Nghiên cứu thiết kế xe y tế chạy điện ứng dụng pin nhiên liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA MAI VĨNH PHÚC LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : Công nghệ Chế tạo máy ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ XE Y TẾ CHẠY ĐIỆN ỨNG DỤNG PIN NHIÊN LIỆU TP HỒ CHÍ MINH Tháng 12 năm 2010 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ XE Y TẾ CHẠY ĐIỆN ỨNG DỤNG PIN NHIÊN LIỆU GVHD: TS TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG HVTH : MAI VĨNH PHÚC MSHV : 00407225 KHÓA : 2007 Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng 12 năm 2010 Bộ Giáo dục Đào tạo Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh Trƣờng Đại học Bách Khoa CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN CAO HỌC Họ tên: MAI VĨNH PHÚC Giới tính: Nam Ngày tháng năm sinh: 10 – 08 – 1983 Nơi sinh: Trà Vinh Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ XE Y TẾ CHẠY ĐIỆN ỨNG DỤNG PIN NHIÊN LIỆU II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Giới thiệu xe y tế chạy điện, Pin nhiên liệu Nghiên cứu, phân tích lựa chọn, tính tốn kết cấu xe Pin nhiên liệu cho xe y tế chạy điện Mô hình hóa kết cấu xe ngăn hoạt hóa ( cụm Stack) Pin nhiên liệu III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: TS TRẦN NGUYÊN DUY PHƢƠNG CÁN BỘ HƢỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH Nội dung đề cƣơng luận vă thạc sĩ đƣợc Hội đồng chun ngành thơng qua Ngày……….tháng……….năm 2010 PHỊNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC KHOA QUẢN LÝ NGÀNH CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG Cán chấm nhận xét 1:…………………………………………………………………… Cán chấm nhận xét 2:…………………………………………………………………… Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Ngày …….tháng …….năm 20… LỜI CẢM ƠN ACKNOWLEDGMENTS Đầu tiên, em chân thành cảm ơn quan tâm, tận tình hướng dẫn thầy TS Trần Nguyên Duy Phương cố vấn thầy PGS.TS Đặng Văn Nghìn suốt thời gian thực luận văn Em chân thành cảm ơn Quý Thầy, Cô trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh Trong Q Thầy, Cơ Khoa Cơ khí truyền đạt kiến thức quí báo tạo điều kiện thuận lợi để em hồn thành luận văn khóa học Đặc biệt, cho xin cảm ơn gia đình người thân tạo điều kiện tốt cho tơi học tập thực luận văn Bên cạnh đó, xin gửi lời cảm ơn đến bạn lớp cao học Công nghệ chế tạo máy 2007 góp ý chân thành cho tơi q trình thực luận văn Ngồi ra, tơi gởi lời cảm ơn đến người bạn lớp Cơ khí Khóa 28, Khoa Cơng Nghệ, Trường Đại học Cần Thơ Những người bạn cho ủng hộ chân thành qua đoạn đường lúc khó khăn Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn Quý Thầy, Cô hội đồng bảo vệ luận văn dành thời quí báo để đọc góp ý cho luận văn Xin chân thành cảm ơn!!! TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2010 TÓM TẮT LUẬN VĂN o0o Trong năm gần đây, mà vấn đề ô nhiễm môi trường diễn cách nghiêm trọng, nguồn lượng hóa thạch dần cạn kiệt cần thay thế.Thế giới bị phụ thuộc nặng nề vào kinh tế nhiên liệu hóa thạch Nhiên liệu đa số phương tiện giao thông tại: xe hơi, xe lửa, máy bay…etc Gần toàn kinh tế, xác tồn xã hội đại phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch Giải pháp cho tạo loại phương tiện sử dụng nguồn lượng để hạn chế tình trạng Xe điện biết đến xe không gây ô nhiễm (Zero Emission Vehicle) Bước đầu ứng dụng Pin nhiên liệu xe y tế chạy điện cho đối tượng người cao tuổi, nguồn lượng không gây ô nhiễm môi trường, giải pháp khẳng định mang lại nhiều mặt tích cực Vì vậy, nhu cầu nguồn lượng hiệu suất cao gây nhiễm mơi trường ngày gia tăng Xe điện ứng dụng Pin nhiên liệu, với đặc tính tối ưu, giải pháp tiềm để giải vấn đề Trình tự tốn thiết kế tiến hành theo bước sau: Bước toán thiết kế đánh giá chọn phương án thiết kế Khi chọn phương án thiết kế, tiến hành thiết kế kết cấu cho kết cấu xe Sau thiết kế kết cấu xong, lựa chọn đánh giá nguồn lượng Pin nhiên liệu, tiến hành xây dựng mơ hình, chỉnh sửa cuối mơ hình CAD-3D kết cấu xe hình thành kết luận văn ABSTRACT o0o In recent years, polluted environmental problem has being taken place seriously, the fossil oil has being run out of and it needs to be replaced Our planet is depending on a fossil oil economy considerably The fuel of the majority of means of transportation such as cars, trains, airplanes etc is petroleum Almost entire economy, exactly whole modern society depends on fuel oil Our new solution is inventing means of transportation which use regenerative power sources to limit this situation Electric vehicle is considered as means of unpolluted transportation (Zero Emission Vehicle) Applying fuel cell, a pure power source which doesn’t cause environmental pollution brings a lot of positive sides Therefore, the high coefficient of performance and unpolluted output power sources has increased sharply Proton Exchange Membrane fuel cell aplliance in medical scooter with superior special features is a potential method to handle this problem The order of a mathematical designing problem is carried out following steps: - The first step is justifying and choosing designing method - The next step is designing the structure - The final step is making the pattern and justifying fuel cell - A formed structure CAD-3D pattern is a result of this thesis MỤC LỤC TABLE OF CONTENTS Chương 1: Giới thiệu đề tài: 1.1.Giới thiệu nhu cầu xe y tế chạy điện: 1.2.Khái niệm phân loại xe y tế chạy điện: 1.3.Tổng quan tình hình nghiên cứu xe y tế điện: .6 Chương 2: Phân tích lựa chọn phương án thiết kế xe y tế chạy điện: 21 2.1.Đánh giá phương án theo tiêu lựa chọn phương án: .21 2.2.Phân tích lựa chọn thành phần kết cấu xe: 23 Chương 3: Tính tốn thiết kế kết cấu xe y tế chạy điện: 37 3.1.Tính tốn động cơ: 37 3.2.Tính tốn vi sai: 38 3.3.Lựa chọn thông số cho phận xe y tế chạy điện: 69 Chương 4: Phân tích lựa chọn Pin nhiên liệu: 70 4.1.Khái niệm phân loại cấu tạo hệ thống Pin nhiên liệu: .70 4.2.Cấu tạo ngăn hoạt hóa Pin nhiên liệu: 81 4.3.Phân tích tính tốn thơng số Pin nhiên liệu: 82 4.4.Các đặc tính vật liệu trình làm việc thành phần ngăn hoạt hóa Pin nhiên liệu: 93 4.5.Phân tích điều kiện hoạt động hệ thống Pin nhiên liệu: 103 4.6.Phân tích lựa chọn thơng số cần thiết cho ngăn hoạt hóa Pin nhiên liệu: 111 Chương 5: Mơ hình hóa hệ thống xe y tế chạy điện: 130 5.1.Cụm ghế: .130 5.2.Cụm trước: 130 i 5.3.Cụm khung: 131 5.4.Cụm Pin nhiên liệu: 135 5.5.Mơ hình xe y tế chạy điện: 138 5.6.Giới thiệu hệ thống điện: 139 Chương 6: Kết luận hướng phát triển đề tài: 148 6.1.Kết luận: 148 6.2.Hướng phát triển đề tài: 149 TÀI LIỆU THAM KHẢO – REFERENCES PHỤ LỤC-APPENDIX ii Chương Tổng quan xe y tế chạy điện Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI Đề tài “ Nghiên cứu thiết kế xe y tế chạy điện ứng dụng Pin nhiên liệu” 1.1 Giới thiệu nhu cầu cầu xe y tế chạy điện: Vấn đề bảo vệ mơi trường tồn cầu ngày trở nên quan trọng, nhu cầu nguồn lượng hiệu suất cao gây nhiễm mơi trường ngày gia tăng Xe điện ứng dụng Pin nhiên liệu, với đặc tính tối ưu, giải pháp tiềm để giải vấn đề Trong kỉ 19 mệnh danh kỉ động nước kỉ 20 kỉ động đốt ta nói, kỉ 21 kỉ nguyên Pin nhiên liệu Pin nhiên liệu dần phổ biến thị trường, dự đoán tạo nên cách mạng lượng giới tương lai Pin nhiên liệu sử dụng hydrogen làm nhiên liệu, mang đến triển vọng cung cấp cho giới nguồn điện bền vững Tương tự ắc quy, Pin nhiên liệu thiết bị tạo điện thông qua chế phản ứng điện hóa Điểm khác biệt nằm chỗ, Pin nhiên liệu tạo dịng điện liên tục có nguồn nhiên liệu cung cấp cho nó, đó, ắc quy cần phải nạp điện lại (sạc) sau thời gian sử dụng Vì mà Pin nhiên liệu không chứa lượng bên trong, chuyển hóa trực tiếp nhiên liệu thành điện năng, ắc quy cần phải nạp điện lại từ nguồn bên Vừa qua, nhà sản xuất Honda chọn Việt Nam điểm trình diễn xe máy scooter chạy Pin nhiên liệu giới Dự kiến tương lai không xa, xe máy chạy Pin nhiên liệu thương mại hoá Việt Nam Chưa có cơng nghệ cơng nghiệp sản xuất xe y tế điện xe chạy điện y tế, Hiện giá thành cịn cao ( Trị giá xe khoảng 7.000 USD, nhập từ Đức) so với nhu cầu Với hạn chế có thành phần thu nhập tương đối cao sở hữu Xe y tế điện chủ yếu nhập từ nước ngồi, tiếp cận Việt Nam từ chương trình tặng xe lăn điện cho tướng lĩnh quân đội (Đại tướng Võ Nguyên Giáp, Đại tướng Trần Sâm trao tặng xe lăn điện từ chương trình này) -1GVHD: TS Trần Nguyên Duy Phương HVTH: Mai Vĩnh Phúc ... thiệu xe y tế ch? ?y điện, Pin nhiên liệu Nghiên cứu, phân tích lựa chọn, tính tốn kết cấu xe Pin nhiên liệu cho xe y tế ch? ?y điện Mơ hình hóa kết cấu xe ngăn hoạt hóa ( cụm Stack) Pin nhiên liệu. .. cầu xe y tế ch? ?y điện: 1.2.Khái niệm phân loại xe y tế ch? ?y điện: 1.3.Tổng quan tình hình nghiên cứu xe y tế điện: .6 Chương 2: Phân tích lựa chọn phương án thiết kế xe y tế ch? ?y. .. diễn xe m? ?y scooter ch? ?y Pin nhiên liệu giới Dự kiến tương lai không xa, xe m? ?y ch? ?y Pin nhiên liệu thương mại hố Việt Nam Chưa có cơng nghệ cơng nghiệp sản xuất xe y tế điện xe ch? ?y điện y tế,