Đang tải... (xem toàn văn)
Đề tài Thiết kế hệ thống nạp cho xe Mitsubishi Outlander PHEV nhằm phân tích nghiên cứu về công nghệ nguyên tắc vận hành và thiết kế hệ thống sạc điện cho xe Mitsubishi Outlander PHEV kết hợp từ năng lượng mặt trời và điện lưới quốc gia Nội dung gồm Tổng quan về ô tô Hybrid Khảo sát về xe Mitsubishi Outlander PHEV Cơ sở lý thuyết về hệ thống năng lượng mặt trời Tính toán thiết kế hệ thống sạc cho xe Mitsubishi Outlander PHEV
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẠC CHO XE MITSUBISHI OUTLANDER PHEV Sinh viên thực hiện: LÊ HẢI DƯƠNG Đà Nẵng – Năm 2018 TÓM TẮT Tên đề tài: Thiết kế hệ thống nạp cho xe Mitsubishi Outlander PHEV Chương 1: Tổng quan ô tô Hybrid Giới thiệu chung phân loại loại xe Hybrid Phân tích ưu nhược điểm xe Hybrid khả vận hành xe áp dụng loại pin lưu trữ điện khác giới Chương 2: Khảo sát xe Mitsubishi Outlander PHEV Trình bày thơng số kích thước, thơng số kĩ thuật động 4B11 sử dụng xe Phân tích so sánh hệ thống truyền lực xe Mitsubishi Outlander PHEV so với xe truyền thống khác Chế độ vận hành lượng xe Trình bày thông số kĩ thuật, chức năng, nguyên lý hoạt động cấu tạo hộp số F1E1A xe sử dụng Giới thiệu pin lưu trữ điện xe số lỗi cách sửa chữa hư hỏng thường gặp xe Chương 3: Cơ sở lý thuyết hệ thống lượng mặt trời Giới thiệu lượng mặt trời Trình bày nguyên lý hoạt động pin mặt trời cấu tạo pin mặt trời, sơ đồ hệ thống lượng mặt trời Chương 4: Tính tốn thiết kế hệ thống sạc cho xe Mitsubishi Outlander PHEV Phân tích lựa chọn thông số cần thiết số liệu kĩ thuật thiết bị Tính tốn hệ thống lượng mặt trời đủ cung cấp cho xe sạc chế độ sạc chậm Phân tích tính tốn thiết kế hệ thống điện chuyển đổi từ điện lưới xoay chiều ba pha sang điện chiều phù hợp để sạc cho xe Trình bày vẽ thiết kế cho xe Mitsubishi Outlander PHEV ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Lê Hải Dương Số thẻ sinh viên: 103130022 Lớp: 13C4A Khoa: Cơ Khí Giao Thơng Ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí Tên đề tài đồ án Thiết kế hệ thống sạc cho xe Mitsubishi Outlander PHEV Đề tài thuộc diện: ☐Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Thông số kĩ thuật xe pin xe Mitsubishi Outlaner PHEV Nội dung phần thuyết minh tính tốn Nội dung theo chương: - Chương 1: Tổng quan ô tô Hybrid - Chương 2: Khảo sát xe Mitsubishi Outlander PHEV - Chương 3: Cơ sở lý thuyết hệ thống lượng mặt trời - Chương 4: Tính tốn thiết kế hệ thống sạc cho xe Mitsubishi Outlander PHEV Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): Mặt trạm sạc ( A3) Mặt cắt A-A trạm sạc ( vẽ A3) Mặt cắt B-B trạm sạc (1 A3) Bản vẽ số chi tiết giàn lượng mặt trời (1 A3) Sơ đồ khối hệ thống điện lượng mặt trời kết hợp điện lưới sạc cho xe Mitsubishi Outlander PHEV (1 A3) Sơ đồ nguyên lý điều khiển nạp acquy chuyển đổi DC-AC (1 A3) Sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu cầu ba pha thiết bị bảo vệ (1 A3) Họ tên người hướng dẫn: TS Phạm Quốc Thái Ngày giao nhiệm vụ đồ án: Ngày hồn thành đồ án: Trưởng Bộ mơn 29/1 /2018 28/05/2018 Đà Nẵng, ngày tháng 05 năm 2018 Người hướng dẫn LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển khoa học kĩ thuật yêu cầu cao vấn đề lượng, môi trường Phương tiện giao thông dần thay đổi, sử dụng nguồn lượng sạch, lượng tái tạo nên sở hạ tầng cho ngành giao thơng vận tải nói riêng lĩnh vực kinh tế khác đặc biệt ngành điện lực Để phục vụ cho việc sử dụng phổ biến dòng xe điện cần phát triển hệ thống sạc điện cho xe ô tô để đáp ứng cho trình vận hành sử dụng chúng thuận tiện Ngày khoa học cơng nghệ giới nói chung nước ta nói riêng phát triển mạnh,đặc biệt nước ta tiến tới sử dụng dòng xe điện hay xe hybrid rộng rãi Để đáp ứng vấn đề cấp thiết lượng dầu mỏ ngày cạn kiệt, môi trường khơng khí nhiễm,việc sử dụng dịng xe thân thiện môi trường điều tất yếu tương lai Do sở hạ tầng giao thơng nước ta cần có thay đổi để đáp ứng cho việc sử dụng xe điện phổ biến, đề tài đồ án tốt nghiệp em chọn theo xu hướng này, tên đề tài “Thiết kế hệ thống sạc cho xe Mitsubishi Outlander PHEV” Đề tài tốt nghiệp giúp em củng cố thêm kiến thức học, nâng cao hiểu sâu việc cung cấp lượng điện cho dòng xe điện Được giúp đỡ tận tình TS Phạm Quốc Thái, quý thầy cô bạn, với nỗ lực cố gắng thân, sau ba tháng em hồn thành đề tài tốt nghiệp Vì thời gian có hạn, kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong q thầy đóng góp thêm ý kiến để đề tài em hoàn thiện Cuối cùng, em xin cảm ơn thầy giáo hướng dẫn TS Phạm Quốc Thái, q thầy khoa Cơ khí giao thông trường Đại học Bách Khoa tận tình hướng dẫn, giáo dục đào tạo em suốt năm mái trường Đại học Đà Nẵng, ngày 24 tháng 05 năm 2018 Lê Hải Dương i CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Những nội dung đồ án thực hướng dẫn trực tiếp thầy TS Phạm Quốc Thái Mọi tham khảo dùng đồ án trích dẫn rõ ràng tên tác giả, thời gian, địa điểm Mọi chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo hay gian trá, xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Sinh viên thực Lê Hải Dương ii MỤC LỤC Lời nói đầu i Cam đoan ii Danh sách bảng, hình vẽ iv Chữ viết tắt .ix Mục đích đề tài Chương 1: TỔNG QUAN VỀ Ô TÔ HYBRID 1.1 Xu phát triển phương tiện giao thơng giới nói chung Việt Nam nói riêng 1.2 Giới thiệu phân loại dòng xe hybrid 1.3 Ưu điểm nhược điểm loại xe hybrid 1.3.1 Ưu nhược điểm xe điện .7 1.3.2 Ưu nhược điểm xe PHV 1.3.3 Ưu nhược điểm xe ICE vehicle +α 1.4 Quãng đường vận hành xe Hybrid 1.5 Các loại Battery sử dụng xe ô tô điện hybrid 10 1.5.1 Pin Lithium ion 10 1.5.2 Pin Nickel-metal hybrid 11 1.5.3 Siêu tụ điện – Ultra-Capacitor .13 Chương 2: KHẢO SÁT VỀ XE MITSUBISHI OUTLANDER PHEV 15 2.1 Phân tích động Mivec trang bị xe Mitsubishi Outlander PHEV 15 2.1.1 Khái quát đôi nét xe Mitsubishi Outlander PHEV 15 2.1.2 Động Mivec 4B11 16 2.2 Hệ thống truyền lực xe Mitsubishi Outlander PHEV 20 2.3 Chế độ vận hành lượng xe Mitsubishi Outlander PHEV 23 2.3.1 Chế độ chạy hoàn toàn động điện 24 2.3.2 Chế độ nối tiếp 24 2.3.3 Chế độ song song .25 2.3.4 Chu trình tuần hồn lượng phanh tái sinh 26 2.4 Chức năng, nguyên lý hoạt động cấu tạo hộp số F1E1A 28 2.4.1 Chức hộp số F1E1A 29 iii 2.4.2 Nguyên lý hoạt động hộp số F1E1A 30 2.4.3 Kết cấu hộp số F1E1A 32 2.5 Battery sử dụng xe Mitsubishi Outlander PHEV .33 Chương 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 35 3.1 Giới thiệu lương mặt trời hệ thống pin mặt trời 35 3.1.1 Giới thiệu lượng mặt trời 35 3.1.2 Nguyên lý hoạt động Pin mặt trời 36 3.1.2.2 Cấu tạo pin mặt trời 38 3.1.3 Sơ đồ hệ thống lượng mặt trời 42 Chương 4: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẠC CHO XE MITSUBISHI OUTLANDER PHEV 43 4.1 Các thông số cần thiết để thiết kế hệ thống điện sạc cho ô tô 43 4.1.1 Thông số yêu cầu đầu hệ thống 43 4.2 Xây dựng sơ đồ khối cho hệ thống sạc 45 4.3 Tính tốn thiết kế hệ thống sạc cho xe Mitsubishi Outlander PHEV .45 4.3.1 Tính tốn hệ thống sạc từ pin mặt trời .45 4.3.2 Tính tốn thiết kế hệ thống sạc từ điện lưới 50 4.4 Kết thiết kế .65 KẾT LUẬN 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 iv DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ BẢNG 1.1 Quáng đường vận hành số loại xe hybrid BẢNG 2.1 Những thông số xe Mitsubishi Outlander PHEV BẢNG 2.2 Thông số kĩ thuật cấu tạo chi tiết động BẢNG 2.3 Thông số kĩ thuật hộp số HÌNH 1.1 Biểu đồ gia tăng số lượng tơ giới HÌNH 1.2 Xu hướng phát triển tơ HÌNH 1.3 Dịng xe điện BMW i3 HÌNH 1.4 Dịng xe lai PHV- New Prius hãng Toyota HÌNH 1.5 Dịng xe lai Outlander hãng Mitsubishi HÌNH 1.6 Battery Lithium ion sử dụng xe EV Renault HÌNH 1.7 Battery Nickel-metal hybrid trang bị xe HEV Prius II Toyota HÌNH 1.8 Siêu tụ điện cấu tạo HÌNH 2.1 Xe Mitsubishi Outlander PHEV HÌNH 2.2 Động 4B11 HÌNH 2.3 Cơ cấu điều khiển van biến thiên liên tục HÌNH 2.4 Sơ đồ điều khiển van biến thiên liên tục HÌNH 2.5 Hình chiếu động 4B11 HÌNH 2.6 Sơ đồ hệ thống truyền lực xe du lịch cầu sau chủ động động đặt phía trước HÌNH 2.7 Sơ đồ hệ thống truyền lực xe tơ có cầu trước chủ động động đặt phía trước HÌNH 2.8 Sơ đồ hệ thống truyền lực xe Outlander PHEV HÌNH 2.9 Chuyển hóa lượng chế độ EV HÌNH 2.10 Chuyển hóa lượng chế độ nối tiếp HÌNH 2.11 Chuyển hóa lượng chế độ song song HÌNH 2.12 Mơ hình chạy thử xe Mitsubishi Outlander PHEV HÌNH 2.13 Khi xe xuống dốc giai đoạn cuối HÌNH 2.14 Sơ đồ nguyên lý điều khiển kết hợp hệ thống phanh HÌNH 2.15 Sơ đồ nguyên lý điều khiển hoạt động hộp số HÌNH 2.16 Sơ đồ điều khiển khóa van điện từ HÌNH 2.17 Hộp số F1E1A v HÌNH 2.18 Kết cấu bánh truyền trực tiếp từ động sang moay trục bánh xe trước HÌNH 2.19 Hệ thống pin xe Outlander PHEV HÌNH 2.20 Hình ánh thực tế hệ thống pin xe Outlander PHEV HÌNH 2.21 Hệ thống làm mát pin xe Outlander PHEV HÌNH 3.1 Quá trình truyền lượng mặt trời qua lớp khí trái đất HÌNH 3.2 Hệ hai mức lượng HÌNH 3.3 Các vùng lượng HÌNH 3.4 Nguyên lý hoạt động pin mặt trời HÌNH 3.5 Cấu tạo pin mặt trời HÌNH 3.6 Các loại cấu trúc tinh thể pin mặt trời HÌNH 3.7 Một số loại panel pin mặt trời HÌNH 3.8 Q trình tạo panel pin mặt trời HÌNH 3.9 Sơ đồ hệ thống lượng mặt trời HÌNH 4.1 Sơ đồ hệ thống sạc kết hợp hệ thống lượng mặt trời điện lưới cho xe Mitsubishi Outlander PHEV HÌNH 4.2 Pin mặt trời Model ASE36M-165 HÌNH 4.3 Bộ Inverter Model ST30KW lựa chọn cho hệ thống lượng mặt trời HÌNH 4.4 Sơ đồ nguyên lý mạch động lực HÌNH 4.5 Kết cấu lõi thép máy biến áp HÌNH 4.6 Sơ đồ mạch lực có thiết bị bảo vệ HÌNH 4.7 Hình dáng kích thước giới hạn cho cánh tản nhiệt van bán dẫn HÌNH 4.8 Mạch R-C bảo vệ điện áp chuyển mạch HÌNH 4.9 Mach RC bảo vệ điện áp từ lưới HÌNH 4.10 Mơ hình 3D giàn gắn pin mặt trời HÌNH 4.11 Mặt khung giá đỡ pin mặt trời HÌNH 4.12 Mặt cắt A-A trạm sạc điện HÌNH 4.13 Mặt cắt B-B trạm sạc điện HÌNH 4.14 Chi tiết D có trục xoay giàn pin lượng mặt trời HÌNH 4.15 Chi tiết F để gắn module pin mặt trời HÌNH 4.16 Chi tiết G giàn lượng mặt trời vi DANH SÁCH CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT KÍ HIỆU mo Khối lượng khơng tải xe mt Tải trọng xe Wf Năng lượng tiêu hao trình phanh vo Vận tốc ban đầu v1 Vận tốc chân dốc t thời gian chuyển động xe Wts Năng lượng chuyển hóa sang điện trình phanh tái sinh Waq Công suất nạp cho ắc quy Winv Công suất inverter ɳpin Hiệu suất nạp cho pin hv lượng xạ Eng Tổng tất điện tải τi Thời gian tiêu thụ điện tải Ecấp lượng điện mặt trời cần thiết ɳ Hiệu suất hệ thống Wp Công suất giàn pin mặt trời PGF Mức hấp thụ lượng mặt trời trung bình Z Số pin mặt trời C Dung lượng ắc quy D Số ngày cần dự trữ Dx Độ phóng điện thích hợp ɳb Hiệu suất nạp phóng Cb Dung lượng bình ắc quy Udm Điện áp định mức Idm Dòng điện định mức Ungmax Điện áp ngược lớn Unv Điện áp ngược van KdtU Hệ số dự trữ điện áp Ilv Dòng làm việc van Ki Hệ số dự trữ dịng điện S Cơng suất biểu kiến máy biến áp ∆U Sụt áp van vii Thiết kế hệ thống sạc cho xe Mitsubishi Outlander PHEV Số vòng dây pha thứ cấp máy biến áp: W2 = U2 138,73 W1 = 227=82,87 [vòng] U1 380 (4.23) Lấy W2 = 83 vòng Chọn mật độ dòng điện máy biến áp: với dây dẫn đồng, máy biến áp khô, chọn J1 =J2 = 2,75 [A/mm2] Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp S1 = I1 22,44 = =8,16[mm ] J1 2,75 (4.24) Chọn tiết diện dây sơ cấp mm2 Tính tiết diện dây dẫn thứ cấp máy biến áp S2 = I 61,48 = =22,35[mm ] J 2,75 (4.25) Chọn tiết diện dây dẫn thứ cấp 23 mm2 Kết cấu dây dẫn sơ cấp: Thực dây quấn kiểu đồng tâm bố trí theo chiều dọc trục Tính sơ số vịng dây lớp cuộn sơ cấp W11 = h-2h g b1 k c = 23-2.1,5 0,95=28 [vòng] 0,69 (4.26) Trong đó: kc= 0,95 hệ số ép chặt h chiều cao trụ hg khoảng cách từ gông đến cuộn dây sơ cấp Chọn sơ khoảng cách cách điện gông 1,5cm Sinh viên thực : Lê Hải Dương Hướng dẫn: TS Phạm Quốc Thái 56 Thiết kế hệ thống sạc cho xe Mitsubishi Outlander PHEV Tính sơ số lớp dây cuộn sơ cấp n11 = W1 227 = = 8,1 [lớp] W11 28 (4.27) Chọn số lớp n11= lớp Như cậy có 287 vòng chia thành lớp, chọn lớp đầu vào có 32 vịng, lớp thứ có 31 vịng Chiều cao thực tế cuộn sơ cấp: h1 = W11.b 28.0,69 = =20,33[cm] kc 0,95 (4.28) Chọn ống quấn dây làm vật liệu cách điện có bề dày: S01=0,1cm Khoảng cách từ trụ tới cuộn dây sơ cấp a01=1 cm Đường kính ống cách điện: Dt=dFe+ 2.a01- 2.S01 = 10+2.1-2.0,1= 11,8[cm] (4.29) Đường kính cuộn sơ cấp Dt1= Dt + 2.S01 = 11,8 +2.0,1=12[cm] (4.30) Chọn bề dày hai lớp dây cuộn sơ cấp cd11= 0,1cm Bề dày cuộn sơ cấp Bd1= ( a1+cd11).n11= (1,81+0,1).9=1,72[cm] (4.31) Đường kính ngồi cuộn sơ cấp Dn1= Dt1 + 2.Bd1 = 12+2.1,72=15,44[cm] (4.32) Đường kính trung bình cuộn sơ cấp: Dtb1 = D t1 +Dn1 12+15,44 = 13,72[cm] 2 (4.33) Chiều dài dây quấn sơ cấp: Sinh viên thực : Lê Hải Dương Hướng dẫn: TS Phạm Quốc Thái 57 Thiết kế hệ thống sạc cho xe Mitsubishi Outlander PHEV l1 = W1.π.Dtb = 227 π.13,72 = 9,78[m] (4.34) Chọn bề dày cách điện cuộn sơ cấp thứ cấp: cd01= 1cm Hình 4.5- Kết cấu lõi thép máy biến áp Kết cấu dây quấn thứ cấp Chọn sơ chiều cao cuộn thứ cấp h1= h2= 23[cm] tính sơ số vòng dây lớp: W12 = h2 23 k c = 0,95=30 [vịng] b2 0,74 (4.35) Tính sơ số lớp dây quân thứ cấp: n12= W2 83 = = 2,8 [vòng] W12 30 (4.36) Chọn số lớp dây quấn thứ cấp n12= lớp Chọn lớp đầu có 28 vịng, lớp thứ có 27 vịng Chiều cao thực tế cuộn thứ cấp Sinh viên thực : Lê Hải Dương Hướng dẫn: TS Phạm Quốc Thái 58 Thiết kế hệ thống sạc cho xe Mitsubishi Outlander PHEV h2= W12 30 b= 0,74=23,4 [cm] kc 0,95 (4.37) Đường kính cuộn thứ cấp: Dt2= Dn1 + 2.a12 = 15,44+2.1=17,44[cm] (4.38) Chọn bề dày cách điện lớp dây cuộn thứ cấp: cd22 =0,1[mm] Bề dày cuộn sơ cấp Bd2= (a2+ cd22).n12= (0,328+0,01).3= 1,014[cm] (4.39) Đường kính ngồi cuộn thứ cấp: Dn2= Dt2 + 2.Bd2= 17,44+2.1,014 = 19,47[cm] (4.40) Đường kính trung bình cuộn thứ cấp: Dt2 +Dn2 17,44+19,47 = = 18,455[cm] 2 Dtb2= (4.41) Chiều dài dây quấn thứ cấp: l2= π.W2 Dtb2 = π.83.18,455=48,1[m] (4.42) 4.3.2.7 Tính thơng máy biến áp Điện trở cuộn sơ cấp máy biến áp 75oC R1= ρ l1 9,78 =0,02133 =0,0232 Ω] S1 (4.43) Trong đó: ρ75= 0,02133[Ω] Điện trở cuộn thứ cấp máy biến áp 75oC R2= ρ l2 48,1 =0,02133 =0,0446 [Ω] S2 23 Điện trở máy biến áp quy đổi thứ cấp: Sinh viên thực : Lê Hải Dương Hướng dẫn: TS Phạm Quốc Thái 59 Thiết kế hệ thống sạc cho xe Mitsubishi Outlander PHEV W 83 RBA= R2 + R1 = 0,0446+0,05 = 0,075[Ω] W 227 1 (4.44) Sụt áp điện trở máy biến áp: ∆Ur = RBA.Id = 0,075.75,44 =5,658 [V] (4.45) Điện kháng máy biến áp quy đổi thứ cấp: XBA =8.π W22 r B +B (a12 + d1 d2 ).ω.10-7 h qd 8,72 1,72+1,014 23 =8 π2.832 .(0,01+ (4.46) ).3,14.10-7 =0,0596[Ω] Điện cảm máy biến áp quy đổi thứ cấp: LBA= XBA ɷ = 0,0596 314 =0,19[mH] (4.47) 0,0596.75,44= 4,3[V] (4.48) Sụt áp điện kháng máy biến áp ∆Ux= Rdt = π π XBA.Id = π XBA = 0,057[Ω] Sụt áp máy biến áp ∆UBA= U 2r + U 2x = 5,6582 + 4,32 = 7.1 [V] (4.49) Hiệu suất thiết bị chỉnh lưu: η= Sinh viên thực : Lê Hải Dương U d Id 300.75,44 = 95% = S 23717,65 Hướng dẫn: TS Phạm Quốc Thái (4.50) 60 Thiết kế hệ thống sạc cho xe Mitsubishi Outlander PHEV 4.3.2.8 Mạch lực có thiết bị bảo vệ Hình 4.6 - Sơ đồ mạch lực có thiết bị bảo vệ CD- cầu dao, Ap- Aptomat, 1cc 2cc 3cc - dây chảy, R C điện trở tụ bảo vệ điot, T1 T2 T3 T4 T5 T6- điot, Co-tụ lọc, R2 C2- điện trở vè tụ điện chống áp nguồn Mạch thiết kế gồm mạch R2 C2 để chống áp nguồn kiểu riêng rẽ, mạch R C bảo vệ xung áp điot mắc song song với ddiot, Ap- Aptomat để bảo vệ dòng gặp cố hay đóng ngắt đột ngột, cầu chì dùng để chống cố ngắn mạch Sinh viên thực : Lê Hải Dương Hướng dẫn: TS Phạm Quốc Thái 61 Thiết kế hệ thống sạc cho xe Mitsubishi Outlander PHEV 4.3.3.9 Bảo vệ nhiệt độ cho van bán dẫn Khi làm việc với dòng điện chạy qua van có sụt áp, có tổn hao công suất P , tổn hao sinh nhiệt đốt nóng van bán dẫn Mặt khác van bán dẫn phép làm việc nhiệt độ cho phép Tcp đó, nhiệt độ cho phép van bán dẫn bị phá hỏng Để van bán dẫn làm việc an tồn, khơng bị chọc thủng nhiệt, ta phải chọn thiết kế hệ thống tỏa nhiệt hợp lý + Tính tốn cánh tản nhiệt + Tổn thất công suất Diot: P = ΔU.Ilv =43,47.0,8=34,78 [W] + Diện tích bề mặt tỏa nhiệt: Sm = ΔP /(km.τ) (4.51) ΔP - tổn hao cơng suất (W) Trong đó: τ - độ chênh lệch so với môi trường Chọn nhiệt độ môi trường Tmt = 40oC Nhiệt độ làm việc cho phép Diot Tcp = 125oC Chọn nhiệt độ cánh tỏa nhiệt Tlv =80oC τ = Tlv - Tmt = 40oC (4.52) Km hệ số tỏa nhiệt đối lưu xạ Chọn Km =8 [W/m2.oC] Vậy ta tính Sm = 34,78/(8.40) = 0,109 [m2] Chọn loại cánh tỏa nhiệt có 10 cánh, kích thước cánh axb= 10x10 [cmxcm] Tổng diện tích tỏa nhiệt cánh S = 10.2.10.10= 2000 [cm2] Sinh viên thực : Lê Hải Dương Hướng dẫn: TS Phạm Quốc Thái 62 Thiết kế hệ thống sạc cho xe Mitsubishi Outlander PHEV Hình 4.7- Hình dáng kích thước giới hạn cho cánh tản nhiệt van bán dẫn 4.3.3.11 Bảo vệ dòng điện cho van + Aptomat dùng để đóng cắt mạch động lực, tự động đóng mạch tải ngắn mạch Diot, ngắn mạch đầu biến đổi, ngắn mạch thứ cấp máy biến áp ngắn mạch chế độ nghịch lưu + Chọn aptomat có: Idm =1,1 I1d = 1,1.22,44 = 24,684 [A] Udm = 220 [V] Có tiếp điểm chính, đóng cắt tay nam châm điện Chỉnh định dòng ngắn mạch Inm = 2,5.Ild =2,5.22,44= 56,1 [A] Dòng qua tải Iqt = 1,5.22,44= 33,66 [A] Chọn cầu giao có dòng định mức Iqt = 1,1 Ild = 1,1 22,44 = 42,75 [A] Cầu dao dùng để tạo khe hở an toàn sửa chữa hệ thống truyền động + Dùng dây chảy tác động nhanh để bảo vệ ngắn mạch Diot, ngắn mạch đầu chỉnh lưu Nhóm 1cc: dịng điện định mức dây chảy nhóm 1cc I1cc= 1,1 I2 = 1,1.61,48 = 67,63 [A] Sinh viên thực : Lê Hải Dương Hướng dẫn: TS Phạm Quốc Thái 63 Thiết kế hệ thống sạc cho xe Mitsubishi Outlander PHEV Nhóm 2cc: dịng điện định mức nhóm 2cc I2cc = 1,1.Ihd = 1,1.43,47 = 47,82 [A] Nhóm 3cc: dịng điện định mức dây chảy nhóm 3cc I3cc = 1,1 Id = 1,1.75,44 = 82,98 [A] 4.3.3.12 Bảo vệ điện áp cho van: Bảo vệ q điên áp q trình đóng ngắt Diot thực cách mắc R-C song song với Diot Khi có chuyển mạch điện tích tích tụ lớp bán dẫn phóng ngồi tạo dòng điện ngược khoảng thời gian ngắn, biến thiên nhanh chóng dịng điện ngược gây sức điện động cảm ứng lớn điện cảm làm cho điên áp Anod catod Diot Khi có mạch R-C mắc song song với Diot tạo mạch vịng phóng điện tích q trình chuyển mạch nên Diot khơng bị q điện áp Hình 4.8- Mạch R-C bảo vệ điện áp chuyển mạch Theo kinh nghiệm thực tế điện trở R = (5÷30) ; C = (0,25÷4) F Chọn theo bảng tài liệu [5] R= 5,1 ; C= 0,21 F Hình 4.9- Mach RC bảo vệ điện áp từ lưới Sinh viên thực : Lê Hải Dương Hướng dẫn: TS Phạm Quốc Thái 64 Thiết kế hệ thống sạc cho xe Mitsubishi Outlander PHEV + Bảo vệ xung điện áp từ lưới điện mắc mạch R-C nhờ có mạch lọc mà đỉnh xung gần nằm lại hoàn toàn điện trở đường dây Trị số RC chọn theo tài liệu [5] R2 = 12,5 , C2 = F + Để bảo vệ van cắt đột ngột biến áp non tải, người ta mắc mạch R-C đầu mạch chỉnh lưu cầu pha phụ điot cơng suất bé 4.3.3.13 Tính tốn tụ lọc Bộ lọc đơn giãn có tụ điện C đấu song song với tải Trị số điện dung C tính gần dựa theo biểu thức: Co = [F] m dm ω.R d k dmr (4.53) Trong đó: mdm =6 hệ số đập mạch ( chỉnh lưu cầu ba pha có giá trị 6) ɷ tốc độ biến thiên dòng điện ɷ= 314 Rd điện trở tải Kdmr hệ số đập mạch tương đối phụ thuộc vào góc điều khiển, với chỉnh lưu diot góc α=0, tra theo đồ thị 1.13 [5] ta có Kdmr = 0,06 Thay số vào công thức: Co = =8,89.10-3 [F] 6.314.0,955.0,06 4.4 Kết thiết kế Thiết kế trạm sạc với giàn pin mặt trời gắn 15 module pin mặt trời Giá đỡ xoay để thay đổi độ nghiêng so với mặt phẳng ngang để nhận xạ mặt trời tốt tùy theo thời gian năm Khung thép chủ yếu làm thép ống thép hộp mạ kẽm, thép liên kết với mối ghép hàn Các pin mặt trời cịn lại gắn mái nhà trạm sạc pin kết nối với pin giàn pin mặt trời trạm sạc Sinh viên thực : Lê Hải Dương Hướng dẫn: TS Phạm Quốc Thái 65 Thiết kế hệ thống sạc cho xe Mitsubishi Outlander PHEV Hình 4.10- Mơ hình 3D giàn gắn pin mặt trời Hình 4.11- Mặt khung giá đỡ pin mặt trời Sinh viên thực : Lê Hải Dương Hướng dẫn: TS Phạm Quốc Thái 66 Thiết kế hệ thống sạc cho xe Mitsubishi Outlander PHEV Hình 4.12- Mặt cắt A-A trạm sạc điện 1-tủ điện lượng mặt trời, 2- trạm sạc Hình 4.13 – Mặt cắt B-B trạm sạc điện Sinh viên thực : Lê Hải Dương Hướng dẫn: TS Phạm Quốc Thái 67 Thiết kế hệ thống sạc cho xe Mitsubishi Outlander PHEV Hình 4.14 – Chi tiết D có trục xoay giàn pin lượng mặt trời Hình 4.15 – Chi tiết F để gắn module pin mặt trời Hình 4.16 – Chi tiết G giàn lượng mặt trời Sinh viên thực : Lê Hải Dương Hướng dẫn: TS Phạm Quốc Thái 68 Thiết kế hệ thống sạc cho xe Mitsubishi Outlander PHEV KẾT LUẬN Sau khoảng thời gian tháng làm việc với sở kiến thức tài liệu em nêu trên, đề tài thiết kế hệ thống sạc cho xe Mitsubishi Outlander PHEV hoàn thành với phần thiết kế hệ thống lượng mặt trời bao gồm thiết kế giàn lượng mặt trời thiết kế hệ thống điện chuyển hòa quang thành điện năng, với thiết kế hệ thống cung cấp điện từ điện lưới quốc gia cho trình sạc nhanh xe Để phát triển trạm sạc điện áp dụng cho nhiều loại xe với công suất khác nhau, hệ thống điện chuyển đổi từ điện lưới sang điện chiều sử dụng loại diot có điều khiển thyristor hay Mosfet để điều chỉnh công suất đầu biến áp chỉnh lưu hợp lý theo loại xe Thiết kế đo tín hiệu đầu để kiểm sốt dòng điện điện áp cung cấp cho pin Phát triển trạm sạc pin mặt trời rộng rãi tương lai với việc mở rộng công suất pin mặt trời để thu nhiều điện từ lượng mặt trời cung cấp điện cho trang thiết bị gia dụng ngày để tiết kiệm lượng Do khả điều kiện tài liệu cịn hạn chế, thời gian làm việc có hạn em giải số vấn đề điện thiết kế giàn lượng mặt trời khơng thể tránh khỏi thiếu sót q trình thực đề tài Kính mong q thầy cô thông cảm! Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy, giáo khoa Cơ khí Giao thơng - trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng Đặc biệt, em xin cảm ơn thầy giáo TS Phạm Quốc Thái tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hồn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực : Lê Hải Dương Hướng dẫn: TS Phạm Quốc Thái 69 Thiết kế hệ thống sạc cho xe Mitsubishi Outlander PHEV TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bùi Văn Ga “Ơ tơ khơng truyền thống”, Nhà Xuất Bản Giáo Dục Việt Nam, 2010 [2] Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng “ Lý thuyết ô tô”, Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật, Hà Nội, 2010 [3] Hoàng Dương Hùng “Năng lượng mặt trời lý thuyết ứng dụng”, Khoa công nghệ nhiệt điện lạnh, Đại học bách khoa, Đại học Đà Nẵng [4] Nguyễn Quang Trung “Năng lượng mơi trường lượng sạch”, Khoa khí giao thông, Đại học bách khoa, Đại học Đà Nẵng [5] Phạm Quốc Hải, “Hướng dẫn thiết kế điện tử công suất”, Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật, Hà Nội, 2009 [6] “Outlander PHEV Vehicle Feature and Teachnical Highlight”, Cơng ty SAVICO Đà Nẵng [7] Nguyễn Hồng Việt, “Thiết kế hệ thống tơ”, Khoa khí giao thông, Dại học bách khoa, Đại học Đà Nẵng [8] Tham khảo mạng: - https://solarpower.vn/cuong-do-buc-xa-nang-luong-mat-troi-tai-cac-khu-vuc-vietnam/ - https://www.megasun.com.vn/v2/san-pham/dien-nang-luong-mat-troi/tam-pin-nangluong-mat-troi-megasun/ -https://machdientu.org/bang-tra-thong-diot-diode-cong-suat-lon Sinh viên thực : Lê Hải Dương Hướng dẫn: TS Phạm Quốc Thái 70 ... Thái 33 Thiết kế hệ thống sạc cho xe Mitsubishi Outlander PHEV Hình 2.19 -Hình ảnh thực tế hệ thống pin xe outlander PHEV Hệ thống pin xe Outlander PHEV có hệ thống làm mát độc lập với hệ thống. .. yêu cầu đầu hệ thống 43 4.2 Xây dựng sơ đồ khối cho hệ thống sạc 45 4.3 Tính tốn thiết kế hệ thống sạc cho xe Mitsubishi Outlander PHEV .45 4.3.1 Tính tốn hệ thống sạc từ pin... 23 Thiết kế hệ thống sạc cho xe Mitsubishi Outlander PHEV xoắn độc lập cho bánh xe kết hợp chức "Twin Motor 4WD lock" Về Outlander PHEV xe điện túy, thông thường mẫu xe Hybrid khác thiết kế để