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 lƣợng bao gồm nguồn năng lƣợng, bộ phận quản lý năng lƣợng, và bộ phận tiếp năng lƣợng điện. Hệ thống phụ trợ bao gồm trợ lực lái, điều hòa, nguồn cung cấp năng lƣợng phụ trợ. Dựa trên các yếu tố đầu điều khiển từ chân ga và bàn đạp phanh, hệ thống điều khiển xe cung cấp tín hiệu thích hợp cho bộ chuyển đổi năng lƣợng điện có chức năng điều chỉnh dòng điện giữa điện đông cơ và nguồn năng lƣợng. Những nguồn năng lƣợng đƣợc tái sinh trong quá trình phanh có thể đƣợc nạp vào bộ nguồn năng lƣợng chính. Hầu hết pin EV dễ dàng có khả năng tiếp nhận nguồn năng lƣợng tái sinh này.
Trang 1MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ Ô TÔ ĐIỆN 4
1.1 SỰ PHÁT TRIỂN Ô TÔ ĐIÊN TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 4
1.1.1 Hoàn thiện động cơ diesel 4
1.1.2 Ôtô chạy bằng các loại nhiên liệu lỏng thay thế 5
1.1.3 Ôtô chạy bằng khí thiên nhiên 5
1.1.4 Ôtô chạy bằng khí dầu mỏ hóa lỏng LPG 6
1.1.5 Ôtô chạy bằng điện 6
1.1.6 Ôtô chạy bằng pile nhiên liệu 8
1.1.7 Ôtô hybrid ( ôtô lai) 8
1.2 GIỚI THIỆU CHUNG 9
1.4 Nhu cầu sử dụng ô tô điện phục vụ du lịch và sử dụng trong các cơ sở y tế 13 1.4.1 Phương tiện cá nhân: 13
1.4.2 Các phương tiện công cộng: 15
CHƯƠNG 2: TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ ẮC QUY CHO XE ĐIỆN HAUI-EV1 19
2.1 XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN 19
2.2 XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ CHO BỘ NGUỒN ẮC QUI 21
2.3 TỔNG QUAN CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ BỘ NGUỒN ẮC QUY 22
3.1 PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC 24
3.1.1 phương án 1: 24
3.1.2 phương án 2: 26
3.2 BỐ TRÍ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN XE ĐIỆN HAUI - EV1 28
Trang 2CHƯƠNG 4: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN TRÊN XE Ô TÔ ĐIỆN HAUI –
EV1 30
4.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 30
4.1.1Hộp điều khiển động cơ điện 30
4.1.2 Hệ thống cấp tín hiệu khi ga 33
4.1.3 thiết bị bảo vệ mạch 34
4.2 MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 35
4.2.1 Sơ đồ mắc nối cho bộ điều khiển động cơ điện 35
4.2.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 39 4.2.3 HỆ THỐNG NẠP 40
KẾT LUẬN 41
Trang 3DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Ô tô điện cổ điển 10
Hình 1.2 Cấu hình chung của ô tô điện hiện đại 11
Hình 1.3 Cấu hình các loại ô tô điện 12
Hình 1.4 Ô tô điện Tesla S 14
Hình 1.5 Ô tô điện sử dụng ở chicago 14
Hình 1.6 Xe đạp điện do Trung Quốc sản xuất 15
Hình 1.7 Tàu điện ngầm tại Tokyo, Nhật Bản 15
Hình 1.8 Tàu điện ngầm tiện dụng nhất ở Pháp 16
Hình1.9 Xe điện của hãng Mai Linh ở Đà Lạt 17
Hình 1.10 Xe điện sử dụng trong sân golf 17
Hình 2.1 hình dáng ngoài của động cơ 19
Hình 2.2: Đồ thị cường độ dòng điện và công suất của động cơ theo momen 20
Hình 2.3 Đồ thị tốc độ vòng quay, hiệu suất của động cơ ứng với momen 20
Hình 2.5 Hình dáng ngoài của ắc qui Pinaco N200 23
Hình 3.1 Hệ thống truyền lực với tỷ số truyền theo yêu cầu loại dùng trục các đăng 24
Hình 3.2 Hệ thống truyền lực với tỷ số truyền theo yêu cầu loại không dùng trục các đăng bánh răng trụ 25
Hình 3.3 Hệ thống truyền lực với tỷ số truyền theo yêu cầu loại không dùng trục các đăng bánh răng côn 26
Hình 3.4.Hệ thống truyền lực dùng lại truyền lực chính của xe có sẵn loại dùng trục các đăng 27
Hình 3.5.Hệ thống truyền lực dùng lại truyền lực chính của xe có sẵn loại không dùng trục các đăng 28
Hình 3.6 Hệ thống truyền lực thiết kế cho xe HAUI – EV1 29
Hình 4.1 Hình dáng bên ngoài hộp điều khiển curtis 1231C – 7701 - dùng loại chân ga dạng điện trở - Bảo vệ động cơ quá tải, quá áp, quá dòng, quá nhiệt 31
Hình 4.2 Mặt cạnh bên của hộp điều khiển 32
Hình 4.3 Đồ thị điện trở theo phần trăm dòng điện cấp ra 33
Hình 4.3 Hộp biến trở tín hiệu chân ga (Potentiometer) 33
Hình 4.4 Contactor SW2024.1.4 Công tắc đổi chiều 34
Hình 4.5 Contactor SW202 35
Hình 4.6 Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ 36
Hình 4.7 Máy nạp ECPC-N-72-80 39
Trang 4LỜI NÓI ĐẦU
Mật độ các phương tiện tham gia giao thông ngày càng nhiều đã tác động trực tiếp đến người tham gia giao thông, người đi đường, ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường sống và sức khỏe cộng đồng Bởi vậy, cần có những giải pháp cấp bách nhằm hạn chế ô nhiễm, góp phần giảm mức độ ô nhiễm không khí đô thị nói riêng và ô nhiễm môi trường nói chung, và các phương tiện giao thông chạy bằng năng lượng sạch là giải pháp tối ưu
Ở các nước phát triển cuộc chạy đua tìm nguồn năng lượng sạch cho ô tô nói chung đã từ lâu Theo xu thế chung đứng đầu danh sách là ô tô chạy bằng điện, ngoài ra còn có ô tô chạy bằng pin nhiên liệu, nhiên liệu khí thiên nhiên , nhiện liệu sinh học Nhưng vì những loại xe chạy bằng nhiên liệu sinh học và khí thiên nhiên có lợi thế so sánh thấp về mặt môi trường và giá thành nhiên liệu này còn cao nên hạn chế về mặt sử dụng
sự phát triển của ô tô sử dụng điện và pin nhiên liệu phụ thuộc vào khả năng phát triển, hoàn thiện các loại động cơ truyền thống và sử dụng các nguồn nhiên liệu sạch thay thế các nguồn nhiên kiệu lỏng ngày nay để giảm ô nhiễm môi trường Các yếu tố quan tâm để xem xét gồm dự báo chất lượng của hệ thống vận chuyển khách công cộng và giá thành của pin nhiên liệu với các loại nhiên liệu thay thế khác để đạt mức độ giảm NOx Kết quả nghiên cứu cho thấy trong vòng ít năm tới, kỹ thuật giảm NOx bằng cách cải thiện động cơ diesel, sử dụng LPG và khí thiên nhiên rẻ hơn là sử dụng pin nhiên liệu Trong tương lai dài hơn thì việc giảm NOx bằng cách sử dụng pin nhiên liệu trên xe bus sẽ có giá thành tương đương với việc cải thiện động cơ diesel để đạt cùng mức đô hiệu quả Để đạt cùng tính năng kinh tế và mức độ phát triển ô nhiễm đối với động cơ
sử dụng LPG thì trong thập niên 2010, giá thành hydro phải giảm đi 50% và giá thành pin nhiên liệu giảm đi 30% so với giá cả hiện nay Vì vậy trong 2 thập niên
Trang 5tới, ô tô chạy bằng pin nhiên liệu vẫn chưa có lợi thế cạnh tranh so với các loại nhiên liệu thay thế
Vì vậy trong điều kiện của nươc ta từ nay đến năm 2020, ô tô chạy bằng điện kết hợp với việc nạp điện bổ sung bằng động cơ nhiệt là phù hợp nhất Nhu cầu
sử dụng ô tô trong tương lai là xu thế tất yếu của xã hội phát triển Nước ta có thị trường nội đại hơn 90 triệu dân Cho tới nay, thị trường này hầu như vẫn còn nguyên vẹn Trong xu thế hòa nhập kinh tế khu vực AFTA và thế giới WTO, thị trường nội địa của nươc ta chắc chắn sẽ là mảnh đất màu mỡ đối với các nhà sản xuất ô tô thế giới Mặt khác việc hòa nhập kinh tế với thế giới sẽ nẩy sinh vấn đề
về tiêu chuẩn chất thải của xe cho phù hợp với những quy định của thế giới Nếu chúng ta cứ nhập xe từ nước khác về sẽ làm mất thị phần đối với một sản phẩm công nghiệp quan trọng của đất nước Vì vậy việc nghiên cứu thiết kế tiến tới sản xuất một chủng loại ô tô phù hợp với điều kiện sử dụng trong nước có ý nghĩa rất thiết thực và cấp bách đối với nước ta
Đề tài “ Thiết kế ô tô điện 6 chỗ ngồi” là một đề tài nhằm mục đích khảo sát
thiết kế ô tô chạy hoàn tơàn 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 thải ô nhiễm môi trường thấp, gần như bằng không, góp phần thực hiện nhiệm vụ cấp bách nói trên nhằm đẩy mạnh tiến trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước Tóm lại đề tài này có ý nghĩa trong cuộc sông 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 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
Trang 6- Tạo ra một nét mới nhằm khẳng định năng lực của người Việt Nam
Tuy nhiên, với một đề tài khá rộng và còn mới đối với em đòi hỏi phải có thời
gian dài nghiên cứu và thực nghiệm Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng với khả
năng và thời gian hạn chế nên bản đồ án của em còn nhiều khiếm khuyết Em
mong các thầy và các bạn góp ý để bản đồ án được hoàn thiện hơn
Em xin bày tỏ lòng biết ơn tới thầy giáo hướng dẫn : Nguyễn Anh Ngọc đã tận
tình chỉ bảo để em có thể hoàn thành được bản đồ án này
Em xin chân thành cảm ơn các Thầy trong bộ môn Khoa Công nghệ Ô tô cùng
các bạn đã giúp đỡ em trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành đồ án
Sinh viên
Nguyễn Văn Tuấn
Trang 7CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ Ô TÔ ĐIỆN
1.1 SỰ PHÁT TRIỂN Ô TÔ ĐIÊN TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
Sự phát triển các phương tiện giao thông ở các khu vực trên thế giới nói chung không giống nhau, mỗi nước có một quy định riêng về khi thải của xe, nhưng đều có xu hướng là từng bước cải tiến cũng như chế tạo ra loại ô tô mà mức ô nhiễm là thấp nhất và giảm tối thiểu sự tiêu hao nhiên liệu Mặt khác không những trong tương lai mà hiện nay nguồn tài nguyên dầu mỏ ngày càng cạn kiệt dẫn đến giá dầu tăng cao mà nguồn thu nhập của người dân lại tăng không đáng
kể Ngày nay xe chạy bằng dầu diezel, xăng và các nhiên liệu khác đều đang tràn ngập trên thị trường dẫn đến tình trạng ách tắc giao thông gây ra bao nhiêu vụ tai nạn thương 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 ngày càng tăng làm những tảng băng ở Bắc cực, Nam cực cùng những nơi khác tan ra gây ra lũ lụt, nước biển dâng cao, sóng thần làm cho thế giới phải lao đao Vì vậy việc tìm ra phương án làm giảm thiểu 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 (zero emission) là mục tiêu hướng tới của các nhà nghiên cứu và chế tạo ôtô ngày nay Có nhiều giải pháp đã được công bố trong những năm gần đây, tập trung là hoàn thiện quá trình cháy động cơ Diesel, sử dụng các loại nhiên liệu không truyền thống cho ôtô như LPG, khí thiên nhiên, methanol, biodiesel, điện, pile nhiên liệu, năng lượng mặt trời, ôtô lai (hybrid) Xu hướng phát triển ôtô sạch có thể tổng hợp như sau:
1.1.1 Hoàn thiện động cơ diesel
Các kỹ thuật mới để hoàn thiện động cơ diesel đã cho phép nâng cao rõ rệt tính năng của nó bao gồm áp dụng hệ thống phun ray chung (common rail) điều khiển điện tử, lọc bồ hóng và xử lý khí trên đường xả bằng bộ xúc tác ba chức năng, hoặc nâng cao chất lượng nhiên liệu, sử dụng nhiên liệu diesel có hàm
Trang 8lượng lưu huỳnh cực thấp Việc dùng động cơ diesel sử dụng đồng thời nhiên liệu khí và nhiên liệu lỏng (dual fuel) cũng là một giải pháp nâng cao tính năng của động cơ diesel
1.1.2 Ôtô chạy bằng các loại nhiên liệu lỏng thay thế
Các loại nhiên liệu lỏng thay thế quan tâm hiện nay là cồn, colza, có nguồn gốc từ thực vật Do thành phần C trong nhiên liệu thấp nên quá trình cháy sinh ra
ít chất ô nhiễm có gốc carbon, đặc biệt là giảm CO2, chất khí gây hiệu ứng nhà kính Tuy nhiên giải pháp này có lợi ở những nơi mà nguồn nhiên liệu này dồi dào hoặc các loại nhiên liệu trên được chiết xuất từ các chất thải của quá trình sản xuất công nghiệp Một loại nhiên liệu lỏng thay thế khác mới đây được công
bố là Dimethyl ether (DME) được chế tạo từ khí thiên nhiên
Đây là loại nhiên liệu thay thế cực sạch có thể dùng cho động cơ diesel giống như LPG Thử nghiệm trên ôtô cho thấy, ôtô dùng DME có mức độ phát ô nhiễm thấp hơn nhiều so với tiêu chuẩn ôtô phát ô nhiễm cực thấp California ULEV Nếu việc sản xuất DME trên qui mô công nghiệp thành hiện thực thì trong tương lai nó sẽ là nhiên liệu lỏng lý tưởng nhất vì khí thiên nhiên công bố đều khắp trên trái đất và có trữ lượng tương đương dầu mỏ
1.1.3 Ôtô chạy bằng khí thiên nhiên
Sử dụng ôtô chạy bằng khí thiên nhiên là một chính sách rất hữu ích về năng lượng thay thế trong tương lai, đặc biệt về phương diện giảm ô nhiễm môi trường trong thành phố Một trong những khó khăn khiến cho nguồn năng lượng này chưa được áp dụng rộng rãi trên phương tiện vận tải là vấn đề lưu trữ khí thiên nhiên (dạng khí hay dạng lỏng) trên ôtô Ngày nay việc chế tạo bình chứa khí thiên nhiên đã được cải thiện nhiều cả về công nghệ lẫn vật liệu, chẳng hạn
sử dụng bình chứa composite gia cố bằng sợi carbon
Trang 91.1.4 Ôtô chạy bằng khí dầu mỏ hóa lỏng LPG
Hiện nay nhiều nước, nhiều khu vực trên thế giới xem việc sử dụng LPG trên ôtô chạy trong thành phố là giải pháp bảo vệ môi trường không khí hữu hiệu Người ta dự báo lượng LPG tiêu thụ cho giao thông vận tải sẽ gia tăng trong những năm tới do số lượng ôtô sử dụng nguồn năng lượng này gia tăng
Khí dầu mỏ hóa lỏng LPG ngày càng trở nên là loại nhiên liệu ưa chuộng để chạy ôtô Ngoài những đặc điểm nổi bật về giảm ô nhiễm môi trường nó còn có lợi thế về sự thuận tiện trong chuyển đổi hệ thống nhiên liệu Việc chuyển đổi ôtô chạy bằng nhiên liệu lỏng sang dùng LPG có thể được thực hiện theo ba hướng: Sử dụng duy nhất nhiên liệu LPG, sử dụng hoặc xăng hoặc LPG, sử dụng đồng thời diesel và LPG (dual fuel) Việc tạo hỗn hợp LPG không khí có thể thực hiện bằng bộ chế hòa khí kiểu Venturie thông thường hay phun LPG trên đường nạp Những hệ thống phun mới đang được nghiên cứu phát triển là phun LPG dạng lỏng trong buồng cháy để tăng tính năng công tác của loại động cơ này Cũng như các loại nhiên liệu khí khác, việc lưu trữ LPG trên ôtô là vấn đề gây nhiều khó khăn nhất mặc dù áp suất hóa lỏng của LPG thấp hơn rất nhiều so với khí thiên nhiên hay các loại khí khác Các loại bình chứa nhiên liệu LPG cũng được cải tiến nhiều nhờ vật liệu và công nghệ mới
1.1.5 Ôtô chạy bằng điện
Ôtô chạy điện về nguyên tắc là ôtô sạch tuyệt đối (zero emission) đối với môi trường không khí trong thành phố Nhưng ôtô chạy bằng năng lượng điện gặp phải khó khăn vấn đề cung cấp điện năng, nếu như tất cả các loại ôtô đều chạy bằng điện thì ít hay nhiều còn phụ thuộc loại nhiên liệu dùng trong sản xuất điện năng So với nhiên liệu truyền thống, mức độ có lợi tính theo C02 tương đương trên 1Km lên 90% đối với điện sản xuất bằng năng lượng nguyên tử, khoảng 20% khi sản xuất điện bằng nhiên liệu và gần như không có lợi gì khi sản xuất bằng than
Trang 10Về mặt kỹ thuật thì ôtô chạy bằng điện có hai nhược điểm quan trọng đó là năng lượng dữ trữ thấp (Khoảng 100 lần so với ôtô dùng động cơ nhiệt truyền thống) và giá thành ban đầu cao hơn (30-40% cao hơn so với ôtô dùng động cơ nhiệt) Những chướng ngại khác cần được giải quyết để đưa ôtô chạy điện vào ứng dụng thực tế một cách đại trà là khả năng gia tốc, thời gian nạp điện, vấn đề sưởi và điều hòa không khí trong ôtô
Nếu như sự thâm nhập những ôtô chạy bằng điện vào cuộc sống của nhân loại thay các loại ôtô chạy bằng động cơ nhiệt thì các loại động cơ nhiệt được xử lý ô nhiễm triệt để với những thành tựu công nghệ hiện đại, dĩ nhiên bị biến mất vì thế mức độ có lợi về mặt ô nhiễm khi dùng động cơ điện sẽ không đáng kể, chắc chắn ít có lợi hơn khi thay ô tô cũ bằng ô tô mới dùng động cơ nhiệt hoàn thiện triệt để về mặt ô nhiễm
Về mặt xã hội ô tô chạy điện trong giai đoạn đầu sẽ có ảnh hưởng quan trọng đến vấn đề tâm lý xã hội Thật vậy, sự hạn chế tính năng kỹ thuật cũng như bán kính hoạt động của ôtô, trở ngại trong vấn đề nạp điện, khả năng sử dụng các dịch vụ tự phục vụ sẽ góp phần làm thay đổi thói quen của người dùng và dần dần làm thay đổi cách sống Mặt khác khi chuyển ôtô chạy bằng nhiên liệu truyền thống sang ôtô chạy bằng điện hoàn toàn sẽ gây ra 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 vào những năm tới của thế kỷ 21 mà sự phát triển của nó đi theo những sự cải tiến, hoàn thiện hay phát minh quan trọng về công nghệ nhưng hiện tại sự phát triển của ô tô này cũng không cho phép giải quyết một cách nhanh chóng vấn đề ô nhiễm môi trường đô thị vì không thể xây dựng toàn bộ cơ cấu hạ tầng cơ sở phục vụ trong một thời gian ngắn
Trang 111.1.6 Ôtô chạy bằng pile nhiên liệu
Một trong những giải pháp của nguồn năng lượng sạch cung cấp cho ôtô trong tương lai là pile nhiên liệu Pile nhiên liệu là hệ thống điện hóa biến đổi trực tiếp hóa năng trong nhiên liệu thành điện năng Pile nhiên liệu trước đây chỉ được nghiên cứu để cung cấp điện cho các con tàu không gian nhưng ngày nay pile nhiên liệu đã bước vào giai đoạn thương mại hóa để cung cấp năng lượng cho ôtô Do không có quá trình cháy xảy ra nên sản phẩm hoạt động của pile nhiên liệu là điện, nhiệt và hơi nước Vì vậy, có thể nói ôtô hoạt động bằng pile nhiên liệu là ôtô sạch tuyệt đối theo nghĩa phát thải chất ô nhiễm trong khí xả Ôtô chạy bằng pile nhiên liệu không nạp điện mà chỉ nạp nhiên liệu hydrogen Khó khăn vì vậy liên quan đến lưu trữ hydro dưới áp suất cao Nhiều nghiên cứu đề nghị điều chế hydro ngay trên xe để sử dụng cho pile nhiên liệu nhưng hệ thống như vậy rất cồng kềnh và phức tạp Tuy nhiên ngày nay người ta đã thành công trong chế tạo các loại pile nhiên liệu có hiệu suất cao và giá thành phù hợp nhưng việc áp dụng phương án này trên xe vẫn còn xa so với hiện thực vì so với các phương án làm giảm ô nhiễm khác, pile nhiên liệu chạy ôtô vẫn còn là loại nhiên liệu “xa xỉ” và “cao cấp” Ngày nay người ta thấy rằng nếu sử dụng pile nhiên liệu để chạy ôtô thì giá thành đắt hơn chạy bằng diesel khoảng 30%
1.1.7 Ôtô hybrid ( ôtô lai)
Xuất hiện từ đầu những năm 1990 và cho đến nay, ôtô hybrid đã luôn được nghiên cứu và phát triển như là một giải pháp hiệu quả về tính kinh tế và môi trường Trong thời gian gần đây, các nhà sản xuất ô tô hàng đầu trên thế giới như Toyota, Honda, đã tung ra thị trường những thế hệ ô tô mới có hiệu suất cao và giảm đáng kể lượng chất thải gây ô nhiểm môi trường được gọi là “ô tô lai” (Hybrid - Car) Có thể nói, công nghệ lai là chìa khoá mở cánh cửa tiến vào kỷ nguyên mới của những chiếc ô tô, đó là ô tô không gây ô nhiễm môi trường hay còn gọi là ô tô sinh thái (the ultimate eco-car)
Trang 121.2 GIỚI THIỆU CHUNG
Ô tô điện sử dụng một động cơ điện cho lực kéo, ắc qui, pin nhiên liệu cung cấp nguồn năng lượng tương ứng cho động cơ điện
Ô tô điện có nhiều ưu điểm hơn các loại phương tiện sử dụng động cơ đốt trong, chẳng hạn như không phát thải khí ô nhiễm, hiệu suất cao, độc lập với nguồn năng lượng từ dầu mỏ, yên tĩnh và hoạt động trơn tru Các nguyên tắc hoạt động cơ bản giữa ô tô điện và phương tiện sử dụng động cơ đốt trong tương
tự nhau Tuy nhiên một số khác biệt giữa ô tô sử dụng động cơ đốt trong và ô tô điện, chẳng hạn như sử dụng một bồn xăng so mới nguồn pin, động cơ đốt trong
so với động cơ điện và khác nhau về yêu cầu truyền dẫn
1.3 CẤU HÌNH CỦA Ô TÔ ĐIỆN
Trước đây các xe điện chủ yếu được chuyển đổi từ ô tô thông thường bằng cách thay thế động cơ đốt trong và thùng nhiên liệu với một động cơ điện và pin trong khi giữ lại tất cả các thành phần khác Nhược điểm như: khối lượng lớn, tính kinh hoạt và hiệu suất thấp là những nguyên nhân làm cho xe điện khó áp dụng rông rãi Hiện nay, ô tô hiện đại được tạo ra có chủ ý dựa vào thân và khung sườn được thiết kế riêng Điều này đáp ứng các yêu cầu về cấu trúc duy nhất cho ô tô và làm cho các ngồn động lực đẩy bằng điện được dử dụng linh hoạt hơn
Trang 13Hình 1.1 Ô tô điện cổ điển
Một ô tô điện cơ bản đƣợc minh họa nhƣ trong hình 1.1 Nó bao gồm ba hệ thống chủ yếu: hệ thống lực điện, hệ thống năng lƣợng, hệ thống phụ trợ
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 lƣợng bao gồm nguồn năng lƣợng, bộ phận quản lý năng lƣợng, và bộ phận tiếp năng lƣợng điện
Hệ thống phụ trợ bao gồm trợ lực lái, điều hòa, nguồn cung cấp năng lƣợng phụ trợ
Dựa trên các yếu tố đầu điều khiển từ chân ga và bàn đạp phanh, hệ thống điều khiển xe cung cấp tín hiệu thích hợp cho bộ chuyển đổi năng lƣợng điện có chức năng điều chỉnh dòng điện giữa điện đông cơ và nguồn năng lƣợng Những nguồn năng lƣợng đƣợc tái sinh trong quá trình phanh có thể đƣợc nạp vào bộ nguồn năng lƣợng chính Hầu hết pin EV dễ dàng có khả năng tiếp nhận nguồn năng lƣợng tái sinh này
Trang 14Hình 1.2 Cấu hình chung của ô tô điện hiện đại
Bộ phận quản lý năng lƣợng cùng với bộ phận điều khiển kiểm soát hoạt động phanh tái sinh và phục hồi năng lƣợng của nó Nó cũng kết hợp với bộ phận tiếp năng lƣợng để kiểm soát quá trình này và giám sát việc sử dụng các nguồn năng lƣợng
Nguồn cung cấp năng lƣợng phụ có chứ năng cung cấp năng lƣợng cần thiết với các điện áp khác nhau cho tất cả các thành phần phụ của xe nhƣ : điều hòa không khí, trợ lực lái, hệ thống đèn chiếu sáng…
Còn nhiều loại EV có kết cấu khác nhau do các biến thể dựa trên đặc điểm của động cơ điện và nguồn năng lƣợng, nhƣ trong hình 1.3
Trang 15Hình 1.3 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 2.2a cho thấy hình thưc đầu tiên của xe điện, trong đó có một động
cơ điện thay thế cho một 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 tỷ 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 hóa cho con người trong việc điều khiển xe bởi vì sự thay đổi tỉ số truyền là không cần thiết
c Tương tự trong 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 khienr càng đưn giản và chắc chắn
Trang 16d Truyền động vi sai được thay thế bằng cách sử dụng hai động cơ điện Mỗi động cơ 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 của 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 chuyền 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, một cặp bánh răng nhỏ được đặt bên trong bánh xe có thể kết nối trực tiếp với bánh xe Việc kiểm soát tốc độ của động cơ điện tương đương việc kiểm soát tốc
độ của bánh xe, và vì thế tốc độ của bánh xe được điều khiển, việc sắp xếp đòi hỏi các đông cơ có momen xoắn cao hơn để khởi động và tăng tốc độ xe
1.4 Nhu cầu sử dụng ô tô điện phục vụ du lịch và sử dụng trong các cơ sở y
tế
1.4.1 Phương tiện cá nhân:
+ Xe ô tô điện : xe điện sử dụng nguồn điện acqui, dùng năng lượng mặt trời Các loại xe này được ứng dụng trên cả ô tô cá nhân, ô tô tải, ô tô tải phục vụ công cộng
Hình 1.4 Mẫu xe điện phiên bản cao cấp Tesla S Tesla là một trong những hãng xe điện Mỹ đầu tiên chuyên sản xuất dòng xe sang, trước khi BMW giới thiệu i3 và i8 Thân làm từ hợp kim nhôm nhẹ có khả năng chịu lực tốt, hệ thống đèn xenon tự động khi nhận phản ứng ánh sáng từ môi trường bên ngoài Hộp số đơn cấp cố định có tỷ số truyền 9.73:1 Ngoài ra xe còn tích hợp những tính năng
an toàn như phanh ABS, kiểm soát cân bằng, kiểm soát hành trình và tám túi khí Động cơ điện đặt ngay trên hai trục trước và sau nên Tesla S có khoang chứa hành lý ở dưới nắp ca-pô phía trước và khoang hành lý phía sau Mẫu sedan Model S của Tesla sử dụng động cơ điện P85 công suất 115 mã lực
Trang 17Hình 1.4 Ô tô điện Tesla S
Hình 1.5 Ô tô điện sử dụng ở chicago
Trang 18+ Xe máy điện và xe đạp điện: là loại phương tiện đang có xu hướng phát triển mạnh
Hình 1.6 Xe đạp điện do Trung Quốc sản xuất
1.4.2 Các phương tiện công cộng:
+ Tàu điện : tàu điện được ứng dụng từ rất lâu là loại phương tiện dùng chở khách trong thành phố và khá phổ biến ở các nước trên thế giới cũng như nước
ta
Hình 1.7 Tàu điện ngầm tại Tokyo, Nhật Bản
Trang 19+ Mê trô : là loại phương tiện vận chuyển hành khách trong thành phố cũng như đường dài, như các tuyến metro trong các thành phố lớn ở châu Âu, và tuyến Metro đường dài từ Paris đến London
Hình 1.8 Tàu điện ngầm tiện dụng nhất ở Pháp
1.4.3 Các phương tiện dùng chuyên biệt trong các lĩnh vực giải trí thể thao, các lĩnh vực công nghiệp, các loại xe chuyên dùng trong các ngành:
+ Xe điện dùng trong công viên: là loại xe điện dùng chuyên chở hành khách trong công viên Các loại tàu điện cao tốc, cảm giác mạnh trong công viên
Trang 20Hình1.9 Xe điện của hãng Mai Linh ở Đà Lạt
+ Loại xe điện dùng trong thể thao: phục vụ các mục đích khác nhau, như trong lĩnh vực Golf, trở khách du lịch,
Hình 1.10 Xe điện sử dụng trong sân golf
Xe điện sẽ được sử dụng trong các bệnh viên vận chuyển nhanh chóng bệnh nhân cũng như các y bác sĩ để kịp thời cứu chữa bệnh nhân, đây là một hướng
Trang 21mới Tuy nhiên để có thể áp dụng hợp lí có hiệu quả cần nghiên cứu thay đổi kết cấu, bố trí lại các trang thiết bị để phù hợp với điều kiện sử dụng trong y tế
Trang 22CHƯƠNG 2: TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ ẮC QUY CHO
XE ĐIỆN HAUI-EV1 2.1 XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN
Để chọn được một động cơ phù hợp với yêu cầu của xe, chúng ta cần xác định được công suất cản của xe khi chạy ở tốc độ tối đa và momen của động cơ cần đảm bảo khả năng vượt dốc lớn nhất của xe
Ứng với tốc độ lớn nhất của xe là 60 km/h ( khi xe ở chế độ tải là lớn nhất) và hiệu suất của hệ thống truyền lực là 0,95 thì ta có công suất của động cơ để cân bằng với công cản của xe là 9307,42 W
Momen xoắn ứng với bánh xe có bán kính R = 0,23 , độ dốc lớn nhất xe có thể vượt khi ở chế độ tải lớn nhất là α = 15˚ là 841,7 Nm Với tỷ số truyền iH = 5.7 thì momen động cơ cần sẽ phải lớn hơn 147,67 Nm
Vậy chọn động cơ điện một chiều có công suất tại số vòng quay lớn nhất của
nó lớn hơn 9,30742 kW, và momen yêu cầu khi đến bánh xe phải lớn hơn 841
Nm
Hiện nay ngoài thị trường chúng tôi tìm được loại động cơ sau: WarP 11
Hình 2.1 hình dáng ngoài của động cơ