ô tô tải nhẹ hoạt động trong khu vực nội bộ sử dụng động cơ điện.

Quá trình chuyển động của xe sẽ được điều khiển thông qua việc điều khiển công suất của các động cơ điện. Luận văn em đã lựa chọn hướng nghiên cứu về ô tô điện.Vấn đề tối ưu hóa hệ truyền động trên xe có ý nghĩa lớn trong việc tiết kiệm năng lượng trên ô tô điện. Nếu xe hoạt động với hiệu suất cao, đồng nghĩa với việc năng lượng sinh ra được tận dụng triệt để giúp tiết kiệm năng lượng ắc quy, làm tăng quãng đường đi được trên một lần nạp . Đối tượng luận văn em nghiên cứu là ô tô tải nhẹ hoạt động trong khu vực nội bộ sử dụng động cơ điện.

MỤC LỤC

Lời cam đoan

Lời cảm ơn

Mở đầu

CHƯƠNG I TỔNG QUAN

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 5

1.1.1 Việt Nam đã có sự phát triển ô tô điện chở khách du lịch ………6

1.1.2 Vì sao em lại đưa ra ý tưởng này? 7

1.2 Giới thiệu về ô tô điện 9

1.2.1 Sơ lược về lịch sử ô tô điện 9

1.2.2 Tình hình sản xuất và sử dụng ô tô điện ……… 11

1 2.2.1 Tình hình sản xuất và sử dụng ô tô điện trên thế giới……… 11

1.2.2.2 Tình hình ở Việt Nam ……….16

1.2.2.3.Xu thế phát triển của ôtô điện……… 18

1.2.2.4 Ưu, nhược điểm khi sử dụng ô tô điện .22

CHƯƠNG II : KHÁI QUÁT VỀ XE TẢI NHẸ LÀM CƠ SỞ ĐỂ THIẾT KẾ 2.1 Giới thiệu ………23

2.2.Thông số kỹ thuật……… 25

2.3 Phân tích cơ sở lựa chọn hệ thống khung ,vỏ xe tải nhẹ suzuki 650 kg để thiết kế xe tải nhẹ điện hoạt động trong khu vực nội bộ .26

2.3.1 Công dụng, phân loại , yêu cầu………26

2.3.2 Xác định loại khung – vỏ để thiết kế cho xe………27

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ TỔNG THỂ,TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC VÀ NGUỒN NĂNG LƯỢNG CHO XE ĐIỆN 3.1.Thiết kế tổng thể 29

3.2 Tính toán, lựa chọn truyền động điện ……….31

3.2.1.Lựa chọn phương án bố trí hệ truyền động……… 33

3.3 Chọn loại động cơ điện 34

3.3.1.Động cơ một chiều (DC Motor) ………34

3.3.2 Động cơ không đồng bộ (Induction Motor – IM)……… 37

3.3.3 Động cơ từ trở đồng bộ (SynRM)……….38

3.3.4 Động cơ từ trở thay đổi (Switched Reluctance Motor – SRM)………39

3.3.5 Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu chìm (IPM motor)……… 41

3.3.6 Động cơ một chiều không chổi than ……… 43

3.4 Tính động cơ điện. ………49

3.4.1 Xác định công suất của động cơ điện……… 49

3.4.2 Tính chọn công suất động cơ điện……… 53

3.4.3 Xác định mômen tối đa của động cơ 54

3.4.4 Chọn động cơ……….55

3.5 Tính toán sức kéo của xe điện ……….59

3.5.1 Xây dựng các đường đặc tính động cơ……….59

3.5.2 Xây dựng đặc tính lực kéo của xe khi sử dụng động cơ điện……….61

3.5.3 Xây dựng đặc tính nhân tố động lực học của xe……….63

3.5.4 Xây dựng đồ thị khả năng tăng tốc của xe……… 64

3.5.5.Xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc của xe………66

3.5.6 Xây dựng đồ thị quãng đường tăng tốc của xe……… 67

3.6 Tính toán và lựa chọn nguồn năng lượng……… 68

3.6.1.Tính toán nguồn năng lượng………68

3.6.2.Lựa chọn nguồn năng lượng……… 71

CHƯƠNG 4 VẤN ĐỀ BẢO TRÌ,NẠP ĐIỆN CHO XE.

4.1.Xây dựng các trạm sạc……… 79

4.2.Bảo trì,nạp điện cho xe 80

4.2.1 Bảo trì ắc quy………80

4.2.2 Nạp điện cho xe ……… 81

4.2.2.1 Yêu cầu khi nạp điện ……… 81

4.2.2.2 Xây dựng cách nạp điện cho acquy ……… 82

4.3 Bảo trì động cơ điện……… 84

MỞ ĐẦU

Công nghệ ô tô luôn phát triển, kế tiếp sự phát triển của ô tô hybrid ô tô điện đangđược nhiều hãng ô tô trên thế giới nghiên cứu phát triển nhằm khắc phục các yếu điểmcủa nhiên liệu hóa thạch về ô nhiễm môi trường và tình hình cạn kiệt nguồn nhiên liệu Đối với ô tô điện tại Việt Nam thì chưa nhận được nhiều sự quan tâm của các nhàkhoa học, giới doanh nghiệp cũng như các nhà làm chính sách, nên chưa có nhiềunghiên cứu về ô tô điện

Ô tô điện nhằm cải thiện ô nhiễm môi trường, nhưng vẫn gặp phải khó khăn về vấn

đề cung cấp năng lượng và vấn đề giá thành.Các vấn đề cần cải thiện ở ô tô điện là khảnăng tăng tốc, bán kính sử dụng, vấn đề về nạp và thay mới nguồn năng lượng điện Quá trình chuyển động của xe sẽ được điều khiển thông qua việc điều khiển côngsuất của các động cơ điện Luận văn em đã lựa chọn hướng nghiên cứu về ô tôđiện.Vấn đề tối ưu hóa hệ truyền động trên xe có ý nghĩa lớn trong việc tiết kiệm nănglượng trên ô tô điện Nếu xe hoạt động với hiệu suất cao, đồng nghĩa với việc nănglượng sinh ra được tận dụng triệt để giúp tiết kiệm năng lượng ắc quy, làm tăng quãngđường đi được trên một lần nạp

Đối tượng luận văn em nghiên cứu là ô tô tải nhẹ hoạt động trong khu vực nội

bộ sử dụng động cơ điện.

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Ta biết đối với sự phát triển các phương tiện giao thông của các nước là khác nhaumỗi nước có những quy định riêng về lượng khí thải của xe nhưng đều có xu hướng làtừng bước cải tiến cũng như chế tạo ra loại ôtô mà mức ô nhiễm là thấp nhất và giảmtối thiểu sự tiêu hao nhiên liệu Mặt khác không những trong tương lai mà hiện naynguồn tài nguyên dầu mỏ ngày càng cạn kiệt dẫn đến giá xăng dầu tăng cao mà nguồnthu nhập của người dân lại tăng không đáng kể

Ngày nay xe chạy bằng dầu diezel, xăng hoặc các nhiên liệu khác đều đang trànngập trên thị trường dẫn đến tình trạng ách tắc giao thông gây ra bao nhiêu vụ tai nạnthương tâm, cũng như gây ô nhiễm môi trường, làm cho bầu khí quyển ngày một xấu

đi, hệ sinh thái thay đổi dẫn đến hiệu ứng nhà kính nên nhiệt độ ngày một tăng làmnhững tan băng ra gây ra lũ lụt, sóng thần làm cho thế giới phải lao đao,lo sợ Vì thếviệc tìm ra phương án để giảm tối thiểu lượng khí gây ô nhiễm môi trường là một vấn

đề cần được quan tâm nhất hiện nay của ngành ô tô nói riêng và mọi người nói chung

Vì thế ôtô sạch không gây ô nhiễm là mục tiêu hướng tới của các nhà nghiên cứu vàchế tạo ôtô ngày nay Với những yêu cầu đó thì việc phát triển xe ô tô điện là xu thếcủa thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng

1.1.1 Việt Nam đã có sự phát triển ô tô điện chở khách du lịch

 Hà Nội

Công ty CP Đồng Xuân có 30 xe ô tô điện thí điểm chở khách du lịch hoạt động tạiPhố Cổ (theo luồng tuyến nhất định) Công Ty TLT Hồ Tây xe ô tô điện chở kháchhoạt động tại tuyến xung quanh Hồ Tây

Hình 1.1 Xe ô tô điện tại Hà Nội

 Thành Phố Hồ Chí Minh

Cuối năm 2012, thành phố đã khai trương tuyến xe buýt chạy vòng quanh quận 1

để phục vụ nhu cầu đi lại của học sinh - sinh viên, công nhân viên chức và du kháchtham quan khu trung tâm Thành phố đầu tư 12 chiếc xe xuýt loại nhỏ, trang bị máylạnh rất tốt và trợ giá để giá vé chỉ có 4.000 đồng (sau ngày 1/1/2013 lên 5.000 đồng)

để thu hút hành khách sử dụng tuyến xe buýt này

Cùng với việc hoàn thành nâng cấp đường Nguyễn Huệ, theo kế hoạch dự kiến dịp30/4/2015, TP HCM sẽ đưa vào sử dụng xe ô tô điện trong trung tâm thành phố

Việc phát triển xe ô tô điện chở khách tại Việt Nam vẫn còn nhiều những hạn chế.

 Gây tắc đường ở những giờ cao điềm do tốc độ di chuyển chậm

 Không được an toàn vì không có cửa bảo vệ, chỉ cần bất cẩn, sơ ý tí nhất là trẻ conrất dễ bị ngã ra ngoài

 Đường sá Hồ Chí Minh mưa một vài giờ là các tuyến đường ngập lụt xe không thểhoạt động

 Trở ngại về mặt bố trí các trạm nạp điện cho ăcquy…

 Tuy nhiên những lợi ích mà xe chạy bằng điện mang lại cho xã hội là không nhỏ

Vì vậy ô tô chạy bằng điện chắc chắn vẫn là sự lựa chọn số một của nhân loại vàonhững năm tới của thế kỷ 21 mà sự phát triển của nó đi theo những sự cải tiến, hoànthiện hay phát minh quan trọng về công nghệ

 Vì vậy tiếp nối sự phát triển của ô tô điện chở khách tại Việt Nam và khắc phục

những hạn chế ở trên em đã đưa ra ý tưởng về ‘Thiết kế xe tải nhẹ phục vụ nội

bộ (công viên,khu du lịch,khu công nghệ cao….) sử dụng động cơ điện trên cơ

sở khung xe tải nhẹ suzuki.”

1.1.2 Vì sao em lại đưa ra ý tưởng này?

 Đối với những nơi họ yêu cầu nghiêm ngặt về môi trường như các khu công nghệcao (Quận 9,Thủ Đức) Khu Công nghiệp Vsip 2 ( Thành phố Mới Bình Dương) ,côngviên ,sân gôn … Họ muốn môi trường của họ xanh ,sạch, đẹp,thân thiện với môitrường ,không có lượng khí thải gây ô nhiễm môi trường,không có tiếng ồn gây khóchịu, ảnh hưởng đến uy tín và chất lượng làm việc của họ, không làm xấu đi hình ảnhnhững doanh nghiệp của họ gây ô nhiễm môi trường.Với lại họ muốn công ty haydoanh nghiệp của họ hòa nhập với xu thế của thế giới và khẳng định doanh nghiệp củamình luôn bắt kịp với sự phát triển của công nghệ ô tô

 Mặt khác những động cơ xăng hay diesel khi vận hành nội bộ trong công ty,côngviên ( chở hàng hóa ở quãng đường ngắn) có những nhược điểm về vấn đề môitrường,tiếng ồn,làm bẩn môi trường sạch khi có sự rò rỉ dầu, nhớt…để khắc phụcnhược điểm đó thì việc thiết kế xe tải nhẹ phục vụ nội bộ sử dụng động cơ điện mangtính cấp thiết.

 Do việc hạn chế lớn nhất của ô tô điện là khối lượng vận chuyển ,tốc độ thấp,khảnăng vượt dốc vì thế em chọn thiết kế xe tải nhẹ sử dụng động cơ điện hoạt động trongkhu vực nội bộ ( công viên ,khu du lịch,khu công nghệ cao….) vì ở đó quãng đường dichuyển chuyển ngắn,mặt bằng tốt ,hàng chuyên chở nhẹ…

 Do tính chất vận hành của xe trong khu vực nội bộ là quãng đường ngắn nên việcthiết kế xe tải nhẹ sử dụng động cơ điện hoạt động trong khu vực nội bộ đã hạn chếđược nhược điểm là giới hạn thời gian hoạt động và thời gian nạp điện ( theo yêu cầucủa công nghệ ô tô điện hoạt động tối thiểu 85km và chỉ được tối đa 200km sau mỗilần sạc đầy 6-8h khi sử dụng ắc quy thường)

 Ở những khu vực nội bộ tính hoạt động của ô tô là liên tục và mang tính cấp thiết dâychuyền nên việc hư hỏng sẽ gây ảnh hưởng đến chất lượng công việc thì việc đưa ô tôđiện hạn chế được điều đó nhờ ưu điểm không còn động cơ quay hay các bộ phận cơhọc chuyển động nên tăng tuổi thọ và độ tin cậy của ô tô, chi phí bảo dưỡng như thaydầu nhớt, làm mát, bảo dưỡng, kiểm duyệt khí thải được giảm bớt hoặc loại bỏ hoàntoàn

 Một trong những quan ngại lớn của những công ty ,doanh nghiệp là sự cháy nổ việc

sử dụng ô tô tải nhẹ điện giảm thiểu được nguy cơ đó so với những ô tô sử dụng xănghay diesel

 Một vấn đề lớn nữa mà ô tô điện chưa được phát triển ở Việt Nam đó là việc xâydựng các trạm sạc điện cho ô tô điện.Ở Việt Nam nếu có sự phát triển ô tô điện thì sẽphát triển ở các tỉnh ,thành phố trước tiên như TP HCM, Hà Nội nhưng thường ởnhững nơi đó thì lại đất chặt,người đông việc quy hoach mặt bằng khó khăn,mạng lưới

điện dày đặc TPHCM mưa là các tuyến đường ngậy lụt, vì thế việc xây dựng trạm sạcđiện đang còn khó khăn ,nguy hiểm.Vì thế việc phát triển ô tô điện chỉ ở nhữngnơi,tuyến đường có cơ sở hạ tầng tốt Tuy nhiên việc xây dựng trạm sạc ở những công

ty hay ở các doanh nghiệp thì dễ dàng hơn khắc phục được những hạn chế ở trên

 Sử dụng ô tô điện trong công ty hay những doanh nghiệp sẽ được các tổ chức về bảo

vệ môi trường tuyên dương hay hỗ trợ một khoản kinh phí nào đó

Tuy nhiên việc thiết kế xe tải nhẹ phục vụ nội bộ sử dụng động cơ điện còn cónhững nhược điểm : Người sử dụng phải đối mặt với nguy cơ bị điện giật, nhiễm điệntừ.Người điều khiển nếu sử dụng máy điều hòa ,tivi …sẽ làm ắc quy hết điện nhanhhơn.Sử dụng nhiều ô tô để việc thay thế hiệu quả khi xe sạc điện

 Với những phân tích ở trên vì vậy em đã đưa ra ý tưởng “Thiết kế xe tải nhẹ phục

vụ nội bộ (công viên,khu du lịch,khu công nghệ cao….) sử dụng động cơ điện trên cơ sở khung xe tải nhẹ suzuki 650kg”

1.2 Giới thiệu về ô tô điện.

1.2.1 Sơ lược về lịch sử ô tô điện

a Thời kỳ đầu.

Ô tô điện không phải một khái niệm mới mà trên thực tế đã có lịch sử lâu đời Từđầu thế kỷ 19, xe chạy bằng nguồn năng lượng điện đã có vị thế cạnh tranh tươngđương với xe chạy bằng động cơ hơi nước Tuy có một thời gian dài suy yếu và tưởngchừng như biến mất (đầu thế kỷ 20), thế nhưng, cho đến những năm giữa và cuối củathế kỷ này, các mẫu xe điện dần được sản xuất và ưa thích trở lại, và cho đến năm

2011, ô tô điện là 1 trong 5 công nghệ bùng nổ mạnh mẽ nhất (theo tạp chí Discovery) Vào khoảng những năm 1832 và 1839, Robert Anderson người Scotland đã phátminh ra loại xe điện chuyên chở đầu tiên Năm 1842, hai nhà phát minh người Mỹ làThomas Davenport Và Scotsmen Robert Davidson trở thành những người đầu tiên đưa

ắc quy vào sử dụng cho ô tô điện

Hình 1.2 Ô tô điện thời kỳ đầu

b Suy yếu và biến mất

Đến đầu thế kỷ 20, ô tô điện trở nên yếu thế so với ô tô sử dụng động cơ đốt trong

do những nguyên nhân chính sau:

Vào thời điểm này, người ta đã tìm ra những mỏ dầu lớn trên thế giới dẫn đến việc

hạ giá thành của dầu và các sản phẩm dẫn xuất trên toàn cầu Vấn đề nhiên liệu cho xechạy động cơ đốt trong trở nên đơn giản

Về giá thành, năm 1928, một chiếc xe chạy điện có giá khoảng 1750USD, trong khi

đó một chiếc xe chạy xăng chỉ có giá khoảng 650USD

Về mặt kỹ thuật, công nghệ chế tạo động cơ đốt trong và công nghiệp ô tô có nhữngtiến bộ vượt bậc: Charlé Kettering đã phát minh ra bộ khởi động cho xe chạy xăng,Henry Ford đã phát minh ra các động cơ đốt trong có giá thành thấp…

Kết quả là đến năm 1935, ô tô điện đã gần như biến mất do không thể cạnh tranhđược với xe chạy động cơ đốt trong

nó có thể được chuyển hóa từ nhiều nguồn năng lượng khác, trong đó có các nguồnnăng lượng tái tạo vô tận như năng lượng gió, mặt trời, sóng biển, …Do vậy, cácphương tiện sử dụng điện là phương tiện của tương lai

Vấn đề môi trường: Môi trường hiện nay đang bị ô nhiễm nghiêm trọng, mà mộttrong những nguyên nhân chính là khí thải từ các phương tiện giao thông ( ô tô,xemáy ) Ô tô điện là lời giải triệt để cho vấn đề này do nó hoàn toàn không có khí thải Như vậy, ta thấy rằng ô tô điện là giải pháp tối ưu cho cả hai vấn đề lớn, đó là lý dokhiến nó trở thành mối quan tâm đặc biệt từ nửa sau thế kỷ 20 trở lại đây và càng ngày

càng trở thành mối quan tâm lớn của ngành công nghiệp ô tô và các nhà khoa học trêntoàn thế giới.

1.2.2 Tình hình sản xuất và sử dụng ô tô điện.

1.2.2.1 Tình hình sản xuất và sử dụng ô tô điện trên thế giới.

Trong chuyến thăm Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Ô tô điện Edison tạiCalifornia năm 2009, tổng thống Hoa Kỳ Barack Obama đã công bố một khoản đầu tư2,4 tỷ Đô-la Mỹ cho việc thúc đẩy nghiên cứu ô tô điện Khoản đầu tư này được phân

bố như hình

1,5 tỷ đô-la

cho việc nghiên cứu

hệ thống nguồn năng lượng hiệu suất cao

Hình 1.3.Phân bổ khoản đầu tư cho nghiên cứu ô tô điện tại Hoa Kỳ từ năm 2009

 Châu Âu

Tại Châu Âu, xe plug-in hybrid và các bộ biến đổi điện tử công suất là những vấn

đề chính được quan tâm nghiên cứu Ô tô điện lai (plug-in hybrid electric vehicle) làloại xe sử dụng hỗn hợp cả năng lượng xăng và điện như tên gọi “hybrid” Thuật ngữ

“plug-in” cho biết rằng xe có bộ nạp tích hợp sẵn, người dùng chỉ cần cắm điện vàonguồn lưới dân dụng mà không cần một bộ nạp bên ngoài Một số dòng xe hybrid đãđược lưu hành tại Việt Nam như Toyota Prius, Ford Escape Hybrid, Honda CivicHybrid

 Nhật Bản

Tại Nhật Bản, các hãng ô tô lớn đang lần lượt đưa các mẫu xe thuần điện ra thịtrường Nissan với Nissan Leaf, tuy vậy Mitsubishi mới là hãng đầu tiên tung ra xeđiện thương phẩm với i-MiEV Xe i-MiEV đã được giới thiệu ở Việt Nam tại triểnlãm Ô tô Vietnam Motor Show 2010

Hình 1.4.Nissan Leaf xuất hiện trên đường Nguyễn Thị Minh Khai TPHCM

Để có thể đưa ra thị trường mẫu xe ô tô điện i-MiEV, hãng Mitsubishi Motors đãmất hơn 40 năm nghiên cứu Từ khi ấp ủ những ý tưởng đầu tiên về xe ô tô điện, chính

thức bắt đầu nghiên cứu từ năm 1966, cho đến nay, hãng Mitsubishi Motors đã chế tạo

ra 10 mẫu xe concept với hơn 500.000km chạy thử nghiệm trên toàn cầu

Hình 1.5 Xe ô tô điện i-MiEV được đưa ra thị trường

 Liên Bang Nga

Ở Liên Bang Nga, từ lâu người ta đã sử dụng xe công cộng chạy bằng điện để giảmtải lượng khí thải và khắc phục tình trạng nhiên liệu xăng dầu đắt đỏ, khan hiếm.Matxcova là một trong những số không nhiều siêu đô thị vẫn còn những chiếc tàu điệnchạy khắp Matxcova từ năm 1899, còn ô tô điện thì phục vụ hành khách từ năm 1933hàng ngày, ô tô điện chuyên chở tới 3 triệu lượt người lưu thông Tại thủ đô của LiênBang Nga còn có những chiếc ô tô tải điện, đưa tất cả các loại hàng hóa đa dạng tớinhững cửa hiệu ở trung tâm thành phố

Hiện nay xe ô tô điện chịu trách nhiệm chuyên chở người trong các sân bayMatxcova, cũng như tại các địa điểm nghỉ ngơi - các công viên và triển lãm

 Hàn Quốc và Trung Quốc

Công nghệ truyền tải điện không dây ứng dụng trong xe điện được khai thác mạnh

mẽ bởi các nhà nghiên cứu thuộc Viện Khoa học và Công nghẹ tiên tiến Hàn Quốc(KAIST) với dự án chế tạo xe điện nạp năng lượng từ dưới đất trong suốt quá trìnhhoạt động Các sản phẩm xe bus điện thuộc dự án này đang chạy thử nghiệm rất tốttrong khuôn viên của KAIST và Công viên Grand Seoul

Hình 1.6 Xe điện OLEV nạp điện không dây online tại KAIST

Trung Quốc không chỉ đầu tư sản xuất ô tô mà cả xe điện và họ đã thành công Rấtnhiều tỉnh thành của quốc gia này đã sử dụng xe điện làm phương tiện vận tải côngcộng mang lại hiệu quả kinh tế xã hội và bảo vệ môi trường Đồng thời xe điện cũngđược sử dụng làm phương tiện vận tải trong các công viên, khu du lịch, khu thể thao.Ngoài ra xe điện còn được xuất khẩu sang các nước trong khu vực

Tại thành phố Thượng Hải, xe bus điện sử dụng siêu tụ của hãng SINAUTEC đanggây tiếng vang mạnh mẽ Siêu tụ được nạp nhanh chóng tại mỗi điểm dừng của xe bus

Hình 1.7 Xe bus điện sử dụng siêu tụ tại Thượng Hải

 Các nước trong khu vực

Trong số 11 nước ASEAN, chỉ có các nước sau đây phát triển ngành công nghiệp ô

tô của mình: Thailan, Indonexia, Malayxia, Philipin và Việt Nam Trước khủng hoảngtài chính khu vực, sản lượng ô tô thời hoàng kim của Thailan là 559.000 chiếc/năm;Indonexia là 788.876 chiếc/năm; Malayxia là 380.000 chiếc/năm; Philipin là 162.000chiếc/năm Sản lượng lắp ráp ô tô Việt Nam năm 2005 là 44.555 chiếc/năm Tuy nhiênkhông một quốc gia nào trong số các nước trong khu vực đầu tư sản xuất xe điện

đi Việt Nam sẽ phải nhập khẩu dầu thô (IE2007) Điều này tạo ra áp lực ngày càng caolên an ninh cung cấp năng lượng cho giao thông vận tải

Hình 1.8 Chỉ số sử dụng năng lượng của xe ô tô động cơ xăng và điện

Bên cạnh đó, như trên hình 1.8 vấn đề sử dụng động cơ đốt trong sẽ đặc biệtnghiêm trọng khi xe chuyển động ở vận tốc thấp, lượng nhiên liệu tiêu thụ sẽ tăngmạnh dẫn đến lượng khí thải cũng tăng theo và lãng phí nhiên liệu Do vậy ở các thànhphố lớn như Hà Nội, TP Hồ Chí Minh, khi tốc độ trung bình trong giờ cao điểm

thường dưới 20km/h, vấn đề môi trường và tiêu thụ nhiên liệu do các phương tiện giao

thông gây ra đã trở nên đặc biệt nghiêm trọng

Như vậy ô tô điện là giải pháp tối ưu để bảo vệ môi trường và đảm bảo an ninhnăng lượng quốc gia Trên thế giới đã có những bước tiến lớn trong nghiên cứu chế tạo

ô tô điện - loại “phương tiện sạch của tương lai” Do vậy để thu hẹp khoảng cách côngnghệ và bảo vệ môi trường cũng như đảm bảo an ninh năng lượng cho Việt Nam chúng

ta cần phải tiến hành nghiên cứu các công nghệ tiên tiến của ô tô điện và nhanh chóng

có được sản phẩm ban đầu phù hợp với điều kiện giao thông Việt Nam Việc nghiêncứu sản xuất ô tô điện là cơ hội cho chúng ta tiếp cận trực tiếp với xu thế mới, cũngnhư góp phần bảo vệ môi trường của thế giới

Hiện nay, nhu cầu về xe điện là nhu cầu có thật tại Việt Nam Các nhà sản xuất ô tôđiện nước ngoài cũng đang xây dựng lộ trình để đưa sản phẩm của họ vào Việt Nam.Một trong những ví dụ là hãng Mitsubishi-Nhật Bản Nhà sản xuất này đã giới thiệu xechạy điện nổi tiếng của mình có tên i-MiEV tại triển lãm Việt Nam Motor Show 2010 Việt Nam thì ta thường thấy ô tô điện tại các công viên,sân gôn…

Hình 1.9 Xe điện tại công viên Thành Phố Mới Bình Dương

1.2.2.3.Xu thế phát triển của ôtô điện.

Năm 2015: Châu Á - Thái Bình Dương sẽ là thị trường lớn nhất về ô tô điện

Về cấu hình xe, các chuyên gia đều thống nhất rằng ô tô điện thuần là điểm phát triển cao nhất của ô tô điện, các cấu hình xe lai (hybrid) chỉ là bước đệm về công nghệ trong quá trình quá độ từ xe chạy động cơ đốt trong lên xe điện

Với các ý tưởng và dự án đang được triển khai, các lái xe điện hoàn toàn có thể tintưởng vào tương lai có thể sạc không dây ngay trên đường Hơn một thế kỷ trước,Nikola Tesla đã bắt tay vào nghiên cứu các phương thức truyền giao điện từ nănglượng cao không dây Tuy vậy, Elon Musk, người kế thừa ngọn lửa đam mê của Tesla,

tới nay vẫn đang đầu tư hơn 100 triệu USD vào hệ thống các trạm sạc điện dây cắm.Nguyên do là ý tưởng về sạc điện không dây của Nikola chưa hoàn thiện để tươngthích với xe điện ngày nay.

Tuy nhiên tới nay đã có nhiều ý tưởng và dự án đường và trạm sạc điện không dâykhiến tương lai của xe điện trở nên sáng sủa hơn

Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống sạc khi ôtô chạy của đại học Stanford, Mỹ

Viện Khoa học và Công nghệ tiên tiến Hàn Quốc (KAIST), đã thông hẳn một tuyếncao tốc điện đầu tiên trên thế giới,cao tốc này có thể sạc điện cho xe ngay cả khi đangchạy

Hình 1.11 Hệ thống đường sạc của KAIST

Việc nâng cấp hay xây mới các con đường có thể sạc điện cho xe là giải pháp vôcùng hấp dẫn Tất nhiên, điều kiện cần là xe điện phải thực sự trở thành phương tiệnphổ biến trong tương lai

Mới đây nhất, một kỹ sư điện đến từ Mỹ là Scott Brusaw đã cùng vợ nghĩ ra ýtưởng về một hệ thống đường làm từ các tấm pin năng lượng mặt trời có thể giúp xesạc điện khi đang chạy và đưa năng lượng trở lại lưới điện Đây chính là giải pháp bổsung cho nỗi lo lắng về việc lấy nguồn ở đâu để cung cấp cho các cao tốc điện

Chia sẻ về dự án, Brusaw cho biết: "Mục tiêu ban đầu của chúng tôi là giúp giảiquyết cuộc khủng hoảng khí hậu Tại Mỹ có tới hơn 72.000 km2 đường nhựa và các bềmặt bê tông tiếp xúc với ánh nắng Nếu chúng ta bao phủ chúng với những tấm pin mặttrời, chúng có thể sản sinh ra năng lượng nhiều gấp 3 lần chúng ta đang sử dụng Hơn

nữa, nguồn năng lượng này rất "sạch" và có thể tái sinh"

Về lý thuyết, đường làm từ pin mặt trời có thể được đặt ở bất cứ đâu như đườngcao tốc, bãi đậu xe hay vỉa hè Ông Brusaw tin rằng viễn cảnh đó sẽ thay đổi cơ sở hạtầng giao thông hiện tại, ngăn chặn các vụ tai nạn và cuối cùng là giải cứu hành tinhkhỏi thảm họa môi trường

* Nghiên cứu ô tô điện ở Việt Nam

Việt Nam có cần nghiên cứu ô tô điện không?

Có nhiều ý kiến cho rằng Việt Nam không cần nghiên cứu ô tô điện vì:

- Thế giới đã làm hết rồi, không còn gì cho chúng ta nghiên cứu nữa

- Chúng ta chỉ cần nhập khẩu xe để dùng hoặc nhận chuyển giao công nghệ từ nước ngoài mà không cần phải nghiên cứu

Cần phải khẳng định rằng đó là những quan niệm không đúng Ô tô điện trên thếgiới mới đang trong quá trình nghiên cứu, phát triển; còn rất nhiều vấn đề mà các nhàkhoa học và giới công nghiệp Việt Nam có thể nghiên cứu song hành cùng thế giới.Các hãng ô tô đưa ra các mẫu xe thương phẩm không có nghĩa đó đã là những sảnphẩm hoàn thiện Lịch sử phát triển công nghệ nói chung và ô tô nói riêng cho thấy từlúc một sản phẩm mới được giới thiệu tới khi nó (tạm) hoàn chỉnh về công nghệ

(bão hòa về nghiên cứu) là cả một khoảng thời gian dài

Việc nhập khẩu xe hay nhập khẩu công nghệ đều dẫn tới sự lệ thuộc vào nước ngoài Vì vậy trong khi làn sóng nghiên cứu ô tô điện đang nổi lên mạnh mẽ trên thế giới thì tại Việt Nam, đối tượng này chưa nhận được sự quan tâm thích đáng của các nhà khoa học, giới doanh nghiệp cũng như các nhà làm chính sách

Như em được biết những năm trở lại đây, cũng một số sản phẩm xe điện mang tínhthử nghiệm đã được nghiên cứu chế tạo bởi các nhà khoa học và các nhà sáng chếkhông chuyên Việt Nam Năm 2004, ông Đặng Thế Minh với sự hỗ trợ của UBND tỉnhLào Cai đã mua 10 chiếc Minibus của Trung Quốc và cho ra đời 5 chiếc Minibus Việt

Nam với tốc độ 50km/h, chạy được 100km mỗi lần nạp, xe chở được 11 người.

Sản phẩm này mang tính sao chép đơn thuần, chế tác lại về mẫu mã và sau đó cũngkhông tiếp tục phát triển Năm 2008, ông Trần Văn Tâm sống tại Củ Chi - TP Hồ Chí

Minh 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

Như vậy, trong khi thế giới đã có những bước tiến lớn trong công nghệ chế tạo ô tôđiện, Việt Nam đến nay vẫn đứng ngoài dòng chảy của xu thế tất yếu này Nếu khôngnhanh chóng triển khai nghiên cứu, nước ta sẽ lại tiếp tục bị lệ thuộc vào nước ngoài Một tín hiệu là năm 2008 ô tô điện đã được đưa vào danh mục sản phẩm công nghệcao của Bộ Khoa học và Công nghệ trình chính phủ

Hình 1.12 Xe điện do ông Trần Văn Tâm chế tạo

1.2.2.4 Ưu, nhược điểm khi sử dụng ô tô điện.

a Ưu điểm khi sử dụng ô tô điện

+ Chi phí bảo dưỡng như kiểm duyệt khí thải được giảm bớt hoặc loại bỏ hoàn toàn.+ Có thể cung cấp điện trở lại cho một số thiết bị điện dân dụng nếu cần

+ Hiệu quả sử dụng năng lượng của chúng vẫn cao hơn nhiều so với động cơ đốt trong

+ 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

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

+ Nâng hiệu suất sử dụng năng lượng lên 70% (bằng cách nạp lại điện năng) so vớihiệu suất 15% (kể cả hệ thống truyền lực) trong các ứng dụng động cơ đốt trong

+ 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

+ Hoàn toàn có thể đáp ứng tầm hoạt động dưới 500km, bằng loại ắc quy Lithium-ion.

+ Nạp điện tại nhà hoặc nơi công cộng đơn giản, thuận tiện hơn so với các cây xăng.+ Có thể thu hồi năng lượng trong quá trình phanh (bằng cách chuyển động năng của

xe thành điện năng lưu trữ vào ắc quy)

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

b Nhược điểm khi sử dụng ô tô điện

+ 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

CHƯƠNG II : KHÁI QUÁT VỀ XE TẢI NHẸ LÀM CƠ SỞ ĐỂ THIẾT KẾ 2.1 Giới thiệu

Suzuki Super Carry Truck được sinh từ khái niệm “công cụ chuyên chở chuyênnghiệp”, xe tải Suzuki 650kg “Super Carry” được thiết kế khung sườn chắc chắn

Khung xe được làm bằng thép mạ kẽm cho độ bền an toàn cao và cabin rộng rãi.Suzuki Super Carry là mẫu xe tải nhỏ mà Suzuki Việt Nam cung cấp với trọng tải

650 kg, kích thước nhỏ gọn (3,24 m x 1,393 m x 1,765 m) phù hợp với mọi mục đíchcủa người tiêu dùng

Suzuki Carry Truck là mẩu xe tải nhẹ 650 kg của Suzuki Việt Nam, là một trongnhững chiếc xe tải nhẹ bán chạy nhất thị trường Việt Nam trong những năm qua, mộtphần do nhu cầu, một phần do không bị ảnh hưởng bởi luật thuế tiêu thụ đặc biệt, thuếtrước bạ (2%)

Trong các năm qua xe tải 650 kg của Suzuki Việt Nam luôn chiếm 60% tổng số ôtô

mà các công ty tiêu thụ được, đứng đầu thị phần dành cho các loại xe chở hàng

Bán kính xoay vòng nhỏ(4.1 mét) giúp xe quay đầu dễ dàng, phù hợp với điều kiệnđường xá nhỏ hẹp

Hình 2.1 Xe tải nhẹ suzuki 650 kg

Các bửng xe dễ dàng mở ra giúp thay đổi chiều rộng để chở nhửng cật cồng kềnh

Thông số kỹ thuật của ô tô thiết kế

3 Kích thước bao (Dài x Rộng x Cao) mm

3240x1393x1765

8 Khoảng cách giữa hai trục bánh xe mm 1840

Khung xe

Kiểu loại cabin Khung thép hàn

2.3 Phân tích cơ sở lựa chọn hệ thống khung ,vỏ xe tải nhẹ suzuki 650 kg để thiết

kế xe tải nhẹ điện hoạt động trong khu vực nội bộ.

2.3.1 Công dụng, phân loại , yêu cầu

2.3.1.1 Công dụng

Khung và vỏ (thùng) được lắp trên nó, tạo thành hệ thống chịu tải của ô tô máykéo

Khung dùng để bố trí lắp đặt các cụm, các hệ thống điều khiển và chuyển động.

Vỏ (thùng) xe dùng để chứa người lái, hành khách và hàng hóa, bảo vệ cho người vàhàng hóa an toàn khi di chuyển trên đường

2.3.1.2 Phân loại

Hiện nay có nhiều cách phân loại khác nhau Nếu phân loại theo sự phân phối tảitrọng giữa khung và vỏ phụ thuộc vào độ cứng và mối liên kết giữa chúng, hệ thốngchịu tải có thể chia ra:

 Loại khung: Vỏ được nối với khung qua các phần tử đàn hồi Độ cứng của khunglớn hơn nhiều so với vỏ và vỏ không chịu tác dụng của ngoại lực khi khung bị biếndạng

 Loại vỏ chịu lực: Loại này không có khung và vỏ chịu tất cả các ngoại lực

 Loại vỏ liền khung: Khung và vỏ được nối khung bằng đinh tán mối hàn hay

bu-lông Chúng đồng thời tiếp nhận và chịu tải trọng

 Loại kết cấu không khung, khi các điều kiện khác như nhau, nhẹ hơn so với kết cấu

có khung, độ cứng vững cao hơn Nhưng công nghệ chế tạo phức tạp hơn , thường

sử dụng trên các ô tô khách cỡ nhỏ hay ô tô du lịch

2.3.1.3 Yêu cầu

Hệ thống chịu tải đảm bảo các yêu cầu sau:

 Có trọng lượng nhỏ mà vẫn đảm bảo được tuổi thọ tương ứng với thời hạn phụ

vụ của ô tô

 Có độ cứng vững đủ lớn để khi biến dạng không làm ảnh hưởng đến điều kiệnlàm việc bình thường của các cụm và các cơ cấu lắp đặt trên nó, không gây kẹt,vênh các cánh cửa và vỡ kính.

 Có hình dạng thích hợp, đảm bảo tháo lắp các cụm dễ dàng, hạ thấp được chiềucao trọng tâm của xe, chiều cao chất tải nhỏ

Thùng xe phải có dạng khí động tốt để giảm lực cản khi chuyển động với tốc độ cao

Bố trí các bộ phận điều khiển thuận tiện, tầm nhìn của người lái và khách hàng thoáng,lên xuống dễ dàng

2.3.2 Xác định loại khung – vỏ để thiết kế cho xe

Khung - vỏ là một trong những bộ phận quan trọng cấu thành nên xe Kết cấu hợp

lý của nó sẽ quyết định độ bền, hình dáng, kích thước cũng như khả năng cơ động củaxe

Khung và vỏ được lắp trên nó sẽ tạo thành một hệ thống chịu tải của xe

Khung dùng để bố trí - lắp đặt các cụm, các hệ thống điều khiển và hệ thống chuyểnđộng của xe.Hiện nay, các Công ty sản xuất ôtô có rất nhiều phương án cũng như dâychuyền chế tạo khung vỏ Tuy nhiên, phương án hay được sử dụng nhiều nhất là dựavào sự phân phối tải trọng giữa khung và vỏ phụ thuộc vào độ cứng và mối liên kếtgiữa chúng Theo phương án này ta có rất nhiều sự lựa chọn kiểu khung vỏ (hệ thốngchịu tải) để thiết kế cho xe

Đối với xe ô tô điện thì hệ thống chịu tải (Khung - vỏ) phải được thiết kế phù hợpsao cho đáp ứng những yêu cầu chính sau:

 Có khối lượng nhỏ nhưng phải đảm bảo được tuổi thọ tương ứng với thời gianphục vụ của xe

 Độ cứng vững phải đủ lớn để khi có biến dạng vẫn không ảnh hưởng đến sự làmviệc của xe và các bộ phận lắp trên xe.

 Khung xe phải có kết cấu thích hợp sao cho thuận tiện trong việc bố trí các chitiết, thiết bị

 Vỏ xe phải có độ bền và hình dáng thích hợp sao cho có thể bảo vệ được các cơcấu lắp trên xe Không cần thiết phải đạt yêu cầu về độ thẫm mỹ và dạng khíđộng tốt vì xe chuyển động với vận tốc không lớn nên các lực cản chuyển độngtương đối nhỏ

Để thỏa mãn những yêu cầu trên thì em quyết định chọn loại hệ thống chịu tải là

loại khung để thiết kế cho xe ô tô điện

Để tiện ,giảm chi phí,thời gian em đã lựa chọn trên thị trường khung xe tải nhẹ suzuki 650kg.

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ TỔNG THỂ,TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC VÀ NGUỒN NĂNG LƯỢNG CHO XE ĐIỆN.

3.1.Thiết kế tổng thể.

Khung vỏ em dựa trên cơ sở xe tải nhẹ suzuki 650 kg

Bảng 3-1 Phân bố trọng lượng ô tô khi không tải

Bảng 3-2 Phân bố trọng lượng xe khi đầy tải

2 Hai người khoang lái Gnt 110

a,b lần lượt là khoảng cách từ trục trước,trục sau đến trọng tâm khối lượng

L là chiều dài cơ sở của xe

Chọn ký hiệu lốp xe : 185/65R14 (Dựa trên ký hiệu lốp trên xe tải nhẹ suzuki)

3.2 Tính toán, lựa chọn truyền động điện.

Có nhiều loại EV có thể cấu tạo khác nhau do các biến thể dựa trên đặc điểm củađộng lực điện và các nguồn năng lượng, như trong hình

M HS VS M HS VS

GT M M GT

VS GT M

Hình 3.2 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 3.2a cho thấy hình thức đầu tiên của xe điện, trong đó một động cơ điện thaythế cho động cơ đốt trong của một chiếc xe thông thường Nó bao gồm một động cơđiện, một ly hợp, hộp số, và một bộ vi sai Khớp ly hợp và hộp số có thể được thay thếbằng hộp số tự động

b Với một động cơ điện có công suất liên tục trong một phạm vi tốc độ dài, một tỉ sốtruyền cố định có thể thay thế cho hộp số nhiều cấp và giảm bớt sự cần thiết của một lyhợp 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 điềukhiển càng đơn giản và chắc chắn

d Trong hình 3.2 d, truyền động vi sai được thay thế bằng cách sử dụng hai động cơđiện Mỗi động cơ dẫn động một bánh xe và hoạt động ở một tốc độ khác nhau khichiếc xe chuyển hướng hay quay vòng

e Nhằm tiếp tục đơn giản hóa việc điều khiển xe, động cơ có thể được đặt phía trongmột bánh xe Một cặp bánh răng nhỏ được đặt trong bánh xe để giảm tốc độ và nângcao mô-men động cơ

f Loại bỏ hoàn toàn truyền động bánh răng giữa động cơ điện và bánh xe chủ động,đầu ra roto của một động cơ điện tốc độ thấp đặt bên trong bánh xe có thể được kết nốitrực tiếp với các bánh xe Việc kiểm soát tốc độ của động cơ điện tương đương với việckiểm soát tốc độ của bánh xe, và vì thế tốc độ của xe được điều khiển Tuy nhiên, việcsắp xếp đòi hỏi các động cơ điện phải có mộtmô-men xoắn cao hơn để khởi động vàtăng tốc xe

3.2.1.Lựa chọn phương án bố trí hệ truyền động

Đường đặc tính cơ của động cơ điện một chiều gần giống với đường đặc tính kéo lýtưởng của ô tô, đồng thời động cơ điện có thể đổi chiều quay dễ dàng nên em có thể

thiết kế hệ thống truyền lực mà không cần hộp số như ở động cơ đốt trong Như vậy,

hệ thống truyền lực của xe này được thiết kế theo các phương án :

Dùng lại truyền lực chính của xe Suzuki

Hình 3.3 Sơ đồ hệ thống truyền động

3.3 Chọn loại động cơ điện.

Hình 3.4 Các động cơ điện sử dụng trong ô tô

Để lựa chọn cho phù hợp ta cần tìm hiểu về những động cơ điện

3.3.1.Động cơ một chiều (DC Motor)

a.Cấu tạo

Stator của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu,hay nam châm điện Rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện mộtchiều Một phần quan trọng khác của động cơ điện 1 chiều là bộ phận chỉnh lưu, nó cónhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của rotor là liên tục.Thông thường bộ phận này gồm có một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổgóp

b.Nguyên tắc hoạt độngcủa động cơ điện một chiều

Pha 1: Từ trường của rotor cùng cực với stator, sẽ đẩy nhau tạo ra chuyển động quay của rotor

Pha 2: Rotor tiếp tục quay

Pha 3: Bộ phận chỉnh điện sẽ đổi cực sao cho từ trường giữa stator và rotor cùng dấu, trở lại pha 1.

Nếu trục của một động cơ điện một chiều được kéo bằng 1 lực ngoài, động cơ sẽhoạt động như một máy phát điện một chiều, và tạo ra một sức điện động cảm ứng Khivận hành bình thường, rotor khi quay sẽ phát ra một điện áp gọi là sức phản điện độnghoặc sức điện động đối kháng, vì nó đối kháng lại điện áp bên ngoài đặt vào động cơ.Sức điện động này tương tự như sức điện động phát ra khi động cơ được sử dụng nhưmột máy phát điện (như lúc ta nối một điện trở tải vào đầu ra của động cơ, và kéo trụcđộng cơ bằng một ngẫu lực bên ngoài) Như vậy điện áp đặt trên động cơ bao gồm 2thành phần: sức phản điện động, và điện áp tạo ra do điện trở trong của các cuộn dâyphần ứng

c Cơ chế sinh lực quay của động cơ điện một chiều

Hình 3.5.Cơ chế sinh lực quay

Khi có một dòng điện chạy qua cuộn dây quấn xung quanh một lõi sắt non, cạnhphía bên cực dương sẽ bị tác động bởi một lực hướng lên, trong khi cạnh đối diện lại bịtác động bằng một lực hướng xuống theo nguyên lý bàn tay trái của Fleming Các lựcnày gây tác động quay lên cuộn dây, và làm cho rotor quay Để làm cho rotor quay liêntục và đúng chiều, một bộ cổ góp điện sẽ làm chuyển mạch dòng điện sau mỗi vị tríứng với 1/2 chu kỳ Chỉ có vấn đề là khi mặt của cuộn dây song song với các đườngsức từ trường Nghĩa là lực quay của động cơ bằng 0 khi cuộn dây lệch 90o so vớiphương ban đầu của nó, khi đó rotor sẽ quay theo quán tính

Trong các máy điện một chiều lớn, người ta có nhiều cuộn dây nối ra nhiều phiếngóp khác nhau trên cổ góp Nhờ vậy dòng điện và lực quay được liên tục và hầu nhưkhông bị thay đổi theo các vị trí khác nhau của rotor

Ưu điểm nổi bật là rất dễ điều khiển Khi công nghệ bán dẫn và kỹ thuật điều khiển

chưa phát triển, động cơ một chiều là sự lựa chọn hàng đầu cho những ứng dụng cầnđiều khiển tốc độ, mômen

Nhược điểm của loại động cơ này là cần bộ vành góp, chổi than, có tuổi thọ thấp, đòi

hỏi bảo trì, bảo dưỡng thường xuyên, không phù hợp với điều kiện nóng ẩm, bụi bặm

3.3.2 Động cơ không đồng bộ (Induction Motor – IM)

a.Định nghĩa

bộ Tốc độ đồng bộ là tốc độ quay của từ trường trong một động cơ và nó phụ thuộcvào tần số và số cực của động cơ.Một động cơ không đồng bộ luôn luôn chạy ở một tốc

độ thấp hơn tốc độ đồng bộ bởi vì các từ trường quay được sinh ra trong stator sẽ tạo ra

từ thông làm cho rotor quay, nhưng do sự chậm của từ thông hiện tại trong rotor với từthông hiện tại trong stator, rotor sẽ không bao giờ đạt đến tốc độ quay của từ trườngcủa nó tức là tốc độ đồng bộ

b.Nguyên lý hoạt động:

Có quá trình cảm ứng xảy ra Từ thông sẽ tạo ra trong cuộn dây stato do có dòngđiện trong cuộn dây kích từ Các cuộn dây rotor sắp xếp theo cách mà nó trở nênngắn mạch trong rotor chính.Từ thông từ stator sẽ ngắt các cuộn dây kích từ trong rotor

và các cuộn dây rotor ngắn mạch, theo định luật Faraday về cảm ứng điện từ, dòng sẽbắt đầu chạy trong cuộn dây của rotor.Khi dòng điện chạy, từ thông khác sẽ được tạo

ra trong rotor Bây giờ sẽ có hai từ thông, một là từ thông stator và từ thông khác làrotor Từ thông rotor sẽ chậm đến từ thông stator Vì vậy, tốc độ của rotor sẽ phụ thuộcvào nguồn cung cấp và tốc độ có thể được kiểm soát bằng cách thay đổi việc cung cấpđầu vào

Động cơ IM có

Ưu điểm giá thành thấp, thông dụng, dễ chế tạo

Nhược điểm của động cơ IM là có hiệu suất thấp Các hãng xe của Hoa Kỳ như GM

phần lớn sử dụng động cơ IM làm động cơ truyền động, lý do là xe ở Mỹ chủ yếu chạytrên đường cao tốc, khoảng cách dài, đường trong đô thị cũng rộng và thoáng; khi đóđộng cơ IM sẽ phát huy được tối đa hiệu suất của mình, tổn thất không lớn Ở ViệtNam, đường của chúng ta chủ yếu là nhỏ, hẹp, đông đúc, xe thường chạy ở tốc độ thấp

và hay phải dừng, đỗ Với chế độ hoạt động như vậy, động cơ IM sẽ phải thường xuyênchạy ở tốc độ dưới định mức gây hiệu suất thấp, hạn chế đáng kể quãng đường đi chomột lần nạp ắc quy

3.3.3 Động cơ từ trở đồng bộ (Synchronous Reluctance Motor – SynRM)

Ưu điểm :có thể cung cấp mật độ năng lượng rất cao với chi phí thấp, làm cho

chúng lý tưởng cho nhiều ứng dụng

Nhược điểm gợn mô-men xoắn cao (sự khác biệt giữa mô-men xoắn tối đa và

moomen xoắn tối thiểu trong một chu kỳ) khi hoạt động ở tốc độ thấp, và tiếng ồn gây

ra bởi gợn mô-men xoắn Cho đến đầu thế kỷ XX việc sử dụng bị hạn chế bởi sự phứctạp của việc thiết kế và kiểm soát chúng Những thách thức này đang được khắc phụcbởi những tiến bộ trong lý thuyết, bằng việc sử dụng các công cụ thiết kế máy tính tinhvi

Hình 3.6.Cấu trúc động cơ từ trở đồng bộ – SynRM và so sánh rotor động cơ

SynRM với động cơ IM của ABB 3.3.4 Động cơ từ trở thay đổi (Switched Reluctance Motor – SRM)

a Cấu tạo

Động cơ SRM có cấu tạo của rotor và stator đều có dạng cực lồi, trên stator có dâyquấn tương tự như dây quấn kích từ của động cơ một chiều, rotor chỉ là một khối sắt,không có dây quấn hay nam châm Với cấu tạo đặc biệt này, SRM rất bền vững về cơkhí, cho phép thiết kế ở dải tốc độ rất cao, lên tới hàng chục nghìn vòng / phút

b.Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của động cơ như sau: các dây quấn stator được kích từ lầnlượt ,lực từ trường tác dụng lên rotor làm nó quay từ vị trí có từ trở lớn nhất (vị trí lệchtrục) đến vị trí có từ trở nhỏ nhất (vị trí đồng trục) Mạch từ động cơ làm việc trong cảvùng tuyến tính và vùng bão hòa nên ta có thể sử dụng tối đa khả năng của vật liệu từ,

do vậy động cơ SRM có tỉ lệ công suất trên khối lượng (kích thước) lớn