Nghiên cứu và phát triển ô tô điện kết hợp nguồn năng lượng mặt trời chạy trong khuôn viên trường đại học

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN Ô TÔ ĐIỆN KẾT HỢP NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CHẠY TRONG KHUÔN VIÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: TS PHẠM QUỐC THÁI HUỲNH THÁI DANH Đà Nẵng, 2020 TÓM TẮT Tên đề tài: “Nghiên cứu phát triển ô tô điện kết hợp nguồn lượng mặt trời chạy khuôn viên trường Đại học” Sinh viên thực hiện: Huỳnh Thái Danh Lớp: 15C4VA Số thẻ sinh viên: 103150237 Đề tài trình bày tổng quan vấn đề nghiên cứu, thiết kế, phát triển mẫu ô tô điện cỡ nhỏ kết hợp nguồn lượng mặt trời chạy khn viên trường Đại học Ơ tơ điện có kết cấu nhỏ gọn, vận hành đơn giản, tiết kiệm lượng, không gây ô nhiễm môi trường với chi phí rẻ Ơ tơ điện dẫn động động điện chiều không chổi than BLDC thơng qua truyền xích Nguồn lượng mặt trời lắp xe cung cấp lượng cho hệ thống điện thân xe hoạt động Hệ thống an toàn thiết kế xe bao gồm hệ thống cảnh báo va chạm sớm, hệ thống đèn chiếu sáng thơng minh Xe thiết kế chạy với vận tốc 30 km/h đầy đủ tính ô tô đại Nội dung đồ án tốt nghiệp gồm phần sau: • Tổng quan đề tài nghiên cứu • Cơ sở lý thuyết • Thiết kế hệ thống điều khiển động BLDC • Thiết kế hệ thống cung cấp lượng • Kết hướng phát triển đề tài i TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Huỳnh Thái Danh Lớp: 15C4VA Số thẻ sinh viên: 103150237 Khoa: Cơ khí Giao thơng Nghành: Kỹ thuật khí Tên đề tài đồ án: “Nghiên cứu phát triển ô tô điện kết hợp nguồn lượng mặt trời chạy khuôn viên trường Đại học” Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Theo số liệu khảo sát thực tế Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan đề tài 1.2 Tổng quan ô nhiễm không khí 1.3 Tổng quan tơ điện tô điện kết hợp nguồn lượng mặt trời 1.4 Kết luận chương Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Lý thuyết ô tô điện 2.2 Cở sở lý thuyết động điện chiều 2.3 Hệ thông điều khiển động 2.4 Các nguồn cung cấp lượng ô tô điện 2.5 Hệ thống lượng mặt trời 2.6 Hệ thống an toàn 2.7 Lý thuyết vi điều khiển 2.8 Lý thuyết cảm biến Chương 4: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BLDC 4.1 Lựa chọn phương pháp điều khiển động BLDC 4.2 Cấu tạo điều khiển động BLDC 4.3 Lựa chọn điều khiển động Chương 4: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NĂNG LƯỢNG ii 5.1 Tính chọn ắc quy cung cấp cho động 5.2 Thiết kế hệ thống pin lượng mặt trời Chương 7: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 7.1 Kết đạt 7.2 Kết luận hướng phát triển đề tài Các vẽ, đồ thị (ghi rõ loại kích thước vẽ ): - Bản vẽ tổng thể xe ô tô điện - Bản vẽ sơ đồ khối hệ thống điều khiển động BLDC Bản vẽ sơ đồ mạch nghịch lưu áp ba pha - Bản vẽ sơ đồ nguyên lý làm việc pin lượng mặt trời Bản vẽ sơ đồ hệ thống lượng mặt trời Bản vẽ sơ đồ sạc pin lượng mặt trời Họ tên người hướng dẫn: TS Phạm Quốc Thái Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 25/02/2020 Ngày hoàn thành đồ án: 30/06/2020 Đà Nẵng, ngày 25 tháng 06 năm 2020 Người hướng dẫn Trưởng Bộ mơn Kỹ thuật Ơ tô Máy động lực PGS.TS Dương Việt Dũng TS Phạm Quốc Thái iii LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, với phát triển Khoa học – Kỹ thuật phương tiện giao thơng ngày trở nên đa dạng Trong đó, số lượng phương tiện sử dung động đốt chiếm đa số Và nguyên nhân dẫn đến tình trạng ô nhiễm không khí mức báo động Bên cạnh đó, nhiên liệu hóa thạch ngày trở nên cạn kiệt khai thác bừa bãi người Để có biện pháp khắc phục vấn đề địi hỏi phải có loại phương tiện tham gia giao thông vừa giảm phát thải ô nhiễm môi trường, vừa tiết kiệm lượng bền vững lâu dài Nắm bắt điều này, nhóm chúng em thực đề tài “Nghiên cứu phát triển ô tô điện kết hợp nguồn lượng mặt trời chạy khuôn viên trường Đại học” Với đề tài này, vừa tiết kiệm lượng nhờ vận hành điện, vừa giảm lượng phát thải môi trường, vừa tận dung nguồn lượng tái tạo từ mặt trời Đề tài thực với tiêu chí: tiết kiệm lượng, thân thiện với môi trường, gọn gàng có tính thẩm mỹ cao Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn, giúp đỡ góp ý tận tình thầy TS Phạm Quốc Thái khoảng thời gian nhóm thực đồ án Trong suốt q trình làm đồ án khơng tránh khỏi sai sót kiến thức cịn hạn chế, chúng em mong nhận góp ý q thầy để chúng em hồn thành sản phẩm tốt Chúng em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 25 tháng 06 năm 2020 Sinh viên thực Huỳnh Thái Danh iv LỜI CAM ĐOAN Chúng em xin cam đoan đề tài riêng nhóm, đề tài khơng trùng lặp với đề tài đồ án tốt nghiệp trước Các thông tin, số liệu sử dụng tính tốn từ tài liệu có nguồn gốc rõ ràng, theo quy định Sinh viên thực Huỳnh Thái Danh v MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC BẢNG ix DANH MỤC CÁC HÌNH x DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT xii MỞ ĐẦU I MỤC ĐÍCH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI II MỤC TIÊU ĐỀ TÀI III ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1 Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1 Về lý thuyết Về thực nghiệm V CẤU TRÚC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP VI Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN VII SẢN PHẨM DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan đề tài 1.2 Tổng quan nhiễm khơng khí 1.2.1 Ơ nhiễm khơng khí 1.2.2 Thành phần khí thải động tác hại nhiễm khí thải gây 1.2.3 Xu phát triển ô tô 1.3 Tổng quan ô tô điện ô tô điện kết hợp nguồn lượng mặt trời 1.3.1 Giới thiệu chung ô tô điện 1.3.2 Ơ tơ sử dụng lượng hồn tồn điện 1.3.3 Ơ tơ hybrid 10 1.3.4 Ơ tơ chạy lượng mặt trời 11 1.4 Kết luận chương 12 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 13 2.1 Lý thuyết ô tô điện 13 2.2 Cơ sở lý thuyết động điện chiều 15 2.2.1 Cấu tạo động điện chiều 15 2.2.2 Nguyên lý làm việc động điện chiều 16 2.2.3 Phân loại động điện chiều 16 vi 2.2.4 Đặc tính động điện chiều 16 2.3 Hệ thống điều khiển động 18 2.3.1 Công dụng điều khiển động 18 2.3.2 Một số phương pháp điều khiển động 19 2.3.3 Môđun điều khiển động BLDC 22 2.3.4 Mạch nửa cầu trình cổng điều khiển 22 2.4 Các nguồn cung cấp lượng ô tô điện 24 2.4.1 Pin điện hóa 24 2.4.2 Pin nhiên liệu (Fuel cell) 27 2.4.3 Siêu tụ điện 27 2.5 Hệ thống lượng mặt trời 28 2.5.1 Cấu tạo 28 2.5.2 Nguyên lý hoạt động 30 2.6 Hệ thống an toàn 32 2.6.1 Hệ thống cảnh báo va chạm sớm ô tô 32 2.6.2 Cơ sở lý thuyết hệ thống chiếu sáng thông minh 34 2.7 Lý thuyết vi điều khiển 39 2.7.1 Lý thuyết Arduino 39 2.7.2 Lý thuyết Arduino Mega 2560 39 2.7.3 Phần mềm 41 2.8 Lý thuyết cảm biến 42 2.8.1 Lý thuyết cảm biến siêu âm 42 2.8.2 Lý thuyết cảm biến ánh sáng 46 2.8.3 Cảm biến góc đánh lái 46 Chương 4: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BLDC 47 4.1 Lựa chọn phương pháp điều khiển động BLDC 47 4.2 Cấu tạo điều khiển động BLDC 48 4.2.1 Vi điều khiển 48 4.2.2 Van MOSFET 50 4.2.3 Mạch nghịch lưu áp pha 51 4.3 Lựa chọn điều khiển động 54 Chương 5: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NĂNG LƯỢNG 56 5.1 Tính chọn ắc quy cung cấp cho động 56 5.2 Thiết kế hệ thống pin lượng mặt trời lắp ô tô điện 57 5.2.1 Các thông số cần thiết để thiết kế hệ thống pin lượng mặt trời 58 5.2.2 Các bước thiết kế hệ thống pin lượng mặt trời 58 5.2.3 Tính tốn lựa chọn điều khiển sạc 62 vii Chương 7: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 64 7.1 Kết đạt 64 7.2 Kết luận hướng phát triển đề tài 66 7.2.1 Kết luận 66 7.2.2 Hướng phát triển đề tài: 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần khí thải động Diesel Bảng 2.1 Thông số chân 40 Bảng 2.2 Bảng thông số kĩ thuật Arduino Mega 2560 40 Bảng 4.1 Thứ tự chuyển mạch động quay theo chiều kim đồng hồ 48 Bảng 4.2 Thứ tự chuyển mạch động quay ngược chiều kim đồng hồ 48 Bảng 4.3 Bảng phân vị trí, chức chân vào vi điều khiển 50 Bảng 4.4 Bảng giá trị điện áp trạng thái MOSFET 53 Bảng 4.5 Thông số điều khiển động 54 Bảng 5.1 Công suất tiêu thụ loại phụ tải ô tô điện 59 Bảng 5.2 Thông số pin lượng mặt trời 61 ix ... tơ điện, ô tô lai ghép ô tô sử dụng pin mặt trời giải pháp tối ưu để giải vấn đề Vì vậy, chúng em lựa chọn đề tài ? ?Nghiên cứu phát triển ô tô điện kết hợp nguồn lượng mặt trời chạy khuôn viên trường. .. trở thành xu hướng phát triển hệ thống truyền động ô tô vào ngày 1.3 Tổng quan ô tô điện ô tô điện kết hợp nguồn lượng mặt trời 1.3.1 Giới thiệu chung ô tô điện Những ô tô điện xây dựng người... Thái 10 Nghiên cứu phát triển ô tô điện kết hợp nguồn lượng mặt trời chạy khuôn viên trường Đại học động điện Nhưng khác PHV chỗ, loại ô tô hybrid chạy nhờ sử dụng phần lớn lượng từ động điện Nói