(Đồ án tốt nghiệp) 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 nhiễm khơng khí 1.3 Tổng quan ô tô điện ô 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 TỐN, 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 tơ 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 thông ngày trở nên đa dạng Trong đó, số lượng phương tiện sử dung động đốt chiếm đa số Và ngun nhân dẫn đến tình trạng nhiễm khơng 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 mơi 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 trình làm đồ án khơng tránh khỏi sai sót kiến thức 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 không 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 Ô 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 Nghiên cứu phát triển ô tô điện kết hợp nguồn lượng mặt trời chạy khuôn viên trường Đại học Đồ thị điện áp pha theo thời gian sau: Hình 4.6 Đồ thị hiệu điện theo thời gian 4.3 Lựa chọn điều khiển động Với cấu tạo, nguyên lý làm việc dựa vào cơng suất động cơ, ta chọn điều khiển động phù hợp cho động BLDC Theo phần chọn động cơ, ta có cơng suất động Pđc = 1000 [W] Suy ra, công suất điều khiển là: Pbđk = Pđc ηbđk Với ηbđk : hiệu suất điều khiển.Theo [3], ηbđk = 0,9 Suy ra: Pbđk = Pđc 0,9 = 1000 0,9 = 1111,11 [W] Tham khảo thị trường, kèm với động lựa chọn, chúng em lựa chọn điều khiển động có cơng suất lớn 722,22 [W] có thơng số sau: Bảng 4.5 Thông số điều khiển động Thông số Ký hiệu Tên điều khiển Giá trị Đơn vị HUMI Công suất định mức Pđm 1200 W Công suất lớn Pmax 1500 W Điện áp đầu vào U 48 V Cường động dòng điện định mức Iđm 38 A Thiết bị bán dẫn SVTH: Huỳnh Thái Danh MOSFET Hướng dẫn: TS.Phạm Quốc Thái 54 Nghiên cứu phát triển ô tô điện kết hợp nguồn lượng mặt trời chạy khuôn viên trường Đại học Hình 4.7 Bộ điều khiển động BLDC HUMI SVTH: Huỳnh Thái Danh Hướng dẫn: TS.Phạm Quốc Thái 55 Nghiên cứu phát triển ô tô điện kết hợp nguồn lượng mặt trời chạy khuôn viên trường Đại học Chương 5: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NĂNG LƯỢNG 5.1 Tính chọn ắc quy cung cấp cho động Loại ắc quy chọn để lắp đặt cho ô tô điện ắc quy axit chì thơng dụng giá thành tương đối thấp Dung lượng ắc quy điện lượng mà ắc quy có khả cung cấp cho phụ tải ắc quy nạp đầy phóng điện đến trị số điện áp thấp cho phép Dịng điện phóng lớn trị số điện áp mà ắc quy có khả phóng thấp Theo [5], q trình phóng điện với dịng phóng khơng đổi, dung lượng ắc quy tính theo sau: C = Ip t p (5.1) Trong đó: + Ip: Trị số dịng điện phóng (A) + t p : Thời gian phóng (h) Theo [6], cơng suất P (W) mà ắc quy cung cấp phóng tính theo cơng thức sau: P = Up Ip => Ip = P (5.2) Up Trong đó: + Up : hiệu điện (V) + Ip: Trị số dịng điện phóng (A) Giả sử ta chọn bình ắc quy sử dụng giờ, từ (5.1) (5.2) ta có dung lượng ắc quy tính sau: C = Ip t p = P Up = 2000 48 = 41,67 (Ah) Vì dung lượng bình ắc quy sản xuất theo tiêu chuẩn, với hiệu điện động điện 48V, chúng em chọn loại ắc quy Đồng Nai CMF 40B20R có thơng số kĩ thuật sau: Hiệu điện bình: 12 V, bình nối nối tiếp có hiệu điện 48 V, dung lượng bình 45 Ah SVTH: Huỳnh Thái Danh Hướng dẫn: TS.Phạm Quốc Thái 56 Nghiên cứu phát triển ô tô điện kết hợp nguồn lượng mặt trời chạy khn viên trường Đại học Hình 5.1 Ắc quy Đồng Nai 12V/45Ah 5.2 Thiết kế hệ thống pin lượng mặt trời lắp ô tô điện Hệ thống lượng mặt trời hệ thống bao gồm số thành phần : Các pin mặt trời (bộ phận phát điện), tải tiêu thụ điện, thiết bị tích trữ lượng (bình ắc quy) thiết bị điều phối lượng (bộ điều khiển sạc), Hình 5.2 Sơ đồ hệ thống lượng mặt trời cung cấp cho thiết bị điện thân xe Thiết kế hệ thống mặt trời bao gồm nhiều công đoạn, từ việc lựa chọn sơ đồ khối, tính tốn dung lượng pin lượng mặt trời ắc quy, thiết kế thiết bị điện tử điều phối điều khiển sạc, Trong phần này, chúng em tập trung công đoạn quan trọng lựa chọn sơ đồ khối, tính toán dung lượng pin lượng mặt trời, dung lượng ắc quy Trong tính tốn thiết kế hệ thống pin lượng mặt trời có hai phần pin mặt trời bình ắc quy Cùng phụ tải ta có nhiều phương án thiết kế SVTH: Huỳnh Thái Danh Hướng dẫn: TS.Phạm Quốc Thái 57 Nghiên cứu phát triển ô tô điện kết hợp nguồn lượng mặt trời chạy khuôn viên trường Đại học cho đạt hiệu tối ưu nhất, ví dụ ta tăng số lượng bình ắc quy số lượng pin mặt trời giảm xuống ngược lại Tuy nhiên chọn dung lượng dàn mặt trời q nhỏ ắc quy bị phóng kiệt luôn không sạc đầy Ngược lại pin mặt trời với dung lượng lớn gây lãng phí Do cần phải có lưa chọn cho hợp lý để hệ thống hoạt đông hiệu kinh tế lẫn kỹ thuật 5.2.1 Các thông số cần thiết để thiết kế hệ thống pin lượng mặt trời Để thiết kế, tính tốn hệ thống pin lượng mặt trời trước hết ta cần thơng số sau: - u cầu đặc trưng phụ tải: Đối với phụ tải, cần phải biết thông số sau: + Số lượng thiết bị phụ tải, đặc trưng điện thiết bị phụ tải công suất tiêu thụ, tần số làm việc, + Thứ tự ưu tiên thiết bị Thiết bị cần phải hoạt động liên tục yêu cầu độ ổn định cao, thiết bị ngừng tạm thời - Vị trí lắp đặt hệ thống: Vì xạ mặt trời phụ thuộc vào địa điểm mặt đất điều kiện tự nhiên địa điểm đó, nên việc lựa chọn vị trí lắp đặt hệ thống phù hợp giúp dàn pin mặt trời nhận lượng xạ mặt trời tốt 5.2.2 Các bước thiết kế hệ thống pin lượng mặt trời 2.8.3.3 Lựa chọn sơ đồ khối Từ phân tích yêu cầu đặc trưng phụ tải điện, chúng em lựa chọn sơ đồ khối sau: Nguồn điện pin mặt trời Bộ điều khiển Phụ tải Ắc quy Hình 5.3 Sơ đồ khối hệ thống điện lượng mặt trời 2.8.3.4 Tính tốn, thiết kế hệ thống pin lượng mặt trời a Tính phụ tải tiêu thụ điện u cầu Để tính tốn cung cấp tải tiêu thụ sử dung lượng mặt trời cho ô tô điện trước tiên ta cần phải tính tốn tổng điện tiêu thụ hay gọi phụ tải Để tính SVTH: Huỳnh Thái Danh Hướng dẫn: TS.Phạm Quốc Thái 58 Nghiên cứu phát triển ô tô điện kết hợp nguồn lượng mặt trời chạy khuôn viên trường Đại học toán điện tiêu thụ cho hệ thống lượng mặt trời ta cần liệt kê tất thiết bị phụ tải dùng điện Trong thiết bị phụ tải dùng điện cần phải tìm cơng suất hệ số sử dụng ngày Từ thiết bị phụ tải tơ điện, chúng em có bảng sau: Bảng 5.1 Công suất tiêu thụ loại phụ tải ô tô điện Các loại phụ tải ô tô điện Số lượng Công suất (W) Đèn phụ 30 0,3 18 Đèn cốt 40 0,4 32 Đèn pha 40 0,4 32 Đèn báo rẽ 10 0,2 12 LED cảnh báo 0,2 0.6 Còi cảnh báo 0,2 Còi 30 0,3 Đèn lùi xe 10 0,3 Đèn phanh 10 0,3 Tổng công suất loại tải Hệ số sử Công suất tương dụng đương 116,6 (W) b Tính chọn ắc quy phụ Loại ắc quy phụ chọn để lắp đặt cho ô tô điện ắc quy axit chì thơng dụng giá thành tương đối thấp Để tính chọn pin phù hợp với loại ô tô điện mà ta thiết kế ta phải tính điện dung phóng (dung lượng) ắc quy Để đảm bảo thời gian hoạt động toàn hệ thống điện nội thất ngoại thất ô tô điện lưu thơng đường hệ thống ắc quy phải cung cấp thêm công suất phù hợp Ở đề tài này, chúng em thiết kế thêm ắc quy phụ để cung cấp điện cho thiết bị phụ tải tơ điện thay ắc quy chính, nhằm tăng qng đường tơ điện Theo [5], q trình phóng điện với dịng phóng khơng đổi, dung lượng ắc quy tính theo sau: C = Ip t p (5.3) Trong đó: + Ip: Trị số dịng điện phóng (A) + t p : Thời gian phóng (h) SVTH: Huỳnh Thái Danh Hướng dẫn: TS.Phạm Quốc Thái 59 Nghiên cứu phát triển ô tô điện kết hợp nguồn lượng mặt trời chạy khuôn viên trường Đại học Theo [6], cơng suất P (W) mà ắc quy cung cấp phóng tính theo cơng thức sau: P = Up Ip => Ip = P (5.4) Up Trong đó: + Up : hiệu điện (V) + Ip: Trị số dịng điện phóng (A) Giả sử ta chọn bình ắc quy phụ sử dụng 1,2 giống ắc quy chính, từ (5.3) (5.4) ta có dung lượng ắc quy tính sau: C = Ip t p = P Up = 116,6 12 1,2 = 11,66 (Ah) Tham khảo thị trường, để chọn bình ắc quy phù hợp, chúng em chọn bình ắc quy Hình 5.4 Ắc quy BLOBE 12V/12Ah c Tính lượng điện mặt trời cần thiết cho thiết bị phụ tải Theo [10], lượng điện ngày dàn pin mặt trời cần phải cung cấp cho hệ thống pin mặt trời xác định theo công thức sau: Ptải (5.5) Pcấp = η Trong đó: + Ptải: Tổng tất phụ tải tiêu thụ điện (W) + η = η1 η2 Với η1 = hiệu suất điều khiển sạc Theo [3], chọn η1 = 0,9 η2 = hiệu suất ắc quy Theo [2], hiệu suất ắc quy nằm khoảng (0,94÷0,96) Chọn η2 = 0,95 Khi đó, lượng điện mặt trời cần thiết để cung cấp cho phụ tải là: Ptải Ptải 116,6 Pcấp = = = = 136,37 (W) η η1 η2 0,9.0,95 SVTH: Huỳnh Thái Danh Hướng dẫn: TS.Phạm Quốc Thái 60 Nghiên cứu phát triển ô tô điện kết hợp nguồn lượng mặt trời chạy khn viên trường Đại học d Tính công suất dàn pin mặt trời 𝑊𝑝 (Watt Peak) Công suất dàn pin mặt trời thường tính ta cơng suất đỉnh hay cực đại (Watt Peak, kí hiệu Wp ), tức công suất mà dàn pin phát điều kiện chuẩn: cường độ tổng xạ chuẩn E0 = 1000 Wh/m2 nhiệt độ chuẩn T0 = 250 C Theo [8], công suất dàn pin mặt trời tính theo điều kiện chuẩn cần thiết để cung cấp cho hệ thống tính cơng thức sau: Wp = Pcấp E0 Trong đó: G (5.6) (W) + Pcấp: Năng lượng điện mặt trời cần thiết cho phụ tải (W) + E0 : Cường độ tổng xạ chuẩn (Wh/m2 ) + G: Bức xạ mặt trời trung bình địa phương [Wh/m2 ] Theo [9], mức hấp thu lượng mặt trời Việt Nam khoảng kWh/m2/ngày tương đương 5000 Wh/m2/ngày Khi đó, cơng suất dàn pin mặt trời là: Wp = Pcấp E0 G = 136,37.1000 5000 = 27,27 (W) Tham khảo thị trường, chúng em chọn PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI POLY 30W hãng Solarcity vừa đủ để sạc cho ắc quy phụ cung cấp phụ tải ô tô điện Bảng 5.2 Thông số pin lượng mặt trời Loại pin Công suất (W) Pin Silic đa tinh thể 30 W Điện áp danh định (Vmp) 17,80 V Dòng danh định (Imp) 1,68 A Điện áp hở mạch (Voc) 21,36 V Dòng ngắn mạch (Isc) 1,78 A Kích thước Chất liệu khung SVTH: Huỳnh Thái Danh 650mm x 35mm x 20mm Nhôm Hướng dẫn: TS.Phạm Quốc Thái 61 Nghiên cứu phát triển ô tô điện kết hợp nguồn lượng mặt trời chạy khuôn viên trường Đại học Hình 5.5 Tấm pin lượng mặt trời POLY 30W 5.2.3 Tính tốn lựa chọn điều khiển sạc Bộ điều khiển sạc thiết bị điện tử có chức kiểm sốt tự động q trình nạp phóng điện ắc quy Bộ điều khiển sạc theo dõi trạng thái ắc quy thông qua hiệu điện điện cực Vì điều khiển sạc có nhiều loại cần chọn loại phù hợp với hệ thống thiết kế Công suất điều khiển sạc phải đủ lớn để nhận điện từ pin lượng mặt trời đủ công suất để nạp cho ắc quy Dựa vào thông số pin lượng Mặt Trời, theo [10] ta tính dòng điều khiển sạc là: I = (Z Isc ) k (5.7) Trong đó: Z – số pin lượng Mặt Trời, Z = Isc - dòng ngắn mạch, Isc = 1,78 A k – hệ số an toàn, chọn k = 1,3 Khi đó: I = (1.1,78) 1,3 = 2,32 (A) Vậy chọn điều khiển sạc có thơng số lớn 12V/2,32A để đủ cung cấp cho phụ tải Tham khảo thị trường, chúng em chọn điều khiển sạc pin lượng mặt trời SOLAR CHARGE CONTROLLER có dòng 12V/5A SVTH: Huỳnh Thái Danh Hướng dẫn: TS.Phạm Quốc Thái 62 Nghiên cứu phát triển ô tô điện kết hợp nguồn lượng mặt trời chạy khuôn viên trường Đại học Hình 5.6 Bộ điều khiển sạc lượng mặt trời RBL Nhiệm vụ điều chỉnh dòng điện sinh từ pin lượng mặt trời tới ắc quy Nguyên lý hoạt động điều khiển sạc sau: Thứ bảo vệ bình ắc quy: Khi bình đầy (ví dụ nạp 13÷14V 12V), lúc chức điều khiển sạc ngắt dòng điện nạp từ pin lượng mặt trời xuống bình ắc quy Giúp bình khơng bị sơi tuổi thọ bình cao Khi bình cạn đến ngưỡng phải ngắt dịng khơng cho tải sử dụng (ví dụ bình cịn 10,5V cho bình 12V), sạc ngắt dịng khơng cho tải sử dụng để bảo vệ bình Thứ hai để bảo vệ pin mặt trời: Theo nguyên lý, dòng điện chảy từ nơi điện áp cao xuống điện áp thấp Ban ngày trời nắng, điện áp pin 12V từ 15V÷20V, cao điện áp ác quy nên dòng từ pin xuống bình Nhưng vào ban đêm, khơng có ánh nắng mặt trời, điện áp pin thấp điện áp bình dịng điện chảy ngược lại pin, làm pin nhanh bị hỏng Lúc này, điều khiển sạc có chức ngăn chặn cách triệt để khơng cho dịng điện nên pin SVTH: Huỳnh Thái Danh Hướng dẫn: TS.Phạm Quốc Thái 63 Nghiên cứu phát triển ô tô điện kết hợp nguồn lượng mặt trời chạy khuôn viên trường Đại học Chương 7: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 7.1 Kết đạt Sau tháng nghiên cứu, tìm hiểu nhiều tài liệu, với giúp đỡ thầy TS Phạm Quốc Thái chúng em hoàn thành đề tài “Nghiên cứu, phát triển ô tô điện kết hợp nguồn lượng mặt trời” kết đạt sau: Hình 7.1.Ơ tơ điện sau nghiên cứu, phát triển - Thiết kế thành công hệ thống truyền động, động lực cho tơ Thiết kế thành công nguồn lượng mặt trời cung cấp điện cho hệ thống điện xe hoạt động Hình 7.2 Tấm pin mặt trời lắp đặt ô tô SVTH: Huỳnh Thái Danh Hướng dẫn: TS.Phạm Quốc Thái 64 Nghiên cứu phát triển ô tô điện kết hợp nguồn lượng mặt trời chạy khuôn viên trường Đại học Hình 7.3 Bộ điều khiển sạc lắp đặt ô tô điện Thiết kế thành công hệ thống cảnh báo va chạm sớm ô tơ Đã thử nghiệm thành cơng mơ hình tô kết cho thấy hệ thống hoạt động ổn định, cảm biến đo phát vật cản nhạy vùng từ 20600[cm] Màn hình LCD hiển thị khoảng cách rõ nét kèm theo vạch - màu thay đổi theo khoảng cách còi báo động, giúp cho người lái biết để điều khiển ô tô tránh va chạm đáng tiếc xảy Hình 7.4 Cụm cảm biến siêu âm lắp đặt phía trước sau xe - Thiết kế thành công hệ thống chiếu sáng thông minh ô tô điện + Thiết kế chế tạo hệ thống chiếu sáng – tín hiệu bản: hệ thống chiếu sáng thông minh trước hết hệ thống chiếu sáng đại, hệ thống thiết kế với đầy đủ cấu, phận, chức hệ thống chiếu sáng – tín hiệu đại SVTH: Huỳnh Thái Danh Hướng dẫn: TS.Phạm Quốc Thái 65 Nghiên cứu phát triển ô tô điện kết hợp nguồn lượng mặt trời chạy khuôn viên trường Đại học + Thiết kế hệ thống bật đèn tự động hệ thống thay đổi chế độ Pha – Cốt: Hệ thống tự động bật đèn đầu nhận biết ánh sáng môi trường xung quanh tự động bật đèn đầu nhận thấy không đủ điều kiện ánh sáng cho việc điều khiển xe Hệ thống chuyển đổi Pha –Cốt: Khi đường xa lộ, bật chế độ đèn pha làm chố mắt người ngược chiều, hệ thống chuyển đổi pha, cốt nhận biết có xe ngược chiều chuyển chế độ đèn đầu từ pha cốt Hình 7.5 Cụm đèn đầu, đèn phụ đèn báo rẽ LED phía trước + Thiết kế hệ thống chiếu sáng tiên tiến (AFS): Hệ thống có ưu điểm xe rẽ trái rẽ phải, nhờ góc chiếu sáng rộng, nhược điểm linh hoạt, chiếu sáng cố định - Hình 7.6 Cụm đèn đi, đèn phanh, đèn báo rẽ phía sau Viết thuật tốn chương trình điều khiển tự động hệ thống thành công Lắp đặt thành công tất hệ thống ô tô điện 7.2 Kết luận hướng phát triển đề tài 7.2.1 Kết luận Đề tài “Nghiên cứu phát triển ô tô điện kết hợp nguồn lượng mặt trời chạy khn viên trường Đại học” có mục địch thiết kế, tạo mẫu tơ điện sử dùng hồn toàn lượng điện, đặt tảng cho việc thiết kế sản xuất ô tô điện mang nhãn hiệu Việt có có giá thành hợp lý, hiệu suất sử dụng lượng cao phù hợp với điều kiện giao thông nước mức độ phác thải gần SVTH: Huỳnh Thái Danh Hướng dẫn: TS.Phạm Quốc Thái 66 Nghiên cứu phát triển ô tô điện kết hợp nguồn lượng mặt trời chạy khuôn viên trường Đại học khơng Đề tài có ý nghĩa công đổi tạo sở thiết kế chế tạo ô tô điện Việt Nam Đề tài gần đáp ứng mục tiêu đặt ra: - Ưu điểm: + Có tính thực tế cao, tạo mẫu tơ điện đáp ứng nhu cầu, giá thành thấp + Các hệ thống xe hoạt động ổn định - Nhược điểm: Vì thời gian nghiên cứu có hạn kèm theo điều kiện vật chất cịn hạn chế, khó tránh khỏi nhược điểm sau + Do dùng nguồn lượng chủ yếu Acquy nên việc điều tiết lượng vận hành thời gian dài làm tiêu hao hết, phải bảo trì sạc điện định kì cho bình điện + Cảnh báo va chạm sớm phía trước phía sau khơng dị tìm hết vật cản vật cản vị trí thấp cản xe 7.2.2 Hướng phát triển đề tài: + Tiếp tục hoàn thiện hệ thống truyền động, nâng cao hiệu suất ô tô điện + Nâng cao công suất nguồn lượng mặt trời + Nghiên cứu tích hợp thêm nhiều tính an tồn khác hồn thiện hệ thống điện thân xe SVTH: Huỳnh Thái Danh Hướng dẫn: TS.Phạm Quốc Thái 67 Nghiên cứu phát triển ô tô điện kết hợp nguồn lượng mặt trời chạy khuôn viên trường Đại học TÀI LIỆU THAM KHẢO [4] TS Hoàng Dương Hùng, “Năng lượng mặt trời - lý thuyết ứng dụng” Giáo trình trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng [5] Nguyễn Văn Chất, “Giáo trình trang bị điện tơ”, Nhà xuất giáo dục Việt Nam [6] TS Phạm Quốc Thái, “Giáo trình trang bị Điện Điện tử ĐCĐT” [7] TS Hoàng Dương Hùng, “Năng lượng mặt trời - lý thuyết ứng dụng”, Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật [8] Lê Phường Trường, “Giáo trình Năng lượng tái tạo” [9] “Bài giảng Năng lượng tái tạo”, Trường Đại học Sư phạm Kĩ thuật, Đại học Đà Nẵng [10] Website: https://solarpower.vn/phuong-phap-thiet-ke-he-thong-dien-nang-luongmat-troi/ SVTH: Huỳnh Thái Danh Hướng dẫn: TS.Phạm Quốc Thái 68 ... 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... TS.Phạm Quốc Thái 13 Nghiên cứu phát triển ô tô điện kết hợp nguồn lượng mặt trời chạy khuôn viên trường Đại học định tính qng đường mà tơ điện Nên sau tìm hiểu phận Sơ đồ ô tô điện đại minh họa hình