Chương 3 NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.2.1.1. Tính toánxác định công suất và chọn động cơđiện [3]
• Tính toán xác định công suất động cơ điện
Căn cứ vào công thức 2.7 để xác định công suất của động cơ điện dùng cho ô tô:
𝑁𝑒 = 1
𝜂𝑡(𝑓. 𝐺. 𝑣 + 𝜔. 𝑣
3)
Trong đó: + t : hiệu suất của hệ thống truyền lực từ động cơ điện đến bánh xe, chọn t = 0,93.
+ f: hệ số cản lăn, được tính theo công thức:
𝑓 = 𝑓0(1 + 𝑣
2
1500)
Đối với ô tô thường xuyên hoạt động trong thành phố, chọn f0 = 0,018. + 𝜔 : nhân tố cản không khí, được tính theo công thức:
𝜔 = k.F(𝑁.𝑠2
𝑚2)
k: hệ số cản không khí, chọn k = 0,34 (N.s2/m4)
F: diện tích cản chính diện của ô tô (m2), thông thường F = 0,8.B0.H.
Trong đó: B0 : chiều rộng lớn nhất của ô tô, chọn B0 = 1,0 (m); H: chiều cao lớn nhất của ô tô, chọn H = 1,4 (m). 𝜔 = 0,34.0,8.1.1,4 = 0,380 (N.s2
m2 )
Tốc độ cực đại thiết kế của ô tô khi hoạt động bằngđộng cơ điện, ta chọn: Vmax
= 40 (km/h) = 11,111 (m/s).
Vậy công suất động cơ điện cần thiết là: 𝑁𝑒 = 1 𝜂𝑡(𝑓. 𝐺. 𝑣 + 𝜔. 𝑣3) = 1 0.93[0,018(1 + 11,111 2 1500 ). 700. 9,81.11,111 + 0,380. 11,1113] = 2158(W) Ne = 2158W = 2,158 kW
Tuy nhiên trên thị trường hiện nay, động cơ điện 1 chiều chỉ có các loại: 1,5kW; 2,0kW; 2,5kW; 3kW...
Nhằm đảm bảo sự vận hành của xe và đề phòng khi xe lên dốc, chúng tôi chọn công suất động cơ điện 2.5 kW để trang bị cho ô tô.
• Xác định điện áp của động cơ điện
Nếu chọn điện áp của động cơ điện lớn thì dòng điện chạy trong mạch và khối lượng của động cơ điện sẽ giảm. Tuy nhiên, số lượng bình ắc quy loại 8V sẽ tăng và phải có biện pháp bảo đảm an toàn cao. Vì vậy chọn loại động cơ điện có điện áp 48V với các lý do sau:
- Thích hợp với việc sử dụng bình ắc quy loại 8V mắc nối tiếp (6 bình x 8V = 48V);
- An toàn khi sử dụng.
• Chọn loại động cơ điện
Có nhiều loại động cơ điện khác nhau: động cơ điện xoay chiều đồng bộ, động cơ xoay chiều không đồng bộ, động cơ điện một chiều có chổi than, động cơ điện một chiều không chổi than... Đối với ô tô điện, chọn động cơ điện một chiều không chổi than BLDC vì:
- Trên ô tô sử dụng ắc quy để lưu trữ năng lượng điện, nên nếu sử dụng động cơ điện xoay chiều thì cần có bộ phận để biến đổi dòng điện một chiều từ ắc quy thành dòng điện xoay chiều để cung cấp cho động cơ điện và phải có hệ thống điều khiển động cơ điện xoay chiều phức tạp;
- Động cơ điện một chiều sẽ cung cấp một mô men quay tốt hơn động cơ điện xoay chiều;
- Động cơ điện một chiều không chổi than giá thành vừa phải và đang phổ biến trên thị trường;
Vì vậy, để làm nguồn động lực phần điện cho ô tô, chúng tôi chọn loại động cơ điện một chiều không chổi than BLDC, U = 48V do Việt Nam sản xuất. Đây là một loại động cơ điện một chiều có thể tìm mua dễ dàng ở thị trường trong nước. Động cơ này có các thông số kỹ thuật sau:
+ Công suất động cơ điện, P = 2.5kW; + Tốc độ vòng quay, n = 3000v/ph. + Mô men, M = 75N.m
• Xác định bộ nguồn ắc quy
Căn cứ vào công thức (2.8) để xác định dung lượng của ắc quy:
𝑄𝑝 = 𝐼𝑝. 𝑡𝑝 = 𝑃
𝑈. 𝑡𝑝(Ah)
Chọn thời gian phóng điện hết bình ắc quy là 4 giờ, khi đó dung lượng của ắc quy là:
𝑄𝑝 = 𝑃
𝑈. 𝑡𝑝 = 2500
48 .4 = 208 (Ah)
Tuy nhiên, trên thị trường ắc quy cho xe ô tô điện hiện nay, có các loại thông dụng sau: 8V-175Ah; 8V-190Ah....
Vì vậy, chúng tôi chọn loại bình ắc quy 8V-190Ah do Đồng Nai -Việt Nam sản xuất có khối lượng 32kg.
Để đảm bảo nguồn điện cung cấp cho động cơ điện 2,5kW, 48V ta dùng 6 bình ắc quy mắc nối tiếp nhau (hình 3.2).
Hình 3.2. Sơ đồ đấu nối tiếp 6 bình ắc quy