Thiết kế chế tạo mô hình xe máy điện (thiết kế chế tạo điện và điều khiển)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CHẾ TẠO MƠ HÌNH XE MÁY ĐIỆN (THIẾT KẾ CHẾ TẠO ĐIỆN VÀ ĐIỀU KHIỂN) NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: ThS HUỲNH QUANG THẢO Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Trương Nhật Hào 1711251302 17DOTA3 Nguyễn Thanh Hải 1711251301 17DOTA3 Mạch Tấn Huy 1711251339 17DOTA3 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 LỜI CẢM ƠN Trước hết em xin gửi tới thầy cô lời chào trân trọng, lời chúc sức khỏe lời cảm ơn sâu sắc đến tất thầy cô Viện Kỹ Thuật trường Đại học thành phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện cho chúng em có ngày làm đồ án tốt nghiệp vô ý nghĩa Với quan tâm, dạy dỗ, bảo tận tình chu đáo thầy cơ, đến chúng em hồn thành báo cáo Để báo cáo đạt kết tốt đẹp, chúng em nhận hỗ trợ, giúp đỡ thầy Với tình cảm sâu sắc, chân thành, cho phép chúng em bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất thầy cô Viện Kỹ Thuật trường Đại học thành phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện giúp đỡ trình học tập hoàn thiện báo cáo Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Huỳnh Quang Thảo quan tâm giúp đỡ, hướng dẫn chúng em hoàn thành tốt báo cáo thời gian qua Với điều kiện thời gian kinh nghiệm hạn chế chúng em, báo cáo khơng thể tránh thiếu sót Chúng em mong nhận bảo, đóng góp ý kiến thầy để chúng em có điều kiện bổ sung, nâng cao kiến thức nhằm phục vụ tốt công tác thực tế sau Chúng em xin chân thành cảm ơn ii MỤC LỤC Phiếu đăng kí đề tài đồ án tốt nghiệp Phiếu giao nhiệm vụ LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU v DANH SÁCH CÁC HÌNH vi DANH SÁCH CÁC BẢNG viii CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Tính cấp thiết đề tài .1 1.2 Tình hình nghiên cứu 1.3 Mục đích nghiên cứu 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu .6 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Kết đạt đề tài 1.7 Kết cấu đề tài .7 CHƯƠNG TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ XE MÁY ĐIỆN 2.1 Tổng quan phần mềm mô Proteus .8 2.2 Phương án thiết kế xe máy điện .9 2.3 Giới thiệu thiết bị xe máy điện 11 2.4 Tính tốn động học xe máy điện 26 iii CHƯƠNG MÔ PHỎNG, THI CÔNG, LẮP RÁP VÀ THỰC NGHIỆM MƠ HÌNH XE MÁY ĐIỆN 30 3.1 Mô xe máy điện phần mềm Proteus 30 3.2 Thi công, lắp ráp mơ hình xe máy điện 41 3.3 Bảo dưỡng xe máy điện 51 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN 52 4.1 Đánh giá kết 52 4.2 Kết luận 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 PHỤ LỤC 56 iv DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU MSC Motorcycle Stability Control IP57 Ingress Protection PCB IC Printed Circuit Board Integrated Circuit BLDC Brushless Direct Current RPM RL SW Round Per Minute Relay Switch v Hệ thống kiểm soát độ ổn định xe Tiêu chuẩn chống nước, chống bụi Bảng mạch in Chíp điện tử Dịng điện chiều khơng chổi than Vịng phút Rơ le Cơng tắc DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1: Xe máy điện Mission One cơng ty Mission Motor (Nguồn Internet) Hình 1.2: Xe máy điện ZR/F hãng Zero (Nguồn Internet) Hình 1.3: Xe máy điện Sarolea MANX7 (Nguồn Internet) Hình 1.4: Xe máy điện Vinfast Klara (Nguồn Internet) Hình 1.5: Xe máy điện Vespa Roma (Nguồn Internet) .5 Hình 1.6: Xe máy điện PEGA Trains (Nguồn Internet) Hình 2.1: Phần mềm mơ Proteus (Nguồn Internet) Hình 2.2: Mơ hình xe máy điện sử dụng truyền đồng nhơng xích (Nguồn Internet) .9 Hình 2.3: Mơ hình xe máy điện sử dụng bánh xe tích hợp motor điện (Nguồn Internet) .10 Hình 2.4: Vị trí lắp đặt pin Lithium .11 Hình 2.5: Cấu tạo pin Lithium (Nguồn Internet) 13 Hình 2.6: Quá trình sạc, xả pin Lithium-ion (Nguồn Internet) 15 Hình 2.7: Driver xe máy điện (Nguồn Internet) .17 Hình 2.8: Tay ga xe máy điện (Nguồn Internet) .18 Hình 2.9: Cấu tạo động BLDC (Nguồn Internet) .22 Hình 2.10: Nguyên lý hoạt động động BLDC (Nguồn Internet) 22 Hình 2.11: Đồ thị đặc tính động BLDC (Nguồn Internet) 23 Hình 2.12: Đồ thị đặc tính làm việc động BLDC (Nguồn Internet) 24 Hình 2.13: (a) Tốc độ lý thuyết, (b) tốc độ thực tế (Nguồn Internet) 25 Hình 3.1: Hệ thống đèn chiếu sáng 30 Hình 3.2: Hệ thống đèn chiếu sáng trạng thái đèn chiếu xa 31 Hình 3.3: Hệ thống đèn xe đèn phanh 32 Hình 3.4: Hệ thống đèn xe bật cơng tắc khố xe 33 Hình 3.5: Hệ thống đèn đuôi xe phanh 34 vi Hình 3.6: Hệ thống đèn tín hiệu 35 Hình 3.7: Hệ thống đèn tín hiệu bật cơng tắc sang trái .36 Hình 3.8: Hệ thống đèn tín hiệu bật cơng tắc sang phải 37 Hình 3.9: Hệ thống còi xe 38 Hình 3.10: Hệ thống cịi xe nhấn nút còi xe 39 Hình 3.11: Sơ đồ hệ thống điều khiển xe máy điện (Nguồn Internet) 40 Hình 3.12: Hệ thống điều khiển xe máy điện chưa hoạt động 40 Hình 3.13: Hệ thống điều khiển xe máy điện hoạt động 41 Hình 3.14: Lắp đặt pin Lithium .41 Hình 3.15: Công tắc nguồn điện 42 Hình 3.16: Jack kết nối pin công tắc nguồn điện 42 Hình 3.17: Jack sạc pin Lithium 43 Hình 3.18: Lắp đặt Driver .43 Hình 3.19: Lắp đặt tay ga 44 Hình 3.20: Đồng hồ LCD hiển thị thơng tin 44 Hình 3.21: Đèn chiếu sáng đèn tín hiệu phía trước 45 Hình 3.22: Cịi xe 45 Hình 3.23: Đèn xe đèn tín hiệu phía sau 46 Hình 3.24: Cùm cơng tắc tay lái bên trái 47 Hình 3.25: Bộ chớp đèn tín hiệu .48 Hình 3.26: Motor điện chiều tích hợp với bánh xe 49 Hình 3.27: Kết nối Driver với thiết bị .50 Hình 3.28: Jack đèn chiếu sáng đèn tín hiệu 50 vii DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 2.1: So sánh pin Lithium-ion acquy chì axit (Nguồn Internet) 14 Bảng 2.2: So sánh động chiều có chổi than động chiều không chổi than (Nguồn Internet) 20 Bảng 2.3: Thông số động điện .26 Bảng 2.4: Các giá trị ban đầu 26 viii CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.1.1 Đặt vấn đề Tình trạng nhiễm khơng khí ngày tăng cao đặc biệt khu thị, thành phố lớn Trong nhiễm giao thông quan môi trường đánh giá nguyên nhân dẫn tới tình trạng Cụ thể theo kết nghiên cứu chuyên gia, hoạt động giao thông gây gần 85% lượng khí cacbon monoxit thải khơng khí ngày Với tỷ lệ này, gây ảnh hưởng xấu tới thể, chí dẫn tới bị nhiễm độc cấp Tại thành phố lớn, lượng xăng bị đốt cách lãng phí vào cao điểm sinh lượng lớn khí thải độc hại bụi mịn PM 2.5 gây ô nhiễm mơi trường Trên giới có triệu người chết nhiễm khơng khí, riêng Việt Nam có khoảng 60,000 người tử vong ô nhiễm không khí năm Với tỷ lệ này, gây ảnh hưởng xấu tới thể, chí dẫn tới bị nhiễm độc cấp Ngồi ra, việc khai thác sử dụng nhiên liệu hóa thạch (xăng, dầu, ) mức khiến cho nguồn tài nguyên bị cạn kiệt Vì vậy, việc tìm kiếm chuyển đổi sang nguyên liệu khác thân thiện với môi trường trở nên thiết hết Đứng trước thực trạng đáng báo động này, việc thay phương tiện sử dụng nhiên liệu hoá thạch phương tiện sử dụng điện điều cần thiết, xe máy phương tiện di chuyển chủ yếu nước ta 1.1.2 Tầm quan trọng Bảo vệ môi trường, hạn chế thải khí CO2 mơi trường Hạn chế sử dụng nhiên liệu hố thạch tránh dẫn đến tình trạng cạn kiệt nhiên liệu hố thạch Cải thiện mức độ nhiễm mơi trường đẩy nhanh q trình phục hồi tầng Ozone Giảm bụi mịn từ khí thải phương tiện mơi trường Tiết kiệm chi phí vận hành, chi phí bảo dưỡng cho người sử dụng Giảm ô nhiễm tiếng ồn vùng đô thị 1.1.3 Ý nghĩa đề tài Hoà nhập với xu hướng phát triển giới với ưu tiên hàng đầu việc bảo vệ mơi trường sống Đồng thời góp phần việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường từ khí bụi độc hại phương tiện lưu thơng gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khoẻ người 1.1.4 Lý chọn đề tài Nhằm nghiên cứu tạo mẫu xe máy điện bình dân cho người dân 1.2 Tình hình nghiên cứu  Cơng trình nghiên cứu giới: Tháng năm 2009: Công ty Mission Motors San Francisco cựu kỹ sư Tesla Motors dẫn đầu, trình làng Mission One, xe máy điện có tốc độ 150 dặm/ giờ, trở thành xe điện sản xuất nhanh giới Hình 1.1: Xe máy điện Mission One công ty Mission Motor (Nguồn Internet) Đèn chiếu sáng đặt phía trước ghi đơng đèn tín hiệu đặt hai bên đèn chiếu sáng Hình 3.21: Đèn chiếu sáng đèn tín hiệu phía trước Hình 3.22: Cịi xe 45 Cịi xe phía đèn chiếu sáng, phuộc trước xe Đèn hậu lắp đặt vè sau xe, phía sau yên xe Hai đèn tín hiệu phía sau gắn pát bắt biển số Hình 3.23: Đèn xe đèn tín hiệu phía sau 46 Cùm cơng tắc đèn tín hiệu, bật tắt FAR/ COS, nút bấm cịi lắp ghi đơng phía bên trái Hình 3.24: Cùm công tắc tay lái bên trái 47 Lắp chớp đèn tín hiệu xi nhan vào khung sườn phía pin Hình 3.25: Bộ chớp đèn tín hiệu 48 Motor bánh xe lắp vào gắp xe, dây cáp cấp nguồn cho motor cố định vào gắp xe Hình 3.26: Motor điện chiều tích hợp với bánh xe 49 Kết nối dây từ driver với phận thiết bị khác Hình 3.27: Kết nối Driver với thiết bị Hình 3.28: Jack đèn chiếu sáng đèn tín hiệu 50 3.3 Bảo dưỡng xe máy điện Trước vận hành xe cần kiểm tra chi tiết: pin lithium-ion, tay phanh, tay ga, jack cắm kết nối nhằm phát sớm hư hỏng khắc phục kịp thời đảm bảo an toàn trình vận hành xe Nên kiểm tra dung lượng pin lithium-ion trước sử dụng xe tránh trường hợp dung lượng pin hoạt động mức thấp gây hại giảm tuổi thọ pin Không nên sử dụng pin mơi trường có nhiệt độ cao dẫn đến cháy nổ, nhiệt độ pin tăng cao, ảnh hưởng đến tuổi thọ hiệu pin lithium-ion Khi sạc pin lithium-ion, nên để nơi khơ thơng thống tránh để nơi ẩm ướt Không nên chở tải trọng xe máy điện thiết kế Khi vệ sinh xe, cần ý tránh xịt nước trực tiếp phận xe pin lithium-ion, điều khiển, động tích hợp bánh xe, jack cắm điện gây hư hỏng 51 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN 4.1 Đánh giá kết Sau quãng thời gian nghiên cứu thực đề tài dựa vào mục tiêu ban đầu đề ra, đề tài “Tính tốn, thiết kế xe máy điện” hoàn thành thời hạn đạt số kết sau thực hiện: − Vận dụng kiến thức học trường lớp đưa vào thực tế; − Hồn thành cơng đoạn tính tốn đưa thông số phù hợp với yêu cầu đặt điều kiện vận hành xe; − Thiết lập hệ thống điện xe hoạt động với yêu cầu đặt hệ thống điện thực tế; − Nắm bắt quy trình thực thiết kế xe máy điện; − Mô thành cơng hoạt động hệ thống tín hiệu cần thiết thiết kế xe máy điện phần mềm Proteus hoạt động ổn định; − Mô thành công hoạt động động điện dựa phần mềm Proteus; − Thi cơng lắp ráp hồn chỉnh mơ hình vật lý chức hoạt động với yêu cầu ban đầu đặt ra; − Đưa phương pháp giải vấn đề toàn cầu quan tâm ô nhiễm môi trường Tuy nhiên bên cạnh đó, cịn số hạn chế: − Sau thi cơng lắp ráp hồn chỉnh mơ hình vật lý, mơ hình chưa thể thực thử nghiệm đường lý khách quan; − Một số lý bất cập mà nhóm chưa thực giải triệt để Những thuận lợi khó khăn trình thực đề tài 52  Thuận lợi: − Nhóm nhận giúp đỡ tận tình GVHD Huỳnh Quang Thảo thời gian thực đề tài; − Dễ dàng việc tiếp cận thông tin tảng Internet  Khó khăn: − Vì xe máy điện nước ta chưa thực phổ biến rộng rãi khó khăn việc tìm tài liệu nước để nghiên cứu tham khảo dẫn đến phải tìm kiếm tài liệu từ nước ngồi; − Vì tình hình dịch bệnh, gây khó khăn việc tương tác thành viên nên đề tài thực chưa đạt kết tốt Mặc dù vậy, với cố gắng nỗ lực thành viên nhóm hỗ trợ tận tình GVHD Huỳnh Quang Thảo, đề tài hoàn thành tiến độ 4.2 Kết luận Xe máy điện xu hướng phát triển xã hội phương tiện sử dụng để di chuyển chủ yếu tương lai Nắm bắt vấn đề đó, nhóm lựa chọn thực đề tài “thiết kế, chế tạo xe máy điện” đạt thành công định Tuy nhiên, trình thực đề tài ảnh hưởng tình hình dịch bệnh, đề tài tập trung vào thiết kế hệ thống điện xe máy điện, tính xe hoạt động ổn định Bên cạnh đó, cơng việc sau thực tương lai: − Trang bị tính an tồn xe, xe máy điện việc lưu thơng đường khơng có vận hành xe mà phải đảm bảo yêu cầu đặt an toàn: hệ thống cảnh báo va chạm, hệ thống phanh ABS, hệ thống hãm phanh điện,…nhằm giúp xe đạt độ tin cậy cao lưu thơng đường; − Trang bị tính tiện ích phù hợp với nhu cầu xã hội: hệ thống chống trộm, hệ thống định vị xe,… Với tốc độ phát triển công nghệ nay, việc thông minh hoá xe xu hướng thời đại công nghệ 4.0 Các yêu cầu khắt khe đặt môi trường 53 gây trở ngại không nhỏ cho ngành công nghiệp ô tô xe máy sử dụng động đốt giới, xe sản xuất đòi hỏi nghiêm ngặt chất lượng khí thải bên cạnh tình trạng thiếu hụt lượng hố thạch tương lai Có thể thấy thuận lợi thị trường xe điện ngày phát triển giới nước Các phương tiện sử dụng lượng điện trở thành xu hướng phát triển cho công nghiệp nước nhà 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Nguyễn Văn Nhanh Giáo trình lý thuyết tơ Trường Đại học Công nghệ Tp.HCM, năm 2018, trang 29 – 66 [2] Tài liệu: Building an Electric Motorcycle_ Design and Construction of a Zer [3] Carl Vogel Tài liệu How to Troubleshoot, Repair, and Modify Motorcycle Electrical Systems (Motorbooks Workshop) [4] H L Mohamed-Nour, J W Quigley Tài liệu: Design Considerations In An Efficient Electric Motorcycle R Das Electrical Engineering Department California State University [5] Rebecca Matulka The history of the electric car https://www.energy.gov/articles/history-electric-car 07/2021 [6] Wikipedia Brushless DC Electric Motor https://en.wikipedia.org/wiki/Brushless_DC_electric_motor 07/2021 [7] Electrical4U Tên báo: Brushless DC Motor (BLDC): What are they and how they work? https://www.electrical4u.com/brushless-dc-motors/ 07/2021 [8] Vũ Đức Mạnh Tên báo (Review) xe máy điện tốt (2021) https://digitrends.com.vn/xe-may-dien-tot-nhat 07/2021 [9] Vinfast Tên báo: Vì xe máy điện ngày ưa chuộng https://www.google.com/amp/s/amp.thanhnien.vn/xe/thi-truong-xe/vi-saoxe-may-dien-ngay-cang-duoc-ua-chuong-28618x.amp 08/2021 55 PHỤ LỤC  Phụ lục 1: Code CCS #include #device ADC=10 #use delay(crystal=8000000) #use FIXED_IO( C_outputs=PIN_C2,PIN_C1,PIN_C0 ) #use fast_io(D) #use fast_io(D) #define START_BUTTON pin_a1 #define STOP_BUTTON pin_a2 #define REVERSE_BUTTON pin_a3 #define LED_GREEN pin_c0 #define LED_RED pin_c1 int16 duty=0; const int bldc_move_table[8] ={0, 18, 9, 24, 36, 6, 33, 0}; const int bldc_move_table_rev[8] ={0, 33, 6, 36, 24, 9, 18, 0}; int hall_input=0, rev=0, run=0; #INT_RB void RB_isr(void) { hall_input=(input_b()>>4) & 7; if(rev==0) { output_d(bldc_move_table[hall_input]); } else { 56 output_d(bldc_move_table_rev[hall_input]); } } void main() { set_tris_a(0b00001111); set_tris_b(0xf0); set_tris_c(0x00); set_tris_d(0x00); setup_adc_ports(sAN0); setup_adc(ADC_CLOCK_INTERNAL|ADC_TAD_MUL_0); set_adc_channel(0); delay_us(20); setup_timer_2(T2_DIV_BY_16,249,1); setup_ccp1(CCP_PWM|CCP_SHUTDOWN_AC_L|CCP_SHUTDOWN_BD_L); set_pwm1_duty((int16)0); disable_interrupts(INT_RB); enable_interrupts(GLOBAL); while(TRUE) { if(input(START_BUTTON)) { if(run==0) { 57 run=1; enable_interrupts(INT_RB); hall_input=(input_b()>>4) & 7; if(rev==0) { output_low(LED_RED); output_high(LED_GREEN); output_d(bldc_move_table[hall_input]); } if(rev==1) { output_low(LED_GREEN); output_high(LED_RED); output_d(bldc_move_table_rev[hall_input]); } } while(input(START_BUTTON)); } else if(input(STOP_BUTTON)) { disable_interrupts(INT_RB); run=0; output_low(LED_GREEN); output_low(LED_RED); output_d(0x00); set_pwm1_duty((int16)0); while(input(STOP_BUTTON)); } else if(input(REVERSE_BUTTON)) { 58 disable_interrupts(INT_RB); if(rev==0) { rev=1; output_low(LED_GREEN); output_high(LED_RED); } else { rev=0; output_low(LED_GREEN); output_high(LED_RED); } run=0; set_pwm1_duty((int16)0); delay_ms(500); while(input(REVERSE_BUTTON)); } if(run==1) { read_adc(ADC_START_ONLY); delay_us(100); while(!adc_done()); duty = read_adc(ADC_READ_ONLY); duty = duty * 0.976; set_pwm1_duty((int16)duty); } } } 59 ... thiệu thiết bị xe máy điện 11 2.4 Tính tốn động học xe máy điện 26 iii CHƯƠNG MÔ PHỎNG, THI CÔNG, LẮP RÁP VÀ THỰC NGHIỆM MƠ HÌNH XE MÁY ĐIỆN 30 3.1 Mô xe máy điện phần... Hình 1.2: Xe máy điện ZR/F hãng Zero (Nguồn Internet) Hình 1.3: Xe máy điện Sarolea MANX7 (Nguồn Internet) Hình 1.4: Xe máy điện Vinfast Klara (Nguồn Internet) Hình 1.5: Xe máy điện. .. động điện thay cho động đốt trong việc tạo lực kéo Trước đây, xe máy điện thuật ngữ mẻ xa lạ người Tuy nhiên, xe máy điện ngày trở nên phổ biến số hãng xe điện cho đời xe máy điện có thiết kế đẹp