4.4.1 Mục tiêu
Lấy ý tưởng từ những chiếc xe hybrid nhóm em đã tận dụng xe máy thuần động cơ đốt trong để cải tạo thành xe nhiên liệu kép sử dụng 2 loại nhiên liệu xăng và điện. Nói một cách chính xác hơn, xe sẽ được trang bị một động cơ đốt trong truyền thống đảm nhiệm truyền động chính, một bình chứa nhiên liệu, một khối pin và một mơ tơ điện. Xe nhiên liệu kép cịn có thể tự sạc trong q trình chạy xăng hoặc sạc trực tiếp bằng nguồn điện lưới 220V.
Việc thiết kế mạch điều khiển xe nhiên liệu kép dựa trên sự kết hợp động cơ xăng và động cơ điện một cách hợp lý nhằm đạt được những chế độ hoạt động khác nhau: Chế độ khởi hành, leo dốc, chế độ chạy trong đơ thị,. Từ đó giảm mức tiêu hao nhiên liệu và tối ưu khả năng vận hành.
Hình 4.7: Thiết kế mạch chuyển đổi trên xe 4.5 Phần mềm thiết kế
Sử dụng phần mềm Altium Designer thiết thế mạch điện ECU. Đây là một phần mềm chun dụng để tính tốn chọn phù hợp các linh kiện và thiết kế mạch sao cho phù hợp với mơ hình.
Hình 4.8: Phần mềm Altium Designer
Hình 4.9: Mạch cảm biến Hall 3 pha
Cảm biến Hall lệch pha một góc 900.khi khởi động, cảm biến Hall sẽ lấy tín hiệu bên
trong bánh điện, sau đó truyền về IC của xe điện thơng qua cổng Hall com tương ứng với 3 cổng hall A, hall B, hall C, và một cổng nối đất. Cảm biến lấy tín hiệu vào IC điều khiển để đọc số xung trên một vịng quay để tính ra vận tốc của bánh xe điện.
Hình 4.10: Mạch hạ áp
Vì mạch điện tổng cần nguồn điện áp 5V để nuôi các linh kiện nên, mạch hạ áp đóng vai trị hạ điện áp 48V xuống cịn 5V.
Hình 4.11: Mạch cảm biến ga
Sử dụng bộ khuếch đại LM358 để so sánh các giá trị của tay ga. Tín hiệu từ THL qua R32, R33 và tụ điện C3 để lọc nhiễu vào cổng số 3 để khuếch đại tín hiệu vào IC điều khiển stm-32 để đo được dải tay ga từ 0.843÷3.657 V.
Hình 4.12: IC và màn hình hiển thị LCD
Điện áp hoạt động của mạch LCD từ 2.5÷6V, cổng giao tiếp I2C, dùng chân SDA và chân SCL nối vào vi điều khiển
CHƯƠNG 5: THI CƠNG MƠ HÌNH 5.1 Thi công sơn xe
- Bước 1: Tháo gỡ những phần áo xe có khiếm khuyết do va quẹt, té ngã,....
- Bước 2: Xả nhám 400 cho những vùng trầy xước lớn cần mở rộng mí, loại bỏ màu sơn cũ nhanh chóng. Sử dụng nhám 1200 cho các vết trầy nhỏ, cạn mà khơng cần loại bỏ hồn tồn lớp sơn cũ.
- Bước 3: Áo xe máy được làm bằng nhựa nên khơng thực hiện q trình sơn lót chống ăn mịn như trên xe ơ tơ nên sau khi làm bề mặt cần sơn được làm sạch thì chỉ cần trét matit điền đầy các vị trí lõm vừa xả nhám sao cho phẳng nhất có thể, đảm bảo q trình xả matic được thực hiện dễ dàng. Nếu trét quá dày dẫn đến mất thời gian là công sức để làm phẳng bề mặt mitit vừa trét.
Hình 5.1: Vệ sinh sạch bề mặt khiếm khuyết
Hình 5.3: Xả nhám làm phẳng bề mặt
Hình 5.4: Sơn hồn thiện bề mặt
Hình 5.6: Lắp ráp sau khi sơn 5.2 Thi công lắp pát gá bánh điện vào trục trước xe máy
Pát gá lắp phải được thiết kế sao cho tương thích với phuộc, bánh xe điện và đảm khoảng sáng gầm xe. Ngồi ra cịn đảm bảo độ cứng, vững, khả năng đánh lái an toàn và chịu được tác động từ mặt đường trong vận hành thực nghiệm.
Vật liệu dùng chế tạo là loại thép tấm cán nóng có thể chịu được nhiều điều kiện mơi trường. Đặc biệt dễ bảo quản với độ bền cao.
Hình 5.7: Thép tấm 4 ly
Hình 5.8: Hoàn thiện pát định vị bánh điện bên trái và bên phải
Hình 5.9: Pát cố định phanh tang trống hoàn thiện và lắp ráp
5.3 Kiểm tra 3 chế độ vận hành tại chỗ
5.3.1 Chế độ chạy bằng động cơ đốt trong
Ở chế độ này khi đề máy động cơ hoạt động tốt cho thấy các bộ phận như: Rơ-le, chổi than, củ đề,... hoạt động hiệu quả. Động cơ khơng có các hiện tượng bị rò rỉ nước, dầu bôi trơn, nhiên liệu.
Động cơ làm việc ở tốc độ vòng quay thấp (khoảng 30% tốc độ quay định mức) cho thấy các bộ bận lắp chặt của các thiết bị lên động cơ ở mức ổn định ở tốc độ này động cơ không gây ra tiếng gõ, khí xả khơng màu.
Động cơ làm việc ở tốc độ vòng quay cao ở vịng tua 6000 vịng/phút mơ men xoắn cực đại là 9.2Nm và cơng suất cực đại đạt 6,4kW ở vịng tua 7,500 vòng/phút. Ở tốc độ vòng quay này xe hoạt động ổn định khơng có hiện tượng rung lắc. Nhiệt độ nước làm mát trong lòng động cơ hoạt động ổn định ở mức 900C.
5.3.2 Chế độ chạy bằng điện
Ở chế độ này khi vận tốc ở dưới 30km/h thì hệ thống sẽ tự động chuyển sang chạy điện và trong trường hợp vận tốc vượt qua 30km/h thì hệ thống sẽ tự động ngắt chế độ chạy bằng điện mà chuyển sang sử dụng động cơ xăng. Chế độ này phù hợp khi di chuyển ở trong nội thành, nơi có tốc độ di chuyển thấp, với chế độ này xe có trọng lượng lớn là 114kg nên quãng đường di chuyển vào khoảng 55km/ 1 lần sạc thấp hơn những loại xe điện thông thường với quãng đường là 90km/ 1 lần sạc.
5.3.3 Chế độ hỗn hợp
Ở chế độ này cả hai động cơ hoạt động tốt, khi tài xế muốn tăng tốc độ cao vượt qua dải tốc độ tối ưu ở trên đường bằng phẳng hoặc trường hợp vượt dốc thì bộ điều khiển trung tâm sẽ kết hợp cả hai động cơ là động cơ xăng và động cơ điện cùng hoạt động chung với nhau cung cấp thêm mô men để xe vượt dốc.
5.4 Kết quả vận hành và độ an toàn
Kết quả vận hành cho thấy các bộ phận trên xe hoạt động ổn định. Động cơ xăng và động cơ điện hoạt động tối ưu hóa cơng suất, về độ an tồn thì các bộ phận trên xe đạt được độ an toàn cần thiết cho người điều khiển, bộ phận chiếu sáng hoạt động ổn định, phanh trước phanh sau không bị rị rỉ chất khơng, khe hở phanh ngắn. Áp suất lốp xe đạt đủ tiêu chuẩn, lốp trước 1,75 kg/cm2, lốp sau 2,25 kg/cm2.
CHƯƠNG 6: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN 6.1 Kết quả đạt được
Đề tài “Nghiên cứu thiết kế chế tạo xe nhiên liệu kép trên phương tiện hai bánh”
đã hoàn thành cơ bản mục tiêu và theo tiến độ nhà trường đề ra. Mặc dù trong suốt quá trình thực hiện đã trải qua rất nhiều khó khăn và thách thức cả về nhân lực và vật lực do diễn biến phức tạp của dịch nên hồn tồn khơng thể dự trước những tình huống có thể xảy ra. Nhưng trên tất cả, nhờ vào sự cố gắng nổ lực khơng ngừng của các thành viên và đặc biệt có sự hỗ trợ, chỉ bảo hết mình từ thầy Th.S Nguyễn Văn Bản đã giúp nhóm có được kết quả như ngày hơm nay.
Đề tài của nhóm về cơ bản đã đạt được những kết quả như sau: - Nghiên cứu thành cơng mơ hình hồn thiện xe nhiên liệu kép;
- Thiết kế - chế tạo các bộ phận, linh kiện cấu thành xe nhiên liệu kép thơng qua việc hốn cải trên một xe máy SCR phổ thơng;
- Giảm lượng khí thải gây ơ nhiễm mơi trường trong q trình vận hành xe nhiên liệu kép so với việc dùng thuần động cơ đốt trong;
- Cắt giảm nguồn phát thải dư thừa bằng việc có thể linh hoạt giữa các chế độ chạy; - Gia tăng quãng đường di chuyển khi sử dụng 2 nguồn cấp động năng trên xe;
- Các chế độ điều khiển linh hoạt, đáp ứng được các điều kiện vận hành như mục tiêu đề ra.
Kết quả về mặt lý thuyết:
+ Tổng hợp được các kiến thức về xe hybrid nói chung và đơng thời bổ sung kiến thức trong thiết kế, chế tạo và hồn thiện một xe PHEV nói riêng;
+ Nắm được cơ bản về mặt cấu tạo, chức năng và nguyên lý hoạt động trên xe nhiên liệu kép;
+ Chủ động trong cách tìm ra hướng giải quyết, phân tích tài liệu, phân tích tình huống dựa trên kiến thức có sẵn để thực hiện đề tài;
+ Sử dụng các phần mềm trong thiết kế chi tiết làm tiền đề cho quá trình chế tạo, đo đạc. Kết quả về mặt thực hành:
+ Thiết kế, chế tạo được mơ hình xe nhiên liệu kép dựa trên mục tiêu ban đầu;
+ Chế tạo, cải tạo thành thạo các chi tiết đáp ứng theo kích thước và yêu cầu hoạt động; + Thực hiện mô phỏng mạch điện điều khiển chế độ trên phần mềm Fritzing, Autocad; + Thiết kế, chế tạo xe nhiên liệu kép với 3 chế độ hoạt động xăng - điện – kết hợp;
+ Mơ hình hoạt động ổn định thơng qua kiểm nghiệm các chế độ chạy;
+ Mơ hình xe nhiên liệu kép đã thực tế đã được hồn thành dựa trên phương án hốn cải từ xe Honda SCR
6.2 Đánh giá mơ hình
Ưu điểm:
- Xe hoạt động êm dịu với chế độ thuần động cơ điện, khả năng tăng tốc với momen lớn là ưu điểm của chế độ này;
- Thơng qua việc hốn cải thì chi phí lắp đặt và chế tạo ra một xe nhiên liệu kép là khá thấp so với những tính năng mang lại;
- Sinh viên có thể tiếp cận trực quan mơ hình xe PHEV qua vận hành và trải nghiệm thực tế.
Nhược điểm:
- Tình hình dịch phức tạp và nguồn kinh phí có hạn nên một số chi tiết khơng thể đảm bảo đúng yêu cầu thẩm mỹ mà nhóm mong muốn;
- Về chủ thể là xe Honda SCR và các linh kiện, phụ kiện cấu thành khơng phải tồn bộ đều mới nên chất lượng và độ linh hoạt trong vận hành đôi khi cịn xảy ra lỗi khơng mong muốn như: khó khởi động, tín hiệu chập chờn, rơ các bộ phận lắp ghép.
6.3 Thuận lợi và khó khăn 6.3.1 Thuận lợi 6.3.1 Thuận lợi
- Nhờ sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình từ thầy Th.S Nguyễn Văn Bản cùng các thầy cô thuộc Viện Kỹ Thuật Hutech đã dành khơng ít thời gian để giúp đỡ nhóm có được thành quả như trên.
- Tuy tình hình dịch hết sức oái oăm nhưng nhờ vào chuỗi cung ứng hàng hóa mà các linh kiện, phụ tùng sữa chữa đều có thể đặt hàng được, mặc dù tốn rất nhiều thời gian và chi phí rất cao nhưng nhóm cũng đã cố gắng hết sức mình để tìm kiếm và thu thập để thực hiện được mơ hình.
6.3.2 Khó khăn
- Khó khăn lớn nhất của nhóm cả về nhân lực và vật lực trong khi thời gian thực hiện là có giới hạn. Vì tình hình dịch chia cắt mỗi thành viên một nơi và các linh kiện phụ tùng đều phải đặt hàng trong thời gian rất lâu và giá thành khá cao so với bình thường.
- Đề tài xe nhiên liệu kép rất ít tài liệu từ các cơng trình nghiên cứu nên q trình tìm hiểu và thu thập thơng tin khá khó khăn.
- Xe dùng cả động cơ xăng và điện nên các chi phí phụ tùng, linh kiện khá cao so với kinh phí thực hiện mà nhóm đề ra.
- Thời gian thực hiện rất tốn nhiều thời gian do không linh hoạt được trong khâu chuẩn bị dụng cụ và linh kiện, phụ tùng thay thế sửa chữa.
- Viết code, vẽ thiết kế và tính tốn lắp đặt khá mất thời gian do thiếu nhân lực hỗ trợ trực tiếp.
6.4 Phương hướng phát triển
Qua quá trình thực hiện, kiểm nghiệm và đánh giá sản phẩm đã chứng minh đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo xe nhiên liệu kép trên phương tiện hai bánh” mang tính ứng dụng cao, đặc biệt đối với một quốc gia có lượng tiêu thụ xe đứng thứ 4 trên thế giới như Việt Nam. Định hướng tiềm năng phát triển đối với sản phẩm này dựa trên nhu cầu thực tiễn của xã hội là rất lớn. Từ đó, nhóm đề xuất như sau:
- Nâng cấp phụ kiện, linh kiện để mơ hình được hồn chỉnh hơn;
- Thiết lập thêm các chế độ phù hợp với đối tượng di chuyển như hạn chế tốc độ, các chức năng cảnh báo hỗ trợ người dùng;
- Tích hợp thêm bộ phận sạc trở lại bình khi xe sử dụng động cơ đốt trong thì động cơ điện sẽ hoạt động như một máy phát điện.
ứng dụng các sản phẩm như trên vào thị trường Việt Nam càng sớm càng tốt, bên cạnh đó sản phẩm có thể dùng cho cơng tác giảng dạy, thực nghiệm trên mơ hình tương tự để tăng thêm sự hiểu biết về những sản phẩm sạch đối với xe máy nói riêng và ngành giao thơng vận tải nói chung, dần giảm thiểu khí thải tác động đến mơi trường. Với đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo xe nhiên liệu kép trên phương tiện xe hai bánh” đã cho thấy khả năng hoạt động phối hợp trơn tru, linh hoạt đáp ứng hoàn toàn khả năng thay thế và sử dụng đại trà tại thị trường Việt Nam. Tuy nhiên, để ứng dụng rộng rãi hơn trên thị trường thì cần phải cải tiến thêm các chức năng, hiệu chỉnh một số bộ phận sao cho phù hợp cơ cấu, thẩm mỹ và đảm bảo độ an toàn khi di chuyển.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu trích dẫn từ sách
[1] Lý thuyết ô tô máy kéo, chủ biên GS. TSKH. Nguyễn Hữu Cẩn, Nxb khoa
học và kỹ thuật
[2] Nguyễn Phụ Thượng Lưu. (2018). Phương tiện giao thông và nhiên liệu
sạch, Hutech, Tp.Hồ Chí Minh
[3] Ths. Nguyễn Ngọc Ánh, Ths. Võ Thị Bích Ngọc (2018). Tài liệu học tập
Hutech Kỹ thuật điện tử, Hutech, TP. HCM.
[4] PGS.TS Nguyễn Phụ Thượng Lưu (2018). Tài liệu học tập Hutech Tính
tốn thiết kế ơ tơ, Hutech, TP.HCM.
Tài liệu trích dẫn từ sách điện tử
[5] Hybrid vehicles and the future of personal transportation, Ellen E.Fuhs, [6] Electric and Hybrid cars, Curtis Anderson, Judy Anderson,
[7] Modern electric, hybrid electric, and fuel cell vehicles, Mehrdad Edsami,
Yimin Gao, Ali Emadi,
[8] L. Sana. (2005). Driving the solition: The plug-in hybrid vehicle, EPRI
Journal, Fall
[9] J. Axsen, A. F. Burke, and K. S. Kurani, Batteries for PHEVs: Comparing
Goals and the state of Technology, Electric and Hybrid Vehicles: Power Sources, Models, Sustainability, Infrastructure and the Market, Elsevier, ISBN: 978-0- 444-53565-8, 2010
[10] Simpson, T. Market, October 2006. Cost – Benefit Analysis of Plug-in Hybrid Electric Vehicle Technology, 22nd International Electric Vehicle Symposium,Yokohama, Japan
Tài liệu trích dẫn từ Internet [11] https://cafef.vn/thi-truong-xe-may-viet-nam-nam-2020-ton-that-nhat-trong- nhieu- nam-khong-chi-boi-covid-19-20210120173537523.chn [12] https://www.iea.org/data-and-statistics/data- browser?country=VIETNAM&fuel=CO2%20emissions&indicator=CO2BySect or [13] https://chuyenxe.com/cong-nghe/xe-may-hybrid-la-gi/ [14] https://autodaily.vn/2018/09/xe-may-hybrid-lan-gio-moi-cua-thi-truong-xe- may- viet [15] https://vi.wikipedia.org/wiki/Xe_lai_s%E1%BA%A1c_%C4%91i%E1% BB%87n [16] http://www.hondangocphat.com/co-che-hoat-dong-cua-pcx-hybrid [17] https://moneyinc.com/best-hybrid-motorcycles-money-can-buy/ [18] https://vietnamfinance.vn/viet-nam-tieu-thu-xe-may-dung-thu-2-dong- nam-a- dung-thu-4-the-gioi-20180504224250193.htm [19] https://tinhte.vn/thread/phan-biet-phanh-dia-tang-trong-tai-sao-phai cham-soc- he-thong-phanh-sau-moi-lan-di-mua.2720846/ [20] https://suaxedienhn.com/cach-sua-xe-dap-dien/ [21] https://cungcau.vn/lpg-la-gi-lpg-khac-gi-lng-va-cng-6538.html [22] https://www.vietnamconsulate-pakse.org/cuoc-song/khi-dau-mo-hoa- long-lpg-la-gi-huong-dan-lua-chon-mot-binh-gas-an-toan-trong-gia-dinh/ [23] https://vietnamfinance.vn/nghien-cuu-cua-toyota-xe-hybrid-se-la-xu- huong-trong-10-nam-toi-tai-viet-nam-20180504224251313.htm [24] https://arduinokit.vn/giao-tiep-i2c-lcd-arduino/