TẠP CHÍ CONG THITONG GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NHIÊN LIỆU VÀ GIẢM Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG TRÊN XE GẮN MÃY • HUỲNH THANH BẢNH NGUYEN HOÀNG vũ TÓM TẮT Bài báo giới thiệu một giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm[.]
TẠP CHÍ CONG THITONG GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NHIÊN LIỆU VÀ GIẢM Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG TRÊN XE GẮN MÃY • HUỲNH THANH BẢNH - NGUYEN HỒNG vũ TĨM TẮT: Bài báo giới thiệu giải pháp tiết kiệm nhiên liệu giảm thiểu ô nhiễm môi trường xe gắn máy nhằm tăng khả hoạt động loại phương tiện giao thông phổ biến Việt Nam Trong giải pháp này, sử dụng loại xe máy điện kết hợp với động nhiệt để đáp ứng yêu cầu tăng khả hoạt động xe Bài viết trình bày phương pháp thiết kế, lắp đặt phận hệ thống động nhiệt xe máy điện, đồng thời thực nghiệm đánh giá hiệu giải pháp Từ khóa: tiết kiệm nhiên liệu, xe gắn máy, xe lai xăng điện, xe máy điện Đặt van đề Khan dần nguồn nhiên liệu truyền thông, giá nhiên liệu ngày gia tăng môi trường ngày ô nhiễm vân đề xã hội quan tâm Một số giải pháp đề xuất nhằm tiết kiệm nhiên liệu làm giảm ô nhiễm mơi trường Đó là: “Nghiên cứu chế tạo hệ thống phun LPG xe gắn máy” Phan Tấn Tài [1] cho thấy ưu điểm bật xe gắn máy chạy LPG tận dụng đồng thời ưu điểm LPG giảm ô nhiễm môi trường động làm việc, với hỗn hợp nghèo hiệu suất sử dụng nhiệt Sử dụng nguồn lượng mới, kết hợp loại lượng điện - nhiệt, luận văn thạc sĩ Phạm Quốc Phong [2] “Nghiên cứu, thiết kế lắp đặt động lai xe gắn máy” thực nghiên cứu xe gắn máy lOOcc, lắp đặt thêm động điện 60 VDC sản phẩm vừa hoạt động xe máy bình thường, vừa hoạt động xe điện, mục đích giảm lượng khí 308 SỐ 10-Tháng 5/2022 thải tiết kiệm lượng phanh tái sinh nạp cho accu Trên giới, nhiều cơng trình khoa học tiết kiệm nhiên liệu làm giảm ô nhiễm môi ưường công bơ' tạp chí hàng đầu E M Capel, Ibrahim, Nor [3] nghiên cứu lượng Hybrid từ hệ thống khí thải Asaei Habibidoost [4] thiết kế mô loại xe lai điện song song TTR sử dụng CVT (hộp số truyền động biến thiên vô cấp) với trợ giúp Advisor Với mục đích đạt hiệu kinh tế giảm lượng khí thải, hai tác giả Hsu Lu [5] nghiên cứu xe tay ga, việc thiết kế hệ thống quản lí xe máy hybrid sử dụng điều khiển điện tử ECU để tích hợp hệ thống với nhau: hệ thông truyền lực xe động điện Đặc biệt, giải pháp kết hợp loại lượng điện - nhiệt (xe lai điện - nhiệt) đáp ứng gần hầu hết tiêu chuẩn nhiễm khí thải, tiết kiệm nhiên liệu ô nhiễm tiếng ồn xe gắn máy Khi giải pháp thực khắc phục tồn KHOA HỌC-KỸ THUẬT cố hữu xe điện bị khống chế quãng đường lượng điện ắc quy bị giới hạn Chúng nghiên cứu đưa giải pháp tiết kiệm nhiên liệu giảm ô nhiễm môi trường xe gắn máy cách thiết kế sản phẩm xe máy điện nhiệt phù hợp với điều kiện sử dụng thuận lợi, giá thành vừa phải, hiệu suât sử dụng lượng cao mức độ phát thải ô nhiễm môi trường thấp Phương án thiết kế lựa chọn giải pháp Để thực giải pháp trên, ta cần phân tích tổng thể hệ thống, lựa chọn phận cấu thành, chọn phương án thiết kế, lắp đặt, Yêu cầu phận hoạt động có độ tương thích cao, hư hỏng mang tính khả thi cao q trình hoạt động Để tiến hành gia công lắp tổng thành xe máy điện - nhiệt, xe nguyên thủy, ta cần trang bị thêm phận sau: động nhiệt, máy phát điện, dây dẫn ECM (Electronic Control Module), điều khiển dò điện áp accu, nạp accu 48V - 20Ah, gia công thêm khớp dẫn động lắp đặt hệ thông, (Hình 1) Trong phần điều khiển motor xe điện ta không can thiệp, phần ta cần bổ sung vào hệ thống điều khiển sạc điện cho accu 48V - 20Ah xe 2.1 Chọn xe gắn máy điện nguyên thủy Tác giả chọn loại xe Sh mi, sản phẩm hãng Emotor, làm xe nguyên thủy để thực việc nghiên cứu Đây loại xe kiểm định theo tiêu chuẩn Việt Nam kết cấu khung, sườn, hệ thống điện với màu dây chuẩn số an tồn cần thiết, thơng số kỹ thuật xe thể Bảng 2.2 Chọn động dẫn động máy phát điện Trong phương án phối hợp động lực cho xe máy lai điện - nhiệt, sử dụng động nhiệt làm nguồn động lực dẫn động máy phát để nạp điện cho accu Qua kết khảo sát nghiên cứu, tác giả chọn động GX100 hãng Honda sản xuất 2.3 Chọn máy phát điện Do yêu cầu việc nghiên cứu, ta cần máy phát điện có cơng suất lớn lại có kết cấu nhỏ gọn, để thuận tiện cho việc lắp ghép nhiều phận lại với Hệ thống nạp xe tay ga PCX hãng Honda sản xuất đáp ứng yêu Hình 1: Sơ đồ tổng quan hệ thống xe điện - nhiệt Bảng Thông số kĩ thuật xe điện Sh mi Tên sản phẩm: Sh mi Công suất: 800 w Màu sơn: đen nâu Tải trọng: 160 kg Trọng luợng thân: 80 kg Quãng đuờng được: (70-90) km/lẩn sạc đầy Accu:48V-20Ah Thời gian sạc: (6-8) Loại động cơ: điện Tốc độ tối đa: 40 km/h Vành đúc, lốp không săm Khả leo dốc: 40 độ cầu: kết cấu nhỏ gọn; điện áp phát lớn; ứng dụng để khởi động ngược lại động dẫn động máy phát mà không cần sử dụng thêm máy khởi động; hiệu suất chuyển đổi thành điện cao; công suất phù hợp với nhu cầu sử dụng 2.4 Thiết kê khớp nối dẫn động máy phát Khớp nối phận dẫn động từ động nhiệt đến máy phát, để phát dòng điện nạp cho accu Tác giả chọn việc lắp vơ lăng quay ngược ngồi động để giải vấn đề chiều quay động dẫn động chiều quay vô lăng Mặt khác, chiều dài tổng thể động máy phát phải bố trí cho lắp đặt xe dễ dàng Phương án thiết kế thể Hình Hình 2: Khớp nối dẫn động máy phát điện SỐ 10-Tháng 5/2Ũ22 309 TẠP CHÍ CÔNG THƯƠNG 2.5 Thiết kếchếtạo sạc accu Accu nguồn cung cấp điện chủ yếu xe Nó có khả tích trữ lượng điện dạng hóa phóng điện để cung cấp cho thiết bị sử dụng điện hệ thông chiếu sáng, hệ thống tín hiệu, hệ thống thơng tin, hệ thơng điều khiển động điện xe Mặc dù accu có tích trữ lượng điện cao đến sau thời gian xe chạy bị cạn kiệt Do đó, ta cần phải thiết kế phận nạp điện cho accu, để bổ sung nguồn lượng điện cung cấp cho phụ tải điện xe, giúp thời gian hoạt động xe lâu dài 2.6 Thiết kế chế tạo điều khiển dò điện áp accu Do dung lượng accu hữu hạn, nên sau thời gian vận hành accu bị sụt áp, điều dẫn đến xe vận hành yếu, tăng tốc không đạt, Để nhận biết vấn đề này, ta cần thiết kế điều khiển dò điện áp accu, dị có nhiệm vụ dị liên tục điện áp để phát độ sụt áp accu Khi nhận thấy accu sụt áp đến giới hạn định cho trước dị điều khiển khởi động động nhiệt để kéo máy phát phát điện nạp bổ sung cho accu (Hình 3) Hĩnh 3: Board điều khiển dò điện áp accu 2.7 Sơ đồ nguyên lý hoạt động Sau đề rơle sạc đóng lại cấp dịng sạc lớn để nạp cho accu 12 V; hệ thông xe ta cần sạc lúc cho accu, việc sử dụng dịng sạc 12 V thơng qua ECM tạm thời không sử dụng Đê’ thực điều này, ta cần thiết kế hệ thống điều khiển đóng - ngắt pha phía trước ECM Khi bật cơng tắc xe K3 có dịng tiếp điểm K3 kín cấp nguồn 12 V đến dây PCX vi điều khiển Điều khiển đề động cơ: điện áp bình 48 V giảm xuống thấp điện áp giới hạn (được xác định thực nghiệm) mức ngưỡng 45 V, vi điều 310 SÔ' 10-Tháng 5/2022 khiển thực đồng thời thao tác ngõ ra, gồm: cho phép có lửa điều khiển đề Cuộn KI có dịng KI hở cho phép có lửa Cuộn K2 có dịng K2 kín kích hoạt chức đề PCX, đồng thời đóng mạch pha nhờ K4 Tín hiệu điều khiển đề cho phép cuộn K2 đóng khoảng thời gian từ (1 - 5) giây Nếu động chưa nổ hệ thống điều khiển ngưng đề 60 giây Sau tự động đề lặp lại chu trình nhiều lần động nổ máy Chức đề tay lắp đặt dự phòng để phịng ngừa rủi ro q trình hoạt động xe, mạch nhận dạng điều khiển dùng vi điều khiển bị hư hỏng (Hình 4) Thực nghiệm 3.1 Đo công suất động điện DC Để đo công suâ't động DC xe điện, ta cho xe hoạt động đường, chuẩn bị đồng hồ đo dòng điện, đồng hồ đo điện áp máy quay phim để quay lại thông số dòng điện điện áp tiêu thụ ứng với tốc độ xe Các thông số đo điều kiện tốc độ ổn định Từ giá trị thu thập thơng qua q trình thử nghiệm, ta có giá trị cơng suất động điện DC xe điện Bảng Bảng Giá trị đo công suất động điện DC Tõcđộxe IDC VDC Công suất (km/h) (A) (V) P(W) 10 2.1 50.3 105.63 20 2.7 50.1 135.27 30 4.6 49.5 227.70 45 13.2 48.9 645.48 Bảng cho thấy cho xe chạy tốc độ 10 km/h hệ thống cần cung câp dòng điện 2.1 A, điện áp 50.3 V Nếu cho xe vận hành ổn định không tăng tốc đột ngột giá trị cơng suất thấp accu phóng điện thời gian dài 3.2 Thử nghiệm kiểm tra hoạt động điều khiển dò điện áp accu Đê’ thực điều này, trước tiên ta đặt điện áp chặn mức 45 V (điện áp ngưỡng điều khiển đề); điện áp chặn mức 55 V (điện áp KHOA HỌC-KỸ THUẬT ngưỡng điều khiển tắt máy) Nghĩa là, điện áp accu xe điện giảm xuống thấp 45 V hệ thống cần điều khiển để khởi động động nhiệt sạc bổ sung vào accu Khi máy phát hoạt động, accu nạp điện áp đạt 55 V hệ thơng điều khiển tắt động nhiệt ngừng sạc cho accu * Thử nghiệm kiểm tra hoạt động dò điện áp accu mức điện áp thấp: Đấu dây hệ thống - Gắn trực xe đồng hồ đo V để đo liên tục điện áp accu 48V -20Ah - Cho xe vận hành có tải đồng thời theo dõi số V đồng hồ hệ thống tự động khởi động động nhiệt dừng lại - Ghi nhận số V đồng hồ động khởi động * Thử nghiệm kiểm tra hoạt động dò diện áp accu mức điện áp cao: - Công việc thực giống bước kiểm tra mức điện áp thấp - Khi động nhiệt hoạt động ta cho xe vận hành, đồng thời theo dõi sổ' V đồng hồ động nhiệt tự động tắt máy - Ghi nhận số V động thời điểm động vừa tắt máy - Sau lần thử nghiệm nhau, ta có kết Bảng Mặc dù điều khiển lập trình hoạt động dựa thông sô' cô' định cho trước, trình hoạt động thực tế, máy phát dẫn động động nhiệt tốc độ quay không thực nên điện áp phát thiếu ổn định Do đó, dị điện áp điều khiển khởi động tắt động có sai lệch tương đôi so với thông sô' mong muôn Độ lệch nằm giới hạn cho phép