị thông báo khi di chuyển Đèn báo Điều khiển xy nhan 0.006 0.0012 0.0018 0.003
Chiếu sáng Điều khiển chiếu sáng 0.024 0.0144 0.0144 0.0096
Hiển thị phần trăm pin
36 Hiển thị chế độ lái 0.002 0.0008 0.0006 0.0006
37 Hiển thị vận tốc xe 0.002 0.001 0.0005 0.0005
38 Hiển thị quãng đường di chuyển
39 Hiện thị trạng thái đèn báo
Qua quá trình đánh giá ta thấy biến thể số 1 có điểm đánh giá cao nhất và xếp hạng tổng thể tốt nhất Điều đó cơ bản chứng tỏ biến thể 1 được tối ưu tốt nhất đối với các
45 tiêu chí đề ra Biến thể 1 do đó đại diện cho 1 giải pháp nguyên tắc tốt để bắt đầu giai đoạn thiết kế cụ thể
NỘI DUNG 3: THIẾT KẾ CỤ THỂ
Thiết kế sơ bộ
Nhóm chức năng
Bố trí hình học
Hình 3.3 Bố trí hình học
Nhóm 1: Nhóm an toàn cơ Nhóm 2: Nhóm kết cấu Nhóm 3: Nhóm năng lượng Nhóm 4: An toàn điện Nhóm 5: Điều khiển và di chuyển xe Nhóm 6: Nhóm chống trộm Nhóm 7: Nhóm thông báo Nhóm 8: Nhóm hiển thị
Xác lập các layout thô xác định các bộ thực hiện chức năng chính
Đây là một bước quan trọng trong việc thiết kế lớp sản phẩm Từ các khối chức năng tổng hợp được, nhóm thiết kế sẽ tiến hành bố trí hình học cho sản phẩm xe đạp điện bằng việc xây dựng một bản phác thảo biểu thị rõ vị trí hình học tương đối giữa các khối trong sản phẩm sao cho sản phẩm có thể hoạt động một cách thuận tiện nhất có thể
Sau khi định hình layout vị cho các bộ phận, ta tiến hành ghép nhóm cho một số các các cụm bộ phận có chung thiết kế để bố trí trí hình học và có được bố trí hình học tương quan giữa các layout như sau:
Hình 3-1 Layout thô xe đạp điện
Với mỗi nhóm bộ phận thiết kế sẽ có một vài chi tiết chung có tương quan hình học và vị trí không với nhau Do vậy, ta sắp xếp cho các nhóm có bộ phận chung cùng thiết kế với nhau Bảng dưới đây thể mô tả một số chức năng và nhiệm vụ đặt ra cho các nhóm thiết kế:
Bảng 3.1 Bảng nhiệm vụ các nhóm
STT Tên nhóm Bộ phận
1 Nhóm an toàn cơ Tay phanh
2 Nhóm kết cấu Khung xe
3 Nhóm năng lượng Củ sạc
4 Nhóm an toàn điện Aptomat
5 Nhóm chống trộm Chìa Khóa thông minh
Khóa Cảm bến tệm cận
7 Nhóm thông báo Nút nhấn
Hình 3.5 Bản vẽ lắp xe đạp điện
Vi xử lý Đèn Còi
8 Nhóm hiển thị Màn hình LCD
Bản vẽ lắp kết cấu cơ khí xe đạp điện
Qua quá trình xác định layout sơ bộ bản vẽ lắp xe đạp điện được xây dựng dựa trên bố trí trí không gian thiết kế sao cho phù hợp:Qua quá trình xác định layout sơ bộ bản vẽ lắp xe đạp điện được xây dựng dựa trên bố trí trí không gian thiết kế sao cho phù hợp:
1: Động cơ 5: xích 9: Giảm sóc
2: Khung xe 6: bàn đạp 10: Giỏ xe
3: Pin 7: Ghi đông 11: Giá đỡ giỏ xe
Hình 3.5 thể hiển chuyển động của xe đạp điện động cơ 1 quay dẫn động bằng xích truyền động cho hai bánh tạo nên di chuyển Cùng với sự điều hướng của ghi đông (7) dẫn hướng chuyển động cho xe
Hình 3.6 Khung xe đạp điện
Hình 3.7 Động cơ xe đạp điện
Thiết kế chi tiết
Thiết kế khung xe
Khung xe đóng vai trò thiết yếu trong xe đạp điện, chịu trách nhiệm nâng đỡ sức nặng của máy móc Độ cứng chắc của khung xe ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định của xe Đối với xe đạp điện, do chịu tải trọng lớn, khung xe thường được thiết kế bằng thép không gỉ nhằm tối ưu chi phí, dễ dàng lắp ráp và sửa chữa khi cần thiết Khung thép không gỉ này có khả năng chịu tải trọng tối đa lên đến 150kg.
Thiết động cơ
Hình 3.9 Bánh xe đạp điện
Vận tốc tối đa động cơ: 500 vòng/ phút
Pin
Trọng lượng pin: 2kg/ 1 pin
Xe đạp điện loại 4 pin 12V (điện áp xe là 48V) và dung lượng bình là 80Ah thì số kWh cho 1 lần sạc sẽ là: 48 Volts x 80 Amp-giờ / 1000 = 3.84 kWh
Chất liệu vỏ: nhựa ABS
Chất liệu lõi: lythium-ion
Bánh xe
Đường kính bánh xe: 50cm
Số lượng đũa: 60 làm từ thép chịu lực
Hình 3.8 Pin xe đạp điện
Xích
Chất liệu: thép cacbon Độ dài 1 mắt xích: 2 cm
Giảm sóc
Chất liệu: thép lò xo Độ cứng= N/m
Hình 3.13 Màn hình xe đạp điện
Bộ điều khiển
Hình 3.12 IC điều khiển xe điện Định nghĩa: Board (bo điều tốc), là bộ phận trung tâm giúp tất cả các hoạt động của xe đạp điện Cấu tạo: Khá phức tạp, gồm 1 hộp kim loại có hình vuông, bên trong là hệ thống rất nhiều bo mạch Nguyên lý hoạt động: Board chuyển đổi dòng điện 2 chiều từ pin/bình ắc quy thành dòng điện 3 pha cho các động cơ
Chức năng; Điều khiển tay ga xe đạp điện tăng tốc, giảm tốc Kích hoạt bộ chống trộm Giúp xe bật khóa thông minh, định vị, hiển thị màn hình điện tử Nhận tín hiệu từ các động cơ như mở khóa, vặn ga, phanh xe, đèn, còi,…
Màn hình hiển thị
Hình 3.14 Đèn pha xe đạp điện
Màn hình được sử dụng hiển thị các thông số sau:
Đèn pha
Công suất: 18 W Ánh sáng: trắng
Vỏ bảo vệ: nhựa chịu lực trong suốt
Xy nhan
Hình 3.15 Xy nhan xe điện
Còi
Phanh
Thông số kĩ thuật Đường kính: 200mm
Chiều dài dây: 2000mm Ưu điểm:
- Tiến trình phanh ngắn (Khi lực bóp tay truyền đến khay dầu, ép dầu vào piston và piston trực tiếp ép 2 má phanh vào đĩa phanh), chưa đến 0.5 giây Do đó, khả năng dừng là nhanh chóng, và gần như không có khoảng trượt như nhiều dòng phanh khác
- Tản nhiệt tốt do đĩa phanh được đục lỗ hoặc xẻ rãnh nên bền hơn
- Do nằm bên ngoài, không được che chắn nên dễ dính bụi bẩn, nước,… nên phải thường xuyên rửa và làm sạch hệ thống phanh đĩa
- Hoạt động phụ thuộc nhiều vào dầu phanh nên cần thường xuyên thay dầu phanh định kỳ, nếu không phanh sẽ không hoạt động chính xác
- Má phanh cũng nhanh bị mòn do tiến trình phanh nhanh và mạnh
Nhu cầu sử dụng xe đạp điện nói riêng và xe điện hai bánh nói chung ngày càng gia tăng trong lứa tuổi học sinh, sinh viên do đa dạng về kiểu dáng và màu sắc, mức giá phù hợp cũng như sự thuận tiện và tính cơ động Người sử dụng đã nhận thức và có thái độ ngày càng tích cực hơn đối với xe đạp điện, phân biệt rõ được sự khác biệt giữa xe đạp điện và xe máy điện Người sử dụng chú trọng cao nhất đến tính an toàn, tiếp theo là kích thước xe Kiểu dáng và tốc độ ít được coi trọng nhất Sự thuận tiện trong tiếp nhiên liệu và chạy êm được đánh giá cao hơn về tính thời trang và tốc độ
Dù xe đạp điện còn một số hạn chế nhưng nhìn chung ngày càng được sử dụng rộng rãi trong giới trẻ, những người luôn sẵn sàng thích ứng và chấp nhận công nghệ mới
Hiểu được thực trạng sử dụng và nhu cầu thị trường xe điện hai bánh nói chung và xe đạp điện nói riêng sẽ giúp nhà sản xuất cải tiến, đổi mới sản phẩm, đáp ứng thị hiếu và nhu cầu người tiêu dùng, vận dụng các chính sách marketing phù hợp để tiếp cận và mở rộng thị phần Đối với cơ quan quản lý chức năng, hiểu được nhu cầu sử dụng xe điện hai bánh sẽ giúp nhà quản lý trong việc hoạch định và ban hành các qui chuẩn chính sách liên quan tới sản xuất, sử dụng và quản lý xe điện hai bánh một cách hữu hiệu, phù hợp với lợi ích của người tiêu dùng và thực tiễn phát triển kinh tế - xã hội của Việt Nam Để khuyến khích sử dụng xe điện nhằm giảm thiểu khí thải, tiết kiệm năng lượng, chính phủ cần có các chính sách hỗ trợ phù hợp cho các nhà sản xuất và thị trường xe điện phát triển.
