Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ Đại học Đà Nẵng - 2008 THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC CHO Ô TÔ HYBRID BỐN CHỖ NGỒI BỐ TRÍ SONG SONG (DESIGNING TRANSMIT FORCE SYSTEM FOR HYBRID PARALLEL ARRANGE FOUR SEAT AUTOMOTIVE) SVTH: ĐOÀN XUÂN BIÊN Lớp: 03C4A, trường Đại học Bách Khoa GVHD: ThS: LÊ VĂN TỤY Khoa Cơ Khí Giao Thơng, trường Đại học Bách Khoa TÓM TẮT Báo cáo trình bày phương án lựa chọn, thiết kế hệ thống truyền lực kiểu song song cho xe tơ có hai nguồn động lực dẫn động (còn gọi xe Hybrid) Nếu đề tài hồn thành ta chọn hệ thống truyền lực thích hợp Sau tính tốn hệ thống để tiến tới sản xuất mẫu xe Hybrid chỗ ngồi có hiệu suất sử dụng lượng cao, mức độ phát ô nhiểm thấp, kiểu dáng giá phù hợp với người tiêu dùng SUMMARY This report presents project selective and design transmit force system parallel kind for automotives have two source dynamic conducting rough (Hybrid) If this topic is perfect, we can select a transmit force system appropriate Apter, we calculate systems continue, progress products a vehicle specimen Hybrid four seat has efficient used hight energy, deliver level low pollution, configuration and price accord with consume people Mở đầu 1.1 Ý nghĩa khoa học đề tài Đề tài "thiết kế hệ thống động lực ô tô lai điện nhiệt bốn chỗ ngồi" bước khởi đầu mà thiết kế hồn chỉnh chế tạo tơ Việt Nam với mục tiêu hướng tới là: + Nâng cao điều kiện sống người dân + Giảm phát xạ khí CO2, NOx, CO, HxCy Như sẻ tiết kiệm nhiên liệu truyền thống, giảm ô nhiễm môi trường, loại xe đạt hiệu suất nhiên liệu cao so với ô tô truyền thống + Tạo mặt hàng công nghiệp đặc thù mang lợi cạnh tranh lớn + Phát triển ngành công nghiệp sản xuất ô tô Việt Nam 1.2 Xu phát triển ô tô Ä tä sinh thaïi Pile nhiãn liãûu Cäng nghãû HYBRID GDI-Stratified Com mon raid GDI Âäüng cå khê thiãn nhiãn Âäüng cå xàng Âäüng cå Diesel Âäüng cå âiãûn Så âäö xu thãú phạt triãøn ä tä sảch Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ Đại học Đà Nẵng - 2008 Nội dung 2.1 Phân tích phương án, chọn kiểu truyền động 2.1.1 Truyền động kiểu bánh hành tinh có motor phụ Bäü bạnh ràng hnh tinh Mạy phạt Bäü ly håüp Khọa Âäüng cå nhiãût Bäü âiãưu khiãøn âäüng cå âiãûn Motor Bäü âiãöu khiãøn âäüng cå âiãûn Bäü àõc quy Hệ thống có nhược điểm kết cấu điều khiển phức tạp, mặt khác chế độ truyền động song song sẻ có bất lợi việc hoạt động hiệu suất cao phát công suất tối ưu cách liên tục 2.1.2 Truyền động kiểu bánh hành tinh đơn Phanh daíi Bäü àõc quy Phanh di Ly h?p n?i Bäü âiãưu khiãøn âäüng cå âiãûn Z2 Z3 R2 2 R3 1 Z1 R1 Khọa vi sai Häüp säú Bạnh xe chuí âäüng Âäüng cå âiãûn 3 Z4 Så âäư hãû thäúng truưn lỉûc kiãøu hãû bạnh ràng haình tinh âån 2.1.3 Hệ thống truyền lực với stator motor di chuyển tự giới hạn Ta thấy hệ bánh hành tinh đơn mô tơ điện có stator quay giới hạn có đặc trưng vận hành điều khiển giống Tuy nhiên thiết kế hệ thống với hệ bánh hành tinh đơn dể hơn, êm dịu với tỉ số truyền bánh R, nên chọn phương án Thêm nữa, tỉ số truyền bánh tăng mơ men mơ tơ Mặt khác, mô men mô tơ thấp sẻ yêu cầu để động động truyền mô men lớn đến vi sai cầu chủ động Bộ kết hợp kiểu hệ bánh hành tinh có ưu điểm bật bảo đảm tính linh hoạt phương diện tốc độ từ hai nguồn động lực truyền động kết hợp đồng thời Điều cho phép tránh tượng cưỡng tốc độ hai nguồn tốc độ làm việc khác từ hai nguồn động lực (1) (2) Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ Đại học Đà Nẵng - 2008 Batteries Motor controller Transmission (gear box) Engine Motor rotor Clutch Clutch Lock Motor stator FIGURE 9.18 Series - parallel mild hybrid electric drive train with a floating stator motor Hệ thống truyền lực với stator tự Kết tính tốn Như nội dung thiết kế là: Thiết kế, tính tốn hệ thống truyền lực kiểu hệ bánh hành tinh đơn cho ô tô Hybrid chỗ ngồi bố trí song song 3.1 Tính chọn động điện, động xăng ắc quy Qua tính tốn: Nyc = 80 (KW) 3.1.1 Chọn động điện Dựa vào website: hppt://www.metric mind.com Tên gọi: MES 200-175 to 200-250 Công suất: 30 (kw) Mô men định mức: 100 (Nm) Số vòng quay định mức: 2850 (vg/ph) Số vòng quay lớn nhất: 9000 (vg/ph) Khối lượng: 61 (kg) Hiệu điện thế: 185 (V) Cuong dong dien Dac tinh hieu suat Dac tinh cong suat 120 25 20 100 P= 0.0442n + 13.828 100 200 90 180 80 160 70 140 60 120 50 80 Torque Nm KW 30 Motor Eff % P = 0.0099n + 0.0234 140 Linear (Cuong dong P = 30.23 dien) Linear (Cuong dong dien) Linear (Dac tinh cong suat) I = 0.0014n + 138.34 Linear (dac tinh cong suat) p 160 Dac tinh mo men 35 Output Batt Curr A 180 100 15 40 80 M = 96,957 60 10 30 40 60 20 40 M = 235182n-0.9761 20 10 0 800 1600 2400 3200 4000 4800 5600 6400 7200 8000 8800 9600 10400 Speed 20 0 RPM 800 1600 2400 3200 4000 4800 5600 6400 7200 8000 8800 9600 speed RPM Đặc tính cơng suất cường Đặc tính hiệu suất mơmen độ dịng điện theo số vòng quay động điện Nhận xét: a) Đặc tính cơng suất: b) Đặc tính mơ men: * Với giá trị n từ 400 đến 2960(vg/ph), P * Với giá trị n từ 200 đến 2960 (vg/ph), M tăng nhanh = const Tiếp tục tăng n, M giảm dần * Với giá trị n từ 2960 đến 10000 (vg/ph), P = const Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ Đại học Đà Nẵng - 2008 3.1.2 Chọn động xăng Tham khảo dãy công suất tiêu chuẩn động động xăng thuộc loại Macovac 2136, công suất 50 (kw), khối lượng 160 (kg), tốc độ định mức 4700 (vg/ph) 140 Me = -0.0004.We + 0.2064.We + 101.59 120 50000 100 Me (Nm ) Ne (W) 60000 40000 80 30000 Ne = -0.1342.We + 178.9.We - 4290 60 20000 40 10000 20 0 100 200 300 500 600 We (ra d/s) 400 Đặc tính ngồi động xăng * Nhận xét: Đặc tính ngồi giống đặc tính lý thuyết 3.1.3 Tính chọn ắc quy a Tính chọn ắc quy Ta thấy giá trị công suất định mức động điện Pm=30 (KW), cường độ dịng điện có giá trị I =144,1(A) Chọn sơ số xe chạy hết bình 2h, dung lượng ắc quy là: Dung lượng phóng : Qp = Ip = 144,1.2 = 288,2 (Ah) Vì dung lượng ắc quy sản xuất theo tiêu chuẩn, với hiệu điện động điện 185 (V), chọn loại ắc quy NHW11 dạng cell có thơng số kỹ thuật ô sau : - Dung lượng cell : 6,5 (Ah); Hiệu điện cell : 1,2(V) 185 Số cell cần thiết : x = = 154 cell Các cell phải mắc nối tiếp 1,2 Với 154 cell : E = 154.6,5 =1001 (Ah) E 1001 Số thực tế xe chạy hết bình là:t = 3,5 (h) Q p 288,2 3.1.4 Đặc tính xe Hybrid thiết kế 8000 0.6 P k1 P k (N) 7000 0.5 P k2 6000 D1 P k3 5000 D2 0.4 P k4 D3 P kh1 4000 D4 0.3 P kh2 3000 Dk h1 Dk h2 P kh3 P kh4 2000 Dk h3 0.2 Dk h4 Pc 1000 Dd P kd 0.1 0 10 15 20 25 30 35 40 45 V (m /s) 10 15 20 25 30 35 40 V (m /s) Đặc tính nhân tố động lực kết hợp xe Hybrid thiết kế Đặc tính lực kéo Pk tổng hợp xe Hybrid thiết kế 45 Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ Đại học Đà Nẵng - 2008 * Nhận xét: Hai đặc tính có dạng giống đảm bảo tốt tính xe thiết kế 3.1.5 Tổng hợpcác thông số động học ô tô Thông số Đơn vị đo Giá trị Vận tốc cực đại xe (Km/h) 160 Độ dốc cực đại xe vượt qua (0 ) 23,350 Quảng đường tăng tốc từ ÷ 160(Km/h) (m) 317,36 3.2 Thiết kế truyền động kết hợp kiểu hệ bánh hành tinh 3.2.1 Tỷ số truyền lực io R 492,183.0,35 3,6 Chọn i0 = i0 n n bx 44,44 Vmax 3.2.2 Số bánh hệ hành tinh Từ điều kiện ăn khớp cấu hành tinh: Zb 1 i ac Za Z Z Z Z v a v b Và điều kiện nguyên chẵn lẻ (Zb - Za) = 2Zv ta giải số bánh cấu hành tinh sau: Za = 20;Zb = 80; Zv = 30; Za = 20; Zb = 80; Zv = 30 3.2.3 Các kích thước hệ bánh hành tinh m( Z a Z v ) m( Z b Z v ) Khoảng cách trục : Aht Aht= 62,5 [mm] 2 m.Z a 2,5.20 m.Z b 2,5.80 R1 = = = 25 [mm]; R2= = = 100 [mm] 2 2 m.Z v 2,5.30 Rv = = = 37,5 [mm] 2 3.3 Thiết kế, lắp đặt hệ thống động lực tơ Sơ đồ bố trí lắp đặt thiết bị động lực xe: Động LPG; Bình chứa nhiên liệu LPG; Bộ nguồn ắc quy; Bộ điều khiển động rơle điện từ; Ghế ngồi; Động điện; Bộ phân chia công suất kiểu hệ bánh hành tinh 10 Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ Đại học Đà Nẵng - 2008 Kết luận đề nghị 4.1 Kết luận Đề tài đề cập đến mẫu ô tô mới, phù hợp với xu phát triển điều kiện sử dụng đô thị Việt Nam Đây đề tài hồn tồn khả thi, góp phần thúc đẩy đời ô tô lai Việt Nam nhằm nâng cao tiện nghi sống, giảm ách tắc giao thông đặc biệt giảm ô nhiễm môi trường, đồng thời tạo thêm động lực thúc đẩy phát triển công nghiệp ô tô nước nhà 4.2 Đề nghị Đề tài chịu giới hạn thời gian nội dung nên đảm trách phần nhiều công việc để thiết kế, hoàn thiện xe lai Hybrid Đây đề tài mở đầu đặt móng cho công việc Theo em, đề tài cần thực sau luận văn : - Cải tạo động xăng thành động sử dụng LPG - Thiết kế hệ thống điện điện tử - Thiết kế hệ thống phanh, hệ thống lái hệ thống treo - Thiết kế công nghệ sản xuất Như tổng cộng có đề tài nhỏ đề tài lớn “Thiết kế chế tạo ô tô lai điện nhiệt bốn chỗ ngồi ”, đề tài kỹ thuật hữu ích khả thi nước ta TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] BÙI VĂN GA: Nghiên cứu hệ thống động lực cho ô tô Hybrid Đại học Đà nẵng - 2005 [2] NGUYỄN TRỌNG HIỆP, NGUYỄN VĂN LẪM: Thiết kế chi tiết máy Nhà Giáo dục - 1998 xuất [3] LÊ VĂN TỤY: Giáo trình thiết kế tơ Đại học Đà Nẵng-2006 [4] MEHRDAD EHSANI, YIMIN GAO, SEBASTIEN E GAY, AND ALI EMADI: Modern Electric, Hybrid Electric, and Fuel Cell Vehicles [5] Website: hppt://www.dc-motors.globalspec.com [6] Website: hppt://www.toyota.com 11 ... thống treo - Thiết kế công nghệ sản xuất Như tổng cộng có đề tài nhỏ đề tài lớn “Thiết kế chế tạo ô tô lai điện nhiệt bốn chỗ ngồi ”, đề tài kỹ thuật hữu ích khả thi nước ta TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]... tiện nghi sống, giảm ách tắc giao thông đặc biệt giảm ô nhiễm môi trường, đồng thời tạo thêm động lực thúc đẩy phát triển công nghiệp ô tô nước nhà 4.2 Đề nghị Đề tài chịu giới hạn thời gian nội... đề nghị 4.1 Kết luận Đề tài đề cập đến mẫu ô tô mới, phù hợp với xu phát triển điều kiện sử dụng ? ?ô thị Việt Nam Đây đề tài hoàn toàn khả thi, góp phần thúc đẩy đời tô lai Việt Nam nhằm nâng