Nghiên cứu thiết kế và chế tạo xe điện hai chỗ ngồi

ĐỒN THANH NIÊN CỘNG SẢN HỒ CHÍ MINH BAN CHẤP HÀNH TP HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH DỰ THI GIẢI THƯỞNG SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC EURÉKA LẦN THỨ XX NĂM 2018 TÊN CƠNG TRÌNH: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO XE ĐIỆN HAI CHỖ NGỒI LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU: Kỹ thuật công nghệ CHUYÊN NGÀNH: Kỹ thuật cơng nghệ Mã số cơng trình: …………………………… (Phần BTC Giải thưởng ghi) MỤC LỤC TÓM TẮT ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.4 Đối tượng nghiên cứu 1.5 Phạm vi nghiên cứu 1.6 Ý nghĩa đề tài PHẦN 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Cấu tạo ô tô điện 1.3 Nhu cầu sử dụng ô tô điện phục vụ du lịch sử dụng sở y tế 1.3.1 Phương tiện cá nhân: 1.3.2 Các phương tiện công cộng: 11 1.3.3 Các phương tiện dùng chuyên biệt lĩnh vực giải trí thể thao, lĩnh vực cơng nghiệp, loại xe chuyên dùng ngành: 12 1.3.4 Các loại phương tiện dùng lĩnh vực chuyên dùng, vận chuyển, nâng chuyển hàng hóa, phục vụ cho người tàn tật 13 PHẦN 2: MỤC TIÊU PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14 2.1 Mục tiêu đề tài 14 2.2 Phương pháp nghiên cứu 14 PHẦN 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 15 3.1 Thiết kế chung 15 Hệ thống treo xe: 20 Hệ thống lái xe ô tô điện: 20 3.2 Thiết kế hệ thống động lực ô tô điện 23 3.2.1 Xác định công xuất động điện nguồn acquy 23 3.2.1.1 Xác định thông số động điện 23 32.1.2 Xác định thông số cho nguồn ác quy: 24 3.2.2 Xác định thông số lốp 25 3.2 Thi công mơ hình đấu nối mạch điện 26 3.2.1 Điện nguồn 26 3.2.2 Điện thân xe 29 3.3 Thi công lắp ráp xe ô tô điện 34 3.4 Thực nghiệm xe ô tô điện 42 3.5 Ưu nhược điểm xe 43 3.6 Kết luận 44 3.7 Hướng phát triển đề tài 44 TÀI LIỆU KHAM KHẢO 45 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 1.7 Hình 1.8 Hình 1.9 Hình 1.10 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình Hình 3.10 Ô tô điện cổ điển…………………………………………… Ô tô điện đại…………………………………………… Cấu hình loại tơ điện………………………………………… Ô tô điện hãng Nissan…………………………………… Ô tô điện sử dụng Chicago………………………………… Xe đạp điện Trung Quốc sản xuất……………………… Tàu điện tự hành tốc độ cao tuyến Paris – London……………… Tàu điện ngầm tiện dụng Pháp…………………………… Xe điện hãng Mai Linh Đà Lạt………………………………… Xe điện sử dụng sân golf…………………………………… Hình chiếu cạnh tơ điện………………………………………… Hình chiếu đứng tơ điện………………………………………… Hình chiếu tơ điện………………………………………… Hình ảnh 3D xe tơ điện……………………………………… Động điện 1300W60V………………………………………… Ắc quy 12V/50Ah………………………………………………… Kết nối chân ga, cần số tiến lùi với động qua điều khiển…… Mạch cầu H dùng để đảo chiều động ………………………… Sơ đồ khối điều khiển động điện ……………………………… Sơ đồ mạch đóng cơng tắc ACC tương tự xe ta mở khóa nấc ACC …………………………………………………… Hình 3.11 Mơ mạch đóng cơng tắc lùi (tương ứng ta cài số lùi làm đóng tiếp điểm) …………………………………………… Hình 3.12 : Mơ mạch đóng cơng tắc stop (tương tự xe lúc ta đạp thắng làm đóng tiếp điểm)………………………………… 8 9 10 10 13 14 15 16 20 20 21 21 22 Hình 3.13 Hình 3.14 Hình 3.15 Hình 3.16 Hình 3.17 Hình 3.18 Hình 3.19 24 24 25 25 26 26 27 Mô mạch đèn có đóng cơng tắc…………………… Mơ mạch đèn pha đóng cơng tắc…………………… Mơ mạch mở tín hiệu rẽ trái…………………………… Mơ mạch mở tín hiệu rẽ phải…………………………… Mơ mạch ta đóng cơng tắc ưu tiên (hazard)…………… Sơ đồ nối dây điều khiển đèn LED………………………………… Cố định thép dọc khung……………………………… 22 23 23 Hình 3.20 Tiến hành hàn ngang khung………………………… 28 Hình 3.21 Treo độc lập cầu trước, hệ thống lái……………………………… 28 Hình 3.22 Treo phụ thuộc cầu sau…………………………………………… 29 Hình 3.23 Hồn thành khung sườn, hệ thống treo lái………………………… 29 TÓM TẮT Đề tài giải toán thiết kế mẫu xe điện hai chỗ ngồi ứng dụng khu vui chơi, giải trí, resort cơng viên, tham quan, du lịch Nhóm tác giả tính tốn thiết kế phần khí thân vỏ xe, khung sườn, tính tốn lựa chọn phần điện thân xe, điện nguồn, tiến hành lắp ráp, thực nghiệm, đánh giá hiệu chỉnh Đây cơng trình giải trọn vẹn ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Tính cấp thiết đề tài Ở nước phát triển chạy đua tìm nguồn lượng cho tô xuất từ lâu Theo xu chung, đứng đầu danh sách ô tô chạy điện ô tô lai, ô tô chạy pin nhiên liệu ứng viên thứ ba chạy đua Về mặt nhiên liệu cho động nhiệt, chất lượng loại nhiên liệu lỏng truyền thống nâng cao, loại nhiên liệu khí (LPG, khí thiên nhiên) áp dụng rộng rãi ô tô, loại nhiên liệu sinh học (ethanol, colza) có lợi so sánh thấp mặt nhiễm mơi trường giá thành nhiên liệu cịn cao nên hạn chế mặt sử dụng, nhiên liệu tổng hợp từ khí thiên nhiên nghiên cứu, nhiên liệu khí hydro cho tơ chưa có triển vọng ứng dụng công nghệ giá thành Sự phát triển ô tô sử dụng điện pin nhiên liệu phụ thuộc vào khả phát triển, hoàn thiện loại động truyền thống sử dụng nguồn nhiên liệu thay nguồn nhiên liệu lỏng để làm giảm ô nhiễm môi trường Các yếu tố cần quan tâm để xem xét gồm dự báo chất lượng hệ thống vận chuyển khách công cộng giá thành pin nhiên liệu với loại nhiên liệu thay khác để đạt mức độ giảm khí NOX Kết nghiên cứu cho thấy vài năm tới, kỹ thuật làm giảm khí NOX cách cải thiện động diesel, sử dụng LPG khí thiên nhiên rẻ sử dụng pin nhiên liệu Trong tương lai dài việc giảm NOX cách sử dụng pin nhiên liệu xe buýt có giá thành tương đương với việc cải thiện động diesel để đạt mức độ hiệu Để đạt tính kinh tế mức độ phát ô nhiễm động sử dụng LPG năm tới giá nhiên liệu hydro phải giảm 50% giá thành pin nhiên liệu giảm 30% giá với giá Vì khoảng thập niên tới, ô tô chạy pin nhiên liệu chưa có lợi cạnh tranh so với loại nhiên liệu thay Vì điều kiện nước ta từ đến 2030, ô tô lai chạy điện kết hợp với việc nạp điện bổ sung động nhiệt phù hợp Năng lượng điện sản xuất chủ yếu thủy điện (năng lượng tái sinh) nhà máy thủy điện Hịa Bình, nhà máy thủy điện Ialy, nhà máy thủy điện Sơn La chủ động nguồn cung cấp khí dầu mỏ Hiện có nhà máy sản xuất ga Dinh Cố trương lai gần nhà máy lọc dầu Việt Nam Dung Quốc vào hoạt động, sản lượng khí đồng hành nhà máy nguồn cung cấp nhiên liệu LPG Nhu cầu sử dụng ô tô tương lai xu tất yếu xã hội phát triển Nước ta có thị trường nội địa lớn với 80 triệu dân Cho tới thị trường nguyên vẹn Trong xu hòa nhập kinh tế khu vực (AFTA) giới (WTO), thị trường nội địa nước ta chắn mảnh đất màu mỡ nhà sản xuất ô tô giới Mặt khác việc hòa nhập kinh tế với giới nảy sinh vấn đề tiêu chuẩn chất thải xe cho phù hợp với quy định giới Nếu nhập xe từ nước khác làm thị phần sản phẩm cơng nghiệp quan trọng Vì vậy, việc nghiên cứu thiết kế tiến tới sản xuất chủng loại ô tô phù hợp với điều kiện sử dụng nước có ý nghĩa thiết thực cấp bách nước ta Đề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo xe điện hai chỗ ngồi” đề tài nhằm mục đích khảo sát thiết kế tơ chạy hồn tồn lượng điện, đặt tảng cho việc thiết kế sản xuất kiểu ô tô mang nhãn hiệu Việt Nam phù hợp với điều kiện giao thông nước, giá thành vừa phải, có hiệu suất sử dụng lượng cao mức độ phát ô nhiễm gần khơng, góp phần thực nhiệm vụ cấp bách nói nhằm đẩy nhanh tiến trình cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước 1.2 Mục đích nghiên cứu Thiết kế tơ chạy hồn tồn lượng điện với giá thành vừa phải, có hiệu suất sử dụng cao, mức độ ô nhiễm giảm tối đa tiến đến sản xuất ô tô điện phục vụ khu vui chơi Suối Tiên, Đầm Sen, Đại Nam, resort nghỉ dưỡng 1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu - Tìm hiểu khảo sát loại tơ điện ngồi nước - Tính tốn, thiết kế tơ chạy hồn tồn lượng điện: thiết kế mô 3D xe, thiết kế hệ thống điện nguồn điện thân xe - Thi công lắp ráp chế tạo mơ hình xe điện - Vận hành thực nghiệm xe ô tô điện 1.4 Đối tượng nghiên cứu Xe ô tô điện hai chỗ ngồi Thiết kế phần khí phần điện xe 1.5 Phạm vi nghiên cứu - Xe chạy điều kiện mặt đường có dốc nghiêng 100, điều kiện làm việc khn viên khu du lịch có điều kiện mặt đường tốt - Xe chạy khoảng 1- tiếng với điều kiện mặt đường tốt trì tốc độ ổn định - Do điều kiện kinh tế kỹ thuật cịn chưa hồn thiện tốt nên sản phẩm có số khuyết điểm - Xe thiết kế chở hai người - Xe mui trần chạy khn viên du lịch có mái che, che bóng mát - Nguồn nhiên liệu cung cấp cho động hạn chế 1.6 Ý nghĩa đề tài Sản phẩm dung công tác giảng dạy sinh viên ngành công nghệ kỹ thuật ô tô, dùng khu vui chơi giải trí, resort PHẦN 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Giới thiệu chung Ơ tơ điện sử dụng động điện cho lực kéo; acquy, pin nhiên liệu cung cấp nguồn lượng tương ứng cho động điện Ơ tơ điện có nhiều ưu điểm loại phương tiện sử dụng động đốt trong, chẳng hạn khơng phát thải khí ô nhiễm, hiệu suất cao, độc lập với nguồn lượng từ dầu mỏ, yên tĩnh hoạt động trơn tru Các nguyên tắt hoạt động ô tô điện phương tiện sử dụng động đốt tương tự nhau.Tuy nhiên, số khác biệt phương tiện sử dụng động đốt ô tô điện, chẳng hạn sử dụng bồn chứa xăng so với nguồn pin, động đốt so với động điện, khác yêu cầu truyền dẫn 1.2 Cấu tạo ô tô điện Trước đây, xe điện chủ yếu chuyển đổi từ ô tô thông thường cách thay động đốt thùng nhiên liệu với động điện pin giữ lại tất thành phần khác, hình 2.1 Nhược điểm như: khốilượng lớn, tính linh hoạt hiệu suất thất nguyên nhân làm cho xe điện khó áp dụng rộng rãi Hiện nay, ô tô đại tạo có chủ ý dựa vào nguyên thân khung sườn thiết kế riêng Điều đáp ứng yêu cầu cấu trúc cho ô tô làm cho nguồn động lực đẩy điện sử dụng linh hoạt Hình 1.1: Ơ tơ điện cổ điển Một tơ điện minh họa hình 1.2 Nó bao gồm ba hệ thống chủ yếu: hệ động lực điện, hệ thống lượng, hệ thống phụ trợ Hệ động lực điện bao gồm:hệ thống điều khiển xe, chuyển đổi điện, động điện, truyền động khí, bánh chủ động Hệ thống lượng bao gồm nguồn lượng phận quản lý lượng, phận tiếp lượng điện Hệ thống phụ trợ bao gồm trợ lực lái, điều hòa, nguồn cung cấp lượng phụ trợ Dựa yếu tố đầu vào điều khiển từ chân ga bàn đạp phanh, hệ thống điều khiển xe cung cấp tín hiệu điện thích hợp cho chuyển đổi lượng điện có chức điều chỉnh dịng điện điện động nguồn lượng Những nguồn lượng tái sinh q trình phanh nạp vào nguồn lượng Hầu hết pin EV dễ dàng có khả tiếp nhận nguồn lượng tái sinh 32 Hình 3.15: Mơ mạch mở tín hiệu rẽ trái Nguyên lý: đóng cơng tắc điện (+) qua xữ lý làm đóng ngắt liên tục  cực(+) đèn tín hiệu bên trái nối mass  làm đèn chớp tắt liên tục Hình 3.16: Mơ mạch mở tín hiệu rẽ phải Ngun lý: đóng cơng tắc điện (+) qua xữ lý làm đóng ngắt liên tục  cực(+) đèn tín hiệu bên phải nối mass  làm đèn chớp tắt liên tục 33 Hình 3.17: Mơ mạch ta đóng cơng tắc ưu tiên (hazard) Ngun lý: đóng công tắc điện(+) cực(+) tất đèn bên trái bên phải  làm cho đèn hai bên chớp tắc lúc * Điều khiển LED đơn mạch vi điều khiển arduino: - Sơ đồ nối dây: Hình 3.18: Sơ đồ nối dây điều khiển đèn LED - Code lập trình đèn led: byte ledPin[] = {2,3,4,5,6,7,8,9}; // Mảng lưu vị trí chân Digital mà đèn LED sử dụng theo thứ tự từ 1->8 byte pinCount; // Khai báo biến pinCount dùng cho việc lưu tổng số chân LED void setup() { pinCount = sizeof(ledPin); 34 for (int i=0;i