thiết kế hệ thống điện xe 3 bánh cho người khuyết tật chân

Vấn đề của xe điện hiện nay của các xe điện là hầu hết các xe đều sử dụng nguồn điện từ khối pin để cấp cho toàn bộ xe, những xe càng hiện đại, những xe có nhiều hệ thống thì lại tiêu tố

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

NGƯỜI KHUYẾT TẬT CHÂN

Người hướng dẫn: Ths Đỗ Phú Ngưu

Nguyễn Trần Bình

1811504210302

Lớp: 18DL3 18DL3

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

NGƯỜI KHUYẾT TẬT CHÂN

Người hướng dẫn: Ths Đỗ Phú Ngưu

Nguyễn Trần Bình

1811504210302

Lớp: 18DL3 18DL3

Đà Nẵng, 6/2022

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN

NHẬN XÉT CỦA DOANH NGHIỆP

TÓM TẮT Tên đề tài: Thiết kế hệ thống điện-điện tử trên xe điện 3 bánh khuyết tật chân Nhóm sinh viên thực hiện: Mã số sinh viên: Lớp sinh hoạt:

Nguyễn Quốc Đạt 1811504210304 18DL3 Nguyễn Trần Bình 1811504210302 18DL3 Hệ thống điện điện tử trên xe là một hệ thống quan trọng và không thể thiếu trên bất kỳ chiếc xe nào Ở đề tài này nhóm chúng em sẽ thiết kế hệ thống đó cho xe điện ba bánh sử dụng năng lượng ắc quy 4 ắc-qui này được mắc nối tiếp với nhau tạo ra nguồn 48v cho động cơ điện hoạt động Hệ thống điện của xe gồm 2 phần chính đó là hệ thống điện động cơ và hệ thống điện thân xe Trên xe điện chúng em sửa dụng động cơ điện 48V có công suất 800W và đi kèm là bộ IC điều tốc 800W

Hệ thống điện thân xe, một hệ thống không thể thiếu đối với bất cứ một chiếc xe nào Ở hệ thống chiếu sáng chúng em sử dụng đèn pha lần lượt có công suất 40W đảm bảo cho khoảng sáng xa rõ ràng cho tài xế

Ở hệ thống tín hiệu cảnh bảo chúng em sử dụng hệ thống xi nhan đặt hai bên ở trước và sau xe đi cùng hiệu ứng nhấp nháy và âm thanh báo tương đối lớn mang lại hiệu quả cao, còi báo của xe điện được làm từ còi ô tô phát ra âm thanh to rõ

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NguyễnTrần Bình 1811504210302

1 Tên đề tài:

Thiết kế hệ thống điện-điện tử trên xe điện ba bánh khuyết tật chân

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- Thông số động cơ điện - Tham khảo và tiếp cận tài liệu online về hệ thống điều khiển động cơ điện - Các tài liệu của hệ thống lưu trữ

3 Nội dung chính của đồ án:

1 Giới thiều để tài 2 Tổng quan về hệ thống điều khiển động cơ điện 3 Phương pháp lắp đặt hệ thống điều khiển động cơ điện 4 Lời cảm ơn

4 Các sản phẩm dự kiến:

1 Báo cáo đồ án tốt nghiệp

5 Ngày giao đồ án: /2021 6 Ngày nộp đồ án: /2022

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2022

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay khi đã quá nhiều các phương tiện máy móc đang sử dụng nhiên liệu hóa thạch điều này dẫn đến trữ lượng các loại nhiêu liệu hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt mà ô nhiễm môi trường lại cứ tăng lên từng ngày một

Trong xu thế mới thế giới và việt nam ta đang cố gắng phát triển các nguồn năng lượng sạch nhằm giảm sự khai thác các loại nhiên liệu hóa thạch và giảm đi ô nhiễm môi trường

Vấn đề của xe điện hiện nay của các xe điện là hầu hết các xe đều sử dụng nguồn điện từ khối pin để cấp cho toàn bộ xe, những xe càng hiện đại, những xe có nhiều hệ thống thì lại tiêu tốn rất nhiều điện năng Điều đó làm giảm lượng điện nhanh trong pin ảnh hưởng đến thời gian vận hành

Để giải quyết vấn dề đó thì chúng em đã chọn đề tài “Thiết kế hệ thống điện

trên xe điện 3 bánh khuyết tật chân” để tận dụng nguồn năng lượng sạch để cung

cấp cho xe Trong quá trình thực hiện đồ án này, chúng em còn gặp nhiều khó khăn hạn chế thế nên không tránh khỏi những sai xót, chúng em kính móng được sự nhận xét hỗ trợ và chỉ bảo của các thầy để đề tài của chúng em được hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn ThS Đỗ Phú Ngưu cùng các thầy bộ môn trong xưởng Ô Tô đã nhiệt tình giúp đỡ chúng em trong quá trình làm đề tài này

Đà Nẵng, Ngày tháng năm 2022 Sinh viên thực hiện

CAM ĐOAN

Em xin cam đoan răng đề tài:” Thiết kế hệ thống điện trên xe điện 3 bánh

khuyết tật chân” Được tiến hành và thiết kế công khai Hệ thống điện điện tử của

xe hình thành là từ công sức và nổ lực của chúng em cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy ThS Đỗ Phú Ngưu cùng các thầy giáo trong xưởng cơ khí ô tô

Các số liệu, mô hình, kết quả thu được trong quá trình thực hiện đồ án là trung thực và không sao chép hay sử dụng từ bất cứ đề tài nào tương tự Nếu như phát hiện rằng có sự sao chép kết quả nghiên cứu từ những đề tài khác tương tự thì bản thân chúng em xin cam đoan và chịu hoàn toàn trách nhiệm

Sinh viên thực hiện

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN

TÓM TẮT

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI NÓI ĐẦU I CAM ĐOAN II DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ 3

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT 5

MỞ ĐẦU 6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 7

1.1 Mục đích, ý nghĩa của đề tài 7

1.2 Vấn đề về môi trường 7

1.2.1 Môi trường toàn cầu 7

1.2.2 Thử thách của ngành công nghệ ô tô hiện nay 9

1.2.3. Xu hướng phát triển xe điện tại việt nam 10

1.2.4. Xu hướng xe điện trên thế giới 11

1.2.5. Mô hình trạm sạc xe điện tại việt nam 12

1.2.6. Xú hướng về nghiên cứu tái chế pin của xe điện 13

1.3 Nguồn năng lượng trong tương lai 13

1.3.1. Năng lượng gió 14

1.3.2. Năng lượng thủy điện 15

1.3.3. Năng lượng mặt trời 16

1.3.4. Tính cấp thiết của đề tài 16

1.4 Giới thiệu về các mẫu xe điện 18

1.4.1. Một số mẫu xe máy điện có trên thị trường hiện nay 18

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 21

2.1 Yêu cầu đối với xe điện 3 bánh 21

2.5.3 Đặc tính nhân tố động lực học và khả năng tăng tốc xe điện……… 25

2.6 Giới thiệu các thiết bị điện thân xe 35

2.6.1 Các bộ phận chính 35

2.6.2 Các bộ phận khác 35

2.6.3 Các thiết bị điện thân xe 36

2.6.4 Mức tiêu thụ điện năng toàn hệ thống 43

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ĐIỆN TRÊN XE ĐIỆN 3 BÁNH……… 47

3.1 Thiết kế và lắp đặt hệ thống điện trên xe : 47

3.1.1 Thiết kế và lắp đặt : 47

3.1.2 Một số hình ảnh trong quá trình thực hiện lắp ráp xe 47

3.1.3 Hình ảnh khi hoàn thiện xe : 51

KẾT LUẬN 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

PHỤ LỤC 55

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

Hình 1 1 Ô nhiễm môi trường nước [2] 8

Hình 1 2 Phá rừng làm biến đổi khí hậu 8

Hình 1 3 Biến đổi khí hậu toàn cầu [3] 9

Hình 1 4 Khí xả của ô tô ra ngoài môi trường 10

Hình 1 5 Xe điện tại Việt Nam 11

Hình 1 6 Xe điện Vinfast VF9 12

Hình 1 7 Doanh số bán xe điện hàng năm trên thế giới 13

Hình 1 8 Trạm sạc của vinfast tại Việt Nam 14

Hình 1 9 Năng lượng gió 16

Hình 1 10 Hệ thống nhà máy thủy điện 16

Hình 1 11 Năng lượng mặt trời 17

Hình 1 12 Học sinh trải nghiệm xe điện 19

Hình 1 13 Xe máy điện Vinfast Klara S 19

Hình 1 14 Xe máy điện Xmen [9] 20

Bảng 2.3: Dữ liệu xây dựng đặc tính lực kéo( động cơ điện) & lực cản: 27

Hình 2.4 Đồ thị đăc tính lực kéo và lực cản xe điện 28

Bảng 2.4: Dữ liệu xây dựng đặc tính khả năng vượt dốc 29

Hình 2.5 Đồ thị đặc tính khả năng vượt dốc xe sử dụng động cơ điện 30

Bảng 2.5 : Dữ liệu xây dựng đặc tính khả năng tăng tốc 32

Hình 2.6 Đồ thị đặc tính khả năng tăng tốc 33

Hình 2.7 Động cơ điện được lắp lên xe ở dạng thực tế 33

Hình 2.8 Bộ điều khiển động cơ 34

Hình 2.9 Chức năng từng màu dây 35

Hình 2.10 Sơ đồ hệ thống điều khiển động cơ 36

Hình 2.11 Đèn trước của xe điện 37

Bảng 2.6 : Thông số kỹ thuật của đèn trước 38

Hình 2.13 Còi báo 39

Bảng 2.7 Thông số kỹ thuật của còi báo 39

Hình 2.14 Cấu tạo của còi báo 40

Hình 2.15 Sơ đồ mạch điện của còi báo 40

Hình 2.16 Xi nhan trước 41

Hình 2.17 Đèn xi nhanh sau 42

Bảng 2.8 Thông số kỹ thuật của xi nhan 42

Hình 2.18 Bộ tạo nháy xi nhan 43

Hình 2.19 Sơ đồ mạch điện xi nhan 43

Bảng 2.9 Chọn dây dẫn theo công suất tiêu thụ .45

Hình 3.1 Lắp ổ bi 47

Hình 3.2 Khoan ốc để cb làm khung 48

Hình 3.3 : Khoang phần mái che 48

Hình 3.4 : Khoang bên trái xe 49

Hình 3.5 : Lắp ổ bi trên dưới 49

Hình 3.6 : IC điều tốc và dây điện trên thân xe 50

Hình 3.7 Còi và xi nhanh trên xe 50

Hình 3.8 Vị trí đặt công tắc đèn 51

Hình 3.9 Xe hoàn thiện 51

Hình 3.10 Bên phải xe 52

Hình 3.11 : Đằng sau xe 52

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT KÝ HIỆU:

xoắn

MỞ ĐẦU

1 Mục tiêu đề tài

Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điện xe 3 bánh cho người khuyết tật chân

2 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các mẫu xe điện ba bánh và xe điện trong các khu du lịch hiện nay trên thị trường

3 Phương pháp nghiên cứu

Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết và chế tạo mô hình thực nghiệm Nội dung chính là nghiên cứu hệ thống điện-điện tử, tiến hành thiết kế tính toán hệ thống điện, động cơ điện bằng phần mềm excel, vẽ sơ đồ mạch điện trên Autocad Sau khi đã nghiên cứu xong tiến hành lắp ráp bố trí thực tế theo bản thiết kế để xác minh tính chính xác của đề tài nghiên cứu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1 Mục đích, ý nghĩa của đề tài

Hiện nay lượng xe gắn máy ở nước ta chẳng những không có xu hướng giảm bớt mà ngày càng gia tăng Trong tương lai sắp tới, đây vẫn là phương tiện di chuyển chủ yếu của người dân Việt Nam vì tính cơ động và thuận tiện, giá cả lại phù hợp với túi tiền của người dân lao động Bên cạnh đó, vấn đề ô nhiễm môi trường và cạn kiệt nguồn năng lượng vẫn đang làm đau đầu đối với các cơ quan quản lý Nhà nước

Đã có rất nhiều nghiên cứu và giải pháp được đưa ra nhằm hạn chế các vấn đề này, đó là sử dụng tiến bộ của công nghệ Trên cơ sở những kiến thức đã học ở trường, cộng với sự tìm tòi, nhóm sinh viên chúng em đã nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình xe điện với mục đích là nền tảng ban đầu để phát triển và đưa sản phẩm thực tế với giá thành cạnh tranh ra thị trường Bên cạnh đó, mô hình này cũng phục vụ công tác học tập

Nhóm chúng em thực hiện đề tài với cả tâm huyết giúp cải thiện môi trường trong sạch hơn, để cho loài người chúng ta có một nguồn sống trong lành Đặc biệt hơn có thể thay thế phương tiện chạy bằng nhiên liệu thành một nguồn năng lượng khác để bảo vệ môi trường, giúp cho bầu khí quyển khôi phục lại thể trạng ban đầu của nó

1.2 Vấn đề về môi trường

1.2.1 Môi trường toàn cầu

Hiện nay môi trường đang bị đe dọa trầm trọng vì tình hình thế giới phát triển càng lúc càng cao, các nhà máy, công trình, xưởng sản xuất mỗi ngày thải ra ngoài môi trường rất nhiều khí thải, chất thải nguy hại, dẫn đến môi trường bị đe dọa ô nhiễm Môi trường toàn cầu hiện nay đầy những yếu tố, nào là hạn hán, đói kém, thiên tai, lũ lụt và dịch bệnh tràn lan Sau đây là những vấn đề nghiệm trọng từ việc thiếu ý thức của loài người chúng ta, mà trái đang đối mặt, chống chọi và gánh chịu:

• Nguồn nước dần khan hiếm và cạn kiệt

Hình 1 1 Ô nhiễm môi trường nước

Hiện nay trên trái đất, diện tích nước chiếm tới khoảng 70% bề mặt, tuy nhiên chỉ có khoảng 2% là nước phù hợp cho tiêu dùng, được coi là nước tinh khiết Nước là tài nguyên vô cùng quan trọng, nhưng lượng nước hiện nay không được phân bố đều còn thiếu hụt đối với các nơi vùng sâu vùng xa và các nước trên thế giới, …

• Nạn phá rừng tràn lan

Hình 1 2 Phá rừng làm biến đổi khí hậu

Xã hội phát triển, nhu cầu cuộc sống về nhu yếu phẩm, lượng thực thực phẩm của con người cũng tăng theo, vì vậy đã dẫn đến việc khai thác phá rừng với qui mô lớn để phục vụ nhu cầu của người dân, mở rộng diện tích đất canh tác và nhà ở

Rừng bị tàn phá nặng nề dẫn đến các loài động vật quí hiếm cũng dần cạn kiệt và tuyệt chủng, làm hoản loạn môi trường sống của các loài động, thực vật khiến môi trường sinh thái ảnh hưởng trầm trọng

• Sự biến đổi khí hậu toàn cầu

Hình 1 3 Biến đổi khí hậu toàn cầu

Hiện tượng hiệu ứng nhà kính làm thay đổi hoàn toàn hệ sinh thái của môi trường, tăng nhiệt độ vào mùa hè, mua đông thì không đủ lạnh, lượng băng trên trái đất giảm dần theo năm tháng làm ảnh hưởng đến môi trường sống của con người cũng như các loài sinh vật khác trên trái đất

1.2.2 Thử thách của ngành công nghệ ô tô hiện nay

Ô nhiễm môi trường đã trở thành một vấn đề không chỉ của một quốc gia, một khu vực mà là mối quan tâm chung của toàn nhân loại Quá trình phát triển kinh tế - xã hội của các quốc gia trên thế giới đã dẫn đến những tác động to lớn đến môi trường, làm cho môi trường sống của loài người bị biến đổi và có xu hướng ngày càng trở nên xuống cấp trầm trọng

Hình 1 4 Khí xả của ô tô ra ngoài môi trường

Hiện nay không khí đang bị ô nhiễm đến mức nghiêm trọng có thể ảnh hưởng đến tính mạng của con người, cùng với đó là trái đất ngày một nóng lên do hiệu ứng nhà kính, mà

trong đó khí thải của động cơ ô tô và các phương tiện động cơ khác chính là các tác nhân chủ yếu gây nên ô nhiễm không khí cho toàn cầu

Để giải quyết những vấn đề trên thì đã có không ít nghiên cứu từ các hãng xe hơi lớn như Toyota, Honda, Audi, ford, …Một trong những nghiên cứu được xem là hiệu quả nhất là sử dụng pin nhiên liệu (Fuel Cell) và ô tô lai điện – nhiệt (hybrid) Tuy nhiên do vấn đề về

rộng rãi Vì vậy việc sử dụng ô tô, xe hai bánh chạy bằng điện vừa giúp giảm thiểu lượng khí thải độc hại ra môi trường vừa tiết kiệm nhiêu liệu một cách bền vững

1.2.3 Xu hướng phát triển xe điện tại Việt Nam

Chiến lược phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đến năm 2025, tầm nhìn đến năm 2035 được phê duyệt tại Quyết định số 1168/QĐ-TTg ngày 16/7/2014 của Thủ tướng

nhiên liệu, xe hybrid, xe sử dụng nhiên liệu sinh học, xe chạy điện )

Hình 1 5 Xe điện tại Việt Nam

Hiện nay các chủ trương và định hướng về thúc đẩy sử dụng các loại xe thân thiện với môi trường đã được xác định trong nhiều văn kiện, nghị quyết của Đảng và Nhà nước Để hiện thực hoá được mục tiêu nêu trên đòi hỏi Việt Nam phải có các chính sách phù hợp Cụ thể như các chính sách về thuế tiêu thụ đặc biệt đối với ô tô điện và các dòng xe thân thiện với môi trường; Chính sách thuế nhập khẩu và các chính sách ưu đãi, hỗ trợ khác

Vì vậy, để phát triển xe điện, Nhà nước cần ban hành lộ trình phát triển xe điện ở Việt Nam, trong các khoảng thời gian với các yêu cầu và mục tiêu cụ thể Động lực cho sự phát

triển ô tô điện trên thế giới chính là các quy định về bảo vệ môi trường cùng các chính sách về thuế và chế tài xử phạt

Hiện nay, nước ta có hãng xe VinFast - công ty thành viên của Tập đoàn Vingroup - là nhà sản xuất ô tô hàng đầu Việt Nam và cũng là thương hiệu ô tô Việt Nam đầu tiên tiến ra thị trường toàn cầu Được thành lập năm 2017, VinFast sở hữu tổ hợp nhà máy sản xuất tại Hải Phòng, Việt Nam với công nghệ tiên tiến và có mức độ tự động hóa đến 90% Với tầm nhìn trở thành một trong những hãng xe điện thông minh hàng đầu thế giới, VinFast hiện đang sản xuất nhiều mẫu xe máy điện và xe bus điện cho thị trường Việt Nam

Hình 1 6 Xe điện Vinfast VF9

1.2.4 Xu hướng xe điện trên thế giới

Để “lấy lại” bầu trời xanh, nhiều nước như Anh, Pháp, Trung Quốc, Na Uy đã sử dụng một loạt biện pháp mạnh tay với những loại xe chạy bằng xăng, dầu, bao gồm cả việc cấm bán xe mới từ năm 2030

Một nghiên cứu năm 2018 của Viện Nghiên cứu giao thông vận tải của Đại học Michigan (Mỹ) cho thấy, xe điện có chi phí vận hành thấp hơn một nửa so với xe chạy bằng khí đốt, khoảng 485 USD mỗi năm, so với 1.117 USD của xe chạy bằng xăng

Các chuyên gia cho rằng câu chuyện về sự đắt đỏ của pin xe cũng không còn là vấn đề lớn Một số nhà sản xuất như VinFast đã tìm ra lời giải cho khách hàng bằng chính sách thuê pin Bằng cách này, nhà sản xuất sẽ gánh toàn bộ trách nhiệm Pin sẽ được sửa chữa hoặc thay mới khi gặp sự cố hoặc khi dung lượng bị giảm xuống dưới 70%

Hình 1 7 Doanh số bán xe điện hàng năm trên thế giới

Trong 10 năm từ 2010 tới 2020, xe điện phát triển nhanh chóng Từ mức gần như bằng 0 năm 2010, tới năm 2020, tổng xe điện tiêu thụ trên thế giới đã đạt hơn 3 triệu xe/năm

Lượng xe ô tô điện bán bán ra năm 2020 tăng 43% so với năm 2019, tăng gấp 3 lần so với năm 2017

Các công nghệ thông minh

Xe điện sở hữu loạt tính năng thông minh khó thấy trên các xe xăng cùng phân khúc: ‐ Tính năng ra lệch giọng nói không cần sử dụng nút bấm, hỗ trợ tiếng việt đa vùng

miền (cùng tab thụt đầu dòng văn bản đều nhau) ‐ Khả năng tự học, ghi nhớ và đề xuất hệ thống giải trí

‐ Điều khiển và tương với xe từ xa qua ứng dụng thông minh trên điện thoại

1.2.5 Mô hình trạm sạc xe điện tại Việt Nam

Chỉ sau chưa đầy 6 tháng triển khai, VinFast đã hoàn thiện việc lắp đặt hơn 8.100 cổng sạc cho ô tô và xe máy điện tại 60 tỉnh, thành Dự kiến đến cuối năm nay, VinFast sẽ hoàn thành giai đoạn 1 với hơn 40.000 cổng sạc tại hơn 2.000 địa điểm trên khắp cả nước, sẵn sàng đáp ứng nhu cầu của khách hàng Trạm sạc Vinfast được xây dựng theo tiêu chuẩn quốc tế như: không gian đậu xe, cảnh quan trạm sạc, lối đậu xe, khu vực cho người đi bộ, …

Các trạm sạc ô tô điện của VinFast sẽ được lắp đặt ở các khu chung cư, bãi đỗ xe trong khu dân cư, trung tâm thương mại, cây xăng, cơ quan công sở, trường học, điểm lưu trú, trạm

dừng nghỉ trên các tuyến cao tốc, quốc lộ…, giúp chủ xe có thể thuận tiện trong việc tái nạp năng lượng điện cho xe

Hình 1 8 Trạm sạc của vinfast tại Việt Nam

Các trạm sạc ô tô điện đang được triển khai sử dụng công nghệ Autocharge theo tiêu chuẩn quốc tế ISO-15118, mang đến trải nghiệm sạc dễ dàng, đơn giản và phương thức thanh toán thuận tiện, bảo mật cho khách hàng Các cổng sạc đều đạt tiêu chuẩn châu Âu CCS2 với cổng DC và Type 2 với cổng AC Hiện tại, VinFast đang lắp đặt 3 loại trụ sạc khác nhau tại

các trạm sạc ô tô điện trên toàn quốc, bao gồm DC60kW, DC30kW và AC11kW

1.2.6 Xú hướng về nghiên cứu tái chế pin của xe điện

Theo một nghiên cứu năm 2018 của Google và Quỹ Ellen MacArthur - chuyên đánh giá các giải pháp tiết kiệm vòng tròn cho cả pin axit-chì và pin lithium-ion - cho thấy những khó khăn kỹ thuật liên quan đến việc tái chế pin lithium-ion và chi phí cho hoạt động này là vô cùng lớn Tuy nhiên rất nhiều trung tâm tái chế nhiên liệu trên thế giới đã có lời giải cho vấn đề này Điển hình là công ty hóa chất Solvay, công ty kinh doanh tiện ích Veolia tại Bỉ và Canada đã hợp tác công bố giải pháp tái chế dành cho pin xe điện, dựa trên quy trình luyện kim thủy lực trong nhà để chiết xuất, chọn lọc kim loại Các kim loại quan trọng như coban, niken và lithium sẽ được tái sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất pin mới mà không gây ra tác động đến môi trường

1.3 Nguồn năng lượng trong tương lai

Hiện nay, tất cả các nước trên thế giới từ các nước tiên tiến đến các nước đang phát triển và chậm phát triển rất đau đầu về vấn đề vừa cạn kiệt nguồn nhiên liệu truyền thống và ô

nhiễm môi trường từ nguồn nhiên liệu này Tình hình nguồn nhiên liệu dầu mỏ hiện nay không ổn định, giá dầu thì thay đổi thất thường theo những biến động của chính trị, khó dự báo

Các nguồn năng lượng tái tạo sẽ là nguồn năng lượng chính của thế giới trong vòng hai thập niên tới và đang tạo dựng chỗ đứng trong hệ thống năng lượng toàn cầu nhanh hơn bất kỳ nhiên liệu nào trong lịch sử Bristish Petroleum (BP), một trong những tập đoàn dầu khí đa quốc gia hàng đầu thế giới, ước tính vào năm 2040, năng lượng gió, năng lượng mặt trời và các năng lượng tái tạo khác sẽ chiếm khoảng 30% nguồn cung điện năng trên thế giới, đặc biệt ở khu vực các nước châu Âu, tỷ lệ này có thể lên tới 50%” Ngoài ra, BP cũng đặt nhiều kỳ vọng vào tốc độ tăng trưởng của năng lượng tái tạo: “Trong khi dầu mất gần 45 năm để tăng từ mức 1% năng lượng toàn cầu lên 10% và khí đốt mất hơn 50 năm, thì năng lượng tái tạo dự kiến sẽ chỉ trong vòng 25 năm” Năng lượng tái tạo dự kiến sẽ tăng trưởng 7,1% mỗi năm trong hai thập niên tới, sau đó thay thế than đá để trở thành nguồn năng lượng hàng đầu thế giới vào năm 2040

Tỷ lệ năng lượng tái tạo trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng toàn cầu dự kiến sẽ tăng 1/5 trong 5 năm tới để đạt 12,4% vào năm 2023 Năng lượng tái tạo hiện đại được sử dụng trong 3 lĩnh vực: sản xuất điện, tạo nhiệt, giao thông vận tải

Gần đây, Cơ quan Năng lượng quốc tế đưa ra nhiều dự báo về xu hướng phát triển năng lượng tái tạo trong tương lai

1.3.1 Năng lượng gió

Nghiên cứu của Ngân hàng Thế giới chỉ ra rằng, Việt Nam là nước có tiềm năng gió rất lớn với đường biển kéo dài, hơn 39% tổng diện tích của Việt Nam được ước tính là có tốc độ gió trung bình hằng năm lớn hơn 6m/giây, ở độ cao 65m, tương đương với tổng công suất 512GW Đặc biệt, hơn 8% diện tích Việt Nam được xếp hạng có tiềm năng gió rất tốt (tốc độ gió ở độ cao 65m là 7 - 8 m/giây), có thể tạo ra hơn 110GW

Hình 1 9 Năng lượng gió

1.3.2 Năng lượng thủy điện

Thủy điện hiện tại chiếm 20% nguồn điện năng của thế giới Tính đến gần đây, nhiều nhận định cho rằng thủy điện từ năng lượng nước là một nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú mà không đòi hỏi thêm nhiên liệu và không gây ô nhiễm Tại Việt Nam có hệ thống sông ngòi dày đặc phân bổ trên khắp cả nước nên có tiềm năng lớn trong phát triển thủy điện Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu mới đây chỉ ra một số thách thức của các đập thủy điện có thể tạo ra một lượng đáng kể cacbon dioxide và methane qua sự phân rã của các nguyên liệu thực vật ngập nước

Hình 1 10 Hệ thống nhà máy thủy điện

Bên cạnh đó, một nhược điểm của đập nước là mọi người dân sống xung quanh thường phải di dời để đảm bảo tính an toàn Điển hình như trường hợp của Dự án đập Tam Hiệp ở Trung Quốc - đập lớn nhất trên thế giới khi hoàn thành trong năm 2009 thì 1,9 triệu người đã

đề lớn của thủy điện nữa là việc ngăn sông, đắp đập không phù hợp sẽ làm thay đổi hệ sinh thái trong khu vực và là một trong những nguyên nhân gây ra hạn hán, ngập lụt…

1.3.3 Năng lượng mặt trời

Năng lượng mặt trời là một trong những nguồn năng lượng được biết tới, sử dụng và tuyên truyền nhiều nhất trên thế giới Nó đã được con người khai thác từ thời cổ đại cho tới bây giờ Nguồn năng lượng này có thể tái tạo được và cho tới bây giờ chúng ta mới chỉ sử dụng một phần rất nhỏ của năng lượng mặt trời có sẵn

Hình 1 11 Năng lượng mặt trời

Trong tương lai, có thể nói nguồn năng lượng mặt trời sẽ là một trong những nguồn năng lượng chủ chốt, có tính ứng dụng và thay thế cao nhất Hiện tại một số loại xe ô tô sử dụng năng lượng mặt trời cũng đã được phát triển và hoàn toàn có khả năng đưa vào đời sống Ngoài ra, rất nhiều nơi trên thế giới đã tận dụng nguồn nhiệt từ mặt trời để thắp sáng cho nhà ở và các hoạt động khác của con người

1.3.4 Tính cấp thiết của đề tài

Thế giới phải đối mặt với hai vấn đề lớn mang tính toàn cầu: ❖ Vấn đề năng lượng: các nguồn năng lượng hóa thạch như dầu mỏ, thang đá không phải là vô tận, chúng có khả năng bị cạn kiệt và không thể tái tạo được Các phương tiện giao thông sử dụng trực tiếp nguồn năng lượng này (xăng, dầu) chắc chắn sẽ không tồn tại trong tương lai Do vậy, các phương tiện sử dụng điện là phương tiện của tương lai

❖ Vấn đề môi trường: không khó để nhận ra rằng môi trường hiện nay đang bị ô nhiễm nghiêm trọng, mà một trong những nguyên nhân chính là khí thải từ các phương tiện giao thông, đặc biệt là ô tô Ô tô, xe máy điện là lời giải triệt để cho vấn đề này do nó hoàn toàn

không có không khí Như vậy, ta thấy rằng ô tô, xe máy điện là giải pháp tối ưu cho cả hai vấn đề lớn, đó là lý do khiến nó trở thành mối quan tâm đặc biệt của thế giới hiện nay, và càng ngày càng trở thành mối quan tâm lớn của ngành công nghiệp ô tô và các nhà khoa học trên toàn thế giới

Trước hai vấn đề đó trong bối cảnh ngàn cân treo sợi tóc của thực trạng thế giới hiện nay, nhiều quốc gia trên thế giới đẩy mạnh phát triển xe điện nhằm giảm phát thải trong giao thông gây ô nhiễm môi trường, bên cạnh các nhiên liệu sạch khác như: gió, mặt trời, sóng biển, …

Các phương tiện cơ giới sử dụng nhiên liệu hóa thạch có thể thải ra rất nhiều chất độc hại như bụi hạt mịn và các hóa chất độc hại Với xe điện thì không gây thêm ô nhiễm ra môi trường, giảm được mật độ ô nhiễm trong khu vực đô thị bởi vì đây là khu vực tập trung dân

cư rất lớn

Tuy nhiên, để xe điện phát triển bền vững, mang lại hiệu quả tích cực về môi trường, bên cạnh các vấn đề về công nghệ, còn có nhiều chủ đề khác cần được quan tâm như: cơ sở hạ tầng, hệ thống cấp điện, trạm sạc… Song song với đó là các cơ chế, chính sách để khuyến khích người dân sử dụng nhiều hơn những phương tiện thân thiện với môi trường Sự phát triển xe điện là sự chọn lựa của nhiều quốc gia, đặc biệt là những nước có các thành phố đông đúc

Tình hình ô nhiễm không khí ở nước ta hiện nay là một vấn đề rất nhức nhối khó mà giải quyết được Đó là nó buộc người dân và chính quyền phải nghĩ đến tương lai của chính mình, buộc phải nhìn nhận một thực tế là cần phải hướng đến các chính sách thúc đẩy giao thông thân thiện với môi trường cho đô thị Đã đến lúc cần chuyển đổi xe chạy bằng nhiên liệu hóa thạch sang chạy điện để giảm ô nhiễm không khí Chỉ khi chính quyền và người dân thực sự nhìn thấy mức độ ô nhiễm không khí của các đô thị Việt Nam đã đến ngưỡng không thể chịu đựng, động lực để cải tiến các phương tiện giao thông chạy bằng điện hoặc các nguồn năng lượng sạch khác Đã đến lúc cần phải nhìn về tương lai của các đô thị việt nam, các đô thị mà xe điện buộc phải thế chỗ xe xăng

Hình 1 12 Học sinh trải nghiệm xe điện

Với xu thế hiện nay học sinh, sinh viên luôn có chí hướng về một tương lai không có khí thải của các phương tiện giao thông và xe điện là mô hình được ưu tiên đặt lên hàng đầu Nhóm chúng em cũng đã nắm bắt được tầm ảnh hưởng của xe điện hiện nay và cảm nhận được không khí tại Việt Nam từng ngày trở nên tồi tệ hơn Vì thế, nhóm quyết định đưa ra

một đề tài“NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, LẮP ĐẶT MÔ HÌNH XE ĐIỆN ” với mong muốn

cải thiện tình trạng môi trường hiện nay và góp phân xây một đất nước Việt Nam nói không với khí thải, chất thải độc hại

1.4 Giới thiệu về các mẫu xe điện

1.4.1 Một số mẫu xe máy điện có trên thị trường hiện nay

1.4.1.1 Xe máy điện Vinfast Klara S

Đây là một thương hiệu sản xuất xe máy điện thuộc tập đoàn Vingroup Tuy mới gia nhập thị trường xe máy điện chưa lâu tuy nhiên thương hiệu xe này đã tạo nên được tiếng vang lớn và nhận được sự quan tâm, ưa thích của rất nhiều người tiêu dùng cả trong và ngoài nước ,Vinfast klara S chính là mẫu xe máy điện mới được cải tiến từ Vinfast

a Xuất xứ

Xe máy điện Vinfast là hãng xe có xuất sứ tại Việt Nam, Vinfast Klara S chính là mẫu xe máy điện mới nhất được cải tiến từ xe điện Klara của Vinfast Dòng xe này thu hút người dùng bởi thiết kế vô cùng thanh lịch, sang trọng và nhỏ gọn, cực kỳ phù hợp với tình hình giao thông đông đúc như ở Việt Nam hiện nay Bên cạnh đó, xe cũng được trang bị công nghệ tiên tiến, động cơ mạnh mẽ giúp xe đạt hiệu suất tối đa mà vẫn không gây ô nhiễm môi trường

b Đánh giá

Động cơ: Không chỉ ấn tượng bởi thiết kế bên ngoài, xe máy điện VinFast Klara S còn

được các chuyên gia đánh giá cao về chất lượng của động cơ Xe sử dụng động cơ Bosch 1 chiều không chổi than cho công suất lớn nhất lên đến 1700W, công suất định danh 1200W và

tốc độ tối đa là 48km/h

Hiện nay, Klara S đang sử dụng pin Lithium của LG có dung lượng 22 Ampe/giờ Loại pin này có độ bền rất lớn, công suất cao cho phép di chuyển quãng đường tối đa lên đến 120 km chỉ với 1 lần sạc

Khả năng vận hành: Giống như các dòng xe máy điện ưu việt của VinFast, Klara S có 2

chế độ lái linh hoạt là Eco và Sport Chế độ Eco sẽ giới hạn khả năng tăng tốc và tốc độ tối đa, chỉ 30km/h đem lại gia tốc ổn định, mềm mại và tiêu thụ ít năng lượng nhất Ngược lại, chế độ Sport sẽ giúp phát huy tối đa sức mạnh của xe với vận tốc tối đa có thể đạt được là 48km/h Ngoài ra, xe còn có thêm chế độ Parking được thiết kế để tránh sự cố thốc ga không mong muốn khi người sử dụng vô tình tác động lên tay ga

1.4.1.2 Xe máy điện Xmen

Xe điện Xmen là một dòng xe mang tính cách thể thao, có cá tính mạnh mẽ được khá nhiều người sử dụng và tin dùng, đặc biệt là các bạn trẻ

Hình 1 14 Xe máy điện Xmen [9]

a Xuất xứ

Xe máy điện Xmen hay Xman đều có nguồn gốc xuất xứ từ Đài Loan – Trung Quốc Hiện nay, hầu hết các dòng xe máy điện Xmen trên thị trường đều được nhập khẩu khung vật liệu và tiến hành lắp ráp tại Việt Nam

Hiện nay đa phần các phiên bản xe đều được trang bị một hoặc hai phanh đĩa, kết hợp cùng lốp không săm chính là công thức tuyệt vời nhất, giúp người dùng có thể dừng xe an toàn hơn ở mức tốc độ cao

Ngoài ra xe còn được trang bị nhiều tiện ích về đèn pha chiếu sáng, đèn xi nhan, đèn led cả đằng trước và đằng sau, chân chống khỏe, Cốp xe rộng rãi, tuy không hẳn là lớn như dòng xe ga nhưng vẫn đủ để các bạn học sinh đựng vừa mũ bảo hiểm, túi xách, tài liệu học tập, … Ngoài ra, Xmen còn cung cấp cho người dùng bộ chìa khóa thông minh với nhiều tính năng hiện đại như mở khóa không cần cắm chìa, chống trộm, chức năng tìm xe ở bãi đỗ, …các bánh xe thường là lốp chuyên dùng cho xe máy nên khá êm ái khi di chuyển, cùng với đó là sự trợ giúp của hệ thống giảm xóc

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Yêu cầu đối với xe điện 3 bánh

Các hệ thống điện – điện tử làm việc tốt trong điều kiện môi trường luôn thay đổi

2.2 Các thông số thiết kế

• Khối lượng xe : 350 kg • Vận tốc : 30 km/h • Động cơ điện : 800W • Ắc quy : 4 bình (12V) • Thời gian sử dụng ắc quy :1 giờ • Đèn chiếu sáng : 40W

• Đèn xi nhan : 12V-10W • Đèn hậu : 20W- 12V • Còi : 15W – 12V

2.3 Hình ảnh tương lai của xe :

Hình 2.1 Xe điện 3 bánh

2.4 Chọn phương án xe điện Để giải quyết vừa để giảm ô nhiễm môi trường, vừa sử dụng nhiên liệu sạch, nghiên

cứu sẽ chọn phương án sử dụng động cơ điện chạy bằng ac quy để cung cấp cho việc vận hành xe dành cho người khuyết tật chân và người già gặp khó khăn trong di chuyển hàng ngày

2.5 Tính chọn động cơ cho xe điện 2.5.1 Tính chọn động cơ điện

Xe 3 bánh tính toán thiết kế có thể chở được 1 người và 1 xe lăng với khối lượng tổng cộng ước tính khoảng 350 (kg) với vận tốc tối đa là 30 (km/h)

Phương trình cân bằng lực tổng quát như sau: 𝐹𝑘 = G.𝑐𝑜𝑠 𝛼.(a+b.V) + k.S.𝑉2 ±𝐺 𝑠𝑖𝑛 𝛼 ± 𝑚.𝑑𝑣

𝑑𝑡 (3.1) Trong đó: G là trọng lượng xe (N); 𝛼 là góc dốc của đường; f = (a+b.V) là hệ số cản lăn

±𝐺 𝑠𝑖𝑛 𝛼 là thành phần lực cản (hoặc lực chủ động) do mặt đường có dốc; m là khối lượng của xe (kg); ±𝑚 𝑑𝑉 𝑑𝑡 là thành phần lực quán tính khi xe chuyển động có gia tốc

Xe được thiết kế với tốc độ cực đại khi chuyển động trên đường chuẩn (với hệ số cản lăn f = a+b.V với a = 32/2800 và b = 1/2800) nằm ngang (𝛼 = 0), nên phương trình (3.1) được

viết lại: Fk = G.(a+b.Vmax) + k.S.𝑉2

𝑚𝑎𝑥 (3.2) k = 0,4 ÷ 0,5(Ns2 /m4 ) và A = 0,4 ÷ 0,6(m2)

Chọn k= 0,4(Ns2 /m4 ); S= 0,4(m2) Vận tốc xe được giả thiết Vmax = 30 (km/h) = 8,33 (m/s) Khối lượng xe: m = 350 (kg)

PV = Fk.Vmax = 81,512.8,33= 678,99 (W) (3.3) Suy ra công suất cần thiết của động cơ khi xét đến hiệu suất, với ɳ = 0,85

PE = PV/ɳ = 678,99/0.85= 789,82 (W) Vì vậy, để đảm bảo xe gắn máy đạt được các thông số thiết kế, ta chọn động cơ điện có thông số như sau:

Bảng 2.1 Thông số chọn động cơ điện

Hình 2.2 Động cơ điện

2.5.2 Tính toán tính năng xe 3 bánh khi chạy bằng điện

1 Xây dựng đồ thị đặc tính tốc độ của động cơ điện

Số liệu đã chọn: Công suất động cơ: P = 800(W) Số vòng quay: 480(v/ph) = 50,265 (rad/s) Mô men xoắn: 38 (N.m)

Mô men xoắn ứng với công suất cực đại: MN = 𝑃

𝜔𝑁 = 800

50,265 = 15,92 (N.m) (3.4) Hệ số thích hợp của động cơ theo mô men xoắn: