CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 3 1.1 Lý do chọn dề tài 3 1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 3 1.3 Mục đích và ý nghĩa của đề tài 5 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ XE GẮN MÁY HYBRID 6 2.1 Định nghĩa xe hybrid 6 2.2 Xe gắn máy hybrid 6 2.3 Ưu điễm nổi bật của xe gắn máy hybrid 7 2.4 Xu hướng phát triển của xe mô tô hybrid 8 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẢI TẠO XE GẮN MÁY THÀNH XE GẮN MÁY HYBRID 10 3.1 Thiết kế cải tạo xe gắn máy có sẵn thành xe gắn máy hybrid 10 3.1.1 Phân tích lựa chọn loại xe cần cải tạo 10 3.1.2 Phân tích các phương án lắp đặt động cơ nhiệt và động cơ điện 11 3.1.3 Thiết kế bố trí động cơ điện 12 3.2 Thiết kế bố trí hệ thống truyền động điện cho xe gắn máy hybrid 13 3.2.1 Phân tích, lựa chọn phương án phối hợp công suất 13 3.3 Thiết kế bố trí lắp đặt các hệ thống bổ sung 16 3.4 Bố trí lắp đặt ắc-quy cho động cơ điện 18 3.5 Tính toán, kiểm tra sức bền toàn hệ thống khung sau khi cải tạo 19 3.6 Phân tích tính toán động cơ điện và đánh giá hiệu năng của xe 21 3.6.1 Xác định động cơ điện. 21 3.6.2 Tính toán động cơ nhiệt 24 3.7 Thiết kế mạch điện điều khiển cho xe mới cải tạo 26 3.8 Thiết kế mạch sạc cho xe cải tạo 29 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 30 PHỤ LỤC Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, của công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa thì đời sống người dân thế giới nói chung và nước ta nói riêng cũng được cải thiện rõ rệt. Đi cùng với những điểm tích cực đó thì sự phát triển của kinh tế, xã hội cũng làm tăng nhu cầu sử dụng các máy móc, phương tiện đi lại qua đó tăng mức độ phát thải ô nhiễm cho môi trường và tiêu hao 1 lượng lớn nhiên liệu trong khi đó nhiên liệu dần cạn kiệt. Đặc biệt trong những năm gần đây tốc độ tăng trưởng nhanh của kinh tế và dân số đã khiến cho tình trạng ô nhiễm môi trường càng trở nên trầm trọng, sức ép đối với nguồn nguyên-nhiên liệu ngày càng tăng. Trong bối cảnh đó, hạn chế ô nhiễm môi trường và việc tiết kiệm nhiên nhiệu là mục tiêu ưu tiên hàng đầu trong quá trình tạo ra 1 chiếc xe. Song song với việc sử dụng các nguồn nhiên liệu mới ít hoặc không gây ô nhiễm, cải tiến động cơ đốt trong nhằm nâng cao hiệu suất và giảm ô nhiễm thì sử dụng công nghệ Hybrid cũng là một biện pháp rất khả thi đã được nhiều hãng xe lớn nghiên cứu và áp dụng. Vì vậy nhóm chúng em chọn đề tài :“Thiết kế cải tạo xe gắn máy thành xe gắn máy hybrid” và nhóm sẽ thiết kế trên xe máy tay ga. Trong thời gian thực hiện đồ án, nhóm chúng em đã cố gắng vận dụng kiến thức về công nghệ hybrid để áp dụng vào thiết kế xe gắn máy, tuy nhiên do còn nhiều hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Nhóm chúng em rất mong nhận được sự thông cảm cũng như sự hỗ trở, chỉ bảo góp ý từ các thầy cô và bạn bè đề tài này hoàn thiện hơn. Xe gắn máy hybrid do nhóm thiết kế có thể còn nhiều khuyết điểm nhưng nhóm hy vọng đề tài này sẽ là cơ sở phục vụ cho việc nghiên cứu, cải tiến nhằm xây dựng nên một chiếc xe máy hybrid hoàn thiện hơn trong tương
Tiểu Luận PRO(123docz.net,0343252360) TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO NĂNG LƯỢNG MỚI TRÊN Ô TÔ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CẢI TẠO XE MÁY THÀNH XE MÁY HYBRID Tp Hồ Chí Minh, Tháng 12 năm 2021 Tiểu Luận PRO(123docz.net,0343252360) Mục lục CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Lý chọn dề tài 1.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.3 Mục đích ý nghĩa đề tài CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ XE GẮN MÁY HYBRID 2.1 Định nghĩa xe hybrid 2.2 Xe gắn máy hybrid 2.3 Ưu điễm bật xe gắn máy hybrid 2.4 Xu hướng phát triển xe mô tô hybrid CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CẢI TẠO XE GẮN MÁY THÀNH XE GẮN MÁY HYBRID 10 3.1 Thiết kế cải tạo xe gắn máy có sẵn thành xe gắn máy hybrid 10 3.1.1 Phân tích lựa chọn loại xe cần cải tạo 10 3.1.2 Phân tích phương án lắp đặt động nhiệt động điện 11 3.1.3 Thiết kế bố trí động điện 12 3.2 Thiết kế bố trí hệ thống truyền động điện cho xe gắn máy hybrid 3.2.1 Phân tích, lựa chọn phương án phối hợp công suất 13 13 3.3 Thiết kế bố trí lắp đặt hệ thống bổ sung 16 3.4 Bố trí lắp đặt ắc-quy cho động điện 18 3.5 Tính tốn, kiểm tra sức bền tồn hệ thống khung sau cải tạo 19 3.6 Phân tích tính tốn động điện đánh giá hiệu xe 21 3.6.1 Xác định động điện 21 3.6.2 Tính tốn động nhiệt 24 3.7 Thiết kế mạch điện điều khiển cho xe cải tạo 26 3.8 Thiết kế mạch sạc cho xe cải tạo 29 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 30 PHỤ LỤC 30 Tiểu Luận PRO(123docz.net,0343252360) CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Lý chọn dề tài: Cùng với phát triển kinh tế, cơng cơng nghiệp hóa đại hóa đời sống người dân giới nói chung nước ta nói riêng cải thiện rõ rệt Đi với điểm tích cực phát triển kinh tế, xã hội làm tăng nhu cầu sử dụng máy móc, phương tiện lại qua tăng mức độ phát thải ô nhiễm cho môi trường tiêu hao lượng lớn nhiên liệu nhiên liệu dần cạn kiệt Đặc biệt năm gần tốc độ tăng trưởng nhanh kinh tế dân số khiến cho tình trạng nhiễm mơi trường trở nên trầm trọng, sức ép nguồn nguyên-nhiên liệu ngày tăng Trong bối cảnh đó, hạn chế ô nhiễm môi trường việc tiết kiệm nhiên nhiệu mục tiêu ưu tiên hàng đầu trình tạo xe Song song với việc sử dụng nguồn nhiên liệu khơng gây ô nhiễm, cải tiến động đốt nhằm nâng cao hiệu suất giảm nhiễm sử dụng công nghệ Hybrid biện pháp khả thi nhiều hãng xe lớn nghiên cứu áp dụng Vì nhóm chúng em chọn đề tài :“Thiết kế cải tạo xe gắn máy thành xe gắn máy hybrid” nhóm thiết kế xe máy tay ga Trong thời gian thực đồ án, nhóm chúng em cố gắng vận dụng kiến thức công nghệ hybrid để áp dụng vào thiết kế xe gắn máy, nhiên nhiều hạn chế kiến thức kinh nghiệm nên tránh khỏi thiếu sót Nhóm chúng em mong nhận thông cảm hỗ trở, bảo góp ý từ thầy bạn bè đề tài hoàn thiện Xe gắn máy hybrid nhóm thiết kế cịn nhiều khuyết điểm nhóm hy vọng đề tài sở phục vụ cho việc nghiên cứu, cải tiến nhằm xây dựng nên xe máy hybrid hoàn thiện tương lai 1.2 Tình hình nghiên cứu nước Tiểu Luận PRO(123docz.net,0343252360) * Trên giới - Có nhiều hãng xe lớn giới tập trung vào dòng xe hybrid hãng Toyota, Honda, Kia, BMW, - Năm 2015 Toyota tự đặt thách thức môi trường đến năm 2050, có mục tiêu phát triển loại xe phát thải CO2 0% Để thực hóa mục tiêu đó, Toyota phát triển tất dịng xe điện hóa xe Hybrid khơng sạc ngồi (HEV), xe Hybrid có sạc ngồi (PHEV), xe điện (BEV) xe chạy khí Hydro (FCEV) * Trong nước - Năm 2019, Hà Nội, Công ty Honda Việt Nam Trường Đại học Công nghệ Giao thông vận tải phối hợp triển khai hợp phần nghiên cứu đánh giá khả sử dụng xe máy điện Việt Nam Công ty Honda Việt Nam tiến hành hỗ trợ theo hình thức cho mượn 180 xe mô tô điện Honda PCX để nghiên cứu tiến hành sử dụng đánh giá khả sử dụng, ưu nhược điểm loại hình xe điện hai bánh điều kiện Việt Nam - Các trường đại học có chun ngành khí động học cho sinh viên nghiên cứu lĩnh vực xe hybrid Cụ thể năm 2018, nhóm sinh viên bạn Đại Học Đà Nẵng với hướng dẫn GS TSKH Bùi Văn Ga thực thành công đề tài cải tạo xe Cub 50 thành xe gắn máy hybrid * Xét đề tài nhóm, đề tài khơng giới mẻ Việt Nam Hiện nước ta nghiên cứu đưa vào sử dụng phương tiện giao thơng hồn tồn điện việc sử dụng xe máy hybrid chưa cao - Nhóm muốn kết hợp sử dụng đồng thời động xăng lẫn điện xe có dung tích xy-lanh nhỏ chủ yếu di chuyển thị vừa đảm bảo vấn đề Tiểu Luận PRO(123docz.net,0343252360) công suất vừa tiết kiệm lượng nhiên liệu cần thiết để hạn chế tối đa ô nhiễm mơi trường 1.3 Mục đích ý nghĩa đề tài Lượng xe gắn máy nước ta năm gần gia tăng nhanh chóng, vượt xa so với dự báo quan quản lý nhà nước Do tính động cao giá phù hợp với khả kinh tế phần lớn người dân nên thời gian tới, loại phương tiện giữ vai trò thiết yếu q trình di chuyển người Ngồi ra, đa số phương tiện vận chuyển giao thông giới có sử dụng động nhiệt nguồn phát thải gây nhiễm bầu khí Vì vậy, việc làm giảm mức độ phát thải ô nhiễm chúng đối tượng ý nghiên cứu nhà sản xuất ô tô, xe gắn máy Trên sở đó, có nhiều giải pháp đưa giải pháp áp dụng công nghệ giải pháp đánh giá cao Điều minh chứng ôtô có động thơng minh tiết kiệm nhiên liệu hãng xe lớn Toyota, Honda,… Cũng nhờ mà hãng xe trì hoạt động sản xuất kinh doanh dòng xe kinh tế cạnh tranh cao Chính trên, đề tài tập trung nghiên cứu cải tiến xe gắn máy chạy động xăng đơn sang sử dụng kết hợp hai nguồn lượng động đốt động điện Mục đích giảm thiểu thời gian hoạt động cho động đốt nhằm góp phần tiết kiệm nhiên liệu Bên cạnh việc sử dụng đồng thời động đốt động điện giúp giảm lượng khí thải chất nhiễm mơi trường, nâng cao cơng suất tính kinh tế cho phương tiện Tiểu Luận PRO(123docz.net,0343252360) CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ XE GẮN MÁY HYBRID 2.1 Định nghĩa xe hybrid Xe hybrid xe sử dụng động tổng hợp kết hợp động chạy truyền thống (động xăng diesel) với dạng lượng khác lượng thuỷ lực, lượng khí nén đặc biệt xe hybrid kết hợp dộng đốt động điện Động điện lấy từ pin hay acquy có hiệu suất cao Điểm đặc biệt pin hay acquy nạp điện trình xe xuống dốc phanh xe Vì khơng có trình tiêu hao lượng phanh mà lượng cung cấp ngược lại để nạp điện cho pin acquy Nhờ mà xe tiết kiệm nhiên liệu vận hành động điện đồng thời tái sinh lượng điện để dùng cần thiết 2.2 Xe gắn máy hybrid Lượng xe gắn máy nước ta năm gần gia tăng nhanh chóng, vượt xa so với dự báo quan quản lý nhà nước Hiện tương lai, loại phương tiện đóng vai trị quan trọng di chuyển người dân tính động cao, giá phù hợp với túi tiền đại đa số người dân lao động Công nghệ hybrid bắt đầu nghiên cứu áp dụng mô tô năm đầu kỷ 21 Tháng năm 2005, Honda giới thiệu mẫu xe hybrid Scooter với tính bật giảm ô nhiễm môi trường tiết kiệm nhiên liệu Xe hybrid kết hợp hoạt động động đốt phun xăng điện tử 50cc động điện kiểu xoay chiều đồng gắn trực tiếp vào bánh sau xe Hệ thống sử dụng bình ắc quy để lưu trữ lượng Khi chạy đường phẳng thành phố, động điện dẫn động xe chạy với tốc độ đạt 30 km/h Khi cần lực phát động lớn tăng tốc lên dốc động đốt Tiểu Luận PRO(123docz.net,0343252360) kết với động điện thông qua truyền động đai vô cấp để tăng thêm công suất kéo Để tận dụng lượng, xe giảm tốc xuống dốc động điện trở thành máy phát điện nạp điện vào ắc-quy Các loại xe máy hybrid chạy sử dụng động đốt chạy liệu xăng động điện chạy acquy Nhờ phối hợp sử dụng tối ưu cơng suất động nên tính kinh tế động nhiệt cải thiện đáng kể Giảm đáng kể mức tiêu hao nhiên liệu, đồng thời giảm thiểu khí thải độc hại mơi trường Xe vận hành cách mạnh mẽ êm ái, ngồi cịn tạo cảm giác cho người lái phấn khích chạy đường 2.3 Ưu điễm bật xe gắn máy hybrid Ngồi tính kinh tế nhiên liệu cao lượng phát thải thấp, xe hybrid cịn có đặc điểm sức mạnh yên tĩnh Hình 1: Ưu điểm xe hybrid Tiểu Luận PRO(123docz.net,0343252360) - Cơng nghệ hybrid có tính kinh tế nhiên liệu cao đồng thời góp phần giảm lượng khí thải CO2 - Một lợi ích khác xe hybrid yên tĩnh, không cần phải sử dụng động lúc để vận hành - Xe hybrid sử dụng động xăng mô tơ điện q trình tăng tốc góp phần tăng tốc mượt mà, nhẹ nhàng liền mạch - Tiết kiệm nhiên liệu 2.4 Xu hướng phát triển xe mô tô hybrid Sự phát triển phương tiện giao thơng khu vực giới nói chung khơng giống nhau, nước có quy định riêng khí thải, xu hướng ngày tương lai bước cải tiến chế tạo loại xe mà mức ô nhiễm thấp giảm tối thiểu tiêu hao nhiên liệu Điều cấp thiết mà môi trường dần bị ô nhiễm nghiêm trọng nguồn tài nguyên dầu mỏ ngày cạn kiệt dẫn đến giá xăng dầu tăng cao mà nguồn thu nhập người dân lại tăng không đáng kể Không riêng ô tô mà ngày xe mô tô hybrid mục tiêu hướng tới các nhà nghiên cứu chế tạo Với phát triển khoa học kĩ thuật dự báo tương lai hầu hết người ta dần thay xe chạy động điện xe lai thay sử dụng động đốt Đối với nước khu vực Đông Nam Á, Thái Lan quốc gia Chính phủ hỗ trợ khuyến khích người dân sử dụng Cụ thể, lần họp báo trước thềm diễn triển lãm ô tô lớn Đông Nam Á - Bangkok Motor Show 2017, bà Hirunya Suchinai - Chủ tịch Ủy ban Đầu tư Thái Lan cho biết, quan thông qua ưu đãi thuế nhằm thúc đẩy sản xuất loại xe chạy điện Thái Lan Tiểu Luận PRO(123docz.net,0343252360) Chính sách phát triển sản xuất xe hybrid hybrid chạy điện (plug-in hybrid) Thái Lan triển khai năm nay, cịn xe chạy điện hồn tồn vào năm 2018 Trong đó, thị trường Việt Nam, xe hybrid dòng xe chưa phổ biến thị trường người biết đến Tuy nhiên, dịng xe với nhiều cơng nghệ tiên tiến, đặc biệt khả tiết kiệm nhiên liệu bảo vệ môi trường hứa hẹn tạo nên sốt tương lai Tiểu Luận PRO(123docz.net,0343252360) CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CẢI TẠO XE GẮN MÁY THÀNH XE GẮN MÁY HYBRID 3.1 Thiết kế cải tạo xe gắn máy có sẵn thành xe gắn máy hybrid STT Tên sản phẩm Động điện Xe máy tay ga 50cc acquy arduino Bộ điều tốc Diode Role Zener ĐV Cái Chiế c cái Cái cái Tổ ng Số lượ ng 1 1 10 10 10 Đơn giá VN Đ 2.000.000 23.699.00 275.000 110.000 300.000 1000 1000 1000 Thành tiền VNĐ 2.000.000 23.699.000 550.000 110.000 300.000 10000 10000 10000 26.689.000 Bảng 1: Bảng dự trù kinh phí cho đề tài 3.1.1 Phân tích lựa chọn loại xe cần cải tạo Với phương án phối hợp công suất động điện động nhiệt xe gắn máy khơng cần động cơng suất lớn Trong điều kiện kinh tế làm đề tài cịn có nhiều hạn chế, u cầu xe gắn máy có kết cấu nhỏ gọn, trọng lượng xe khơng q lớn Vì nhóm chúng em chọn xe máy tay ga, để tiến hành cải tạo thành xe gắn máy hybrid Động chọn xe gắn máy có động cơng suất bé sử dụng phổ biến dung tích xi lanh 50cc, cơng suất tối đa 3,5 kW tốc độ động 7500 vịng/phút Tiểu Luận PRO(123docz.net,0343252360) 3.4 Bố trí lắp đặt ắc-quy cho động điện Phương án đặt động điện phía trước động điện loại có cơng suất lớn nên ắc-quy theo với động điện có dung lượng lớn Động điện sử dụng điện áp 24 (V) nên có bình ắc-quy loại 12 (V), 14A/h Mỗi bình ắc-quy dài 150 (mmm), rộng 98 (mm), cao 95 (mm) nặng 7(kg) Việc bố trí ắc-quy cho động điện dựa tiêu chí sau: - Tận dụng khoảng không gian trống trải xe để lắp đặt - Khơng gây vướng víu cho người lái người ngồi sau - Có tính thẩm mĩ cao - Khi trời mưa hộp chưa ắc-quy phải đảm bảo khơng đọng nước Qua tiêu chí trên, phương án bố trí ắc-quy xe gắn máy hybrid nhóm em tiến hành bỏ cốp xe Vì thể tích cốp xe rộng đủ chỗ để đặt bình acquy loại Hình 7: Acquy bố trí xe Tiểu Luận PRO(123docz.net,0343252360) 3.5 Tính tốn, kiểm tra sức bền tồn hệ thống khung sau cải tạo Xe sau cải thiện động điện gắn thẳng lốp xe bình acquy gắn vào cốp xe Ta có thơng số đầu vào: Bảng: Các thơng số đầu vào tính tốn bền khung xe S T T Tên gọi Thông số 60kg Khối lượng đặt lên yên trước Khối lượng đặt lên yên sau Khối lượng ắc-quy 14kg/2 bình Khối lượng khối động Ứng suất uốn cho phép 25kg 60kg 160.104[N/m ] Tiểu Luận PRO(123docz.net,0343252360) Hình 8: Sơ đồ lực tác dụng lên khung P1: tập trung người lái tác dụng lên yên trước P1 = m.g = (60+14).9,81 = 725,94 [N] P2: Lực tâp trung người ngồi sau ắc-quy tác dụng lên yên sau P2 = m.g = 60.9,81 = 588,6 [N] P3: Lực tập trung khối động tác dụng lên khung P3 = m.g = 25.9,81 = 245.25 [N] Dựa vào phương trình cân lực momen, xác định phản lực liên kết A F, ta có: YA = 293.55 [N] ; YF = 1266.24 [N] Dùng phương pháp mặt cắt, ta xác định thành phần nội lực tren đoạn từ A đến F, qua ta vẽ biểu đồ momen uốn lên khung Tiểu Luận PRO(123docz.net,0343252360) Hình 9: Biểu đồ momen uốn lên khung xe Dựa vào biểu đồ momen ta xác định momen cực đại tác dụng lên khung Tiểu Luận PRO(123docz.net,0343252360) Mmax = 423526 [N.mm] =423526.10-3[N.m] Với khung chế tạo từ thép ống có mặt cắt ngang hình vành khăn, ta xác định momen kháng uốn với mặt cắt ngang hình vành khăn sau: Ứng suất uốn cực đại khung: M σ umax = max 423526.10−3 W max = Khung xe chế tạo từ thép dập CT3 có : [ 2,25.10−3 188233,7 [ N / m ] σ ¿ u = 160.104 [N/m2] > σ umax Như vậy, khung xe đảm bảo điều kiện bền 3.6 Phân tích tính toán động điện đánh giá hiệu xe 3.6.1 Xác định động điện Chúng ta tính tốn thiết kế xe gắn máy hybrid có khối lượng tổng cộng 220 kg (chở người) chạy với vận tốc 50km/h Và riêng xe chạy sử dụng động điện 20 km/h Công suất cần thiết động điện tạo lực kéo FM thắng lực cản lăn mặt đường FL, lực cản lên dốc FD lực cản gió FG lực cản tăng tốc FQ Phương trình cân lực sau: FM= Ff+Fi+Fw+Fj Lực cản lăn tính: Ff = f.G với f hệ số cản lăn G = 2200 N trọng lượng tải xe gồm (trọng lượng xe , bình acquy, người ngồi , động cơ, truyền động) Chọn f = 0,02 xe hoạt động chủ yếu đường nhựa , F f = 0,02.2200=44N Lực cản lên dốc tính: F i = G sinα với sinα độ dốc mặt đường, với độ dốc 20% sinα = 0,2, ta có Fi = 2200.0,2 = 440N Lực cản gió tính Fw=k.S.v2 với k hệ số cản khơng khí, S diện tích cản diện v vận tốc xe Đối với xe gắn máy: k = 0,4÷0,5 Ns 2/m4 S = 0,5÷0,7 m2, Chọn k=0,4 Ns2/m4và vận tốc xe chọn v = 20 km/h = 5,56 m/s, ta có: FG = 0,4.0,5.5,562 = 6,18 N Lực quán tính Fj = M.a, với M khối lượng toàn a gia tốc xe Chọn gia tốc a = m/s2 ta có: Fj = 220.1= 220N Tuy nhiên, để hạn chế công suất động điện ta không cho phép xe hoạt động chế độ có lực cản xảy lúc Chẳng hạn, xe lên dốc ta cho phép xe chạy vận tốc nhỏ nên bỏ qua lực qn tính lực cản gió, xe chạy với tốc độ tối đa xem không tồn lực cản lên dốc lực quán tính Như vậy, lực cần thiết động điện trường hợp tính lại là: FM1 = Ff+Fi = 44+440 = 484N FM2 = Fw+Fj = 44+6,18 = 50,18N Cả trường hợp có lực cản chung nhỏ trường hợp tổng quát phù hợp với chế độ hoạt động thực tế xe Trường hợp xe chạy tốc độ tối đa xem xe sử dụng hết công suất động điện, trường hợp xe leo dốc trương hợp lực cản có lớn lúc ta chạy với vận tốc bé cơng suất phụ tải lớn trường hợp xe chạy tốc độ tối đa Ta chọn trường hợp xe chạy tối đa sử dụng động điện để xác đinh cân công suất động cơ, FM=FM2 = 50.18N vận tốc xe 5.56 m/s Ta có cơng suất cản xe lúc là: PM = FM.v = 50,18.5,56 = 279 W Đây công suất cản xe sử dụng động điện, công suất cần thiết để động điện cân với công cản xe trường hợp là: Pk = PM/ η, với η hiệu suất hệ thống truyền lực, chọn sơ η = 0,95, ta được: Pk = 279 /0,95 = 293W ⇨ Chọn động điện 300W => chọn hiệu điện 24V- 13Ah thích hợp Ta có xe chạy theo chế độ.: - Sử dụng động điện chạy với tốc độ lớn v=20km/h = 5,56 m/s - Momen kéo bánh xe động điện sinh Mm = Pm/w + Trong đó: w vận tốc góc bánh xe(rad/s); w=v/r từ thông số lốp 100/90-10 => bán kính bánh xe r = 0.17m w = 5.56/0,17 = 32.7 (rad/s) ⇨ Mm = Pm/w = 300/32.7 = 9.17N/m - Momen kéo xe trường hợp Mk = Pk /w = 293/32,7 = 8.96N/m - Vậy trường hợp ta thấy Mm>Mk mặt lí thuyết động xăng không cần hoạt động nên tiêu hao nhiên liệu trường hợp ● Xe sử dụng chế độ hibrid với tốc độ lớn v = 50km/h = 13.8 m/s Khi w1 = v/r =13.8/0.17 = 81,17 rad/s ⇨ Mm = Pm/w1 = 300/81.17 = 3,7N/m Trong cơng suất cản xe lúc PM = FM.v = 50,18*13,8 = 692,484W Pk= PM/ η, với η hiệu suất hệ thống truyền lực Pk = 692,484/0,95 = 728,93W Momen kéo cần thiết bánh xe để thắng lực cản trường hợp là: Mk = Pk/w1 = 728,93/81,17 = 8,96N/m Như momen kéo động điện 3,7N/m momen kéo động xăng cần Mx = Mk - Mm = 8,96 - 3,7 = 5,26N/m Như trường hợp mặt lí thuyết xe lai chạy tiết kiệm 58,7% momen kéo cho động xăng điều chứng tỏ tính kinh tế xe lai so với xe thơng thường chạy xăng 3.6.2 Tính tốn động nhiệt Để đơn giản q trình tính tốn ta xét lúc xe chuyển động ổn định đường bằng, có nghĩa góc nghiêng đường lúc α=0 lực quán tính chuyển động xe tức Pj = (N) Vậy lúc ta có phương trình cân lực tác dụng lên tơ có dạng là: Fc = G.f + K.F.v2 Trong đó: Fc : Lực cản lớn bánh xe chủ động [N] G : Tổng trọng lượng xe [N] K : Hệ số dạng khí động xe [N.s2/m4] F : Diện tích cản diện xe [m2] v : Vận tốc xe [m/s] 32+ v f : Hệ số cản lăn f = 2800 Với số liệu có: G = 220 [KG] = 220.9,81 =2158,2 [N]; vmax = 20 [km/h] = 5,56 [m/s]; xe du lịch theo tài liệu thơng số khác chọn sau: Hệ số dạng khí động xe K = (0,4 ÷ 0,5) chọn K= 0,4 [N.s2/m4] Diện tích cản diện xe F = 0,6 [m2] Fc = 2158,2.9,81.(32 + 5,56)/2800 + 0,4.0,6 5,562 = 291,43 [N] Vậy công suất cản bánh xe : Nc = Fc.vmax = 291,43.5,56 = 1,469 [kW] Cống suất động ứng với tốc độ vmax Ndc = Nc ηt Trong đó: Ndc : Cơng suất động [kW] Nc : Công suất cản bánh xe [kW] η t : Hiệu suất hệ thống truyền lưc Theo tài liệu xe du lịch ta chọn ηt = 0,95 Từ công thức suy công suất động ứng với vận tốc vmax là: Ndc = 1,469/0,95 = 1,547 [kW] Vậy ta chọn động sau: Chọn động nhiệt xe 50cc có thơng số hoạt động sau: STT Đặc Điểm Giá Trị Đơn Vị: Loại Đông xăng kỳ,1 xylanh Dung tích xylanh 50cm3 Đường kính xylanh D 39 mm Hành trình piston S 41,4 mm Tỷ số nén 10,00 : Công suất tối đa 5HP/7000 rpm 3.7 Thiết kế mạch điện điều khiển cho xe cải tạo Hình 10: Sơ đồ khối điều khiển Hình 11: Lưu đồ thuật tốn điều khiển Arduino Hình 12: Sơ đồ mạch điện tổng quát sau cải tạo Hình 13: Sơ đồ mạch điều khiển xe sau cải tạo * Theo sơ đồ trên, xe máy Hybrid hoạt động chế độ theo sơ đồ hình - Xe hybrid hoạt động động điện - Xe hybrid hoạt động động nhiệt - Xe hybrid hoạt động động nhiệt-điện * Chế độ hoạt động động nhiệt: chế độ động nhiệt cung cấp moment kéo cho xe hoạt động, vị trí khóa K1 vị trí cao lúc mạch điều khiển không hoạt động Khởi động động cách nhấn giữ công tắc Start, xe vận hành bình thường chưa cải tạo * Chế độ hoạt động động điện: chế xe xử dụng lượng từ accu để vận hành động điện động nhiệt không hoạt động Chỉnh khóa K1 vị trí trung bình lúc nguồn Vcc dây chia điều tốc 24V nối với động điện điều khiển điều tốc 24V * Chế độ hoạt động kết hợp động nhiệt-điện: xe phối hợp moment kéo động dãy tốc độ khác Dưới 20km/h động điện hoạt động cho khả tăng tốc nhanh chóng moment kéo lớn, tốc độ lớn 20km/h động nhiệt bắt đầu cung cấp moment kéo để xe đạt vận tốc cao Khóa K1 đặt vị trí thấp lúc ardunio hoạt động nhận tín hiệu từ cảm biến điều khiển rơ-le RL2, RL7 nhằm bật tắt đông điện hay động nhiệt nhằm phối hợp công suất động Ngoài để xe tăng tốc mượt mà động động nhiệt phải vận hành trước để đáp ứng vận tốc điểm chuyển tiếp 3.8 Thiết kế mạch sạc cho xe cải tạo Hình 14: Sơ đồ mạch nạp cho acquy * Khi xe chạy chế độ động nhiệt hay phối hợp nhiệt-điện lúc ardunio nhận tín hiệu điện áp accu điện áp thấp mức 20% ardunio đóng rơ-le RL6 để mạch sạc hoạt động nạp lại điện cho acquy CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN Kết nghiên cứu đề tài cho rút kết luận sau: - Có thể cải tạo xe máy tay ga 50cc thành xe máy hybrid điện-nhiệt sử dụng phận xe máy điện thị trường nhằm giảm chi phí cải tạo - Giữ nguyên vị trí động nhiệt hệ thống truyền động đặt động điện bánh trước giải pháp tối ưu việc cải tạo - Thiết kế mạch điện cho xe chạy chế độ điện nhiệt cách tự động cho xe hoạt động tốt - Thiết kế mạch sạc cho acquy đảm bảo - Xe hybrid sau cải tạo có cơng suất cao tiết kiệm nhiên liệu PHỤ LỤC ... bật xe gắn máy hybrid 2.4 Xu hướng phát triển xe mơ tơ hybrid CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CẢI TẠO XE GẮN MÁY THÀNH XE GẮN MÁY HYBRID 10 3.1 Thiết kế cải tạo xe gắn máy có sẵn thành xe gắn máy hybrid. .. PRO(123docz.net,0343252360) CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CẢI TẠO XE GẮN MÁY THÀNH XE GẮN MÁY HYBRID 3.1 Thiết kế cải tạo xe gắn máy có sẵn thành xe gắn máy hybrid STT Tên sản phẩm Động điện Xe máy tay ga 50cc acquy arduino... chúng em chọn đề tài :? ?Thiết kế cải tạo xe gắn máy thành xe gắn máy hybrid? ?? nhóm thiết kế xe máy tay ga Trong thời gian thực đồ án, nhóm chúng em cố gắng vận dụng kiến thức công nghệ hybrid để áp