THAY THẾ ĐỘNG CƠ KHỞI ĐỘNG CỦA XE MÁY BẰNG BLDC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒN CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN MÔN HỌC - DOT

NHÓM 4GVHD: Ths VŨ ĐÌNH HUẤN

SVTH: PHẠM HỮU HUỆMSSV: 21145142NUYỄN LÊ CHẾ THIỆNMSSV: 21145280THÂN BẢO DUYMSSV: 21145098NGUYỄN ĐÌNH TRÚCMSSV: 21145308

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒN CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN MÔN HỌC - DOT

NHÓM 4GVHD: Ths VŨ ĐÌNH HUẤN

SVTH: PHẠM HỮU HUỆMSSV: 21145142NUYỄN LÊ CHẾ THIỆNMSSV: 21145280THÂN BẢO DUYMSSV: 21145098NGUYỄN ĐÌNH TRÚCMSSV: 21145308

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMĐộc lập – Tự do – Hạnh phúc

Ngành: Công nghệ kỹ thuật Ô tô Lớp: Giảng viên hướng dẫn: Ths Vũ Đình Huấn

Ngày nhận đề tài: Ngày nộp đề tài:

Tên đề tài: THAY THẾ ĐỘNG CƠ KHỞI ĐỘNG CỦA XE MÁY BẰNG BLDC1.Các số liệu, tài liệu ban đầu:

2.Yêu cầu:

3.Nội dung thực hiện đề tài: 4.Sản phẩm:

Tp HCM, ngày 02 tháng 04 năm 2024

Giảng viên hướng dẫn

(kỹ, ghi rõ họ tên)

Ths Vũ Đình Huấn

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMĐộc lập – Tự do – Hạnh phúc

_ _ _ _***_ _ _ _

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Ngành: Công nghệ kỹ thuật Ô tô Lớp: Giảng viên hướng dẫn: Ths Vũ Đình Huấn

Tên đề tài: THAY THẾ ĐỘNG CƠ KHỞI ĐỘNG CỦA XE MÁY BẰNG BLDC

NHẬN XÉT

1 Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:

……… 2 Ưu điểm:

……….3 Khuyết điểm:

………4 Đề nghị cho báo cáo hay không?

……….5 Đánh giá phân loại:

……….6 Điểm: ……… (Bằng chữ: ……… )……….

Tp HCM, ngày 02 tháng 04năm 2024

Giảng viên hướng dẫn

(kỹ, ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Chúng em muốn bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Trường Đạihọc Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh vì việc liên tụccải tiến và thiết kế chương trình giảng dạy một cách khoa họcvà phù hợp với xu hướng hiện đại Môn học Đồ án môn học đãmở ra một cái nhìn tổng quan về ngành ô tô, cung cấp chochúng em kiến thức cần thiết để nghiên cứu và phát triển.

Đặc biệt, chúng em muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến thầyVũ Đình Huấn, giảng viên của môn học, đã chia sẻ kiến thứcmới và cách tiếp cận hiệu quả với nội dung học, cũng nhưhướng dẫn về nghiên cứu và ứng dụng trong thực tế Thầy đãtận tình hỗ trợ và định hướng cho chúng em, giúp chúng emvượt qua những thách thức trong quá trình nghiên cứu và thựchiện đồ án Chúng em rất trân trọng những kinh nghiệm và lờikhuyên quý báu từ thầy.

Mặc dù chúng em nhận thức được rằng bài báo cáo của chúngem không tránh khỏi những sai sót, nhưng chúng em rất mongnhận được ý kiến đóng góp từ thầy để nâng cao chất lượng củacông trình Điều này sẽ giúp chúng em tích luỹ kinh nghiệm vàchuẩn bị tốt hơn cho đồ án tốt nghiệp.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: KHẢO SÁT XE MÁY Ở VIỆT NAM

1.1 Số lượng xe máy chạy hàng ngày ngoài đường là bao nhiêu?

Theo số liệu của Bộ Giao thông Vận tải, tính đến hết năm 2023, cả nước có gần75 triệu xe máy lưu hành, trong đó có gần 73 triệu xe máy xăng và hơn 2 triệuxe máy điện Hàng ngày có khoảng vài triệu chiếc xe máy lưu hành cùng lúccon số cụ thể sẽ thay đổi tùy thuộc vào thời gian, địa điểm và thời tiết, Trong sốđó, có khoảng 46 triệu xe máy đời cũ trước năm 2016, chiếm khoảng 64% tổngsố lượng xe máy đang lưu hành

Tuy nhiên, con số này có thể chênh lệch so với thực tế do một số yếu tố như: Xemáy không đăng ký: Theo ước tính, có khoảng 10% xe máy đang lưu hành tạiViệt Nam không đăng ký Xe máy đã bị tiêu hủy: Một số xe máy đời cũ đã bịtiêu hủy do hư hỏng nặng hoặc không còn đủ điều kiện lưu thông Do đó, con sốthực tế về số lượng xe máy đời cũ trước năm 2016 tại Việt Nam có thể dao độngtừ 40 đến 50 triệu xe

1.2 Thực trạng giao thông ở Việt Nam hiện nay

Thực trạng giao thông ở Việt Nam hiện nay có những đặc điểm:

Tăng cường hạ tầng giao thông: Chính phủ và các địa phương đã đẩy mạnh đầutư vào cơ sở hạ tầng giao thông, bao gồm xây dựng và nâng cấp đường bộ, cầuđường, đường sắt, sân bay và các dự án giao thông khác Điều này đã cải thiệnkhái quát hệ thống giao thông ở nhiều đô thị và kết nối giữa các vùng miền Tăng số lượng xe cộ: Với sự phát triển kinh tế và tăng thu nhập của người dân,số lượng xe cộ tại Việt Nam đang gia tăng đáng kể Điều này đã tạo ra áp lựclớn đối với hạ tầng giao thông hiện có, dẫn đến tắc nghẽn và ùn tắc giao thông,đặc biệt trong các thành phố lớn như Hà Nội và TP.HCM

Ùn tắc giao thông: Ùn tắc giao thông là một vấn đề phổ biến và nghiêm trọng ởViệt Nam Điểm đặc biệt nhất là trong giờ cao điểm, khu vực trung tâm thành

phố và các tuyến đường chính thường xuyên bị kẹt xe Ùn tắc giao thông khôngchỉ gây ra mất thời gian và phiền hà cho người dân, mà còn gây ảnh hưởng đếnkinh tế và môi trường

Nhìn chung, tình trạng ùn tắc giao thông tại Việt Nam, đặc biệt là tại các thànhphố lớn như Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh, đang diễn biến phức tạp và cóxu hướng ngày càng gia tăng Nguyên nhân là do:

Số lượng phương tiện giao thông tăng cao: Theo số liệu của Tổng cục Đườngbộ Việt Nam, tính đến hết năm 2023, cả nước có hơn 50 triệu phương tiện cơgiới, trong đó xe máy chiếm hơn 80%.

Ý thức của người tham gia giao thông: Thiếu ý thức, vi phạm luật giao thôngnhư đi sai phần đường, lấn làn, phóng nhanh vượt ẩu, là một trong nhữngnguyên nhân chính dẫn đến ùn tắc.

Trong những giờ cao điểm tình trạng ùn tắc và kẹt xe ở mọi tuyến đường hầunhư là đông đúc chật kín xe máy và những phương tiện khác tham gia giaothông đường bộ Hình dưới đây là tình trạng ùn tắc vào chiều giờ cao điểm ởtrên đoạn đường Đỗ Xuân Hợp, Quận 9 thường ngày.

Theo thống kê về tình trạng tai nạn giao thông có xe máy hiện nay:

Tỷ lệ cao: Theo Cục Cảnh sát giao thông, xe máy là phương tiện chủ yếu gây ratai nạn giao thông tại Việt Nam, chiếm hơn 70% tổng số vụ tai nạn.

Số lượng lớn: Năm 2023, cả nước xảy ra hơn 15.000 vụ tai nạn giao thông do xemáy gây ra, làm chết hơn 8.000 người và bị thương hơn 20.000 người.

Nguyên nhân: dẫn đến tai nạn giao thông ở xe máy chủ yếu đến từ những chiếcxe tự chế và độ xe của một số thành phần còn quá nhiều, những gia đình , phụhuynh không nghiên khắc cho con em sử dụng xe phân khối lớn ra đường khi

còn quá nhỏ hay chưa có bằng lái xe, sử dụng rượu, bia trong khi tham gia giaothông vẫn còn khá nhiều dù đã có nhiều chính sách của phạt được áp dụng, láixe máy khi xe không đủ điều kiện an toàn ra đường không đúng tiêu chuẩn đăngkiểm định của nhà nước và của hãng xe Ý thức tham gia giao thông ở một sốbộ phận còn hạn chế: vượt đèn đỏ, xí nhang trái quẹo phải, đi lên vỉa hè, đi dànhàng ngang, vừa lái xe vừa sử dụng điện thoại, chở mang, vác và kéo theonhững vật dụng cổng kềnh, lớn hơn tải trọng cho phép khuất tầm nhìn củanhững phương tiện khác, đi lấn làn xe ô tô, đi ngược chiều.

Vấn đề an toàn giao thông: An toàn giao thông là một vấn đề quan trọng cầnđược quan tâm Tuy nhiên, tình trạng vi phạm luật giao thông, đặc biệt là việcvượt ẩu, điều khiển xe không đúng quy định và không đội mũ bảo hiểm vẫn cònphổ biến Điều này đã góp phần vào tăng số lượng tai nạn giao thông và tỷ lệthương vong liên quan Phát triển giao thông công cộng: Các thành phố lớnđang đầu tư trong hệ thống giao thông công cộng như xe buýt, xe điện, và xeđạp công cộng Điều này nhằm giảm ùn tắc giao thông và khuyến khích ngườidân sử dụng phương tiện giao thông công cộng thay vì xe cá nhân

1.3 Ưu nhược điểm của động cơ chỗi than

1.3.1 Ưu điểm của động cơ chổi than

Chi phí ban đầu thấp, độ tin cậy cao và kiểm soát tốc độ động cơ đơn giản.Dễ điều khiển: mô-men xoắn tỷ lệ với dòng điện - tốc độ tỷ lệ thuận với điện ápHiệu quả vừa phải

Tốc độ thay đổi: yêu cầu ít thành phần bên ngoài hơn động cơ DC cảm ứnghoặc không chổi than

To hơn động cơ cảm ứng (EMI và âm thanh)

1.3.2 Nhược điểm của động cơ chổi than

Bảo trì cao và tuổi thọ thấp khi sử dụng cường độ cao.

Thường xuyên thay thế các chổi than và lò xo mang dòng điện.

Năng lượng thất thoát nhiều do sự ma sát giữ chổi than và roto khiến mài mòncuộn dây gây thất thoát điện năng.

Động cơ gây ồn.

1.4 Động cơ không chổi than

1.4.1 Cấu tạo động cơ không chổi than

Động cơ không chổi than không sử dụng chổi than để truyền dòng điện vàoRotor Thay vào đó, từ trường được tạo ra bởi các cuộn dây điện ở Stator, giúpRotor quay mà không cần chổi than

Cấu tạo của động cơ không chổi than bao gồm các bộ phận chính sau:

Stator: Stator với cấu tạo bao gồm các lõi sắt (lõi này được xếp thành từ những

lá thép kỹ thuật điện được ghép cách điện với nhau) và dây quấn Một động cơkhông chổi than thông thường sẽ bao gồm 3 cuộn dây trên stator Vì vậy, Statorsẽ có đến 6 dây dẫn điện được kéo dài từ chính các cuộn dây này Trong đó, 3trong số các dây này sẽ được kết nối bên trong, với 3 dây còn lại để kết nối vớibộ điều khiển

Rotor: Là phần quay của động cơ, bao gồm các nam châm vĩnh cửu được gắn

trên trục Khi từ trường từ stator tác động lên nam châm trên rotor, rotor sẽ bắtđầu quay

Cảm biến vị trí: Thường là cảm biến Hall, giúp xác định vị trí của rotor trong

không gian để điều khiển động cơ một cách chính xác

Bộ điều khiển điện tử (ESC): Bộ điều khiển điện tử điều chỉnh dòng điện đi

vào các cuộn dây trên stator dựa trên thông tin từ cảm biến vị trí, từ đó điềukhiển tốc độ và hướng quay của động cơ

1.4.2 Nguyên lý hoạt động

Động cơ không chổi than (Brushless DC motor) là loại động cơ điện một chiều

(DC), hoạt động theo nguyên lý chuyển mạch bằng điện tử với những nam châmđiện sử dụng dòng điện một chiều (DC) di chuyển rotor xung quanh stator.Động cơ này sử dụng bộ điều khiển để tạo ra sự chuyển đổi năng lượng từnguồn điện DC sang động cơ, giúp giảm ma sát và tăng hiệu suất so với động cơchổi than thông thường

1.4.3 Đặc điểm của động cơ không chổi than so với động cơ có chổi than

Động cơ không chổi than không sử dụng chổi than để chuyển dòng điện, giảmsự mài mòn và nâng cao độ bền của động cơ Điều này giúp kéo dài tuổi thọ củađộng cơ so với động cơ chổi than Hiệu quả của động cơ không chổi thanthường cao hơn động cơ chổi than, với hiệu suất có thể lên đến 90% so với chỉ70~75% của động cơ thông thường Điều này giúp tiết kiệm điện năng và tối ưuhóa hiệu suất của các thiết bị sử dụng động cơ không chổi than

Động cơ không chổi than hoạt động êm ái hơn do không có sự ma sát giữa chổithan và roto như trong động cơ chổi than Điều này giúp giảm tiếng ồn trongquá trình vận hành và tạo ra môi trường làm việc thoải mái hơn cho người sử

dụng Như vậy, độn g cơ không chổi than mang lại nhiều ưu điểm như tuổi thọcao hơn, hiệu suất cao hơn, tiết kiệm điện năng và ít tiếng ồn hơn so với độngcơ chổi than Tuy nhiên, lựa chọn giữa hai loại động cơ phụ thuộc vào yêu cầucụ thể và ngân sách của người sử dụng

Điểm khác biệt giữa động cơ chổi than và không chổi than là: Động cơ chổithan sử dụng chổi than để dẫn điện, trong khi động cơ không chổi than không sửdụng chổi than Động cơ không chổi than có tuổi thọ dài hơn và hiệu suất caohơn so với động cơ chổi than Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: Động cơ khôngchổi than (Brushless Direct Current – BLDC) hoạt động dựa vào nguồn nănglượng tạo ra từ từ trường vĩnh cửu và cảm biến xác định vị trí Không sử dụngchổi than (chổi có phần lông làm bằng than) Động cơ chổi than sử dụng chổithan và cổ góp để chuyển dòng điện sang cuộn dây thích hợp của phần tươngứng khi nó quay Kích thước và trọng lượng của động cơ không chổi than nhỏgọn hơn và nhẹ hơn hai đến ba lần so với động cơ chổi than Động cơ chổi thancó mức hiệu suất trung bình từ 75 – 80%, trong khi hiệu suất của động cơ khôngchổi than cao hơn, từ 85-90% Động cơ không chổi than giúp triệt tiêu ma sát,giảm tiếng ồn và độ rung khi máy vận hành Động cơ chổi than thường có độrung và tiếng ồn cao hơn

1.5 Giải pháp thực hiện đề tài

Do hệ thống khởi động cũ còn quá nhiều hạn chế nên nhóm chúng em quyếtđịnh chọn động cơ không chổi than để thay thế cho động cơ chổi than trên xemáy nhằm mục đích tăng tuổi thọ cho động cơ đề

1.5.1 Thông số cơ bản của dòng xe

Sau khi xem xét yêu cầu và thời gian hoàn thành của đề tài, chúng em đã quyếtđịnh chọn mẫu xe “Honda Vision 110-Fi 2012” thuộc đời xe “NSC110CBF”theotài liệu sửa chữa của hãng để nghiên cứu và thiết kế động cơ BLDC thaythế động cơ có chỗi than để đề khởi động Các thông số kỹ thuật cơ bản củađộng cơ được chúng em trinh bày theo bản dưới đây:

đứng

Truyền động

Hệ thống ly hợp Ly hợp ly tâm tự động Tỷ số đai truyền 2,52 : 1 - 0,82 : 1

Hệ thốngphun nhiênliệu

1.5.2 Mạch điện hệ thống khởi động

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THÔNG SỐ CHO MOTOR BLDC ĐỊNHTHIẾT KẾ

2.1 Thông sô kỹ thuật

2.1.1 Tỉ số truyền

Dựa vào quan sát thực tế hệ thống khởi động trên xe Vison 110-FI 2012 thìchúng em nhận thấy 2 cặp bánh răng tạo thành 2 tỉ số truyền từ củ đề đến bánhđà của động cơ gồm:

Hình 1.1: Bánh răng củ dề và trục trung gian

- Bánh ra răng của trục động cơ ăn khới với bánh răng lớn trục trung gian:

i1= Z1ZDC=

Trong đó: i1 là tỉ số truyền cấp 1

Z1 là số răng của bánh răng lớn trục trung gian (40 răng)

ZDC là số răng của trục motor (9 răng)

Hình 1.2: Bánh răng trục trung gian ăn khớp với bánh đà

- Bánh răng nhỏ trên trục trung gian ăn khớp với bánh đà:

i2=ZBDZ1' =66

Trong đó: i2 là tỉ số truyền cấp 2

ZBD là số răng của bánh đà (66 răng)

Z1' là số răng của bánh răng nhỏ trục trung gian (16 răng)

2.1.2 Công suất

Hình 1.3: Data sheet của motor khởi động

Dựa vào tài liệu hãng Lucas TVS mã của motor khởi động trên xe Vision Fi 2012 là: 26024707 thì chúng em lựa chọn công suất động cơ là 32020W làm

110-2.1.3 Moment

Moment để động cơ xe khởi động được là 30 N m => MBD=¿ 30 N m

MDC=i1×i2↔ MDC=MBDi1×i2=

9 ×6616

=1,636 N m

Trong đó: MBD là moment cần cung cấp cho bánh đà N.m

MDC là moment của motor khởi động N.m

Vậy lựa chon BLDC có moment lớn hơn hoặc bằng 1,636 N m

2.1.4 Số vòng quay

Hình 1.4 Biểu đồ đặc tính máy khởi động

Để động cơ nổ máy ở chế độ không tải thì vòng tua phải nằm trong khoảng 200rpm trục khuỷu

Trong đó: nBD là tốc độ quay của bánh đà (rpm)

nDC là tốc độ quay của motor khởi động (rpm)Vậy lựa chọn motor có số vòng quay tối thiểu là 3666 (rpm)

2.1.5 Bảng thông số kỹ thuật cơ bản của motor khởi động

Ưu điểm: Thiết kế nhanh chóng, tiết kiệm chi phí gia công.

Nhược điểm: Hiệu suất khởi động không đạt được tối đa do thông số của motorchỉ gần bằng thông số tín toán

Hình 2.3: Đo thông số BLDCChiều dài thân vỏ là 70,5 mmm

2.2.2 Thiết kế gá đỡ

Hình 2.4: Bản thiết kế motor khởi động của hãng

So sánh bản thiết kế cũ của gá đõ motor khởi động chúng em nhận thấy có sựkhác nhau về cơ cấu lắp đặt vì vậy chúng em đã thiết kế lại gá đỡ để phù hợpvới BLDC giúp motor bền hơn trong quá trình hợp động.

Hình 2.5: Bản thiết kế gá đỡ cho BLDC

Phương án gia công: Do ổ gá cũ nhỏ hơn BLDC nên chúng em tận dụng lại ổ gácũ để tiện lại ổ gá và một số lỗ vít giúp lắp đặt lên xe như zin, ít thay đổi cơ cấuxe ít nhất có thể và tối ưu chi phí gia công lắp dặt Ngoài ra cần tiến hành giacông tiện lại trục bánh răng Bendix trên motor BLDC.

2.3 Bảng báo giá chi phí tổng hợp

STT TÊNĐƠN GIÁ

SỐ LƯỢNG

HÌNH ẢNH1Motor

BLDC liền tốc khôngchổi than 12V – 300W

2Củ đề xe vision cũ

1

3Mạch tăng áp DC 150W

46000 1

4Chi phí thiết kế gá đỡ (vẽ 2D trên cad)

5Chi phí gia công (nhóm tự làm) có sử dụng trục nối để tiện lắp vô motor

33800 2

5Chi phí lắp đặt (nhóm tự lắp đặt tạinhà)

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 PGS-TS.Đỗ Văn Dũng (2007), Hệ thống điện và điện tử trênôtô hiện đại - Hệ thống điện động cơ, TP Hồ Chí Minh.

2 TS-Nguyễn Văn Trạng (2006), Nguyên lí kết cấu động cơ đốttrong, TP Hồ Chí Minh.

3 PGS TS NGUYỄN DUY TIẾN (2007), NGUYÊN LÝ ĐỘNG CƠĐỐT TRONG, NXB Giao thông vận tải Hà Nội.