.2 Quãng đường xe chạy được trước và sau khi cải tạo

STT

Tốc độ (km/h)

Số km xe chạy được (km) Thời gian xe chạy được (h) Xe nguyên

thủy 2 bánh

Xe 3 bánh có gắn pin năng lượng

mặt trời Xe nguyên thủy 2 bánh Xe 3 bánh có gắn pin năng lượng mặt trời 1 20 27 29 1.4 1.5 2 20 26 28 1.3 1.4 3 20 26.5 29 1.5 1.5 4 20 27 29.5 1.6 1.7 5 20 26 27.5 1.3 1.4

61 Hình 4.2 Biểu đồ so sánh số km xe chạy trước và sau khi cải tạo

4.2 Nhận xét và đánh giá

 Khả năng vận hành của xe

- Xe sau cải tạo là xe ba bánh nên hỗ trợ rất tốt cho người khuyết tật trong việc tham gia giao thông.

- Tăng khả năng chở tải, từ ban đầu là hai người sau khi cải tạo chở được ba người lớn cùng một em bé.

- Khả năng cơ động tốt, nhờ có số lùi giúp người lái khơng phải xuống xe dắt mà chỉ ngồi trên xe điều khiển. Nhờ việc đảo chiều động cơ dễ dàng trên xe điện thay vì độ số lùi trên xe máy giúp giải quyết một phần khó khăn cho người khuyết tật khi vận hành phương tiện giao thông.

- Xe được thiết kế có mái che cho hành khách giúp che mưa, che nắng cho họ.

 Tính kinh tế của đề tài

- Đối với xe cải tạo chạy bằng năng lượng mặt trời, nếu chỉ sử dụng hồn tồn là năng lượng mặt trời thì xem như khơng có tiêu hao nhiên liệu và hồn tồn khơng tốn chi phí cho việc sử dụng nhiên liệu mà chỉ tốn ở phần chi phí ban đầu cùng với lượng chi phí rất nhỏ trong bảo trì và sửa chữa. Tuổi thọ trung bình của tấm pin được nhà sản xuất đề ra là 30 – 40 năm, cùng với việc hầu như không cần bảo dưỡng và thân thiện với môi trường.

27 26 26.5 27 26 29 28 29 29.5 27.5 24 25 26 27 28 29 30 1 2 3 4 5 Km Ngày

QUÃNG ĐƯỜNG XE CHẠY ĐƯỢC

62 - Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì giá thành pin sẽ giảm và tạo ra được cơng suất lớn với diện tích pin nhỏ, hiệu suất thu được cao hơn hiện tại. Mặt khác như đã phân tích ở chương 1, nhiên liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt dẫn đến giá nhiên liệu sẽ tăng và môi trường đang bị ơ nhiểm trầm trọng. Hiện nay các nước có các biện pháp giảm ơ nhiễm đó là đánh thuế bảo vệ môi trường cao vào xăng dầu một phần giúp người sử dụng hạn chế sử dụng xăng dầu, một phần có nguồn thu ngân sách cho việc bảo vệ môi trường làm cho giá nhiên liệu tăng lên gấp hai lần so với mười năm trước đây, trong tương lai sẽ ngày càng tăng thêm. Mặt khác gần đây nguồn thu ngân sách đó đã được đưa vào hỗ trợ phát triển các dự án điện mặt trời, có chính sách hỗ trợ người dân sử dụng điện mặt trời. Đó là hướng đi đúng đắng của Nhà nước và là xu hướng chung của thế giới.

- Xe chạy bằng năng lượng mặt trời của nhóm đã tăng được 2 km/ 1 lần sạc. Trong đó, xe chạy bằng điện một ngày di chuyển 30km với nguồn điện 60V – 20A là 1200W do thất thoát khi sạc nên sẽ tốn trong khoảng từ 1.5kW điện – 2kW điện số tiền bỏ ra là 3.750 đồng – 5.000 đồng tương đương với 133 đồng trên 1km. Xe sau cải tạo tăng được 2km tương đương với tiết kiệm 266 đồng trên một ngày. Thì sau 15 năm sử dụng sẽ tiết kiệm được 1.460.000 đồng tương đương số tiền bỏ ra để mua tấm pin mặt trời, trong khi đó tấm pin có thời gian sử dụng 30 – 40 năm. Qua đây cũng giúp ta thấy được lợi ích và tiềm năng phát triển của năng lượng mặt trời mang lại cho chúng ta.

 Tồn tại

- Xe và thùng xe chiếm diện tích mặt đường lớn gây khó khăn cho người lái, trở ngại cho các phương tiện khác.

- Tốc độ tối đa của xe sau khi cải tạo sẽ giảm vì lắp thêm bộ khung bên phải cùng với 2 tấm pin năng lượng 6kg làm tiêu hao một phần năng lượng. Tuy nhiên do khơng có cơ sở để đo kiểm cũng như chưa được thử nghiệm trên băng thử nên không thể đưa ra kết quả chính xác.

4.3 Ý nghĩa của đề tài

Sau khi kiểm nghiệm xe, nhận thấy đề tài đã giải quyết được các vấn đề:

 Sử dụng nguồn năng lượng sạch thân thiện với môi trường, không sử dụng nguồn nhiên liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt.

63

 Không gây ô nhiễm môi trường, ô nhiễm tiếng ồn do khói bụi và động cơ gây ra.

 Xe di chuyển xa hơn từ 2 – 3km từ nguồn điện từ tấm pin mặt trời, khắc phục nhược điểm xe điện về giới hạn quãng đường di chuyển, thời gian sạc lâu, thiếu trạm sạc trên đường.

 Sản phẩm là xe điện 3 bánh cùng với số lùi giúp xe ổn định, tăng khả năng cơ động phù hợp cho người khuyết tật.

64

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận

Từ kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm của đề tài có thể rút ra một số kết luận:

 Cải tạo xe máy điện thành xe sinh thái ba bánh chạy bằng năng lượng mặt trời phục vụ cho người khuyết tật đã chạy ổn định.

 Đã thiết kế và chế tạo phần cơ khí và lắp đặt thành cơng bánh xe thứ ba.

 Lắp đặt thành công hệ thống điện từ tấm pin năng lượng mặt trời để bổ sung nguồn điện cho ắc qui. Mạch nạp đáp ứng được khả năng nạp điện và tự ngắt điện khi ắc quy đầy.

 Thiết kế, lắp đặt thêm mạch đảo chiều động cơ giúp xe chạy lùi phục vụ cho người khuyết tật dễ dàng điều khiển hơn trong quá trình sử dụng.

 Đã thiết lập sơ đồ mạch điện tổng hợp giữa hệ thống điện năng lượng mặt trời – mạch đảo chiều động cơ giúp lùi xe – mạch điện nguyên thủy trên xe.

 Đã sử dụng phần mềm phân tích khí động học trên xe giúp tối ưu thiết kế của xe.

 Xe sau khi cải tạo, phần thùng xe có thể dễ dàng tháo rời khơng q 10 phút. Giúp người sử dụng có thể chuyển đổi lại từ 3 bánh sang 2 bánh dễ dàng. Phù hợp trong điều kiện thời tiết xấu không thể nạp điện bổ sung hay người sử dụng có nhu cầu chuyển sang 2 bánh.

Tuy nhiên cũng còn một số tồn tại: Chưa đánh giá tính năng êm dịu của xe; khả năng vượt dốc; độ ổn định khi quay vòng….

Kiến nghị

Cần nghiên cứu thêm các hướng:

 Tối ưu hóa lượng điện, sử dụng loại pin tốt hơn như pin lithium hay các công nghệ pin khác để tăng quãng đường xe chạy cũng như tăng thời gian sạc khi di chuyển.

 Nghiên cứu hệ thống tự động thay đổi hướng cho phép pin mặt trời xoay theo phương có cường độ bức xạ mặt trời lớn nhất.

 Sử dụng mạch MPPT ( Maximum Power Point Tracking – xác định điểm công suất cực đại của pin mặt trời) vào bộ điều khiển sạc ắc quy, điều khiển động cơ – nâng cao khả năng hấp thụ tối đa năng lượng mặt trời.

65

 Sử dụng Cruise Control trên xe. Như đã biết ưu điểm của Cruise Control mang lại nhưng lại chưa được áp dụng rộng rãi trên các xe là vì khó điều khiển trên xe máy. Nhưng đối với xe máy điện lại rất dễ để áp dụng Cruise Control.

66

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Lê Văn Hùng, Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mơ hình xe năng lượng mặt trời, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh, 2011

[2] Pin năng lượng Mặt trời, https://sites.google.com/site/group2pinmattroia2k12tl/home, xem 6/2020

[3] PGS.TS. Đỗ Văn Dũng, Trang bị điện & điện tử trên ô tô hiện đại – Hệ thống động cơ điện, nhà xuất bản Đại học quốc gia Tp. Hồ Chí Minh, 2004.

[4] ThS. Đặng Q, Giáo trình lý thuyết ơ tơ, nhà xuất bản Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh, 2010

[5] Ngơ Quang Tạo, Lê Văn Anh, Lê Hồng Quân (2020). Nghiên cứu, thiết kế thử nghiệm hệ thống nạp sử dụng năng lượng mặt trời cho xe điện ba bánh, Tạp chí Khoa học & Công nghệ,https://khcncongthuong.vn/tin-tuc/t3314/nghien-cuu-thiet-ke-thu-nghiem-he-thong- napsudungnangluongmattroichoxedienbabanh.html?fbclid=IwAR0F1BI1xdnUfrhqyYZcCfk FruOa7nL07wAE4ph1sQhflgtwLB9yYsJrJc, xem 5/2020.

1

Phụ lục 1 Phân loại pin năng lượng mặt trời

Hiệu suất của các tấm pin phụ thuộc rất nhiều vào thành phần vật liệu cấu tạo nên nó. Hiện nay trên thị trường có các dạng pin mặt trời như : Polycrystalline , Monocrystalline , HIT – hybrid hay là silic vơ định hình …

 Polycrystalline: Loại tấm pin mặt trời này thường gọi tắt là poly hay pin đa tinh thể. Các tấm pin làm từ tế bào đa tinh thể có hiệu quả kém hơn so với các tế bào được tạo thành từ các tế bào mặt trời đơn tinh thể. Hiệu suất tấm pin năng lượng mặt trời đa tinh thể hiện tại có hiệu suất trung bình khoảng 15-22% . Bạn có thể nhận ra tấm pin năng lượng mặt trời đa tinh thể bởi đặc trưng là màu xanh đậm và màu xanh lốm đốm .

 Monocrystalline: Loại tấm pin mặt trời này thường gọi tắt là mono hay pin đơn tinh thể. Những tấm pin này so với poly thì giá có nhỉnh hơn chút xíu , nhưng hiệu quả chúng mang lại cao hơn với cùng một điều kiện lượng nắng và diện tích bề mặt như nhau. Hiệu suất pin năng lượng mặt trời đơn tinh thể hiện tại khoảng 22 – 27%. Bạn có thể nhận ra tấm pin năng lượng mặt trời đơn tinh thể bởi đặc trưng là màu đen đậm.

 Pin màng mỏng hay silic vơ định hình: Các tấm pin mặt trời mỏng được làm bằng cách phủ một lớp chất nền bằng thủy tinh, nhựa hoặc kim loại với một hoặc nhiều lớp vật liệu quang điện mỏng. Các tấm pin mặt trời mỏng thường linh hoạt và có trọng lượng thấp. Việc sản xuất loại tấm này ít phức tạp hơn, do đó sản lượng của chúng thấp hơn 5% so với hiệu suất bảng năng lượng mặt trời đơn tinh thể. Thơng thường, các tế bào màng mỏng có hiệu trong khoảng từ 15 – 22%.

 HIT – hybrid: Là sự kết hợp giứa các tấm monocrystalline với một lớp phim mỏng. Điều này mang lại hiệu quả lớn hơn trong chuyển đổi năng lượng. Tuy nhiên, loại pin này cũng là loại đắt nhất trên thị trường. Các tế bào năng lượng mặt trời hiệu quả nhất đến ngày này được dựa trên một bộ tập trung đa tiếp giáp và chuyển đổi 44,0% năng lượng mặt trời thành điện.

2

Phụ lục 2 Cấu tạo và nguyên lý động cơ điện một chiều

 Cấu tạo

Động cơ điện gồm 2 phần chính là phần đứng yên và phần chuyển động. Phần đứng yên (stato) gồm phần quấn dây của ba pha điện quấn trên các lõi sắt, bố trí trên một vành trịn và tạo ra các từ trường quay. Phần chuyển động roto được quấn nhiều vịng, có tác dụng như một cuộn dây quấn trên lõi thép.

Khi cuộn dây trên rotor và stator được kết nối với nguồn điện sẽ tạo ra các từ trường xung quanh. Sự tương tác giữa từ trường, rotor và stator tạo ra những chuyển động quay của rotor hay stator quanh trục.

 Nguyên lý hoạt động

Stator của động cơ điện một chiều thường là một hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, hay nam châm điện, rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một chiều, một phần quan trọng khác của động cơ điện một chiều là bộ phân chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của rotor là liên tục. Thông thường bộ phần này gồm có một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp.

Nếu trục của một động cơ điện một chiều được kéo bằng 1 lực ngoài, động cơ sẽ hoạt động như một máy phát điện một chiều, và tạo ra một sức điện động cảm ứng Electromotive force (EMF). Khi vận hành bình thường, rotor khi quay sẽ phát ra một điện áp gọi là sức phản điện động counter-EMF (CEMF) hoặc sức điện động đối kháng, vì nó đối kháng lại điện áp bên ngoài đặt vào động cơ. Sức điện động này tương tự như sức điện động phát ra khi động cơ được sử dụng như một máy phát điện (như lúc ta nối một điện trở tải vào đầu ra của động cơ, và kéo trục động cơ bằng một ngẫu lực bên ngoài). Như vậy điện áp đặt trên động cơ bao gồm 2 thành phần: sức phản điện động, và điện áp giáng tạo ra do điện trở nội của các cuộn dây phần ứng. Dòng điện chạy qua động cơ được tính theo biểu thức sau:

𝐼 = (𝑉𝑛𝑔𝑢𝑜𝑛 − 𝑉𝑃𝐷𝐷) 𝑅𝑝ℎả𝑛 ứ𝑛𝑔

Công suất cơ mà động cơ đưa ra được, được tính bằng: 𝑃 = 𝐼 𝑥 𝑉𝑃𝐷𝐷

3

Phụ lục 3 Phân loại ắc quy

 Ắc quy nước (ắc quy axit dạng hở): là loại ắc quy axit chì, thường xuyên phải bổ sung nước cất trong quá trình sử dụng mỗi khi ắc quy cạn dung dịch. Nếu không châm nước kịp thời ắc quy sẽ mất khả năng tích điện và phóng điện, thậm chí ắc quy sẽ bị hỏng. Với loại ắc quy này, trong quá trình nạp điện thường bốc mùi khó chịu, ảnh hưởng xấu tới sức khỏe người dùng. Với nhược điểm đó, loại ắc quy này thường được sử dụng trong các mơi trường ngồi trời như dùng khởi động, oto, xe điện.

 Ắc quy kín khí (ắc quy axit dạng kín khí): được chế tạo theo cơng nghê kín nghĩa là trên mỗi nút của mỗi cell, nó đước đóng them một đầu chụp bịt kín khơng cho axit và hơi thốt ra ngồi và khắc phục tình trạng bốc hơi khi sạc ảnh hưởng xấu tới sức khỏe người dùng. Sau khoảng 3 hoặc 4 năm (nếu sử dụng trong môi trường nhiệt độ thấp) sử dụng thì dung dịch trong ắc quy sẽ cạn và ắc quy khơng cịn khả năng tích điện cũng như duy trì dịng phóng nữa, lúc này phải thay thế cái mới.

 Ắc quy khô: cấu tạo bên trong của ắc quy không dùng Sulfuric Acid mà là gel acid. Sản phâm được thiết kế đặc thù cho ngành hàng không, ngành viễn thông hoặc những nơi cần sự ổn định cao nhất. Vì những ưu điểm đó nên loại ắc quy này thường có giá thành rất cao.

4

Phụ lục 4

Thông số nạp trong quá trình chạy

Ngày Thời gian đo Điện áp của tấm pin (V) Dòng điện của tấm pin (A)

1 Bắt đầu 12.3 2.2

30 phút sau khi chạy 11.7 2

60 phút sau khi chạy 13 2.4

Kết thúc 11.9 2

Trung bình 12.2 2.2

2 Bắt đầu 12 2.1

30 phút sau khi chạy 12.4 2.3

60 phút sau khi chạy 11.8 1.9

Kết thúc 11.5 1.7

Trung bình 11.9 2

3 Bắt đầu 12.3 2.1

30 phút sau khi chạy 12.7 2.3

60 phút sau khi chạy 12 2

Kết thúc 11.7 2

Trung bình 12.2 2.1

4 Bắt đầu 12.6 2.5

30 phút sau khi chạy 12 2.2

60 phút sau khi chạy 12.4 2.2

Kết thúc 12.1 2

Trung bình 12.3 2.2

5 Bắt đầu 11.5 1.8

30 phút sau khi chạy 11.9 2

60 phút sau khi chạy 11.6 1.6

Kết thúc 11.6 1.6

5

Phụ lục 5 Hướng dẫn sử dụng xe

Xe sử dụng như xe máy điện thơng thường. Mở khóa và vặn ga chạy như bình thường.

 Khi phanh giảm tốc độ xe bộ điều khiển động cơ ngắt nguồn cấp điện cho động cơ giúp xe giảm tốc nhanh hơn.

 Khi xe di chuyển lên dốc hay chở tải nặng cần cấp nguồn lớn để động cơ chạy mạnh hơn ta bật công tắt chuyển chế độ chạy trên tay lái, xe sẽ chạy nhanh hơn

 Khi xe cần di chuyển lùi ta bật công tắt số lùi sang nút on trên tai lái. Trở lại nút off khi chạy tiến.

 Hệ thống nạp điện bằng năng lượng mặt trời tự nạp khi có ánh nắng mặt trời và tự ngắt khi nạp đầy nên khi sử dụng không cần điều chỉnh hay thay đổi gì.

 Bộ điều khiển nạp pin năng lượng mặt trời có cổng USB có thể sạc điện thoại hay