Khóa luận nghiên cứu thiết kế chế tạo ô tô điện 2023 july

Khóa luận nghiên cứu thiết kế chế tạo ô tô điện Khóa luận nghiên cứu thiết kế chế tạo ô tô điệnKhóa luận nghiên cứu thiết kế chế tạo ô tô điệnKhóa luận nghiên cứu thiết kế chế tạo ô tô điệnKhóa luận nghiên cứu thiết kế chế tạo ô tô điệnKhóa luận nghiên cứu thiết kế chế tạo ô tô điệnKhóa luận nghiên cứu thiết kế chế tạo ô tô điệnKhóa luận nghiên cứu thiết kế chế tạo ô tô điệnKhóa luận nghiên cứu thiết kế chế tạo ô tô điệnKhóa luận nghiên cứu thiết kế chế tạo ô tô điệnKhóa luận nghiên cứu thiết kế chế tạo ô tô điện111

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAI

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO Ô TÔ ĐIỆN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ Khóa học: 2019 – 2023

Người hướng dẫn: ThS PHAN HOÀNG DANH

ĐỒNG NAI - 2023

LỜI CẢM ƠN

Quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp là giai đoạn quan trọng nhất trong quãngđời mỗi sinh viên Luận văn tốt nghiệp là tiền đề nhằm trang bị cho chúng em những

kỹ năng nghiên cứu, những kiến thức quý báu trước khi ra trường

Để hoàn thành tiểu luận này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:

Trường Đại Học Công Nghệ Đồng Nai đã tạo điều kiện tốt nhất cho chúng emtrong suốt thời gian chúng em được học tập và trải nghiệm tại trường

Sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của thầy Ths Phan Hoàng Danh Thầy đã nhiệttình giảng giải và phân tích giúp chúng em hiểu rõ về những vấn đề thắc mắc trongquá trình thực hiện đồ án

Thư viện trường đã tạo điều kiện cho chúng em mượn tài liệu tham khảo và họctập đạt kết quả cao trong suốt quá trình học tập

Có lẽ kiến thức là vô hạn mà sự tiếp nhận kiến thức của mỗi người luôn tồn tạinhững hạn chế nhất định Do đó, trong quá trình thực hiện đồ án và viết luận vănchúng em không thể tránh những thiếu sót Rất mong được sự góp ý, nhận xét, đánhgiá về nội dung cũng như hình thức trình bày của Thầy để đồ án của nhóm chúng emđược hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAI

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO Ô TÔ ĐIỆN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ Khóa học: 2019 – 2023

Sinh viên thực hiện:

Mai Viết Nam Phạm Thanh Tuấn

Người hướng dẫn: ThS PHAN HOÀNG DANH

ĐỒNG NAI - 2023

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAI

KHOA CÔNG NGHỆ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Nhóm Sinh viên thực hiện:

- Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô

3 151900316 Nguyễn Văn Tuấn 19DOT2 2019-2023

8 151900296 Nguyễn Huy Hoàng 19DOT2 2019-2023

11 151901179 Nguyễn Xuân Bách 19DOT4 2019-2023

12 141801148 Trần Quốc Anh Tuấn 18DOT4 2018-2022

1 Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ÔTÔ ĐIỆN

2 Cấu trúc của khóa luận tốt nghiệp:

Chương 1 Tổng quan

- Mục đích và ý nghĩa của đề tài

Chương 2 Tìm hiểu về ô tô điện

Chương 3 Thiết kế và chế tạo ô tô điện

- Phương pháp tính toán

- Tính toán thiết kế và chế tạo các hệ thống trên ô tô điện

- Bố trí lắp đặt các hệ thống trên ô tô điện

- Thiết kế hệ thống sạc cho ô tô điện

- Chạy thử nghiệm xe

Chương 4 Kết luận và hướng phát triển của đề tài

- Kết luận

- Hướng phát triển đề tài

3 Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: 13/03/2023

4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 30/06/2023

5 Họ tên người hướng dẫn: ThS Phan Hoàng Danh

Nội dung và yêu cầu khóa luận đã được thông qua bộ môn và khoa

Đồng Nai, ngày… Tháng….năm 2023

NGƯỜI HƯỚNG DẪN

(Ký và ghi rõ họ tên)

TRƯỞNG KHOA

(Ký và ghi rõ họ tên)

TỔ TRƯỞNG BỘ MÔN

(Ký và ghi rõ họ tên)

PHẦN GHI KẾT QUẢ KLTNNgày bảo vệ:………Điểm tổng kết:………

LỜI CAM ĐOAN CỦA SINH VIÊN

Chúng tôi Nguyễn Quốc Bảo, Lê Hữu Lâm, Nguyễn Văn Tuấn, Lê Đại Thắng, Nguyễn ĐứcHiệp, Mai Viết Nam, Phạm Thanh Tuấn, Nguyễn Huy Hoàng, Phạm Duy Khánh, HuỳnhĐông Hồ, Nguyễn Xuân Bách, Trần Quốc Anh Tuấn cam đoan đồ án tốt nghiệp là công trìnhnghiên cứu của bản thân chúng tôi dưới sự hướng dẫn của thầy ThS Phan Hoàng Danh

Các kết quả công bố trong đồ án tốt nghiệp là trung thực và không sao chép từ bất kỳcông trình nào khác

LỜI CẢM ƠN

Quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp là giai đoạn quan trọng nhất trong quãngđời mỗi sinh viên Luận văn tốt nghiệp là tiền đề nhằm trang bị cho chúng em những

kỹ năng nghiên cứu, những kiến thức quý báu trước khi ra trường

Để hoàn thành tiểu luận này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:

Trường Đại Học Công Nghệ Đồng Nai đã tạo điều kiện tốt nhất cho chúng emtrong suốt thời gian chúng em được học tập và trải nghiệm tại trường

Sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của thầy ThS Phan Hoàng Danh Thầy đãnhiệt tình giảng giải và phân tích giúp chúng em hiểu rõ về những vấn đề thắc mắctrong quá trình thực hiện đồ án

Thư viện trường đã tạo điều kiện cho chúng em mượn tài liệu tham khảo và họctập đạt kết quả cao trong suốt quá trình học tập

Có lẽ kiến thức là vô hạn mà sự tiếp nhận kiến thức của mỗi người luôn tồn tạinhững hạn chế nhất định Do đó, trong quá trình thực hiện đồ án và viết luận vănchúng em không thể tránh những thiếu sót Rất mong được sự góp ý, nhận xét, đánhgiá về nội dung cũng như hình thức trình bày của Thầy để đồ án của nhóm chúng emđược hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG

NAI

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Đồng Nai, ngày……tháng … năm 2023

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Họ tên sinh viên: Nguyễn Quốc Bảo Nguyễn Huy Hoàng

Mai Viết NamPhạm Thanh Tuấn

Về đề tài: Nguyên cứu thiết kế và chế tạo ô tô điện

Họ và tên giảng viên nhận xét : Học hàm, học vị:

Đơn vị:

1 Về tính cấp thiết của đề tài

2 Về nội dung

2.1 Những ưu điểm

2.2 Những nhược điểm

3 Về thái độ, tinh thần làm việc trong quá trình làm Khóa luận tốt nghiệp

4 Kết luận

Người hướng dẫn

(ký và ghi rõ họ tên)

MỞ ĐẦU

Ngày nay, cuộc sống hiện đại kéo theo nhu cầu giải trí và du lịch của conngười ngày càng tăng lên như một hệ quả tất yếu Các khu du lịch vì thế cũngmọc lên càng nhiều cả về quy mô và số lượng Vấn đề thứ nhất đặt ra ở đây là

do quy mô tăng lên dẫn đến việc di chuyển qua lại giữa các nơi trong khu dulịch càng trở nên khó khăn hơn và việc sử dụng ô tô, xe máy là hoàn toàn không

có mỹ quan cũng như thân thiện với môi trường Thứ hai là ngày nay khách dulịch ngày càng muốn đi tìm sự mới mẻ độc đáo không chỉ về cảnh quan ở cáckhu du lịch mà còn cả về phương thức phục vụ cũng như chất lượng dịch vụ.Đáp ứng nhu cầu đó, chúng tôi đã quyết định nghiên cứu thiết kế và chế tạo ramột chiếc Xe điện mini gọn nhẹ, êm ái và thân thiện với môi trường giúp dukhách di chuyển dễ dàng qua lại giữa các nơi trong các khu du lịch Ngành côngnghiệp ô tô trên thế giới đang bắt đầu dịch chuyển dần từ xe chạy xăng truyềnthống (ICE) sang xe chạy điện Xe ô tô chạy điện ngày càng trở nên hấp dẫnhơn bởi chúng góp phần làm giảm khí thải nhà kính và sự phụ thuộc vào nhiênliệu hóa thạch đang ngày một cạn kiệt Hiện nay vấn đề giảm khí thải ô nhiễmmôi trường và bất ổn năng lượng đang được đặt trên các bàn nghị sự chính củanhiều quốc gia trên toàn thế giới Thì việc phát triển xe điện sẽ làm giảm đáng

kể những lo lắng về khủng hoảng năng lượng trong thời gian tới, đồng thời tạo

ra một tương lai bền vững cho nhân loại

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ iv

KÝ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT vi

MỞ ĐẦU vii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Lý do chọn đề tài 1

1.3 Mục đích của đề tài 2

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3

CHƯƠNG 2 : TÌM HIỂU VỀ Ô TÔ ĐIỆN 2.1 Tình hình phát triển của ô tô điện trên thế giới và Việt nam 4

2.2 Các loại Ô tô điện hiện nay tại Việt nam 11

2.3 Nghiên cứu ô tô điện tại Việt nam 12

+ Thiết kế chế tạo ô tô điện 4 chỗ ngồi 12

+ Nghiên cứu thiết kế và chế tạo xe lai 13

+ Chế tạo ô tô điện mini chạy trong khu du lịch 14

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO Ô TÔ ĐIỆN 3.1 Phương pháp tính toán 15

+ Khảo sát chuyển động của xe 15

+ Mô phỏng chuyển động của xe 17

+ Phương pháp và hướng chế tạo ô tô điện 23

3.2 Tính toán thiết kế, chế tạo các hệ thống trên xe 23

+ Khung xe 23

+ Động cơ 27

+ Acquy 32

+ Hệ thống lái 33

+ Hệ thống treo 34

+ IC điều tốc 38

+ Sơ đồ hệ thống truyền lực 40

+ Sơ đồ hệ thống mạch điện 41

3.3 Bố trí lắp đặt các hệ thống trên ô tô điện 41

3.4 Thiết kế hệ thống sạc cho ô tô điện 50

+ Acquy 50

+ Mạch ngắt sạc tự động XH-M602 50

+ Hệ thống sạc 51

+ Cân bằng dòng điện cho acquy 52

+ Thử nghiệm hệ thống sạc 53

3.5 Chạy thử nghiệm xe sau khi chế tạo thành công 53

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 55

57

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 2.1: Các loại phương tiện giao thông điện đang thay đổi thế giới 4

Hình 2.2: Ô tô đầu tiên 5

Hình 2.3: Cấu tạo xe Plug – in Hybrid 7

Hình 2.4: Xe ô tô điện i-MiEV được đưa ra thị trường 8

Hình 2.5: Xe Vinfast VF e34 11

Hình 2.6: Xe Vinfast VF e35 12

Hình 2.7: Xe Vinfast VF e36 12

Hình 3.1: Tọa độ của xe trong không gian 15

Hình 3.2: Mô hình xe thành một hệ nhiều vật 17

Hình 3.3 : Vật liệu thép được sử dụng cho khung xe 25

Hình 3.4 Thiết kế khung xe 26

Hình 3.5 Thiết kế khung xe để lắp đặt các cụm chi tiết trên ô tô điện 27

Hình 3.6: Động cơ điện DC BM1418ZXF 31

Hình 3.7 : Thông số và kích thước động cơ 32

Hình 3.8 : Bình Ắc quy được lắp đặt lên vị trí khung xe 32

Hình 3.9: Hệ thống lái với bánh dẫn hướng 33

Hình 3.10: Hệ thống treo phía sau sử dụng nhíp lá 35

Hình 3.11: Cấu tạo của giảm chấn 35

Hình 3.12: Thông số kích thước bánh xe ( Đường kính, độ rộng) 38

Hình 3.13: IC điều tốc 38

Hình 3.14: Vị trí kết nối hệ thống trên xe đến các cổng trên IC 39

Hình 3.15: Sơ đồ đi dây IC 39

Hình 3.16: Sơ đồ hệ thống truyền lực 40

Hình 3.17: Sơ đồ hệ thống mạch điện 41

Hình 3.18: Hàn khung đầu trước 41

Hình 3.19: Đo đạc khung xe 42

Hình 3.20: Hàn mối nối 43

Hình 3.21: Thiết kế thắng chân 44

Hình 3.22: Chỉnh lại sau xe 44

Hình 3.23: Làm nắp đậy cho khu vực để acquy 45

Hình 3.24: Lắp acquy 46

Hình 3.25: Tiến hành sơn xe 46

Hình 3.26: Ch đ bình acquyỗ để bình acquy ể bình acquy 47

Hình 3.27: Đặt thắng tay trên xe 47

Hình 3.28: Cần số 48

Hình 3.29: Công tắt an toàn 48

Hình 3.30: Xe khi đã hoàn chỉnh 49

Hình 3.31: Bình Ắc quy được chọn sử dụng 50

Hình 3.32: Mạch ngắt sạc tự động XH-M602 51

Hình 3.33: Hệ thống sạc 51

Hình 3.34: Nối 4 acquy song song 52

Hình 4.1: Xe đã hoạt động bình thường 56

KÝ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT

PPM: Parts per million (phần triệu)

WMO Tổ chức khí tượng thế giới

IAEA Cơ quan năng lượng nguyên tử thế giới

LPG Liquefied Petrolium Gas (Khí hóa lỏng)

CNG Compressed Natural Gas (Khí thiên nhiên nén)

NOx Nitrogen Oxides

TDC Top Dead Centre

ICE Internal Combustion Engine

HC Hydrocarbon

RPM Revolutions per Minute

SI Spark Ignition

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Đặt vấn đề:

Cuộc sống hiện đại và ngày càng phát triển kéo theo nhu cầu sử dụng của conngười đối với sản phẩm công nghệ ngày càng gia tăng cả về số lượng và chất lượng.Hiện nay việc sử dụng các phương tiện để đi lại trở nên cực kỳ thiết yếu đối với chúng

ta Nó không chỉ đơn giản là chiếc ô tô, xe máy để đi làm, để vận chuyển hàng hóa màngày nay đến cả các khu du lịch, công viên giải trí… cũng cần một chiếc xe có thểgiúp du khách di chuyển dễ dàng mà nhanh chóng thuận tiện Để đáp ứng nhu cầu đó,nhóm chúng tôi đã quyết định nghiên cứu chế tạo một loại xe điện mini để phù hợp sửdụng trong các khu công viên du lịch Điểm cốt lõi của chiếc xe là nó chạy trong cáckhu vui chơi, giải trí nên ngoài việc nó thuận tiện, dễ sử dụng, thân thiện với môitrường thì nó còn phải có một thiết kế mới mẻ, tinh tế để hấp dẫn du khách Hiện nay,trên thị trường đã có nhiều sản phẩm xe điện chế tạo theo mô hình này và tại nhiều khu

du lịch đã bắt đầu áp dụng vào thực tế, song hầu hết chúng là các loại xe theo kiểu như

mô hình xe bus với nhiều chỗ ngồi, dẫn động bằng động cơ lắp ở bánh sau và điềuhướng bằng 2 bánh trước ( giống như trên ô tô ) Điều này dẫn đến một hạn chế là nếu

đi trong địa hình rừng núi, trong các vườn quốc gia có nhiều vùng đất nhão nên nếu xe

bị lầy bánh sau thì sẽ không di chuyển được và đặc biệt là những xe này thường cótrên 10 chỗ ngồi nên khá lớn khiến cho việc di chuyển khá khó khăn Biết được điều

đó nên nhóm đã quyết định thiết kế động cơ nằm ở giữa thân xe và sẽ truyền chuyểnđộng đến các bánh sau và bánh trước bằng bộ truyền động đai răng Điều này sẽ khắcphục được các nhược điểm đã nêu ở trên nhưng lại khiến cho việc thiết kế trở nên khóhơn Phần này là mục tiêu nghiên cứu chủ chốt của đề tài

1.2 Lý do chọn đề tài:

Khung vỏ xe là một trong những vấn đề rất quan trọng trong ngành sản xuất vàlắp ráp ô tô nói chung và ngành công nghiệp ô tô nói riêng Từ năm 1990 trở lại đây,sản lượng xe lắp ráp tại Việt Nam của các liên doanh ô tô có vốn đầu tư nước ngoài đã

tăng cao Nhưng cho đến nay vỏ xe vẫn là một trong các tổng thành được nhập khẩudạng CKD để lắp ráp.

Khung vỏ ôtô là một tổng thành kết cấu lớn và phức tạp, yêu cầu cao về độ bền,

độ cứng vững, đặc biệt là độ bền mỏi, ngoài ra còn phải đáp ứng rất nhiều yêu cầu về

bố trí chung, tạo dáng khí động học và thẩm mỹ, giảm ồn rung…

Nền công nghiệp ô tô Việt Nam cho đến nay chưa hoàn chỉnh, việc thiết kế chếtạo ô tô chủ yếu là cải tiến các xe nhập ngoại nhằm đáp ứng các nhu cầu vận chuyểntrong nước Để đáp ứng nhu cầu về ôtô hiện tại và tương lai, hàng chục nhà máy cơkhí ô tô đã tập trung chủ yếu vào thiết lập các dây chuyền cơ bản như: dập, hàn, sơn,lắp ráp khung vỏ Gần đây một số nhà máy ô tô trong nước đã cố gắng bắt đầu tự thiết

kế chế tạo khung vỏ xe như các Nhà máy: ô tô 1/5, Ô tô 3/2, Công ty ô tô THACOTrường Hải

Với tính cấp thiết nêu trên , Đề tài '' Nghiên cứu và cải tiến khung vỏ ôtô '' đãđược chọn làm đề tài nghiên cứu Đây là một đề tài có tính thời sự cao, rất có ý nghĩatrong thực tiễn sản xuất của ngành công nghiệp ôtô và là một vấn đề rất mới mẻ ở ViệtNam

1.3 Mục đích của đề tài

Nhằm mục đích phục vụ cho công tác giảng dạy và tạo điều kiện cho sinh viên vàgiảng viên hướng dẫn trong quá trình học tập Bên cạnh đó giúp cho sinh viên tiết cậnđược mô hình ô tô điện thực tế từ các lý thuyết chuyên ngành bên ngành kỹ thuật ô tô

Đề tài đặt ra là thiết kế và chế tạo chiếc xe với các thông số dự kiến :

Tải trọng : 4 người (250Kg)

Tốc độ tối đa : 35Km/h

Thời gian tăng tốc từ 0 đến 20Km/h : 30s

Khối lượng thân xe khoảng : 130Kg

Có khả năng vận hành êm ái, dễ dàng và đặc biệt là có thiết kế thân thiện, phù hợp vớikhông gian tại các khu du lịch

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Góp phần nâng cao chất lượng dịch vụ tại các khu du lịch, vui chơi, giải tríMang đến một làn gió mới trong việc thiết kế chế tạo các phương tiện vận chuyển.Đáp ứng nhu cầu về một sản phẩm đột phá, sáng tạo ngày càng cao của con ngườiGiúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường, tiếng ồn Bước đầu thay đổi thói quen của conngười trong việc bảo vệ môi trường

CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ Ô TÔ ĐIỆN

2.1 Tình hình phát triển của ô tô điện trên thế giới và Việt nam

Xe chạy bằng điện năng đang dần chứng minh được vị thế của nó trên thịtrường thế giới bằng việc thay thế nguồn nhiên liệu hóa thạch đang cạn kiệt và giảmhiệu ứng nhà kính gây ra bởi khí thải Xe điện sẽ trở thành phương tiện giao thôngchính trong tương lai Nhiều nhà sản xuất ô tô lớn đã có kế hoạch tung ra những chiếc

xe chạy hoàn toàn bằng điện, có khả năng di chuyển đường trường vào cuối thập kỷnày

Chúng ta cùng nhìn lại sự phát triển của các loại xe điện hiện nay trên thế giớiqua các infographic vui dưới đây :

Hình 2.1: Các loại phương tiện giao thông điện đang thay đổi thế giới

Lịch sử phát triển và xu thế tất yếu của ô tô điện

Ô tô điện đã có lịch sử phát triển gần 150 năm và có nhiều giai đoạn thăngtrầm Chiếc ô tô điện mang dáng vẻ hiện đại được chế tạo bởi Thomas Parker vào năm

1895 Ô tô điện nhanh chóng bước vào thời đại hoàng kim trong những năm đầu thế

kỷ 20 Mặc dù tốc độ chưa cao (khoảng 30~40 km/h) nhưng ô tô điện nhanh chóngđược con người đương thời ưa thích Vào những năm 1900s, ô tô điện cá nhân và taxiđiện xuất hiện nhiều trên các con đường tại các thành phố lớn ở Mỹ và châu Âu

Nhưng thời đại hoàng kim ấy không kéo dài lâu Ô tô dùng động cơ đốt trong tuy rất

ồn và thải ra khí quyển nhiều chất độc hại, nhưng lại có ưu thế vượt trội về tốc độ và

độ dài của hành trình Ô tô điện rơi vào lãng quên trong những năm 1920s đến 1980s

Hình 2.2: Ô tô đầu tiênVào thập kỷ cuối cùng của thế kỷ 20, thời đại phục hưng của ô tô điện bắt đầuvới hai lý do chủ yếu Thứ nhất, nhiên liệu hóa thạch không phải là nguồn năng lượngvĩnh cửu Thứ hai, theo các bản báo cáo của Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu(IPCC), loài người chịu trách nhiệm chính cho sự nóng lên toàn cầu So với thời kỳtiền cách mạng công nghiệp, nhiệt độ Trái đất đã tăng 0.8oC vào năm 1980s Đểkhông vượt ngưỡng nguy hiểm 2oC, các nhà khoa học đã chỉ ra rằng đến năm 2050,loài người phải giảm lượng khí thải carbon xuống 50% mức hiện tại, và tiếp tục giảmlượng khí thải carbon về con số 0 Theo báo cáo năm 2018 của Cơ quan năng lượngquốc tế (IEA), giao thông vận tải chịu trách nhiệm cho 24.34% lượng khí thải carbonmỗi năm Xét riêng lĩnh vực giao thông vận tải, các loại ô tô hạng nhẹ, ô tô tải và ô tôbus lần lượt chiếm 44%, 27%, và 6% lượng khí thải carbon mỗi năm

Các con số nói trên đủ tính thuyết phục để ô tô điện trở thành mối quan tâm củacác tổ chức quốc tế, các chính phủ, các công ty ô tô, các nhà nghiên cứu và người tiêudùng Xe hybrid (xe điện lai, dùng cả xăng và điện) được coi là “giải pháp tình thế”trong giai đoạn quá độ, khi mà công nghệ ắc quy chưa đáp ứng kịp yêu cầu của pháttriển của ngành ô tô điện Một số hãng đã cho ra đời sản phẩm vào những năm 1990s,thành công nhất phải kể đến Toyota Prius và Honda Insight Đầu thế kỷ 21, ô tô thuầnđiện đã trở thành hiện thực Một số mẫu ô tô điện tiêu biểu đã ra mắt và chiếm lĩnh thị

trường Nhật, Mỹ, châu Âu như Mitsubishi iMiEV năm 2009, Nissan Leaf năm 2010,Tesla Model S năm 2012 Cho đến nay, mỗi tập đoàn ô tô lớn trên thế giới đều đã pháttriển một mẫu ô tô điện gắn với thương hiệu của riêng mình, như BMW i3, MercedesB-Class Electric Drive, Volkswagen E-Golf, Mitsubishi i-MiEV,… Cho đến tháng 12năm 2018, ô tô điện đã đạt tới con số 5.1 triệu đơn vị trên thị trường ô tô con thế giới.

Từ cuối những năm 1990s, các trung tâm nghiên cứu ô tô điện đã được hình thành vàphát triển tại nhiều trường đại học ở Mỹ, châu Âu, Nhật Bản, Trung Quốc, Hàn Quốc.Các hội nghị quốc tế lớn như EVS và IEEE-VPPC đã trở thành diễn đàn để các nhànghiên cứu trao đổi và giới thiệu những công nghệ mới trong lĩnh vực ô tô điện

Đứng ở góc nhìn kỹ thuật, có hai vấn đề quan trọng cần phải được giải quyết đểđưa ô tô điện trở lại thời đại hoàng kim Thứ nhất, quãng đường di chuyển của ô tôđiện sau mỗi lần sạc đầy còn rất hạn chế khi so sánh với ô tô xăng Các loại ắc-quy cho

ô tô điện hiện nay vẫn có giá thành cao, khối lượng lớn, và tuổi thọ chưa đủ dài Thứhai, làm thế nào để tận dụng các ưu điểm của động cơ điện và biến ô tô điện trở thànhmột phương tiện giao thông có tính năng vượt trội so với ô tô xăng truyền thống? Ô tôđiện tương lai không còn là một phương tiện giao thông cá nhân nữa, mà thực sự làmột tài sản chung của xã hội, được kết nối thường xuyên và chặt chẽ với hệ thốngnăng lượng của loài người

Tình hình phát triển của ô tô điện trên thế giới

Hoa Kỳ:

Năm 2009, trong chuyến thăm Trung tâm Nghiên cứu Ô tô điện Edison tại miềnNam California, tổng thống Mỹ Barack Obama đã duyệt khoản chi 2,4 tỷ USD choviệc nghiên cứu ô tô điện

đã được lưu hành tại Việt Nam như Toyota Prius, Ford Escape Hybrid, Honda CivicHybrid, v.v.

Hình 2.3: Cấu tạo xe Plug – in Hybrid

Nhật bản:

Tại Nhật Bản, các hãng ô tô lớn đang lần lượt đưa các mẫu xe thuần điện (pureEvs) ra thị trường Nissan “trống giong cờ mở” với Nissan Leaf, tuy vậy Mitsubishimới là hãng đầu tiên tung ra xe điện thương phẩm với i-MiEV Xe i-MiEV đã đượcgiới thiệu ở Việt Nam tại triển lãm Ô tô Vietnam Motor Show 2010

Để có thể đưa ra thị trường mẫu xe ô tô điện i-MiEV, hãng Mitsubishi Motors

đã mất hơn 40 năm nghiên cứu Từ khi ấp ủ những ý tưởng đầu tiên về xe ô tô điện,chính thức bắt đầu nghiên cứu từ năm 1966, cho đến nay, hãng Mitsubishi Motors đãchế tạo ra 10 mẫu xe concept với hơn 500.000 km chạy thử nghiệm trên toàn cầu Lộtrình nghiên cứu được cho trong hình sau:

Trong giới nghiên cứu, các trường đại học lớn ở Nhật đều có những phòng thínghiệm, trung tâm nghiên cứu về ô tô điện Trung tâm nghiên cứu dưới sự lãnh đạocủa Giáo sư Yoichi Hori (sau đây gọi tắt là Hori-Lab) tại Viện Khoa học Công nghiệp,Trường Đại học Tokyo là một trong những đơn vị tiên phong nghiên cứu về xe điện tạiNhật Bản Những nghiên cứu của Hori-Lab tập trung vào 2 lĩnh vực chính: (i) Điềukhiển chuyển động (Motion Control) và (ii) Hệ thống năng lượng cho xe (VehiclePower System)

Hình 2.4: Xe ô tô điện i-MiEV được đưa ra thị trường.

Lĩnh vực (i) điều khiển chuyển động được thực hiện với những nhánh sau:

- Điều khiển chuyển động bám mặt đường.

- Điều khiển ổn định động học thân xe trên cơ sở quan sát các biến trạng thái và

quan sát nhiễu

- Điều khiển hệ thống lái.

Lĩnh vực (ii) nghiên cứu hệ thống năng lượng cho xe được tập trung vào hai nhánhchính:

- Sử dụng công nghệ siêu tụ điện (Ultra-capacitor) tích trữ năng lượng.

- Sử dụng công nghệ truyền tải điện không dây (Wireless Power Transmission).

Các nghiên cứu của Hori-Lab đều được thực nghiệm trên hệ thống xe điện thínghiệm xây dựng tại trung tâm gồm xe UOT Electric March I, II sử dụng nguồn ắcquy và hệ thống xe điện nhỏ COMS 1, 2, 3 chạy hoàn toàn bằng siêu tụ điện

Hàn Quốc và Trung Quốc:

Công nghệ truyền tải điện không dây ứng dụng trong xe điện được khai thácmạnh mẽ bởi các nhà nghiên cứu thuộc Viện Khoa học và Công nghệ tiên tiến HànQuốc (KAIST) với dự án chế tạo xe điện nạp năng lượng từ dưới đất trong suốt quátrình hoạt động (OnLine Electric Vehicle – OLEV) Các sản phẩm xe bus điện thuộc

dự án này đang chạy thử nghiệm rất tốt trong khuôn viên của KAIST và Công viênGrand Seoul.

Tại Thượng Hải, Trung Quốc, xe bus điện sử dụng siêu tụ của hãngSINAUTEC đang gây tiếng vang mạnh mẽ Siêu tụ được nạp nhanh chóng tại mỗiđiểm dừng của xe bus

Tính năng kỹ thuật vượt trội và khác biệt của ô tô điện so với ô tô xăng

Ô tô điện tận dụng được các ưu thế vượt trội của động cơ điện so với động cơđốt trong như nhỏ gọn, tốc độ đáp ứng nhanh cỡ ms, điều khiển trực tiếp được mômen, cho phép hãm tái sinh trả năng lượng về cho ắc quy Điều này giúp cho ô tô điệnhoạt động an toàn, tin cậy và tiết kiệm hơn nhiều so với xe ô tô chạy bằng động cơ đốttrong Chính sự khác biệt này đặt ra những vấn đề thực tế cần nghiên cứu để khai tháctriệt để sự ưu việt kể trên

- Khả năng đáp ứng mô-men nhanh và chính xác Đáp ứng mô-men của động cơ

điện nhanh gấp hơn 100 lần so với động cơ đốt trong Nếu như mô-men củađộng cơ điện có thể được thay đổi sau từng chu kỳ 1 ms, thì mô-men của động

cơ đốt trong chỉ có thể thay đổi sau từng chu kỳ 100~500 ms Thông qua việctận dụng đặc tính này, hệ thống ABS không còn cần thiết phải trang bị cho ô tôđiện nữa Khi ô tô điện chuyển động trên mặt đường trơn trượt, bộ điều khiểntrên xe có thể phát tín hiệu điều khiển giảm mô-men một cách nhanh chóng,tăng tính an toàn cho xe

- Khả năng hãm tái sinh trong quá trình phanh và xuống dốc Động năng của xe

có thể chuyển đổi thành năng lượng điện thông qua bộ biến đổi công suất (biếntần) để nạp lại trở lại vào hệ thống lưu trữ năng lượng trên xe (ắc quy hoặc siêu

tụ điện)

- Khả năng trao đổi năng lượng với lưới Tổ hợp “Động cơ điện - Biến tần” cho

phép dòng năng lượng đi theo 2 chiều Chính điều này cho phép ô tô điện cómột chức năng nữa là cân bằng lưới điện sạc điện vào ban đêm, còn ban ngày

có thể nạp trở lại vào lưới điện Điều này thực sự hữu dụng khi hàng chục ngàn

xe điện đỗ tại parking ban ngày, khi các chủ nhân đang làm tại công sở Nếucác chủ nhân bán điện (nạp lại vào lưới) thì có thể giúp cung cấp năng lượng

cho các thời điểm nhu cầu công suất đỉnh (peak demand), mà không cần phảixây mới thêm nhà máy điện Đây là Công nghệ V2G (Vehicles to Grid) mà cácnước phát triển đã nghiên cứu khoảng 5 - 7 năm nay, và đã có sản phẩm (là cácthiết bị nạp/xả điện 2 chiều) từ 2018.

Ô tô điện tại Việt nam:

Ô tô điện góp phần giải quyết vấn đề ùn tắc giao thông Ùn tắc giao thông tạiViệt Nam đang là một vấn nạn, sự bùng nổ về số lượng xe ô tô là một trong nhữngnguyên nhân chính của vấn đề này Ô tô điện dĩ nhiên không thể giải quyết trọn vẹnbài toán phức tạp này, nhưng có thể góp một phần vào lời giải mà bấy lâu nay chúng tađang đau đầu tìm kiếm Các công nghệ trợ lái điện, điều khiển độc lập 4 bánh, v.v chophép người lái điều khiển ô tô điện rất linh hoạt, cơ động, phù hợp với các con đườngnhỏ và hẹp (so với nước ngoài) ở Việt Nam

Ô tô điện thân thiện với môi trường Ô nhiễm không khí do khí thải từ các xe ô

tô chạy xăng và dầu diezel gây tổn hại cho môi trường và sức khỏe của người dân.Trong trường hợp này, ô tô điện với lượng khí thải hoàn toàn bằng 0 là giải pháp lýtưởng cho nền công nghiệp sản xuất ô tô

Ô tô điện góp phần chấn hưng ngành công nghiệp ô tô nước ta Với việc Vinfast

đã cho ra mắt 3 dòng xe điện mới là VF e34, VF 8 và VF 9 Đã một phần nào đó giúpngành công nghiệp ô tô ở Việt Nam, đặc biệt là ô tô điện ngày càng phát triển và vươn

ra thế giới

Trong tương lai, ô tô điện không còn được hiểu theo nghĩa hẹp chỉ bao gồmnhững chiếc sedan hay SUV chở ít người nữa Một số nước đã bắt đầu nghiên cứu xebuýt điện, thậm chí xe tải điện cỡ nhỏ và cỡ lớn Trong vòng 5-10 năm nữa, nhữngchiếc xe tải điện đầu tiên sẽ bắt đầu lăn bánh, chở được nhiều hàng hóa và di chuyểnvới khoảng cách xa không thua xe sử dụng động cơ xăng hay diesel Ô tô điện sẽchiếm 50% xe mới được bán tại châu Âu vào năm 2030 và 85% vào năm 2035, nếucác chính sách trên vẫn giữ nguyên Con số này có thể lên tới 100% vào năm 2035

"nếu các nhà lập pháp siết chặt biện pháp giảm khí thải và tăng cường chính sách kíchthích thị trường, như triển khai trên diện rộng các trạm sạc cho ô tô điện"

Điều khiến ô tô điện tại Việt Nam chưa được phát triển và sử dụng vào đời sốngnhiều là do chưa có nhiều trạm sạc trên đường cũng như giá thành của xe điện còn khácao sẽ gây bất tiện cho người dân Nhưng điều này đang dần được khắc phục với việcVinfast đang cho xây dựng các trạm sạc điện trên toàn quốc trong tương lai sẽ giúpcho xe điện ngày càng phát triển

2.2 Các loại Ô tô điện hiện nay tại Việt nam

Việc nghiên cứu và phát triển được một sản phẩm công nghệ cao như ô tô điện,

sẽ giúp chúng ta sẽ nâng cao được năng lực công nghệ Sản xuất các sản phẩm ứngdụng công nghệ cao như sử dụng Pin có khả năng lưu trữ lớn trên ô tô điện sẽ giúp việtnam vươn ra thế giới, tạo nên tầm vóc và thương hiệu quốc gia

Bên cạnh đó việc phát triển và dòng ô tô điện tại việt nam sẽ khuyến khích pháttriển công nghệ xanh; giảm cường độ phát thải khí nhà kính và thúc đẩy sử dụng nănglượng sạch, năng lượng tái tạo; thực hiện xanh hóa sản xuất; thực hiện xanh hóa lốisống và tiêu dùng bền vững

Một số ô tô điện được sản xuất tại Việt Nam:

Hình 2.5: Xe Vinfast VF e34

Hình 2.6: Xe Vinfast VF e35

Hình 2.7: Xe Vinfast VF e36

2.3 Nghiên cứu ô tô điện tại Việt nam

Thiết kế chế tạo ô tô điện 4 chỗ ngồi

Nghiên cứu cách chế tạo ra một chiếc xe ô tô 4 chỗ ngồi bằng cách thay thế động cơđốt trong của chiếc xe bằng một động cơ điện có công suất tương ứng, nghiên cứu sửdụng bộ nguồn, sạc cho động cơ này và giữ nguyên thiết kế của chiếc xe

Những điểm đã làm được:

- Chuyển đổi xe ô tô sử dụng động cơ đốt trong sang động cơ điện.

- Nghiên cứu tính toán ra các thông số kỹ thuật của xe sau khi chuyển đổi, so

sánh kết quả thu được với việc sử dụng động cơ đốt trong mang lại nhiều kếtquả tích cực.

Những ưu điểm đã làm được:

- Chiếc xe sau khi chuyển đổi có giá thành gần như rẻ hơn 2 đến 3 lần so với các

loại xe điện hiện nay trên thế giới

- Tiết kiệm chi phí nhiên liệu gần 40% so với xe cơ sở.

- Không gây ô nhiễm môi trường, không gây ra tiếng ồn của động cơ.

Những điểm còn hạn chế :

- Mang nặng tính lý thuyết.

- Chưa áp dụng vào thực nghiệm

- Chưa đi sâu vào phần thiết kế, chế tạo.

Nghiên cứu thiết kế và chế tạo xe lai:

Nghiên cứu cách kết hợp sử dụng giữa động cơ xăng và động cơ điện để sử dụng trongcùng một chiếc xe, tối ưu hóa 2 động cơ này giúp giảm hao tốn nhiên liệu và ô nhiễmmôi trường

Những điểm đã làm được:

- Nghiên cứu cách kết hợp sử dụng động cơ điện và động cơ xăng trên cùng một

chiếc xe

- Thiết kế và chế tạo khung xe phù hợp với mặt bằng hệ thống giao thông hiện

nay tại nước ta

- Đã làm được mô hình thực tế, đánh giá ưu, nhược điểm cũng như tính khả thi

của đề tài

Những ưu điểm đã làm được:

- Có ý tưởng sáng tạo từ việc kết hợp 2 loại động cơ với nhau.

- Giảm thiểu chi phí nhiên liệu so với các xe chạy thuần bằng động cơ xăng.

- Làm giảm ô nhiễm môi trường, tiếng ồn.

- Nghiên cứu sâu, đã đi vào chế tạo mô hình thực nghiệm.

Những điểm còn hạn chế :

- Thiết kế và chế tạo khó khăn do phải kết hợp 2 kiểm động cơ.

- Mới dừng ở chế tạo mô hình, chưa thể đưa vào hiện thực hóa thương mại do đòi

hỏi yếu tố kỹ thuật cao so với điều kiện thực tế tại nước ta hiện nay

2.4 Chế tạo ô tô điện mini chạy trong khu du lịch:

Mục đích nghiên cứu là để chế tạo một chiếc xe điện có giá thành rẻ, tiêu thụ ít năng lượng trong bối cảnh nguồn tài nguyên thiên nhiên là xăng dầu đang ngày càng cạn kiệt, đặc biệt là nó không gây tiếng ồn và ô nhiễm môi trường

Những điểm mới trong nghiên cứu :

- Chiếc xe hoàn toàn chạy bằng động cơ điện.

- Thiết kế chế tạo khung xe phù hợp với không gian các khu du lịch.

- Điều hướng bằng vô lăng nhưng không theo cách thông thường trên các loại xe

ô tô ,mà sử dụng encoder để đo góc quay của vô lăng qua đó điều chỉnh thayđổi vận tốc giữa 2 bánh dẫn đến chuyển động quay của xe

- Sử dụng bộ truyền đai răng để truyền chuyển động từ động cơ đến bánh trước

và bánh sau, thay vì chỉ bánh sau như các loại xe truyền thống Điều này giúp

xe vẫn có thể đi được nếu bánh sau bị kẹt lầy (điều hay gặp trong các khu vườnquốc gia sau khi mưa đất ở đây thường bị nhão, dẫn đến bánh sau không dichuyển được nếu bánh sau bị kẹt )

Kết luận trong nghiên cứu :

- Việc các loại xe điện chưa thực sự phổ biến tại nước ta hiện nay cũng như tại

các khu du lịch thì việc nghiên cứu chế tạo chúng hoàn toàn có triển vọng tốt

- Chế tạo các loại xe này không quá khó, linh kiện hầu như được bán rộng rãi

ngoài thị trường, không đòi hỏi kỹ thuật và năng lực chế tạo cao Vì vậy có thể

áp dụng đề tài này rộng rãi, đưa chúng trở nên phổ biến

- Chi phí sản xuất ra chiếc xe không qua cao và nó rẻ hơn nhiều so với các loại xe

nhập ngoại cùng chủng loại Nó cho thấy khả năng cạnh tranh rất cao nếu ápdụng đưa vào sản xuất thương mại

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO Ô TÔ ĐIỆN

3.1 Phương pháp tính toán.

Khảo sát chuyển động của xe.

Giả sử chiếc xe có 4 bánh kí hiệu lần lượt là bánh 1, bánh 2, bánh 3, bánh 4, khi

đó tốc độ quay của bánh 1 và bánh 2 bằng nhau, của bánh 3 và bánh 4 bằng nhau Do

đó khi chiếc xe chuyển động ta quy nó lại là một vật chuyển động dựa trên 2 bánh 1 và

3 trong một hệ tọa độ Oxy như hình vẽ :

ICC là tâm quay tức thời của xe R là bán kính quay tức thời.

2 =

V3

R + L

2𝑉1, 𝑉3 𝑙ầ𝑛 𝑙ượ𝑡 𝑙à 𝑣ậ𝑛 𝑡ố𝑐 𝑑à𝑖 𝑐ủ𝑎 𝑏á𝑛 1 ℎ 1 𝑣à 𝑏á𝑛 3ℎ 1

Công thức cho thấy vận tốc của thân phụ thuộc vào vận tốc của 2 bánh Không giốngnhư các loại xe thông thường, chiếc xe trong đề tài điều hướng thông qua sự chênhlệch vận tốc của 2 động cơ Nguyên lý của việc điều hướng này là :

- Khi 2 động cơ quay cùng chiều, cùng vận tốc thì chiếc xe sẽ chuyển độngthẳng

- Khi 1 động cơ quay cùng chiều và nhanh hơn động cơ còn lại thì tất yếu chiếc

xe sẽ chuyển động quay về phía động cơ quay chậm hơn

- Ta không điều hướng quay cho chiếc xe theo kiểu điều khiển 2 động cơ quaycùng vận tốc và ngược chiều giống như trên các robot vượt địa hình vì nó sẽgây ra hiện tượng trượt bánh, do đó không an toàn cho người ngồi

Mô phỏng chuyển động của xe

Kí hiệu 𝑀1 ,𝑀2 là khối lượng của robot;𝑏1,𝑏2 lần lượt là độ giảm chấn của các chân

1, 2, ; 𝑐1 ,𝑐2 lần lượt là độ cứng đàn hồi của các chân 1, 2, 3; 𝑐3, 𝑐4 lần lượt là độ cứng

của các cột sống thụ động Khoảng cách giữa các chân l  l1  l2

Giả sử qui luật nhấp nhô của mặt đường xác định bởi hàm tuần hoàn :

y2=B0+B1cos Ωtt +¿B1sin Ωtt¿y3=C0+C1cos Ωtt +C1sin Ωtt

Thế các nghiệm riêng vào phương trình vi phân rồi so sánh với hệ số, ta nhận được phương trình đại số tuyến tính để xác định các hằng số: A0, A1, A2, B0, B1, B2, C0, C1,C2

- Đối với khâu 1:

y1=A0+A1cos Ωtt + A2sin Ωtt

Thay y,𝑦̇, 𝑦̈ vào hệ phương trình (**) ta được:

¿>m1(−A1Ωt2cosΩtt −A2Ωt2sin Ωtt)+b1(−A1Ωt sin Ωtt + A2Ωt cos Ωtt)+(c1+c4)¿

c4A0+c5C0+F2+c2h

2(c2+c4+c5)

¿C=

c5B0+F3+c3h

2(c3+c5)

Thay phương trình (1) và (3) vào phương trình (2) ta được: