Thiết kế chế tạo mô hình ô tô điện sử dụng khung vỏ composite

HÌNH 6.3 Roto của động cơ BLDC HÌNH 6.4 Các dạng Rotor của động cơ một chiều không chổi than HÌNH 6.5 Động cơ BLDC cấu trúc nằm ngang HÌNH 6.6 Sơ đồ cấp điện cho các cuộn dây stato HÌNH

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH Ô TÔ ĐIỆN

SỬ DỤNG KHUNG VỎ COMPOSITE

Sinh viên thực hiện: Trần Minh Sang

Đà Nẵng – Năm 2019

TÓM TẮT

Tên đề tài: Thiết kế chế tạo mô hình ô tô điện sử dụng khung vỏ composite Nhóm sinh viên thực hiện:

Họ và tên sinh viên Mã số sinh viên Lớp

Huỳnh Hoài Phương 103140040 14C4A

Cấu trúc đồ án tốt nghiệp gồm 9 chương sau:

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Phân tích lựa chọn phương án thiết kế

Chương 3: Tính toán thiết kế khung composite cho ô tô điện 4 bánh

Chương 4: Tính toán thiết kế vỏ composite cho ô tô điện 4 bánh

Chương 5: Thiết kế hệ thống truyền động cho ô tô điện 4 bánh

Chương 6: Hệ thống điều khiển động cơ BLDC

Chương 7: Tính toán thiết kế tổng thể cho ô tô điện 4 bánh

Chương 8: Thiết kế hệ thống lái, hệ thống phanh cho ô tô điện 4 bánh

Chương 9: Quy trình gia công và lắp ráp

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Khoa: Cơ Khí Giao Thông Ngành: Kỹ thuật cơ khí

1 Tên đề tài đồ án:

Thiết kế chế tạo mô hình ô tô điện sử dụng khung vỏ composite

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

Theo tài liệu từ nhà chế tạo động cơ điện, thiết bị điện tử

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Phân tích lựa chọn phương án thiết kế

Chương 3: Tính toán thiết kế khung composite cho ô tô điện 4 bánh

Chương 4: Tính toán thiết kế vỏ composite cho ô tô điện 4 bánh

Chương 5: Thiết kế hệ thống truyền động cho ô tô điện 4 bánh

Chương 6: Hệ thống điều khiển động cơ BLDC

Chương 7: Tính toán thiết kế tổng thể cho ô tô điện 4 bánh

Chương 8: Thiết kế hệ thống lái, hệ thống phanh cho ô tô điện 4 bánh

Chương 9: Quy trình gia công và lắp ráp

5 Các bản vẽ, đồ thị

Tổng thể xe điện 4 bánh (A3)

Khung xe (A3)

Bích trục sau (A3)

Moay ơ đĩa xích (A3)

Moay ơ khớp một chiều (A3)

Bảng vẽ kết cấu hệ thống treo (A3)

Bảng vẽ kết cấu hệ thống truyền động (A3)

Bảng vẽ tấm gia cường (A3)

Bảng vẽ moay ơ bánh xe (A3)

6 Họ tên người hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 25/02/2019

LỜI NÓI ĐẦU

Trong suốt khoảng thời gian làm đề tài tốt nghiệp, chúng em đã gặt hái được rất nhiều kiến thức chuyên ngành cũng như sự kết hợp làm việc nhóm

Lời đầu tiên chúng em xin cảm ơn đến Thầy TS Lê Văn Tụy, thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp và xin gửi lời cảm ơn gửi đến các Thầy Cô trong Khoa Cơ khí Giao thông Cảm ơn sự động viên và giúp đỡ tận tình từ gia đình và bạn bè

Chúng em đã phấn đấu và nỗ lực hết mình để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, song thời gian và kiến thức còn hạn chế nên còn nhiều thiếu sót mong quý thầy cô và bạn đọc đóng góp để đồ án này được hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

CAM ĐOAN

Chúng em xin cam đoan đây là đề tài riêng của nhóm, đề tài không trùng lặp với bất

kỳ đề tài đồ án tốt nghiệp nào trước đây Các thông tin, số liệu được sử dụng và tính toán đều từ các tài liệu có nguồn gốc rõ ràng, theo quy định

MỤC LỤC

TÓM TẮT i

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii

LỜI NÓI ĐẦU i

CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT viii

MỞ ĐẦU 1

I MỤC ĐÍCH LỰA CHỌN ĐỀ TÀI 1

II MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 1

III PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 1

1 Phạm vi nghiên cứu 1

2 Đối tượng nghiên cứu 2

IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2

1 Về lý thuyết 2

2 Về thực nghiệm 2

1.1 Mục đích ý nghĩa khoa học của đề tài 3

1.2 Nguồn năng lượng tương lai 3

1.2.1 Năng lượng gió 3

1.2.2 Biomass - nhiên liệu sinh khối 4

1.2.3 Thủy điện 5

1.2.4 Năng lượng hạt nhân 6

1.2.5 Năng lượng mặt trời 7

1.3 Tổng quan về sự phát triển của phương tiện giao thông sử dụng nhiên liệu sạch trên thế giới và Việt Nam 8

1.3.1 Hoàn thiện động cơ diesel 9

1.3.2 Ôtô chạy bằng các loại nhiên liệu lỏng thay thế 9

1.3.3 Ôtô chạy bằng khí thiên nhiên 10

1.3.4 Ôtô chạy bằng khí dầu mỏ hóa lỏng LPG 10

1.3.5 Ôtô chạy bằng điện 10

1.3.6 Ô tô chạy bằng pin nhiên liệu 11

1.3.7 Ôtô hybrid 12

1.3 Tổng quan về xe điện cá nhân 12

1.3.1 Giới thiệu chung 12

1.3.2 Cấu hình của một số loại xe điện cá nhân 13

1.3.2.1 Cấu hình của ô tô điện 13

1.3.2.2 Cấu hình một số xe điện cỡ nhỏ 15

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 16

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CHO Ô TÔ ĐIỆN 4 BÁNH 20

3.1 Tính chọn motor điện 20

3.1.1 Tính và xây dựng đặc tính cho Động Cơ Điện 20

3.1.2 Tính công suất nguồn động lực 20

3.1.3 Chọn công suất cho nguồn động lực 20

3.1.4 Tính tỉ số truyền giảm tốc 21

3.1.5 Tính lực kéo cho nguồn điện 21

3.1.6 Tính đặc tính lực cản 23

3.1.7 Tính thời gian tăng tốc của ô tô 24

3.2 Tính chọn ắc quy 27

3.3 Tính toán các thông số động học của xe 30

3.3.1 Xác định tỷ số truyền của hệ thống truyền lực 30

3.4 Truyền động xích 31

3.5 Thiết kế các hệ thống truyền động 34

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUNG COMPOSITE CHO Ô TÔ ĐIỆN 4 BÁNH 35

4.1 Khái niệm 35

4.2 Ưu nhược điểm 35

4.3 Phân loại và lựa chọn vật liệu 36

4.3.1 Phân loại vật liệu composite 36

4.3.2 Phân tích và lựa chọn vật liệu 36

4.3.2.1 PVC form 36

4.3.2.2 Sợi thủy tinh 37

4.3.2.3 Sợi carbon 38

4.3.2.4 Lựa chọn vật liệu 39

4.4 Tính toán thiết kế khung 39

4.5 Thiết kế khung 42

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VỎ CHO XE Ô TÔ ĐIỆN 4 BÁNH 43

5.1 Phân tích lựa chọn vật liệu 43

5.1.1 Phân loại vật liệu composite 43

5.1.2 Phân tích và lựa chọn vật liệu 43

5.1.2.1 PVC form 43

5.1.2.2 Sợi thủy tinh 44

5.1.2.3 Sợi cacbon 45

5.1.2.4 Lựa chọn vật liệu 46

5.2 Thiết kế vỏ 47

CHƯƠNG 6: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BLDC 48

6.1 Sơ đồ điều khiển động cơ BLDC 48

6.2 Nguyên lý điều khiển động cơ BLDC 48

6.3 Cảm biến vị trí Hall sensor 50

6.4 Nguyên lí hoạt động của động cơ BLDC 52

6.5 Ưu-nhược điểm chung của động cơ một chiều không chổi than 53

CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN TỔNG THỂ CHO XE ĐIỆN 4 BÁNH 54

7.1 Thiết kế chung 54

7.2 Tính toán động lực học tổng thể của xe 55

7.2.1 Các thông số đầu vào 55

7.2.2 Tính lật 55

7.2.2.1 Tính lật ngang 56

7.2.2.2 Tính lật dọc 58

7.2.2.3 Biểu đồ 59

7.2.2.3.1 Vận tốc giới hạn theo bán kính cua 59

CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI VÀ HỆ THỐNG PHANH CHO Ô TÔ ĐIỆN 4 BÁNH 60

8.1 Thiết kế hệ thống lái 60

8.2 Lựa chọn hệ thống phanh 60

8.3 Công dụng 60

8.2.1 Yêu cầu 61

8.2.2 Phân loại 61

CHƯƠNG 9: QUY TRÌNH GIA CÔNG VÀ LẮP RÁP 63

9.1 Quy trình gia công khung 63

9.2 Phương án gia công vỏ 63

9.3 Gia công và lắp ráp các hệ thống trên xe 63

9.3.1 Gia công hệ thống truyền động 63

9.3.2 Hệ thống treo 63

9.3.3 Hệ thống phanh 64

KẾT LUẬN 65

D TÀI LIỆU THAM KHẢO 66

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

BẢNG 3.1 Đặc tính lực kéo của động cơ điện theo vận tốc

BẢNG 3.2 Lực cản

BẢNG 3.3 Gía trị gia tốc

BẢNG 3.4 Thời gian tăng tốc của ô tô

BẢNG 4.1 Thông số đầu vào

BẢNG 4.2 thông số tính toán

BẢNG 4.3 Giá trị nội lực tại các mặt cắt ngang của khung

BẢNG 7.1 Thông số thiết kế kỹ thuật của xe điện

BẢNG 7.2 Thông số đầu vào

BẢNG 7.3 Xác định vận tốc lớn nhất theo bán kính cua

HÌNH 1.1 Máy phát điện sử dụng năng lượng gió

HÌNH 1.2 Nhiên liệu sinh học

HÌNH 1.3 Thủy điện đang là một phần quan trọng của nguồn năng lượng

HÌNH 1.4 Nhà máy nhiệt điện hạt nhân

HÌNH 1.5 Nhà máy điện năng lượng mặt trời

HÌNH 1.6 Ô tô chạy bằng nhiên liệu sinh học

HÌNH 1.7 Ô tô chạy bằng điện

HÌNH 1.8 Ô tô Hybrid

HÌNH 1.9 Ô tô điện cổ điển

HÌNH 1.10 Ô tô hiện đại

HÌNH 2.1 Phương án thiết kế xe điện 4 bánh có hộp giảm tốc và visai

HÌNH 2.2 Phương án thiết kế xe điện 4 bánh dẫn động trực tiếp

HÌNH 2.3 Phương án thiết kế xe điện 4 bánh dẫn động qua nhông, xích

HÌNH 3.1 Sơ đồ bộ truyền động xích

HÌNH 3.2 Đồ thị đặc tính lực kéo của động cơ điện theo vận tốc

HÌNH 3.3 Đặc tính lực kéo và lực cản theo vận tốc

HÌNH 3.4 Đồ thị gia tốc khi chuyển động của ô tô

HÌNH 3.5 Đồ thị thời gian tăng tốc ứng với tốc độ

HÌNH 3.6 Acquy Globe 12V-15Ah

HÌNH 3.7 Bộ truyền động xích

HÌNH 3.8 Hệ thống truyền động xích

HÌNH 3.9 Xích ống con lăn

HÌNH 3.10 Xích răng

HÌNH 6.3 Roto của động cơ BLDC

HÌNH 6.4 Các dạng Rotor của động cơ một chiều không chổi than

HÌNH 6.5 Động cơ BLDC cấu trúc nằm ngang

HÌNH 6.6 Sơ đồ cấp điện cho các cuộn dây stato

HÌNH 7.1 các hình chiếu của xe điện 4 bánh

HÌNH 7.2 Sơ đồ minh họa bán kính vòng quay

HÌNH 7.3 Sơ đồ lực tác dụng ngang lên thân xe

HÌNH 7.4 Sơ đồ lực tác dụng dọc lên thân xe

HÌNH 7.5 Đồ thị xác định vận tốc lớn nhất theo bán kính cua

HÌNH 8.1 Hệ thống lái trên xe

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

KÝ HIỆU:

G [KG] Trọng lượng toàn bộ của xe

Fk [N] Lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động

Gk [KG] Trọng lượng khung xương

Gct [KG] Trọng lượng trục trước và bánh xe

Gcs [KG] Trọng lượng bánh xe sau

Gm [KG] Trọng lượng động cơ

Ga [KG] Trọng lượng acquy trước

Gl [KG] Trọng lượng tay lái

Ff1 [N] Lực cản lăn ở bánh xe chủ động

Ff2 [N] Lực cản lăn ở bánh xe bị động

Fw [N] Lực cản không khí

Fi [N] Lực cản lên dốc

Fj [N] Lực quán tính của ô tô khi chuyển động

Z1, Z2 [N] Phản lực tiếp tuyến của mặt đường tác dụng lên các

L [m] Chiều dài cơ sở

a, b [m] Khoảng cách từ tâm đến trục bánh xe trước và bánh xe sau

hg [m] Tọa độ trọng tâm của xe theo chiều cao

inner [v/ph] Tốc độ quay bánh xe phía trong

outter [v/ph] Tốc độ quay bánh xe phía ngoài

 [v/ph] Độ chênh lệch tốc độ quay vòng của hai bánh xe

0 [v/ph] Độ chênh lệch tốc độ quay vòng ban đầu của bánh xe

0 [v/ph] Tốc độ ban đầu của bánh xe

K0 [-] Hệ số góc quay ban đầu

Kps [-] Hệ só góc quay khi có hệ thống hỗ trợ lái

d [m] Quãng đường di chuyển của sóng âm

v [m/s] Vận tốc sóng âm trong không khí

t [s] Quãng thời gian truyền sóng

VH [V] Điện áp Hall

kH [m3/c] Hằng số Hall

Ic [A] Dòng cấp vào

MỞ ĐẦU

I MỤC ĐÍCH LỰA CHỌN ĐỀ TÀI

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của nghành công nghiệp ô tô đã mang lại nhiều thuận tiện trong đời sống, tuy nhiên số lượng ô tô ngày càng tăng kéo theo nhiều vấn đề về môi trường, nhiên liệu ngày càng cạn kiệt

Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu tìm nguồn năng lượng thay thế Nguồn năng lượng điện sử dụng trên phương tiện giao thông là một trong những giải pháp hiệu quả nhất Ở các thành phố lớn đã bắt đầu xu hướng sử dụng xe điện cá nhân Với những ưu điểm, thân thiện, nhỏ gọn thuận tiện, người lớn tuổi dể sử dụng

Thêm vào đó việc sử dụng vật liệu composite nhờ những ưu điểm vượt trội với tính chất nổi bật là nhẹ, độ bền cao,cứng vững, chịu va đập, uốn kéo tốt Sẽ là vật liệu được sử dụng rộng rãi trong tương lai đặc biệt là ngành công nghiệp ô tô

Đề tài ‘‘Thiết kế chế tạo mô hình ô tô điện sử dụng khung vỏ composite’’ là

một đề tài nhằm mục đích khảo sát thiết kế một phương tiện giao thông chạy hoàn toàn bằng năng lượng điện, điều khiển bằng điện, đặt nền tảng cho việc thiết kế và sản xuất một xe điện mang thương 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 và tạo ra một nét mới để khẳng định nguồn nhân lực của con người Việt Nam

II MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

• Tính toán thiết kế tính ổn định trên xe điện

• Nghiên cứu thiết kế chế tạo kết cấu cơ khí trên xe điện

• Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển trên xe

III PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

1 Phạm vi nghiên cứu

• Xe điện thiết kế chạy trên các địa hình bằng phẳng như sân bay, khu công nghiệp hay các cơ sở sản xuất

• Xe điện chạy với vận tốc tối đa khoảng 70 [Km/h]

• Tính toán lựa chọn động cơ điện, ắc quy, nguồn sạc cho xe điện

• Tính toán, thiết kế khung vỏ, bộ truyền động cho xe điện

• Thiết kế hệ thống điều khiển trên xe điện

2 Đối tượng nghiên cứu

• Sử dụng Excel để tính toán, xây dựng biểu đồ

• Sử dụng các phần phềm thiết kế Catia, CAD để thiết kế xe

2 Về thực nghiệm

• Sau khi chế tạo xong phần khung vỏ của xe điện thì tiến hành lắp đặt hệ thống điện lên xe

• Sử dụng hệ thống điều khiển động cơ BLDC

• Chạy thử nghiệm sau khi lắp đặt

• Kiểm tra độ ổn định của hệ thống cơ khí để tiến hành điều chỉnh cho hợp lí

• Đo đạc các thông số và tiến hành điều chỉnh để xe hoạt động ổn định

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

1.1 Mục đích ý nghĩa khoa học của đề tài

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của nghành công nghiệp ô tô đã mang lại nhiều thuận tiện trong đời sống, tuy nhiên số lượng ô tô ngày càng tăng kéo theo nhiều vấn đề về môi trường, nhiên liệu ngày càng cạn kiệt

Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu tìm nguồn năng lượng thay thế Nguồn năng lượng điện sử dụng trên phương tiện giao thông là một trong những giải pháp hiệu quả nhất Ở các thành phố lớn đã bắt đầu xu hướng sử dụng xe điện cá nhân Với những ưu điểm, thân thiện, nhỏ gọn thuận tiện, người lớn tuổi dể sử dụng

Trên cơ sở đó, đã có rất nhiều giải pháp được đưa ra nhưng giải pháp áp dụng công nghệ vẫn là giải pháp được đánh giá cao Điều này được minh chứng bởi những chiếc ôtô điện thông minh của các hãng xe lớn như TESLA, BMW, … Cũng chính nhờ vậy

mà các hãng xe này có thể duy trì được hoạt động sản xuất kinh doanh các dòng xe của mình trong nền kinh tế cạnh tranh cao

Thêm vào đó việc sử dụng vật liệu composite nhờ những ưu điểm vượt trội với tính chất nổi bật là nhẹ, độ bền cao,cứng vững, chịu va đập, uốn kéo tốt Sẽ là vật liệu được sử dụng rộng rãi trong tương lai đặc biệt là ngành công nghiệp ô tô

Đề tài ‘‘Thiết kế chế tạo mô hình ô tô điện sử dụng khung vỏ composite’’ là

một đề tài nhằm mục đích khảo sát thiết kế một phương tiện giao thông chạy hoàn toàn bằng năng lượng điện, điều khiển bằng điện, đặt nền tảng cho việc thiết kế và sản xuất một xe điện mang thương 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 và tạo ra một nét mới để khẳng định nguồn nhân lực của con người Việt Nam

1.2 Nguồn năng lượng tương lai

1.2.1 Năng lượng gió

Năng lượng gió là một hình thức gián tiếp của năng lượng mặt trời Sử dụng năng lượng gió là một trong những phương thức thu thập năng lượng được biết đến từ thời

cổ đại Khái niệm sử dụng cối xay gió đang có bước tiến xa hơn khi các nhà khoa học đang muốn tạo ra máy điện trên bầu trời bằng cách thả nổi cối xay gió ở độ cao 4,5 km trong bầu khí quyển Hệ thống này trang bị 4 cánh quạt và 2 tua-bin giúp tạo ra nguồn điện từ gió Năng lượng gió hiện nay chỉ chiếm 0,1% nhu cầu điện của thế giới, nhưng

con số này dự kiến sẽ tăng nhanh và là một trong những hình thức của năng lượng sạch trong tương lai Việc mở rộng khai thác năng lượng gió cũng gặp những khó khăn không nhỏ bởi hệ thống này phụ thuộc vào vị trí của nơi có gió mạnh Nhiều lo ngại chỉ ra rằng các trang trại gió có thể ảnh hưởng đến thời tiết địa phương, nhưng điều này vẫn chưa được nghiên cứu một cách triệt để Các nhà khoa học hy vọng rằng việc dùng cối xay gió trên bầu trời sẽ góp phần giải quyết những vấn đề hạn chế kể trên

Hình 1.1: Máy phát điện sử dụng năng lượng gió

1.2.2 Biomass - nhiên liệu sinh khối

Năng lượng sinh khối, hay nhiên liệu sinh học, bao gồm các vật chất chứa năng lượng hóa học dự trữ trong chất hữu cơ Sinh khối là các phế phẩm từ nông nghiệp (rơm rạ, bã mía, vỏ, xơ bắp, ) và phế phẩm lâm nghiệp (lá khô, vụn gỗ, ) Nhiên liệu sinh khối có thể ở dạng rắn, lỏng hay khí được đốt để phóng thích năng lượng như ethanol hay thành dạng khí sinh học (biogas)

Hình 1.2: Nhiên liệu sinh học Nhưng không giống như một số nguồn năng lượng tái tạo khác, năng lượng sinh khối không thực sự sạch vì khi đốt chất hữu cơ sẽ tạo ra một lượng lớn cacbon đioxide Ngoài ra, để sử dụng rộng rãi thì người ta phải tìm cách bù đắp bằng việc trồng các loại cây phát triển nhanh và cỏ để dùng làm nguồn cung cấp nhiên liệu Các nhà khoa học cũng đang thử nghiệm với việc sử dụng vi khuẩn để tác động vào sinh khối và sản xuất hydro để làm nhiên liệu Đây là một nguồn nhiên liêu sinh học thay thế khá thú vị nhưng gây tranh cãi ở quy trình biến đổi nhiệt (TCP) Không giống như các nhiên liệu

tự nhiên thông thường, TCP có thể chuyển đổi hầu như bất kỳ loại chất hữu cơ thành dầu lửa và nước nhưng lượng chất thải gây hiệu ứng nhà kính cũng không giảm được bao nhiêu

1.2.3 Thủy điện

Thủy điện hiện tại chiếm 20% nguồn điện năng của thế giới Tính đến gần đây, nhiều nhận định cho rằng thủy điện từ năng lượng nước là một nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú mà không đòi hỏi thêm nhiên liệu và không gây ô nhiễm Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu mới đây chỉ ra một số thách thức của các đập thủy điện có thể tạo ra một lượng đáng kể cacbon dioxide và methane qua sự phân rã của các nguyên liệu thực vật ngập nước

Hình 1.3: Thủy điện đang là một phần quan trọng của nguồn năng lượng Bên cạnh đó, một nhược điểm của đập nước nữa là mọi người dân sống xung quanh thường phải di dời để đảm bảo tính an toàn Điển hình như trường hợp của Dự

án đập Tam Hiệp ở Trung Quốc - đập lớn nhất trên thế giới khi hoàn thành trong năm

2009 thì 1,9 triệu người đã phải di chuyển cùng vô số các di tích lịch sử đã bị nhấn chìm và biến mất Ngoài ra, một vấn đề lớn của thủy điện nữa là việc ngăn sông, đắp đập không phù hợp sẽ làm thay đổi hệ sinh thái trong khu vực và là một trong những nguyên nhân gây ra hạn hán, ngập lụt…

1.2.4 Năng lượng hạt nhân

Albert Einstein đã nói rằng ranh giới giữa vật chất và năng lượng không còn rõ ràng Năng lượng có thể được tạo ra bởi các nguyên tử - quá trình chia tách hoặc kết hợp được gọi là sự phân hạch và nhiệt hạch tương ứng Phân hạch hạt nhân phóng xạ

có hại và tạo ra lượng lớn chất phóng xạ, có tác động hàng ngàn năm và có thể phá hủy toàn bộ hệ sinh thái nếu bị rò rỉ Lo ngại lớn hơn nữa là năng lượng hạt nhân đã và đang được sử dụng như một loại vũ khí có sức hủy diệt kinh khủng

Hiện nay, hầu hết các nhà máy điện hạt nhân sử dụng phản ứng phân hạch, đòi hỏi một lượng lớn năng lượng để sản xuất và duy trì ở nhiệt độ cao cần thiết Ý tưởng tổng hợp nhiệt hạch âm thanh - về mặt kỹ thuật được hiểu là tổng hợp nhiệt hạch bằng quán tính âm thanh - xuất xứ từ một hiện tượng tự nhiên phát quang do âm thanh (sonolumi

- nescence)

Hình 1.4: Nhà máy nhiệt điện hạt nhân Nguyên lý hoạt động ở đây là sử dụng các loa phóng thanh gắn vào bình chứa đầy chất lỏng rồi truyền sóng áp suất, kích thích sự chuyển động các bọt sóng âm Các bọt này lớn lên và tan vỡ tuần hoàn, tạo nên các chớp loé sáng thấy được, kéo dài không quá 50 picô giây Bọt tạo ra nhiệt độ và áp suất có thể đạt đến mức khởi động được phản ứng tổng hợp nhiệt hạch Các nhà khoa học cũng đang nghiên cứu một phương pháp để tạo ra phản ứng tổng hợp hạt nhân được kiểm soát bằng cách đẩy các ion hydro "nặng" trong điện trường mạnh

1.2.5 Năng lượng mặt trời

Theo báo cáo dự đoán của Tổ chức Năng lượng Quốc tế (International Energy Agency), đến năm 2050 mặt trời có thể sẽ trở thành nguồn điện năng lớn nhất, xếp trên

cả nhiên liệu hóa thạch, năng lượng gió, thủy năng và năng lượng hạt nhân Năm 2006

ở Úc, tháp năng lượng mặt trời khổng lồ cao 1km với 32 tua-bin khí có tổng công suất

200 MW đã đi vào sử dụng Hệ thống năng lượng mặt trời này được bao quanh bởi một nhà kính khổng lồ có tác dụng làm nóng không khí để làm quay tua-bin xung quanh chân tháp Giới chuyên gia ước tính rằng các nhà máy điện sẽ có thể tạo ra 200 megawat điện và giảm được 700.000 tấn khí gây hiệu ứng nhà kính trong mỗi năm Và gần đây nhất là nhà máy điện năng lượng mặt trời Topaz có công suất 550 megawatt với 9 triệu tấm pin quang điện, bao phủ hơn 24 ha tại California, Mỹ

Đây được xem là nguồn năng lượng mặt trời lớn nhất thế giới hiện nay và Topaz cung cấp điện năng cho khoảng 160.000 hộ gia đình

Hình 1.5: Nhà máy điện năng lượng mặt trời

Hệ thống năng lượng mặt trời không đòi hỏi thêm nhiên liệu khác để hoạt động và tác động ô nhiễm môi trường gần như là không có Ánh sáng mặt trời có thể được lưu lại thành nhiệt để sử dụng ngay hoặc chuyển đổi thành điện năng Ngoài ra, công nghệ còn cho phép biến đổi ánh sáng thành năng lượng điện thông qua hiệu ứng quang điện Những hạn chế của hệ thống năng lượng mặt trời bao gồm chi phí ban đầu cao và đòi hỏi không gian sử dụng khá lớn Không chỉ vậy, đối với hầu hết các lựa chọn thay thế năng lượng mặt trời thì hiệu suất sử dụng có thể bị ảnh hưởng bởi sự ô nhiễm không khí và thời tiết làm giảm lượng ánh sáng mặt trời

1.3 Tổng quan về sự phát triển của phương tiện giao thông sử dụng nhiên liệu sạch 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 khí thải của xe, nhưng đều có

xu hướng là từng bước cải tiến cũng như chế tạo ra loại ôtô 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 hoặc các nhiên liệu khác đều đang tràn ngập trên thị trường dẫn đến tình trạng ùn tắc giao thông, cũng như gây ô nhiễm môi trường, hệ sinh thái thay đổi dẫn đến hiệu ứng nhà kính nên nhiệt độ ngày một tăng làm những tảng băng ở Bắc cực, Nam cực cùng những nơi khác tan ra gây ra lũ lụt, sóng thần 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)

1.3.1 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 lượng 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

1.3.2 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

Hình 1.6: Ô tô chạy bằng nhiên liệu sinh học

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 quy mô công nghiệp thành hiện thực thì trong tương lai nó sẽ là nhiên liệu lỏng lý tưởng nhất vì khí thiên nhiên phân

bố đều khắp trên trái đất và có trữ lượng tương đương dầu mỏ

1.3.3 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

1.3.4 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

1.3.5 Ôtô chạy bằng điện

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 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

Hình 1.7: Ô tô chạy bằng điện

1.3.6 Ô tô chạy bằng pin nhiên liệu

Một trong những giải pháp của nguồn năng lượng sạch cung cấp cho ôtô trong tương lai là pin nhiên liệu Pin nhiên liệu là hệ thống điện hóa biến đổi trực tiếp hóa năng trong nhiên liệu thành điện năng Pin nhiên liệu trước đây chỉ được nghiên cứu

để cung cấp điện cho các con tàu không gian nhưng ngày nay pin 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 pin nhiên liệu là điện, nhiệt và hơi nước Vì vậy, có thể nói ôtô hoạt động bằng pin nhiên liệu là ôtô sạch tuyệt đối theo nghĩa phát thải chất ô nhiễm trong khí xả Ôtô chạy bằng pin 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 pin 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 pin 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, pin nhiên liệu chạy ôtô vẫn còn là loại nhiên liệu “xa xỉ” và “cao cấp”

Ngày nay người ta thấy rằng nếu sử dụng pin nhiên liệu để chạy ôtô thì giá thành đắt hơn chạy bằng diesel khoảng 30%

tô, đó là ô tô không gây ô nhiễm môi trường hay còn gọi là ô tô sinh thái (the ultimate eco-car)

1.3 Tổng quan về xe điện cá nhân

1.3.1 Giới thiệu chung

Xe điện sử dụng một động cơ điện cho lực kéo: acquy, pin nhiên liệu cung cấp nguồn năng lượng tương ứng cho động cơ điện Xe 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, không gây ồn Các nguyên tắt hoạt động cơ bản giữa xe điện và phương tiện sử dụng động cơ đốt trong

tương tự nhau Tuy nhiên, một số khác biệt giữa phương tiện sử dụng động cơ đốt trong và xe điện, chẳng hạn như sử dụng một bồn chứa xăng so với nguồn pin, động

cơ đốt trong so với động cơ điện, và khác nhau về yêu cầu truyền dẫn, các hệ thống trên xe như hệ thống lái, hệ thống dẫn động, hệ thống treo

1.3.2 Cấu hình của một số loại xe điện cá nhân

1.3.2.1 Cấu hình của ô tô điện

Trước đây, các xe điện chủ yếu được chuyển đổi từ các 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 linh hoạt

và hiệu suất thất là những nguyên nhân làm cho xe điện khó áp dụng rộng rãi

Hiện nay, ô tô hiện đại được tạo ra có chủ ý dựa vào nguyên bản của 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 nguồn động lực đẩy bằng điện được sử dụng linh hoạt hơn Một ô tô điện cơ bản bao gồm ba hệ thống chủ yếu: Hệ động lực điện, hệ thống năng lượng, và 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

Hình 1.9: Ô tô điện cổ điển

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

Hình 1 10 Ô tô hiện đại

Bộ chuyển đổi điện

Tín hiệu điều khiển Động cơ điện

Truyền động

cơ khí

Quản lý năng lượng

Nguồn năng lượng

Sạc ăcquy

Nguồn năng lượng phụ

Điều hòa không khí

Trợ lực lái

Phanh

Chân ga

Bộ chuyển

đổi điện

Dựa trên các yếu tố đầu vào điều khiển từ chân ga và bàn đạp phanh, hệ thống điều khiển xe cung cấp tín hiệu điện thích hợp cho bộ chuyển đổi năng lượng điện có chức năng điều chỉnh dòng điện giữa điện động cơ và nguồn năng lượng Những nguồn năng lượng được tái sinh trong quá trình phanh có thể được nạp vào nguồn năng lượng chính Hầu hết pin EV dễ dàng có khả năng tiếp nhận nguồn năng lượng tái sinh này

1.3.2.2 Cấu hình một số xe điện cỡ nhỏ

Xe đạp điện, xe máy điện: Xe đạp điện được thiết kế dựa trên cấu tạo của một chiếc xe đạp thông thường, có gắng thêm hệ thống điện, Acquy và bộ điều khiển Một

xe đạp điện hiện hành cấu tạp từ 4 bộ phận chính sau :

Động cơ xe đạp điện : Động cơ xe đạp điện gồm có 2 loại, đó là động cơ có chổi than (DC) và động cơ không có chổi than (BLDC)

Hệ thống điều khiển : Hệ thống các bo mạch điều khiển giúp chuyển đổi từ điều khiển của người lái thành các tín hiểu điện và tạo dòng điện phù hợp đưa tới động cơ, nhờ đó ta có thể tùy chỉnh tốc độ nhanh chậm cho xe, bật tắt các tín hiệu đèn báo trên

xe

Acquy hoặc pin : Pin hoăc Acquy là nguồn cung cấp điện cho xe hoạt động Pin lithium – ion là loại phổ biến nhất và được sử dụng rộng rãi vì tính năng ưu việt, loại pin này thiết kế theo công nghệ Nhật Bản có thể đi được quảng đường dài ừ 70 km đến

100 km Đối với xe sử dụng acquy, thì mỗi dòng xe có thiết kế số lượng acquy khác nhau tùy thuộc vào điện áp của động cơ mà xe sử dụng Quãng đường đi được có thể đạt tới 80 km đến 100 km cho một lần sạc

Hiện nay loại xe điện 4 bánh đang được nghiên cứu phát triển mạnh mẽ với những cải tiến mới với nhưng tính năng ưu việt hơn như thân thiện với môi trường, nhỏ gọn thuận tiện, ổn định an toàn, phù hợp với mọi lứa tuổi Đã có rất loại xe với mẫu mã đẹp, xe vận hành ổn định và an toàn như Tesla, Rimac Automobili, Classic Factory, Weltmeister, NIO, Lucid Motors

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

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 Thiết kế chế tạo phải đảm bảo một số yêu cầu sau:

- Xe phải vận hành ổn định, độ tin cậy cao trong các điều kiện sử dụng

- Dễ dàng sửa chữa, bảo dưỡng

- Có tính thẩm mỹ, giá thành thấp, tuổi thọ cao

- Dễ dàng điều khiển, an toàn

- Phù hợp với mọi lứa tuổi, người già người trẻ đều có thể dùng được

- Có tính kinh tế, tránh lãng phí công suất và tiêu hao nguồn năng lượng

2.2 Phương án thiết kế xe điện 4 bánh

Hình 2.1: Phương án thiết kế xe điện 4 bánh có hộp giảm tốc và visai

1 – Bánh xe trước; 2 – Động cơ; 3 – Hộp giảm tốc; 4 – Visai; 5 – Bánh xe sau

• Ưu điểm:

- Điều khiển một động cơ điện dễ dàng

- ít hao tổn nhiên liệu

• Nhược điểm :

- Tính kinh tế : kinh tế cao để đặt mua hộp giảm tốc và visai theo tính toán thiết kế

- Tính kỹ thuật :

+ Tăng khối lượng của xe

+ Giảm hiệu suất từ động cơ tới bánh xe thông qua bộ truyền

Hình 2.2: Phương án thiết kế xe điện 4 bánh dẫn động trực tiếp

1 – Bánh xe trước; 2- Động cơ; 3– Bánh xe sau

• Ưu điểm:

- Kết cấu đơn giản nhỏ gọn

- Vì không thông qua bộ truyền nên đạt được hiệu suất cao

• Nhược điểm:

- Cần độ chính xác cao để hai bánh đồng trục

- Khó khăn trong vấn đề điều khiển hai động cơ

- Momen yêu cầu của động cơ lớn

Hình 2.3: Phương án thiết kế xe điện 4 bánh dẫn động qua nhông, xích

1 – Bánh xe trước; 2 – Động cơ; 3 – Hộp giảm tốc; 4 – Visai; 5 – Bánh xe sau

• Ưu điểm :

- Dễ dàng gia công và lắp ráp

- Không cần đồ chuẩn xác cao

- Bộ truyền nhông xích giá thành phải chăng, mặt hàng thông dụng, dễ dàng mua và sửa chữa khi hỏng hóc

- Kết cấu đơn giản, khối lượng gọn nhẹ

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CHO Ô TÔ ĐIỆN

4 BÁNH

3.1 Tính chọn motor điện

3.1.1 Tính và xây dựng đặc tính cho Động Cơ Điện

Số liệu cho đầu bài:

+ Trọng lượng toàn bộ xe: Ga= 0,3 tấn= 3000 [N]

+ Tốc độ lớn nhất của xe: Vmax= 65 [km/h]= 18 [m/s]

+ Bán kính làm việc của bánh xe: Rbx= 0,276 [m]

3.1.2 Tính công suất nguồn động lực

- Lực cản lăn Ff:

max

53, 63 2800

- Hiệu suất truyền động:  =0, 95

- Công suất trục động cơ Nedc:

2568,3 0,95

w edc

F V N

3.1.3 Chọn công suất cho nguồn động lực

+ Công suất nguồn điện:

N = E 3000[W]

4050

N

n = [v/ph]; n = B 1012,5[v/ph]

3.1.4 Tính tỉ số truyền giảm tốc

Hình 3.1: Sơ đồ bộ truyền động xích

Tỉ số truyền của giảm tốc igt:

_ _

4050

6, 49

623, 9

N gt BX

n i n

3.1.5 Tính lực kéo cho nguồn điện

Tính momen Me của động cơ điện theo công thức:

E E E

N M

bx

M i F

Bảng 3.1: Đặc tính lực kéo của động cơ điện theo vận tốc

Hình 3.2: Đồ thị đặc tính lực kéo của động cơ điện theo vận tốc

3.1.6 Tính đặc tính lực cản

Ta có công thức tính lực cản:

2

.f k A v G

F c= +

2

) 2800

Bảng 3.2: Lực cản

Hình 3.3: Đặc tính lực kéo và lực cản theo vận tốc

3.1.7 Tính thời gian tăng tốc của ô tô

Thời gian tăng tốc từ v=0 đến v=65[km/h] theo định nghĩa ta có:

J

dv dt dt

dv

J =  =Suy ra:

dv dt

dt

dv g

G v A k f G

F = + 2 + Suy ra:

i

G

f G F F dt

dv

.

Hình 3.4: Đồ thị gia tốc khi chuyển động của ô tô

dv v J v J

dv t

0 0

).

( 1 ) (Suy ra:

J i J t

.)1(

1)(

14.44 16.03 15.34 19.39 16.24 23.71 17.14 29.71 18.05 39.46 Bảng 3.4: Thời gian tăng tốc của ô tô Vậy thời gian tăng tốc trong khoảng từ 0 đến 65[km/h] của ô tô khoảng 39,5 [s]

Hình 3.5: Đồ thị thời gian tăng tốc ứng với tốc độ

Vì dung lượng ắc quy được sản xuất theo tiêu chuẩn, chọn loại bình có hiệu điện thế 12(V) và dung lượng 12 AH Dung lượng acquy bằng tích giữa dòng điện phóng

và thời gian phóng điện : AH = IM.t Theo đặc tuyến của acquy thì dòng phóng định mức bằng dung lượng của acquy và dòng phóng cho phép có thể đạt gấp 3 lần dòng định mức