một trong những thách thức hiện nay là vấn đề xăng dầu đang ngày cạn kiệt,giá xăng đang tăng dần lên ,,,để thay thế cho xăng dầu các kỹ sư ô tô đang phát triển các mẫu xe chạy điện và xe điện đang có xu hướng phát triển trên toàn thế giới,,
Đề tài thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi LỜI NÓI ĐẦU Vấn đề giá xăng, dầu giới ngày tăng, mỏ dầu dần cạn kiệt, lượng phương tiện giao thông tăng lên hàng năm quốc gia Tại Việt Nam, 10 năm qua, phương tiện giao thông tăng gấp lần Lượng phương tiện giao thông ngày tăng kéo theo hệ lụy lượng khí thải môi trường ngày tăng điều ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người, làm biến đổi khí hậu, ảnh hưởng đến hệ trồng vật nuôi công trình xây dựng, hạn chế hoạt động du lịch, thương mại hạn chế thu hút nguồn nhân lực cao… Theo báo cáo môi trường quốc gia năm 2007, ô nhiễm không khí đô thị giao thông gây chiếm 70% Xét theo nguồn thải gây ô nhiễm toàn quốc, hoạt động giao thông đóng góp khoảng 85% lượng CO, 95% VOCs Phát thải chủ yếu từ phương tiện giao thông giới đường CO, HC, BOx (đối với động xăng) PM, NOx (đối với động diesel) Do phát triển kinh tế, số lượng ô tô thành phố lớn dự đoán tăng lên kéo theo tình trạng ô nhiễm môi trường không khí ngày nghiêm trọng Vì việc tìm phương án chế tạo xe ô tô sinh thái để giảm tối thiểu lượng khí gây ô nhiễm môi trường, tiết kiệm nhiên liệu dần xóa bỏ lệ thuộc người vào nguồn nhiên liệu từ dầu mỏ vấn đề thiết thực quan tâm năm gần người dân nhà khoa học, kĩ sư, tập đoàn sản xuất ô tô giới Chính mà em chọn đề tài “Thiết kế ôtô điện bốn chổ ngồi ” Nhưng thời gian kiến thức hạn chế nên em thiết kế tính toán hết nội dung đề tài nên em tìm hiểu tính toán thiết kế theo hướng “Chuyển đổi ô tô sử dụng động đốt sang ô tô sử dụng động điện dùng pin nhiên liệu” em chuyển tên đề tài là: “ Chuyển đổi xe điện” để góp phần tạo xe điện với giá thành vừa phải, không gây ô nhiễm môi trường tiết kiệm nhiên liệu GVHD: Phạm Quang Khải SVTH: Hoàng Mạnh Linh Đề tài thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi LỜI CẢM ƠN Sau tháng nỗ lực thực luận văn tốt nghiệp “Thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi” theo hướng “ Chuyển đổi xe điện” phần hoàn thành Ngoài cố gắng thân, em nhận khích lệ giúp đở tận tình từ thầy giáo hướng dẫn, thầy cô khoa, gia đình bạn bè Trước hết em xin cảm ơn ba mẹ động viên tạo điều kiện để học tập hoàn thành luận văn tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Trần Quang Khải PGS.TS Nguyễn Văn Phụng tận tình hướng dẫn giúp đỡ em suốt trình thực đề tài em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa giúp đỡ em hoàn thành tốt nhiệm vụ Do kiến thức hạn chế, nhiều điều mẽ nên trình làm đồ án không tránh khỏi sai sót, em kính mong bảo tận tình quý thầy cô giáo để em hoàn thành tốt nhiệm vụ Em xin chân thành cảm ơn MỤC LỤC MỤC LỤC Chương I: Giới thiệu chung ô tô điện 1.1 Xu hướng sử dụng nhiên liệu cho ôtô giới 1.2 Lịch sử phát triển ô tô điện giới 1.3 Nhu cầu sử dụng ô tô điện 10 1.3.1 Phương tiện cá nhân 10 1.3.2 Các phương tiện công cộng 11 1.3.3 Các phương tiện dùng lĩnh vực vui chơi giải trí, thể thao du lịch .11 1.3.4 Các loại phương tiện phục vụ y tế .11 1.4 Một số mẫu xe điện phát triển gần giới 11 1.5 Xe điện Việt Nam 17 1.5.1 Xe điện mini buýt điện hãng Mai Linh .18 1.5.2 Xe mini buýt điện Hà Nội 19 GVHD: Phạm Quang Khải SVTH: Hoàng Mạnh Linh Đề tài thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ, HÌNH BẢNG 1.1 Tổng công suất tiêu thụ tải sau BẢNG 3.1 Bảng so sánh xe chuyển đổi với xe sở BẢNG 4.1 Thông số kỉ thuật xe: Honda Civic Ferio 1995 BẢNG 4.2 Dựa đồ thị ta có bảng đặc tính động BẢNG 5.1 Lực kéo bánh xe chu động BẢNG 5.2 Vận tốc ô tô BẢNG 5.3 Lực cản không khí BẢNG 5.4 Nhân tố động lực học BẢNG 5.5 Khả vượt dốc BẢNG 5.6 Gia tốc di chuyển BẢNG 5.7 Thời gian quảng đường tăng tốc xe HÌNH 1.1 Xu hướng phát triển ôtô HÌNH 2.1 Bảng so sánh kỹ thuật ắc quy HÌNH 2.2 Ưu điểm xe điện HÌNH 2.3 Nhược điểm động xăng HÌNH 2.4 Ưu điểm xe điện HÌNH 2.5 Cấu hình xe điện HÌNH 2.6 Hệ thống dùng động điện chiều HÌNH 2.7 Các xung điện điều khiển động điện HÌNH 3.1 Hệ thống dung động điên xoay chiều AC HÌNH 4.1 Bảng so sánh động chiều xoay chiều HÌNH 4.2 Bản vẽ độn điện HÌNH 4.3 Động điện Warp GVHD: Phạm Quang Khải SVTH: Hoàng Mạnh Linh Đề tài thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi HÌNH 4.4 Đồ thị đặc tính kỹ thuật động điện Warp9 nhà sản xuất cung cấp hoạt động điện áp 72V HÌNH 4.7 Đồ thị đặc tính động động điện hoạt động 72V HÌNH 4.8 Màn hình kỉ thuật số thông báo số hệ thống Pin HÌNH 4.9 Đồ thị thông số sạc hệ thống pin HÌNH 4.10 Bảng thông số sạc hệ thống pin HÌNH 4.11 Controller Kelly 24-144 Volt 400 Amp HÌNH 4.12 Chi phí chuyển đổi xe điện HÌNH 4.13 Bố trí hệ thống động lực HÌNH 4.14 Kết nối giửa động hộp số HÌNH 4.15 Bản vẽ bố trí động điện hộp số HÌNH 4.16 Bố trí hệ thống pin phía sau HÌNH 4.17 Sơ đồ bố trí phía trước: Gồm điêu khiển động cơ, chuyển đổi điên 96-12 volt HÌNH 4.18 Bản vẽ bố trí hệ thống pin điều khiển HÌNH 5.1 Đồ thị Pk HÌNH 5.2 Đồ thị V HÌNH 5.3 Đồ thị Pw HÌNH 5.4 Đồ thị D HÌNH 5.5 Đồ thị khả vượt dốc HÌNH 5.6 Đồ thị gia tốc HÌNH 5.7 Đồ thị quãng đường tăng tốc HÌNH 5.8 Đồ thị thời gian tăng tốc GVHD: Phạm Quang Khải SVTH: Hoàng Mạnh Linh Đề tài thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi Chương I: Giới thiệu chung ô tô điện 1.1 Xu hướng sử dụng nhiên liệu cho ôtô giới Đối diện với ô nhiễm môi trường, nguồn nhiên liệu hóa thạch ngày cạn kiệt ô tô không gây ô nhiễm (Zero emission) mục tiêu hướng tới nhà nghiên cứu chế tạo ôtô ngày Có nhiều giải pháp công bố năm gần đây, tập trung vào việc hoàn thiện trình cháy động Diesel, sử dụng loại nhiên liệu thay LPG, khí thiên nhiên, methanol, ethanol, biodiesel, điện, pin nhiên liệu, lượng mặt trời, ôtô lai (hybrid) Xu hướng phát triển ôtô tổng hợp sau: 1.1.1 Hoàn thiện động diesel Các kỹ thuật để hoàn thiện động diesel cho phép nâng cao rõ rệt tính bao gồm áp dụng hệ thống phun ray chung (common rail) điều khiển điện tử, lọc bồ hóng xử lý khí đường xả xúc tác ba chức năng, nâng cao chất lượng nhiên liệu, sử dụng nhiên liệu diesel có hàm lượng lưu huỳnh cực thấp Việc dùng động diesel sử dụng đồng thời nhiên liệu khí nhiên liệu lỏng (dual fuel) giải pháp nâng cao tính động diesel 1.1.2 Ôtô chạy loại nhiên liệu lỏng thay Các loại nhiên liệu lỏng thay quan tâm cồn, colza, có nguồn từ thực vật Do thành phần C nhiên liệu thấp nên trình cháy sinh chất ô nhiễm có gốc carbon, đặc biệt giảm CO 2, chất khí gây hiệu ứng nhà kính Ngày việc ứng dụng loại nhiên liệu lỏng thay phương tiện hạn chế giá thành nhiên liệu cao Tuy nhiên giải pháp có lợi nơi mà nguồn nhiên liệu dồi loại nhiên liệu chiết xuất từ chất thải trình sản xuất công nghiệp Một loại nhiên liệu lỏng thay khác công bố Dimethyl ether (DME) chế tạo từ khí thiên nhiên Đây loại nhiên liệu thay cực dùng cho động diesel giống LPG Thử nghiệm ôtô cho thấy, ôtô dùng DME có mức độ phát ô nhiễm thấp nhiều so với tiêu chuẩn ôtô phát ô nhiễm cực thấp California ULEV Nếu việc sản xuất DME qui mô công nghiệp thành GVHD: Phạm Quang Khải SVTH: Hoàng Mạnh Linh Đề tài thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi thực tương lai nhiên liệu lỏng lý tưởng khí thiên nhiên phân bố khắp trái đấ t có trữ lượng tương đương dầu mỏ 1.1.3 Ôtô chạy khí thiên nhiên Sử dụng ôtô chạy khí thiên nhiên sách hữu ích lượng thay tương lai, đặc biệt phương diện giảm ô nhiễm môi trường thành phố Cho tới có hai giải pháp sử dụng khí thiên nhiên xe buýt, khí thiên nhiên dạng khí khí thiên nhiên dạng lỏng Một khó khăn khiến cho nguồn lượng chưa áp dụng rộng rãi phương tiện vận tải vấn đề lưu trữ khí thiên nhiên (dạng khí hay dạng lỏng) ôtô Ngày việc chế tạo bình chứa khí thiên nhiên cải thiện nhiều công nghệ lẫn vật liệu, chẳng hạn sử dụng bình chứa composite gia cố sợi carbon 1.1.4 Ôtô chạy khí dầu mỏ hóa lỏng LPG Việc chuyển đổi ôtô chạy nhiên liệu lỏng sang dùng LPG thực theo ba hướng: sử dụng nhiên liệu LPG, sử dụng xăng LPG, sử dụng đồng thời diesel LPG (dual fuel) Việc tạo hỗn hợp LPG không khí thực chế hoà khí kiểu Venturie thông thường hay phun LPG đường nạp Những hệ thống phun nghiên cứu phát triển phun LPG dạng lỏng buồng cháy để tăng tính công tác loại động 1.1.5 Ôtô chạy ắc quy, pin nhiên liệu Ôtô chạy ắc quy pin nguyên tắc ôtô tuyệt đối (zero emission) môi trường không khí thành phố Nguồn điện dùng để chạy ôtô nạp vào ắc quy hệ thống pin quãng đường hoạt động độc lập ôtô phụ thuộc vào khả tích điện ắc quy hệ thống pin nhiên liệu 1.1.6 Ôtô chạy tế bào quang điện Một giải pháp nguồn lượng cung cấp cho ôtô tương lai tế bào quang điện Tế bào quang điện hệ thống điện hóa biến đổi trực tiếp hóa nhiên liệu thành điện Do trình cháy xảy nên sản phẩm hoạt động pin nhiên liệu điện, nhiệt nước Vì nói ôtô hoạt động pin nhiên liệu ôtô tuyệt đối theo nghĩa phát thải chất ô nhiễm GVHD: Phạm Quang Khải SVTH: Hoàng Mạnh Linh Đề tài thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi khí xả 1.1.7 Ôtô lai (hybrid) Ô tô lai loại ôtô sử dụng hai nguồn sức kéo bổ sung cho Ôtô lai dạng sử dụng động điện chiều chạy accu nạp điện điện lưới ôtô dừng nạp điện bổ sung từ cụm động nhiệt-mát phát điện chiều bố trí xe Hình 1.1 Xu hướng phát triển ôtô 1.2 Lịch sử phát triển ô tô điện giới Trên giới xe sử dụng nguông lượng điện có trình phát triển từ lâu Trong thời kì đầu xe chạy điện phát triển thấm chí lấn át xe chạy động đốt Trong năm 1828, Hungary, Ányos Jedlik phát minh xe mô hình với quy mô nhỏ hỗ trợ động điện mà ông thiết kế Năm 1835, xe điện có quy mô nhỏ thiết kế Giáo sư Stratingh Groningen, Hà Lan, xây dựng trợ lý ông Christopher Becker Năm 1835, Thomas Davenport, thợ rèn người Brandon, Vermont, chế tạo xe điện với quy GVHD: Phạm Quang Khải SVTH: Hoàng Mạnh Linh Đề tài thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi mô nhỏ Davenport nhà phát minh đầu ứng dụng động điện chiều Mỹ Khoảng 1842 Thomas Davenport Scotsmen Robert Davidson sử dụng tế bào pin không sạc lại Tại Pháp Gaston Plante phát minh loại pin lưu trữ tốt năm 1865 Camille Faure cải thiện pin với khả lưu trử dài vào 1881 Năm 1899, xe đua thiết kế Bỉ gọi "La Jamais Contente" thiết lập kỷ lục giới đạt tốc độ 68 mph thiết kế CamilleJénatzy Mãi đến 1895, người Mỹ bắt đầu dành ý cho xe điện sau xe ba bánh điện thiết kế AL Ryker William Morrison xây dựng toa xe sáu hành khách vào năm 1891 Nhiều đổi quan tâm đến xe có động tăng lên nhiều cuối năm 1890 đầu năm 1900 Năm 1897, xe điện sản xuất với mục đích thương mại đội xe taxi thành phố New York Xe điện sản xuất Mỹ Anthony, Baker, Columbia, Anderson, Edison, Fritchle, Studebaker, Riker, Milburn, người khác năm đầu kỷ 20 Đầu năm 1900 tốc độ tương đối chậm, xe điện có số ưu điểm so với đối thủ cạnh tranh : xe điện hoạt động êm, mùi hôi, tiếng ồn so với xe chạy xăng Xe điện bán thị giới phụ nữ yêu thích dễ sử dụng Từ năm 1990 đến : Các tập đoàn ô tô hàng đầu giới đa sức nghiên cứu phát triển xe điện Sau xe tiêu biểu thời gian này: • Detroit Electric model 90 Detroit Electric sản xuất từ năm 1907 đến 1942 Xe đạt đến đỉnh cao sản xuất bán hàng giai đoạn từ năm 1912 đến 1920 Thành công xe phần lớn nhu cầu phụ nữ cho xe đơn giản để sử dụng đô thị Đã bán 1000 xe Chiến tranh giới thứ I Detroit Electric trang bị 14 gói pin Volt sản xuất Công ty Thomas Edison Detroit Electric chạy 100 - 130km sau lần sạc có tốc độ tối đa 32 km/h • 1974 Serbing-Vanguard Citicar GVHD: Phạm Quang Khải SVTH: Hoàng Mạnh Linh Đề tài thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi Trong thời kỳ xảy khủng hoảng lượng năm 1970, Serbing Vanguard Citicar lựa chọn thay cho phương tiện giao thông khác, tạo nên sốt xe cỡ nhỏ Cho tới 1977, nhà sản xuất bán tới 2.300 Citicar có giới hạn chạy 80 km tốc độ tối đa 45 km/h Khách hàng lựa chọn nâng cấp từ phiên 3,5 mã lực lên mã lực với tốc độ tối đa lên khoảng 60 km/h.Vỏ nhựa có tới lựachọn màu Thiết kế nhỏ gọn giúp bán kính quay xe có 3m Đến 1976, số lượng Citicar tiêu thụ đưa Serbing - Vanguard lên vị trí thứ Mỹ (sau GM, Ford, Chrysler, AMC Checker) Sau đó, tập đoàn Commuter Vehicles mua lại thiết kế Citicar đổi tên Commuta - Car Phiên nâng cấp tiếp tục sản xuất vào năm 1979, có khoảng nghìn Comuta-car Comutavan xuất xưởng Với 4.300 chiếc, Citicar, hay Comuta-car, giữ kỷ lục lượng xe điện sản xuất lịch sử ngành ôtô • General Motor EV1 Những năm đầu thập kỷ 90, GM đổ hàng tỷ USD vào nghiên cứu xe điện cho đời mẫu xe điện hãng - EV1 Thế hệ EV1 gắn ắc quy chì - axit, giới hạn chạy từ 120 đến 160 km Thế hệ thứ thay ắc quy niken hydrua nâng giới hạn chạy lên 120 đến 240 km tốc độ thời gian 130km/h không đáp ứng nhu cầu người dùng Mặc dù coi xe điện tốt giới EV1 so sánh với động đốt Một vấn đề giá xe GM cho phép thuê EV1 năm 48 nghìn km với giá từ 34 nghìn đến 44 nghìn USD Giải pháp cho EV1 ngừng sản xuất hòa vốn • 2002 - Ford Th!nk City Cháu trai Henry Ford, Bill Ford, mạo hiểm đưa tập đoàn vào nghiên cứu công nghệ xe sau ông lên làm chủ tịch kiêm Tổng Giám đốc Ford Khởi đầu việc mua lại hãng sản xuất xe điện Nauy - Th!nk Th!nk tiếng từ trước với xe sân gôn đáng tự hào, với City, thương hiệu có xe thực thụ Th!nk City xe điện giới vượt qua kiểm tra va đập đủ chất lượng chạy đường cao tốc năm 2008 Tốc độ tối đa 105 km/h giới hạn chạy 210 km/1 lần sạc, tăng tốc lên 50 km/h 6,5 giây lên 80 km/h 16 giây GVHD: Phạm Quang Khải SVTH: Hoàng Mạnh Linh Đề tài thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi Tuy nhiên, vào năm 2002, Th!nk tay Ford, City bị thu hồi nhiều lỗi kỹ thuật Ford định dừng chiến dịch quảng bá cho City bán lại cho tập đoàn sản xuất xe điện Thụy Sĩ, City xuất ngược lại Nauy nhu cầu xe điện cao Th!nk City sản xuất tiếp vào năm 2007 2008 - GEM e4 Chrysler đầu tư vào hãng sản xuất xe điện Global Electric Motocar họ nhận thấy tiềm thị trường xe điện tốc độ thấp hay gọi NEV (Neighborhood electric vehicle) Mặc dù có vận tốc tối đa 40 km/h giới hạn chạy 48 km xe GEM ứng dụng rộng rãi phù hợp yêu cầu nhiều loại hình công việc mẫu xe GEM e2 (2 chỗ), e4 (4 chỗ), e6 (6 chỗ), eS, eL, eL XD (thêm giá chở hàng phía sau) sử dụng hàng ngày mục đích dạo, tuần tra đường phố công viên, khách du lịch, bán hàng lưu động, sử dụng bệnh viện, sân bay hay sân gôn…Đến nay, 35 nghìn GEM sản xuất tiêu thụ tiềm GEM lớn 1.3 Nhu cầu sử dụng ô tô điện • Xe điện loại phương tiện giao thông có từ lâu kỷ trước, sử dụng rộng rãi toàn giới nhiều loại phương tiện Đặt biệt ngày nay, xe điện không đơn xe điện công cộng tàu điện kỷ trước Ngày nay, việc đối diện với ô nhiễm môi trường nguồn nhiên liệu hóa thạch cang can kiệt xe điện ứng dụng nhiều loại phương tiện, phương tiện dùng động điện để dần thay phương tiện sử dụng động đốt ( ICE) Có thể liệt kê số loại xe điện theo lĩnh vực theo cách sử dụng chúng sau: 1.3.1 Phương tiện cá nhân GVHD: Phạm Quang Khải 10 SVTH: Hoàng Mạnh Linh Đề tài thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi Hình 5.1 Các lực tác dụng lên xe 5.1 Tính lực kéo bánh xe chủ động: Pk = M e ih i0 ηt Rbx Trong đó: Pk : Lực kéo bánh xe chủ động M e : Momen quay trục khuỷn động ih : Tỷ số truyền hộp số i0 ; Tỷ số truyền ηt ; Hiệu suất truyền động Rbx : Bán kính làm việc bánh xe Rbx = λ.r0 λ : Hệ số biến dạng lốp Với áp suất lốp thấp: λ = 0,930 ÷ 0,935 GVHD: Phạm Quang Khải 53 SVTH: Hoàng Mạnh Linh Đề tài thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi Với áp suất lốp cao: λ = 0,945 ÷ 0,95 r0 = d + H : Bán kính thiết kế bánh xe d : Đường kính bánh xe H : Chiều cao lốp xe B : Bề rộng lốp xe Trong đó: H = 0,7 B H = B.0,7 = 175.0,7 d 13 + H = 25,4 + 175.0,7 2 r0 = 287,6 r0 = Rbx = 0,95.287,6 = 273mm = 0,27 m LỰC KÉO BÁNH XE CHỦ ĐỘNG ne ( v ) 2158 2387 2601 2908 3425 4125 5033 5582 p N e ( KW ) 24.3 19 17.3 14.1 11.1 8.6 6.7 5.8 M e ( Nm) 94.9 67.8 54.2 40.7 27.1 16.3 9.5 6.8 Pk1 ( N ) 4311 3080 2462.1 1848.9 1231.1 740.5 431.6 308.9 Pk ( N ) 2520.3 1800.6 1439.4 1080.9 719.7 432.9 252.3 180.6 Pk ( N ) 1658.1 1184.6 947 711.1 473.5 284.8 166 118.8 Pk ( N ) 1205.8 861.4 688.6 517.1 344.3 207.1 120.7 86.4 Pk ( N ) 994.9 710.8 568.2 426.7 284.1 170.9 99.6 71.3 Bảng 5.1 Lực kéo bánh xe chủ động GVHD: Phạm Quang Khải 54 SVTH: Hoàng Mạnh Linh Đề tài thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi Hình 5.1 Đồ thị Pk : 5.2 Tính vận tốc ô tô : V = 0,377 ne Rbx ih io ne : số vòng quay trục khuỷu động Rbx : Bán kính làm việc lốp xe ih : Tỷ số truyền hộp số io : tỷ số truyền VẬN TỐC ne ( v ) p M e ( Nm) N e ( KW ) V1 (km ) h V2 (km ) h V3 (km ) h V4 (km ) h 2158 2387 2601 2908 3425 4125 5033 5582 94.9 24.3 67.8 19 54.2 17.3 40.7 14.1 27.1 11.1 16.3 8.6 9.5 6.7 6.8 5.8 16.3 18.1 19.7 22 25.9 31.2 38.1 42.3 28 30.9 33.7 37.7 44.4 53.4 65.2 72.3 42.5 47 51.2 57.3 67.5 81.2 99.1 109.9 58.4 64.6 70.4 78.8 92.8 111.7 136.3 151.2 GVHD: Phạm Quang Khải 55 SVTH: Hoàng Mạnh Linh Đề tài thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi V5 ( km ) h 70.8 78.4 85.4 95.5 112.4 135.4 165.2 183.2 Bảng 5.2 Vận tốc ô tô Hình 5.2 Đồ thị V-Pk 5.3 Tính lực cản không khí ô tô di chuyển : PW = Trong : K F V 3,62 + K = 0,25 (N) ( Ns2 ) m4 – hệ số cản không khí; + F (m ) – diện tích cản diện ô tô; + V (km/h) – vận tốc tương đối ô tô không khí; Diện tích cản diện xe : (m2) F = 0.8.B.H Trong : + B (m) – chiều rộng sở ôtô + H (m) – chiều cao ôtô Pw1 ( N ) 8.3 GVHD: Phạm Quang Khải LỰC CẢN KHÔNG KHÍ 10.3 12.1 15.1 21 56 30.5 45.4 56 SVTH: Hoàng Mạnh Linh Đề tài thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi Pw ( N ) Pw3 ( N ) Pw ( N ) Pw5 ( N ) 24.5 56.5 106.7 156.9 29.9 69.1 130.6 192.4 35.5 44.5 61.7 89.2 82 102.8 142.6 206.4 155.1 194.3 269.5 390.5 228.3 285.4 395.4 573.8 Bảng 5.3 Lực cản không khí 133.1 307.4 581.4 854.2 163.6 378 715.5 1050.4 Hình 5.3 Đồ thị Pw 5.3 Nhân tố động lực học ô tô : D= Trong : PK − PW G + PK (kG) – lực kéo bánh xe chủ động; + PW (kG) – lực cản khí động ô tô di chuyển; GVHD: Phạm Quang Khải 57 SVTH: Hoàng Mạnh Linh Đề tài thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi + G = 1450 (kG) – trọng lượng toàn ô tô; ne ( v ) p M e ( Nm) N e ( KW ) D1 D1 D1 D1 D1 2158 NHÂN TỐ ĐỘNG LỰC HỌC 2387 2601 2908 3425 4125 5033 5582 94.9 67.8 16.3 9.5 6.8 24.3 0.41 0.24 0.15 0.1 0.08 19 0.29 0.17 0.11 0.07 0.05 17.3 14.1 11.1 8.6 0.23 0.17 0.12 0.07 0.13 0.1 0.06 0.03 0.08 0.06 0.03 0.01 0.05 0.03 0.01 -0.02 0.03 0.01 -0.01 -0.04 Bảng 5.4 Nhân tố động lực học 6.7 0.04 0.02 -0.01 -0.04 -0.07 5.8 0.02 0.01 -0.02 -0.06 -0.09 54.2 40.7 27.1 Hình 5.4 Đồ thị D GVHD: Phạm Quang Khải 58 SVTH: Hoàng Mạnh Linh Đề tài thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi 5.4 Khả vượt dốc : Độ dốc ô tô vượt xác định theo công thức: i=D–f Trong đó: + D – nhân tố động lực học; + f = 0,02 – hệ số cản lăn KHẢ NĂNG VƯỢT DỐC ne ( v ) p M e ( Nm) 2158 2387 2601 2908 3425 4125 5033 5582 94.9 67.8 54.2 40.7 27.1 16.3 9.5 6.8 N e ( KW ) 24.3 19 17.3 14.1 11.1 8.6 6.7 5.8 i1 i2 i3 i4 i5 0.39 0.22 0.13 0.08 0.06 0.27 0.15 0.09 0.05 0.03 0.05 0.01 -0.01 -0.04 -0.06 0.02 -0.01 -0.03 -0.06 -0.09 -0.02 -0.04 -0.08 -0.11 0.21 0.15 0.1 0.11 0.08 0.04 0.06 0.04 0.01 0.03 0.01 -0.01 0.01 -0.01 -0.03 Bảng 5.5 Khả vượt dốc Hình 5.5 Đồ thị: Khả vượt dốc 5.6 Gia tốc di chuyển : GVHD: Phạm Quang Khải 59 SVTH: Hoàng Mạnh Linh Đề tài thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi J = (D − ψ ) Trong đó: g (m/s2) δi + J (m/s2) – gia tốc di chuyển ô tô; + D – nhân tố động lực học; + Ψ – hệ số cản tổng cộng; + δ i – hệ số kể đến ảnh hưởng khối lượng quay; δ i = 1+0,05*(1+ihi2) + ihi – tỷ số truyền tay số; + g = 9,81 (m/s2) – gia tốc trọng trường; GIA TỐC DI CHUYỂN ne ( v ) p M e ( Nm) N e ( KW ) J1 ( m ) s J (m ) s J (m ) s J (m ) s J (m ) s 2158 2387 2601 2908 3425 4125 5033 5582 94.9 24.3 67.8 19 54.2 17.3 40.7 14.1 27.1 11.1 16.3 8.6 9.5 6.7 6.8 5.8 0.25 0.17 0.13 0.1 0.06 0.03 0.01 0.18 0.12 0.09 0.07 0.03 0.01 -0.01 -0.02 0.12 0.08 0.05 0.04 0.01 -0.01 -0.03 -0.04 0.07 0.05 0.03 0.01 -0.01 -0.04 -0.05 -0.07 0.06 0.03 0.01 -0.01 -0.03 -0.06 -0.08 -0.1 Bảng 5.6 Gia tốc di chuyển GVHD: Phạm Quang Khải 60 SVTH: Hoàng Mạnh Linh Đề tài thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi Hình 5.6 Đồ thị J 5.7 Thời gian tăng tốc: Thời gian ô tô tăng tốc từ vận tốc V1 đến V2 xác định theo công thức: t= V2 ∫ J dV (giây) V1 Trong đó: + J (m/s2) – gia tốc di chuyển ô tô; Sử dụng phương pháp đồ thị để giải tích phân Chia đường cong gia tốc làm nhiều đoạn nhỏ cho khoảng tốc độ ứng với đoạn đường cong ô tô tăng tốc với gia tốc không đổi Thời gian tăng tốc ô tô khoảng tốc độ Vi1 đến Vi2: ∆t1 = Ở đây: Trong : cuối Vi − Vi1 J itb = ∆Vi J itb 3,6 J itb = 0,5 * ( J i1 + J i2 ) (giây) (giây) + Vi1, Vi2 (km/h) – vận tốc tương ứng điểm đầu điểm chọn; GVHD: Phạm Quang Khải 61 SVTH: Hoàng Mạnh Linh Đề tài thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi + J i , J i (m/s2) – gia tốc tương ứng điểm đầu điểm cuối chọn; Thời gian tăng tốc tổng cộng từ tốc độ ổn định cực tiểu Vmin đến tốc độ V: n t = ∑ ∆t i = ∆t1 + ∆t + + ∆t n (giây) i =1 5.8 Quãng đường tăng tốc: Quãng đường để ô tô tăng tốc từ vận tốc V1 đến V2 xác định theo công thức: V2 S = ∫ V dt (m) V1 Trong đó: + V (m/s) – tốc độ di chuyển ô tô; Sử dụng phương pháp đồ thị sở đồ thị thời gian tăng tốc vừa lập để giải tích phân Chia đường cong thời gian tăng tốc làm nhiều đoạn nhỏ thừa nhận khoảng thay đổi tốc độ ứng với đoạn ô tô chuyển động với tốc độ trung bình: Vitb = 0,5 * (Vi1 + Vi2 ) (km/h) Quãng đường tăng tốc ô tô khoảng tốc tộ từ Vi1 đến Vi2: ∆S i = Vitb * ∆t i * (m) 3,6 Quảng đường tăng tốc tổng cộng từ tốc độ ổn định cực tiểu V đến tốc độ V: n S = ∑ ∆S i = ∆S1 + ∆S + + ∆S n (m) i =1 Tại vị trí lớn ôtô Vmax gia tốc J = 1/J =∞ Vì lập đồ thị tính toán ta lấy giá trị vận tốc ôtô khoảng từ Vmin đến 95%Vmax Tại vị trí vận tốc nhỏ Vmin , t = Trị số giảm vận tốc chuyển động ôtô ∆V tính theo công thức sau: ∆V = f.g.tl/δi (m/s) GVHD: Phạm Quang Khải 62 SVTH: Hoàng Mạnh Linh Đề tài thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi Trong : + f – hệ số cản lăn; + g =9,81 (m/s2) – gia tốc trọng trường; + tl = (giây) – thời gian chuyển số ; THỜI GIAN VÀ QUẢNG ĐƯỜNG TĂNG TỐC CỦA XE V 30.4 33.7 36.7 41.1 48.4 58.3 71.1 78.9 t 10 18.2 36.4 78.6 135.4 129.8 131.1 121.7 S 16.1 32.8 72.5 175.9 337.2 399.9 481.2 503.7 Bảng 5.7 Thời gian quảng đường tăng tốc xe Hình 5.8 Đồ thị Quảng đường tăng tốc GVHD: Phạm Quang Khải 63 SVTH: Hoàng Mạnh Linh Đề tài thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi Hình 5.9 Đồ thị Thời gian tăng tốc Các kết tính toán: • Các kết bản: Thông số Giá trị Nhân tố động lực học lớn Dmax 0,41 Nhân tố động lực học Dmin 0,01 Vận tốc Vmax thực tế theo hệ số cản mặt đường 78,9 (km/h) Khả vượt dốc lớn i max 39 % Nhận xét : Vận tốc khả tăng tốc xe điện thấp Vmax = 78,9 km/h Tuy nhiên xét điều kiện làm việc xe tuyến nội quận, vận tốc hoạt động thấp Vtb = 45km/h nên xe đảm bảo tính động lực học hoạt động tốt • So sánh xe sở với xe chuyển đổi GVHD: Phạm Quang Khải 64 SVTH: Hoàng Mạnh Linh Đề tài thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi Động Xe sở xi lanh thẳng hàng Kiểu động SOHC, Làm mát bằn nước Công suất cực đại (Kw/v) Mô men xoắn cực đại (Nm/v) Dung tích xi lanh ( cm3 ) Suất tiêu hao nhiêu Xe chuyển đổi Động điện chiều 73/6300 32.3/5500 125/4500 94.9/2100 1493 liệu( lượng) / 96v 300Ah 30kw 6,7 lit 100km Tính thành tiền Hiệu lượng 10-23kwh 140,000VND 15% 25,000-60,000VND 80% KẾT LUẬN Đồ án tốt nghiệp có mục đích chuyển đổi ô tô sử dụng động đốt sang ô tô sử dụng động điện Kết thu từ xe sau chuyển đổi xe Honda Civic Feiro là: • Xe Honda Civic Ferio EV sử dụng động điện chiều NetGain Warp dùng hệ thống pin Lithium Aquawatt với giá thành rẻ đến lần so với xe điện hảng ô tô giới • Tiết kiệm chi phí nhiên liệu gần 40% so với xe sở • Không gây ô nhiễm môi trường, không gây tiếng ồn động • Nếu lấy kết tiêu hao nhiên liệu xe Những hạn chế chưa đạt : thời gian kiến thức hạn chế đề tài không sâu vào thiết kế chế tạo mẫu xe điện, đồ án mang nặng tính lý thuyết thiếu điều kiên nên chưa có thí nghiệm thử nghiệm thực tế nên chưa thấy rõ tính hiệu xe chuyển đổi GVHD: Phạm Quang Khải 65 SVTH: Hoàng Mạnh Linh Đề tài thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi Hướng đề xuất phát triển đề tài tương lai : Tìm nhà tài trợ để chuyển đổi xe thực tế áp dụng tính toán thiết kế làm đề tài để ta tính toán kiểm nghiệm hệ thống truyền lượng tính hiệu khả thi đề tài DANH SÁCH TÀI LIỆU THAM KHẢO Lý thuyết ô tô, PGS TS Nguyễn Văn Phụng, Đai học Công nghiệp Tp.HCM, 2006 Lý thuyết ô tô- máy kéo, GS TSKH Nguyễn Hữu Cẩn, Nhà xuất Khoa học Kỉ thuật Hà Nội, 2005 How to convert a vehicle to electric, By Randy Richmond, Electric Vehicle conversion, By Amber Connor, Chris Liescheidt, Jonhnathen McCasland,2007 Battery powered electric vehicle conversion final design report, By Ryan J.Bohm, 2006 Website: www.go-ev.com Website: www.evconvert.com Website: www.histomobile.com Website: www.aquawatt.at GVHD: Phạm Quang Khải 66 SVTH: Hoàng Mạnh Linh Đề tài thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi 10 Website: www.cloundelectric.com 11 Website: www.autotrader.com 12 Website: www.oto-hui.com 13 Website: www.evalbum.com GVHD: Phạm Quang Khải 67 SVTH: Hoàng Mạnh Linh [...]... Linh Đề tài thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi Chương III: Lựa chọn phương án thiết kế 3.1 Các phương án được thiết kế xe điện: 3.1.1 Chế tạo xe điện mới: Với phương án này ta phải thiết kế xe điện đòi hỏi kiến thức sâu rộng về tính toán và thiết kế, tốn rất nhiều thời gian và chi phí cao 3.1.2 Chế tạo xe điện trên khung gầm của xe cơ sở : Với phương án này, chỉ sử dụng dàn khung gầm, cầu, phanh, lái nên... Chuyển đổi xe điện : Với phương án này ta giử nguyên cấu hình của xe cũ và chỉ thay động cơ đốt trong bằng động cơ điện và giữ nguyên cấu hình của xe nguyên mẫu Nhận xét: Với tình hình kinh tế hiện khó khăn như hiện nay, 2 phương án đầu là tốn nhiều chi phí và thời gian để chế tạo, thiết kế Với mục tiêu thiết kế xe điện đơn giản tạo ra chiếc xe điện trong thời gian ngắn thì phương án chuyển đổi xe điện là...Đề tài thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi • Xe ô tô điện : xe điện sử dụng nguồn điện acqui, pin, dùng năng lượng mặt trời Các loại xe này được ứng dụng trên ô tô cá nhân, ô tô tải, ô tô tải • Xe máy điện và xe đạp điện: là phương tiện được nhiều người ưa thích, và được phát triển mạnh mẽ thơi gian gần đây 1.3.2 Các phương tiện công cộng • Tàu điện cao tốc : tàu điện được ứng dụng từ rất... của xe điện so với xe dùng động cơ đốt trong GVHD: Phạm Quang Khải 22 SVTH: Hoàng Mạnh Linh Đề tài thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi Hình 2.2 Ưu điểm của xe điện GVHD: Phạm Quang Khải 23 SVTH: Hoàng Mạnh Linh Đề tài thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi Hình 2.3 Nhược điểm của động cơ xăng Bởi vì xe điện sử dụng năng lượng ít hơn xe chạy xăng, ảnh hưởng của chúng đối với môi trường là ít hơn nhiều so với xe. .. trục xe, động cơ chỉ đóng vai trò như một máy phát điện, khác với thiết kế hybrid hiện nay Giới hạn chạy điện của xe là 65 km sau đó xe sẽ được chuyển sang chạy xăng Điều đó có nghĩa là với những người đi quãng đường ngắn trong nội thành thì về cơ bản Volt là xe điện! Khác với chiếc xe điện đầu tiên - EV1, lần này Volt có thiết kế 4 chỗ, dung tích ắc quy cũng được giảm từ 300L ở EV1 xuống 100L Xe sử... Trong trường hợp xảy ra tai nạn, xe điện ít có khả năng sảy ra sự cháy và khói xả ra từ ắc quy sẽ thoát ra nhanh chóng, xe điện ít nguy hiểm hơn so với xe sử dụng nhiên liệu xăng hoặc diesel dễ bắt cháy từ nhiên liệu 2.7 Phát triển trong thiết kế xe điện Ắc quy là một trong những thành phần đắt nhất của xe điện Các ắc quy Lithium-ion được sử dụng hiện nay trong xe điện có mật độ năng lượng cao lợi... Hoàng Mạnh Linh Đề tài thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi Hệ thống này không có bánh răng liên kết giữa động cơ điện và bánh xe chủ động, rotor của động cơ điện có tốc độ thấp được tích hợp trực tiếp trên các bánh xe chủ động Việc kiểm soát tốc độ của động cơ điện tương đương với với việc kiểm soát tốc độ bánh xe hay tăng tốc độ xe Tuy nhiên, cách bố trí này đòi hỏi các động cơ điện cần một mô-men xoắn... và tăng tốc độ xe Nhận xét : Với mục tiêu chuyển đổi xe điện gọn nhẹ mà hiệu quả nên ta giữ nguyên cấu hình xe cơ sở sao cho công việc tính toán giảm thiểu tối đa công việc chuyển đổi nhất có thể thì phương án một là khả thi nhất 3.3 Cấu hình chung của xe điện GVHD: Phạm Quang Khải 28 SVTH: Hoàng Mạnh Linh Đề tài thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi Hình 3.1 Cấu hình xe điện Cấu hình xe điện bao gồm 3 hệ... 15.000-16.000 đồng) Chương II: So sánh xe điện và xe sử dụng động cơ đốt trong 2.1 Chi phí hoạt động và bảo dưỡng GVHD: Phạm Quang Khải 20 SVTH: Hoàng Mạnh Linh Đề tài thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi Hầu hết các chi phí hoạt động một chiếc xe điện có thể được quy cho việc duy trì và thay thế các bộ ắc quy, một chiếc xe điện có khoảng 5 bộ phận chuyển động trong động cơ điện, so với xe sử dụng động cơ đốt trong... nhanh chóng đóng hoặc mở mạch điện nối với động cơ điện khi cần thiết để tiết kiệm năng lượng GVHD: Phạm Quang Khải 30 SVTH: Hoàng Mạnh Linh Đề tài thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi Hình 3.3: Các xung điện điều khiển động cơ điện Các xung điện (pulse) cách xa nhau sẽ thực hiện việc giảm tốc, khi các xung này gần nhau sẽ thực hiện việc tăng tốc cho xe 3.4.2 Xe sử dụng động cơ điện xoay chiều AC Hình 3.4