Trong bài báo này kết hợp năng lượng mặt trời nó là nguồn năng lượng hỗ trợ cho chiếc xe, năng lượng từ mặt trời được thu lại bởi các tấm pin mặt trời và chuyển đổi thành năng lượng điện và năng lượng điện đó nạp cho pin (ắc quy axit chì) và được sử dụng để chạy động cơ điện để truyền chuyển động cho xe theo hướng lùi hoặc tiến về phía trước. Mời các bạn cùng tham khảo!
KHẢO SÁT KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN KẾT HỢP NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI CHO XE TẬP LÁI Nguyễn Phụ Thƣợng Lƣu1,*, Huỳnh Phƣớc Sơn2,**, Nguyễn Lâm Tuấn2,*** Ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô, trƣờng Đại học Cơng nghệ TP.HCM Khoa Cơ khí Động lực, trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ Thuật TP.HCM Email: *npt.luu@hutech.edu.vn, **hpson@hcmute.edu.vn, ***lamtuan161090@gmail.com TÓM TẮT Hiện xe dạy tập lái Trƣờng dạy lái Việt Nam sử dụng động Xăng Dầu, hầu hết dòng xe sử dụng truyền lực khí thơng qua ly hợp ma sát khô.Việc nghiên cứu ứng dụng xe Điện đồng thời thay ly hợp ma sát thành ly hợp từ nhằm mục đích tiết kiệm chi phí bảo trì sửa chữa tiết kiệm chi phí giá thành xăng dầu thời gian đầu học lái học viên,và nhằm mục đích giảm nhiễm mơi trƣờng khí thải động Xăng Dầu gây Trong báo kết hợp lƣợng mặt trời nguồn lƣợng hỗ trợ cho xe, lƣợng từ mặt trời đƣợc thu lại pin mặt trời chuyển đổi thành lƣợng điện lƣợng điện nạp cho pin (ắc quy axit chì) đƣợc sử dụng để chạy động điện để truyền chuyển động cho xe theo hƣớng lùi tiến phía trƣớc Đồng thời ly hợp ma sát đƣợc thay ly hợp từ giúp tiết kiệm chi phí sửa chữa ly hợp ma sát ngƣời học lái thời gian đầu chƣa sử dụng thành thạo thao tác lái làm ly hợp ma sát nhanh bị mịn hỏng Từ khóa: Electric hybrid cars, Solar car, Photovoltaic solar power, solar battery TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƢỚC 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu giới Bắt đầu từ thập niên 60, 70 k trƣớc, giới phải đối mặt với hai vấn đề lớn mang tính tồn cầu: Vấn đề lượng: nguồn lƣợng hóa thạch nhƣ dầu mỏ, than đá khơng phải vơ tận, chúng có khả bị cạn kiệt tái tạo đƣợc Các phƣơng tiện giao thông sử dụng trực tiếp nguồn lƣợng (xăng, dầu) chắn không tồn tƣơng lai Trong đó, điện loại lƣợng linh hoạt, đƣợc chuyển hóa từ nhiều nguồn lƣợng khác, có nguồn lƣợng tái tạo vơ tận nhƣ lƣợng gió, mặt trời, sóng biển, v.v Do vậy, phƣơng tiện sử dụng điện phƣơng tiện tƣơng lai Vấn đề mơi trường: khơng khó để nhận mơi trƣờng bị ô nhiễm nghiêm trọng, mà nguyên nhân khí thải từ phƣơng tiện giao thông, đặc biệt ô tô Ô tô điện lời giải triệt vấn đề hồn tồn khơng có khí thải Như vậy, ta thấy ô tô điện giải pháp tối ƣu cho hai vấn đề lớn, lý khiến trở thành mối quan tâm đặc biệt từ nửa sau kỉ 20 trở lại đây, ngày trở thành mối quan tâm lớn ngành công nghiệp ô tô nhà khoa học tồn giới Đã có nhiều nghiên cứu vấn đề nhƣ: nghiên cứu Tối ƣu hóa hệ thống lƣợng mặt trời cho xe điện khuôn viên trƣờng đại học thủ 1423 đô Dhaka, Bangladesh Nusrat Chowdhury, Chowdhury Akram Hossain đồng [1] suy giảm nhanh chóng trữ lƣợng khí đốt, giá khí tăng vọt nóng lên tồn cầu, bên cạnh nhiễm mơi trƣờng gây việc đốt nhiên liệu, điều làm tăng mối lo ngại nguồn lƣợng Năng lƣợng tái tạo cung cấp giải pháp hợp lý cho vấn đề Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào công dụng tối đa hệ thống quang điện mặt trời (PV) xe điện để giảm thiểu tác động môi trƣờng điều khoản phát thải CO2 Hệ thống đƣợc sử dụng phần để cung cấp lƣợng cho xe điện với sở sạc đóng góp lƣợng dƣ thừa cho lƣới điện quốc giaThiết kế xe chạy lƣợng mặt trời G.Selvakumar,P.Arivalagan,Manoj mohanan [2], Xe chạy lƣợng mặt trời Yogesh Sunil Wamborikar, Abhay Sinha [3] thảo luận việc sử dụng lƣợng mặt trời để cung cấp lƣợng cho xe để đạt đƣợc điện áp cần thiết,hay Trong đề tài Xe Điện k sƣ khí ALI HAMALAW ALI [4] Bên cạnh việc đánh giá hiệu lƣợng xe điện đƣợc nghiên cứu đề tài Vi mô hóa tiêu thụ lƣợng xe điện Blaz Luin, Stojan Petelin, Fouad Al-Mansour [5], Dự án thiết kế chế tạo ô tô chạy chủ yếu điện,pin chạy phần pin mặt trời nguồn lƣợng thứ cấp nghiên cứu Xe điện hoàn toàn với pin mặt trời nhƣ Nguồn thứ cấp Ali Raza Nawaz cộng [6].hay nghiên cứu thu đƣợc thơng qua kiểm tra thí nghiệm để suy tính thực tiễn Xe điện chạy lƣợng mặt trời nghiên cứu Phát Tiển Và Phân Tích Hiệu Suất Xe Nặng Lƣợng Mặt Trời Khoa K Thuật Điện Và Điện Tử BRAC Đại Học Dhaka [7].Trong Nghiên cứu khả thi xe điện chạy lƣợng mặt trời vàMô hình trạm sạc Bin Ye, Jingjing Jiang đồng [8] viết đề xuất mô hình lƣợng mặt trời trạm sạc cho xe điện để giảm thiểu vấn đề gặp phải lƣợng tái tạo Trung Quốc trình sử dụng để đối phó với nhu cầu lƣợng ngày tăng xe điện cho tƣơng lai gần Nghiên cứu áp dụng mơ hình đề xuất cho thành phố Thâm Quyến để xác minh kỹ thuật kinh tế khả thi.Hay nghiên cứu Một số vấn đề thiết kế phƣơng tiện lƣợng mặt trời dựa hệ thống lƣợng lai A.Spina,R.Jde laVega cộng [9] nghiên cứu vấn đề mức tiêu thụ lƣợng thấp cho chuyển động xe, với mơ-đun quang điện nguồn điện Sự phát triển phƣơng tiện lƣợng mặt trời đƣợc thúc đ y phƣơng tiện lƣợng mặt trời Mỹ Latinh chạy khoảng 1000km sa mạc Atacama Chile, Nam Mỹ Hình Hình Hình 1,2: Mơ hình xe lƣợng mặt trời ứng dụng thực tế 1.2.Tổng quan tình hình nghiên cứu Việt Nam Trong sóng nghiên cứu tơ điện lên mạnh mẽ giới Việt Nam, đối tƣợng chƣa nhận đƣợc quan tâm thích đáng nhà khoa học, giới doanh nghiệp nhƣ nhà làm sách Qua khảo sát tình hình năm vừa qua, kh ng định Việt Nam chƣa có nghiên cứu thực bản, khoa học mang tính hệ thống ô tô điện Trong vài năm trở lại đây, số sản ph m xe điện mang tính thử nghiệm đƣợc nghiên cứu chế tạo nhà khoa học 1424 nhiều Giảng Viên Trƣờng Đại Học Có thể kể số sản ph m ngƣời Việt tự thiết kế chế tạo nhƣ dự án sản xuất xe điện chạy lƣợng mặt trời đƣợc khởi xƣớng từ tháng 05/2012, với tham gia hai sinh viên Bùi Nhƣ Nĩ, khoa Cơ khí động lực bạn Cao Trọng Nghĩa khoa Cơ khí chế tạo máy, dƣới hƣớng dẫn thầy Đoàn Tất Linh, giảng viên trƣờng đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Qua năm tìm tịi, nghiên cứu thử nghiệm, ba thầy trò cho mắt hệ xe điện chạy lƣợng mặt trời năm 2008 nhƣ Hình Trên mui xe có lắp pin quang điện, có cơng suất 110W, chúng sạc điện đầy cho xe vịng tiếng dƣới điều kiện trời nắng Với lần sạc đầy, xe chạy đƣợc quãng đƣờng 30km, nhƣng chạy dƣới trời có nắng qng đƣờng tăng lên lúc hệ thống nạp điện làm việc liên tục để nạp điện cho ăc-quy Hình 3: Mơ hình xe lƣợng mặt trời Trƣờng ĐH Sƣ phạm kỹ thuật TP.HCM Ngoài cịn có nghiên cứu ơng Trần Văn Tâm sống Củ Chi – thành phố Hồ Chí Minh tự nghiên cứu chế tạo xe điện bánh có sức chứa ngƣời, tốc độ 35km/h, sử dụng động chiều 48V – 800W, ắc quy khô 12V/50Ah, chạy 40km nạp lần Đây thành cơng đáng khích lệ nhà sáng chế nghiệp dƣ Từ tất cơng trình nghiên cứu ứng dụng xe điện chƣa có nghiên cứu với xe tập lái Việt Nam Đây lý để thực nghiên cứu CƠ SỞ LÝ THUYẾT Dự án có hai hệ thống, hệ thống điện hệ mặt trời Các thành phần cần thiết cho hai hệ thống pin mặt trời, điều khiển sạc điện (Arduino), pin, động cơ, điều khiển động biến tần, chuyển đổi dòng điện từ AC sang DC cần thiết Về thơng số tốn học thơng số kỹ thuật thành phần, sử dụng pin 12V đƣợc kết nối nối tiếp, điều khiển động cho động dịng DC cung cấp cơng suất tối đa 3kW để di chuyển xe có trọng lƣợng (bao gồm ngƣời lái) 250-350 kg 2.1 Tỷ lệ tốc độ bánh Bánh thƣờng hoạt động theo cặp; thiết bị lái xe thiết bị điều khiển Các thiết bị lái xe thiết bị mà đƣợc quay động bánh dẫn động bánh đƣợc đ y (hoặc dẫn động) vào quay bánh lái xe Hình Một t số truyền mối quan hệ tốc độ lái xe thiết bị điều khiển bánh 1425 Hình 4: Mơ hình truyền động xích cho xe T số truyền i=(số bánh bị động)/(số bánh chủ động) Trong thông số thiết kế sử dụng thiết bị điều khiển (Sprocket) có số lƣợng 39 thiết bị điều khiển đƣợc kết nối với động DC có số lƣợng 15 Các t số truyền cho ý tƣởng rõ ràng tốc độ xe điện mặt trời T số truyền thiết bị đƣợc tìm thấy (2.6: 1) Sau đó, tính tốn vận tốc cách sử dụng phƣơng trình sau: V [( )( D)( RPM )] /[i] 60 (1) 2.2 Công suất động cần thiết Trong động DC, lƣợng điện (Pel) đƣợc chuyển đổi thành lƣợng học (Pmech) Ngoài tổn thất ma sát, có tổn thất điện Joules / giây (mất Pj).Lƣu ý: Tổn thất ma sát động DC corless không đáng kể) Pel Pmech Pjloss (2) Về mặt vật lý, sức mạnh đƣợc định nghĩa t lệ thực công việc Đối với chuyển động tuyến tính, sức mạnh tích lực nhân với khoảng cách đơn vị thời gian Trong trƣờng hợp chuyển động quay, tính tốn tƣơng tự cho cơng suất tích mơ-men xoắn nhân với khoảng cách quay đơn vị thời gian Trong đó: sức mạnh học đại diện cho sức mạnh quay T mơ-men xoắn W sóng vận tốc góc Đơn vị đƣợc sử dụng phổ biến cho gócvận tốc vịng / phút (RPM) Trong tính tốn cơng suất quay, cần phải chuyển đổi vận tốc đến đơn vị radian / giây vận tốc góc Điều đƣợc thực phƣơng trình sau: W ( Speed Mi IH F in 1Rotaion 2radian )( )(5280 )(12 )( )( ) H 3600 s Mi IF 2 ( Radius )in 1Rotaion (3) Mechanical Power=(T)(W) Chúng ta tìm thấy lƣợng lực cần thiết để di chuyển xe cách sử dụng thứ hai Newton: Motive Force-Frictional Force-Drag Force=(M)(a) (4) Trong Lực lƣợng thu đƣợc sớm radius Bán kính lốp đƣợc đo inch CÁC THÀNH PHẦN CẤU TẠO CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN Hệ thống xe điện mặt trời bao gồm hai hệ thống, hệ thống điện lƣợng mặt trời Xe lƣợng mặt trời mang tế bào quang điện để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành lƣợng Các tế bào quang điện thành phần pin mặt trời có mục đích định chuyển đổi lƣợng mặt trời thành điện lực Chúng đƣợc tạo thành từ chất bán dẫn; thứ thƣờng 1426 đƣợc làm từ silicon hấp thụ ánh sáng mặt trời Năng lƣợng mặt trời Sun làm tiêu tan giải phóng electron chất bán dẫn,tạo thứ mà ngƣời ta gọi dòng điện tử Dòng điện tử tạo điện sạc pin động xe lƣợng mặt trời Xe lƣợng mặt trời có số lợi ích Năng lƣợng mặt trời họ Các bảng điều khiển hoạt động âm thầm khơng gây tiếng ồn, chúng không tạo ô nhiễm tiếng ồn đƣờng Các pin mặt trời khơng tạo khí nhà kính, nhƣ động đốt làm.Và quan trọng lƣợng mặt trời có sẵn rộng rãi, miễn phí cấp cho ngƣời lái xe lƣợng mặt trời hoàn thành độc lập với xăng dầu diesel Xe điện chạy động điện (thƣờng động DC) thay động xăng diesel Xe điện (cũng đƣợc gọi xe điện EV) sử dụng lƣợng đƣợc lƣu trữ pin sạc Của kết hợp hai hệ thống Hình 5: Sơ đồ hệ thống tích trữ lƣợng mặt trời dùng cho mơ tơ điện Mỗi hệ thống xe bao gồm số phận Hệ mặt trời bao gồm Bảng điều khiển lƣợng mặt trời, Solar Tracker (Bộ điều khiển sạc lƣợng mặt trời) Pin Hệ thống điện bao gồm Động DC, Bộ điều khiển động Pin Để chuyển đổi lƣợng điện thành lƣợng học cần thực chế Chain-Sprocket xe Vận tốc = 60 km / h,Vận tốc góc = 113,06 rad / s,Gia tốc = 0,84 m / s ^ 2,Khối lƣợng = 350 Kg, Lực = 294,93 N, Mô-men xoắn = 33,03 Nm, Bánh động = 18 Răng, Bánh xe Trục bánh xe = 39 Răng, T lệ bánh = 2,16: 1, Đƣờng kính lốp = 0,235 m, Điện áp pin = 48V, Xếp hạng pin AH = 60 A, Công suất = 3078 Watts, Đầu vào điện = 3800 Watts, Mất điện = 722 W, Hiệu = 0,81 = 81% KẾT LUẬN Xe lƣợng mặt trời giải nhiều vấn đề liên quan đến môi trƣờng phƣơng pháp giảm ô nhiễm tốt Chúng ta cần sử dụng chúng để giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch Xe lƣợng mặt trời có số nhƣợc điểm nhƣ phạm vi tốc độ nhỏ, chi phí ban đầu cao Ngồi ra, t lệ chuyển đổi lƣợng không thỏa đáng (chỉ 17%) Nhƣng nhƣợc điểm dễ dàng khắc phục cách tiến hành nghiên cứu sâu lĩnh vực này; Giống nhƣ vấn đề pin mặt trời đƣợc giải cách sử dụng pin mặt trời hiệu hiệu khoảng 30 - 35% Ơ tơ lƣợng mặt trời có lƣợng lớn thị trƣờng tiềm nên bắt đầu sử dụng chúng thời đại sống hàng ngày.Việc nghiên cứa xe lƣợng mặt trời lĩnh vực xe tập lái Việt Nam giúp tạo tiền đề cho nghiên cứu sau 1427 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Dhaka, Bangladesh Nusrat Chowdhury,Chowdhury Akram Hossain đồng Optimization of Solar Energy System for the Electric Vehicle at University Campus in Dhaka, Bangladesh 14 September 2018 [2] G.Selvakumar,P.Arivalagan,Manoj mohanan Thiết Kế Xe Chạy Bằng Năng Lƣợng Mặt Trời [3] Yogesh Sunil Wamborikar, Abhay Sinha Xe Chạy lƣợng mặt trời [4] ALI HAMALAW ALI Xe Điện [5] Blaz Luin, Stojan Petelin, Fouad Al-Mansour Vi mơ hóa tiêu thụ lƣợng xe điện [6] Ali Raza Nawaz cộng xe điện hoàn toàn với pin mặt trời nhƣ Nguồn thứ cấp [7] Khoa K Thuật Điện Và Điện Tử BRAC Đại Học Dhaka Nghiên Cứu Phát Tiển Và Phân Tích Hiệu Suất Xe Nặng Lƣợng Mặt Trời [8] Bin Ye,Jingjing Jiang đồng sự.Feasibility Study of a Solar-Powered Electric Vehicle Charging Station Model 23 November 2015 [9] A.Spina,R.Jde laVega cộng Some Issues on the Design of a Solar Vehicle Based on Hybrid Energy System 2012 1428 ... xe điện mặt trời bao gồm hai hệ thống, hệ thống điện lƣợng mặt trời Xe lƣợng mặt trời mang tế bào quang điện để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành lƣợng Các tế bào quang điện thành phần pin mặt. .. thứ mà ngƣời ta gọi dòng điện tử Dòng điện tử tạo điện sạc pin động xe lƣợng mặt trời Xe lƣợng mặt trời có số lợi ích Năng lƣợng mặt trời họ Các bảng điều khiển hoạt động âm thầm khơng gây tiếng... cho mắt hệ xe điện chạy lƣợng mặt trời năm 2008 nhƣ Hình Trên mui xe có lắp pin quang điện, có cơng suất 110W, chúng sạc điện đầy cho xe vịng tiếng dƣới điều kiện trời nắng Với lần sạc đầy, xe