Đồ án tốt nghiệp nghiên cứu thiết kế chế tạo xe chở khách mini

TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO XE ĐIỆN CHỞ KHÁCH
MINI
2022
Nguyễn Anh Tú – Phạm Đình Tin – Cao Thanh Tú

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC
CHUN NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO
XE ĐIỆN CHỞ KHÁCH MINI

Người hướng dẫn: Th.S Đỗ Phú Ngưu
Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Anh Tú (1811504210347)
Phạm Đình Tin (1811504210340)
Cao Thanh Tú (1811504210345)
Lớp: 18DL3

Đà Nẵng, 02/2022


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC
CHUN NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO
XE ĐIỆN CHỞ KHÁCH MINI.

Người hướng dẫn: Th.S Đỗ Phú Ngưu
Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Anh Tú (1811504210347)
Phạm Đình Tin (1811504210340)
Cao Thanh Tú (1811504210345)
Lớp: 18DL3

Đà Nẵng, 02/2022


Nhận xét của người hướng dẫn


Nhận xét, đánh giá của doanh nghiệp


Nhận xét của người phản biện


TÓM TẮT

Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo xe điện chở khách mini.
Nhóm sinh viên thực hiện:
Mã số sinh viên:
Lớp:
1. Nguyễn Anh Tú
1811504210347
2. Phạm Đình Tin
1811504210340
18DL3
3. Cao Thanh Tú
1811504210345
Lớp học phần: Đồ án tốt nghiệp động lực (121DTNDL06)
Học phần đồ án tốt nghiệp là một trong những học phần cuối cùng và nó mang
tính quyết định của sinh viên. Địi hỏi người học phải am hiểu và có kiến thức chuyên
sâu về ngành. Với học phần đồ án tốt nghiệp, nhóm chúng em tham gia đăng ký đề tài
“Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo xe điện chở khách mini”
Dựa trên nền tảng lượng kiến thức cơ bản đã được học, cả nhóm đã cùng nhau
nghiên cứu, thiết kế, tính tốn cấu thành nên một xe điện chở khách. Bằng cách tự
nghiên cứu, tính tốn bền, chọn các thơng số vật liệu cho phù hợp, vẽ lên các bản vẽ
mô phỏng 2D, 3D các chi tiết để tiến hành chế tạo nên một mơ hình xe điện gồm nhiều
hệ thống chi tiết tương đối phức tạp đáp ứng độ bền và khả năng ứng dụng cao trong
đời sống.
Để chế tạo nên mơ hình nhóm chúng em đã sử dụng một số thiết bị cốt lõi và
được liệt kê như bên dưới đây:
1 động cơ điện 24v 650w...............................................................................
1 IC điều tốc...................................................................................................
1 bình ắc quy pin Lithium-ion........................................................................
1 bo mạch nạp xả cân bằng cho ắc quy..........................................................
1 bộ khoá điện và các cơng tắc điều khiển tín hiệu........................................
Bộ cần số đảo chiều, chân ga, chân phanh, vô lăng .......................................

Kết quả đạt được là chế tạo mơ hình xe điện chở khách mini. Sản phẩm được vận
hành tốt và đạt được tiêu chí đề ra trước đó là tối ưu hiệu quả vận hành của xe, giá
thành thấp, ứng dụng năng lượng điện để điều khiển động cơ điện và hệ thống chiếu
sáng cũng như khung xe chịu tải tốt vận hành ổn định nhờ hệ thống treo để có thể vận
hành được nhiều phạm vi hoạt động. Góp phần bảo vệ mơi trường, phát triển xe điện
theo xu hướng ô tô điện ngày nay.


Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp


LỜI NĨI ĐẦU
1. Đánh dấu lịch sử hình thành và phát triển của ngành ô tô điện
Trên thế giới xe sử dụng nguồn năng lượng điện đã có q trình phát triển từ rất
lâu. Trong thời kì đầu xe chạy điện rất phát triển thậm chí nó cịn lấn át xe chạy bằng
động cơ đốt trong. Trong năm 1828, Hungary, Ányos Jedlik đã phát minh ra một chiếc
xe mơ hình với quy mô nhỏ được hỗ trợ bởi một động cơ điện mà ông thiết kế.
Năm 1835, một chiếc xe điện có quy mơ nhỏ được thiết kế bởi Giáo sư Stratingh
Groningen, Hà Lan, và được xây dựng bởi trợ lý của ông Christopher Becker. Năm
1835, Thomas Davenport, một thợ rèn người Brandon, Vermont, đã chế tạo một chiếc
xe điện với quy mô nhỏ. Davenport cũng là nhà phát minh đầu ứng dụng động cơ điện
một chiều đầu tiên tại Mỹ.
Khoảng năm 1842 Thomas Davenport và Scotsmen Robert Davidson đã sử dụng
tế bào pin mới nhưng không sạc lại được. Tại Pháp Gaston Plante phát minh ra một
loại pin lưu trữ tốt hơn trong năm 1865 và Camille Faure đã cải thiện pin với khả năng
lưu trữ dài hơn vào 1881.
Năm 1899, một chiếc xe đua được thiết kế tại Bỉ được gọi là "La Jamais
Contente" thiết lập một kỷ lục thế giới đạt tốc độ 68 mph được thiết kế bởi
CamilleJénatzy. Mãi đến 1895, người Mỹ bắt đầu dành sự chú ý cho xe điện sau khi
một xe ba bánh điện được thiết kế bởi AL Ryker và William Morrison xây dựng một

toa xe sáu hành khách vào năm 1891. Nhiều đổi mới và quan tâm đến xe có động cơ
tăng lên rất nhiều trong cuối những năm 1890 và đầu những năm 1900.
Năm 1897, xe điện được sản xuất với mục đích thương mại đầu tiên là đội xe taxi
ở thành phố New York. Xe điện được sản xuất tại Mỹ bởi Anthony, Baker, Columbia,
Anderson, Edison, Fritchle, Studebaker, Riker, Milburn, và những người khác trong
những năm đầu thế kỷ 20.
Đầu năm 1900 mặc dù tốc độ tương đối chậm, nhưng xe điện vẫn có một số ưu
điểm hơn so với các đối thủ cạnh tranh của nó như: xe điện hoạt động êm, khơng có
mùi hơi, tiếng ồn so với các xe chạy xăng. Xe điện được bán trên thị và được giới phụ
nữ u thích vì nó dễ sử dụng.
Cho đến hiện tại, ngành công nghiệp ô tơ điện khơng ngừng phát triển, chúng ta
có thể khẳng định ơ tơ điện là đích đến của mọi xã hội, mọi quốc gia trên thế giới
trong thế kỷ 21 này. Ơ tơ điện khơng chỉ là một phương tiện an tồn, tiện lợi, thân
thiện với mọi người, mà cịn là một giải pháp bắt buộc phải thực hiện để bảo vệ môi
trường và giải quyết vấn đề an ninh năng lượng. Mặt khác, ô tô điện là một sản phẩm
tích hợp nhiều cơng nghệ khác nhau. Nghiên cứu ơ tơ điện, do đó sẽ mang lại nhiều tri

i


thức khoa học mới, vừa kích thích sự phát triển của các nghiên cứu liên ngành, vừa
góp phần vào sự phát triển của mỗi ngành khoa học như Điện, Điện tử, Hóa học, Cơng
nghệ thơng tin, Vật liệu, Cơ khí.
2. Nhận thức sự phát triển của ngành ô tô
Ngày nay, cuộc sống hiện đại kéo theo nhu cầu giải trí và du lịch của con người
ngày càng tăng lên như một hệ quả tất yếu. Các khu du lịch vì thế cũng mọc lên càng
nhiều về quy mô và số lượng. Vấn đề thứ nhất đặt ra ở đây là do quy mô tăng lên dẫn
đến việc di chuyển qua lại giữa các nơi trong khu du lịch càng trở nên khó khăn hơn và
việc sử dụng ơ tơ, xe máy hồn tồn khơng có mỹ quan cũng như thân thiện với môi
trường. Thứ hai là ngày nay khách du lịch ngày càng muốn đi tìm sự mới mẻ, độc đáo

không chỉ về cảnh quan ở các khu du lịch mà còn cả về phương thức phục vụ cũng như
chất lượng dịch vụ. Đáp ứng như cầu đó, nhóm sinh viên chúng em đã quyết định
nghiên cứu, thiết kế, chế tạo ra một chiếc xe điện chở khách mini gọn nhẹ, êm ái và thân
thiện với môi trường giúp khách du lịch di chuyển dễ dàng qua lại giữa các nơi trong
khu du lịch.
Là một trong những sinh viên trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật – Đại học Đà
Nẵng, nhận thức được tầm quan trọng của việc học và song song với nghề nghiệp sau
này. Cùng với sự giúp đỡ của quý thầy cô và bạn bè trong thời gian theo học 4 năm
vừa qua, nhóm sinh viên chúng em càng hiểu sâu sắc hơn về thế mạnh của ngành ơ tơ
đang theo học.
Trên cơ sở, khung chương trình đào tạo của nhà trường đã mở ra môn học “Đồ án
tốt nghiệp động lực” dành riêng cho sinh viên cơng nghệ kỹ thuật ơ tơ. Ngồi những
kiến thức nền tảng được học ở trường, cộng với thời gian thực tập tốt nghiệp vừa qua
tại doanh nghiệp, nhóm chúng em đã được thực hành trực tiếp với những máy móc và
công nghệ hiện đại trên ô tô. Dựa trên nền tảng kiến thức được học và trực tiếp tham
gia vào hoạt động sửa chữa, tìm hiểu thực tế về các công nghệ, thiết kế và những đổi
mới của ngành công nghiệp ơ tơ. Chính những lợi thế ngành theo học, nhóm chúng em
càng nhận ra rằng ngày nay ở các khu du lịch vui chơi giải trí vấn đề phục vụ việc đi
lại của khách du lịch ngày càng được quan tâm là vấn đề để thu hút khách du lịch. Vận
dụng những thiết kế, chế tạo của những dòng xe đã ra đời cũng với hành trang kiến
thức được học tập tại trường nhóm chúng em cũng phát triển đồ án tốt nghiệp để
hướng tới mục tiêu đảm bảo tính an tồn và tiện nghi trên ơ tơ điện cho người sử dụng.
3. Lời cảm ơn
Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, nhóm sinh viên chúng em đã nhận được
nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo tận tình của thầy cơ, gia đình và bạn bè.

ii


Nhóm sinh viên chúng em gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo Th.S Đỗ Phú

Ngưu, giảng viên Bộ mơn Cơng Nghệ Kỹ Thuật Ơ Tơ – trường Đại Học Sư Phạm Kỹ
Thuật Đà Nẵng người đã tận tình hướng dẫn, theo sát chỉ bảo nhóm sinh viên chúng
em trong suốt q trình làm đồ án tốt nghiệp.
Nhóm sinh viên chúng em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong
trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Đà Nẵng nói chung, các thầy cơ trong Bộ mơn
Cơng Nghệ Kỹ thuật nói riêng đã dạy dỗ cho em kiến thức về các môn đại cương cũng
như các môn chuyên ngành, giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều
kiện giúp đỡ em trong suốt q trình học tập.
Cuối cùng, nhóm sinh viên chúng em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến
gia đình, người thân và bạn bè đã khuyến khích động viên chúng em hồn thành đề tài
tốt nghiệp này.
Nhóm chúng em xin trân trọng cảm ơn!

iii


CAM ĐOAN
Nhóm sinh viên thực hiện “ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỘNG LỰC” xin cam đoan:
Đề tài “NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO XE ĐIỆN CHỞ KHÁCH MINI”, dựa
trên sự cố gắng, nỗ lực của cả nhóm, giúp đỡ từ phía nhà trường và dưới sự hướng dẫn
nhiệt tình của thầy Th.S Đỗ Phú Ngưu.
Mọi thông số kỹ thuật, số liệu phân tích, viết báo cáo, xây dựng mơ hình đều do
nhóm sinh viên chúng em tự tìm hiểu, phân tích kỹ càng một cách khách quan, uy tín,
trung thực, có nguồn gốc rõ ràng. Nhóm chúng em xin chịu hồn tồn trách nhiệm nếu
có sự khơng trung thực trong q trình nghiên cứu đề tài này.
Đà Nẵng, ngày tháng năm 20
Nhóm sinh viên thực hiện
(Chữ ký, họ và tên sinh viên)

MỤC LỤC

Nhận xét của người hướng dẫn
Nhận xét, đánh giá của doanh nghiệp
Nhận xét của người phản biện
Tóm tắt
Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp
Lời nói đầu..................................................................................................................i
Lời cam đoan............................................................................................................... iv
Mục lục........................................................................................................................ v
Danh sách các bản, hình vẽ..........................................................................................vi
Tran
MỞ ĐẦU....................................................................................................................... 1
Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI........................................................................4
1.1 Giới thiệu chung về ô tô điện.................................................................................4
1.1.1 Lịch sử phát triển của xe ô tô điện .......................................................................4
1.1.2 Ơ nhiễm khơng khí từ phương tiện giao thơng sử dụng nhiên liệu hóa thạch .........6
1.1.3 Xu hướng sử dụng nhiên liệu sạch cho ô tô .........................................................8
1.1.4 Nhu cầu sử dụng xe điện ......................................................................................9
1.1.5 Hiệu quả năng lượng và vấn đề ô nhiễm môi trường của xe điện ......................10
1.1.6 Tình hình sản xuất và sử dụng xe điện trên thế giới và tại Việt Nam .................10
1.1.7 Những lợi ích khi sử dụng xe điện .....................................................................12
1.1.8 Điều kiện phát triển pin Lithium-ion..................................................................12
1.2 Tính cấp thiết của đề tài......................................................................................17
1.3 Giới thiệu mơ hình...............................................................................................17
Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT...............................................................................19
2.1 Hệ thống khung – vỏ ô tô ....................................................................................19
2.1.1 Tổng quan về hệ thống khung – vỏ trên ơ tơ.......................................................19
2.1.2 Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế khung.................................................19
2.1.3 Phân tích và lựa chọn hình dáng vỏ....................................................................20

2.2 Hệ thống treo .......................................................................................................23
2.2.1 Tổng quan về hệ thống treo trên ơ tơ...................................................................23
2.2.2 Phân tích chọn loại hệ thống treo........................................................................23
2.3 Hệ thống lái .........................................................................................................26


2.3.1 Tổng quan về hệ thống lái trên ô tô:....................................................................26
2.3.2 Phân tích chọn hệ thống lái.................................................................................26
2.3.3 Chọn hệ thống lái cho xe thiết kế........................................................................29
2.4 Hệ thống phanh....................................................................................................29
2.4.1 Tổng quan về hệ thống phanh.............................................................................29
2.4.2 Phân tích phương án thiết kế hệ thống phanh chính cho xe ...............................30
2.5 Hệ thống điện......................................................................................................31
2.5.1 Tổng quan về hệ thống điện trên ô tô..................................................................31
2.5.2 Sơ đồ mạch điện..................................................................................................31
2.5.3 Động cơ điện 1 chiều .........................................................................................34
2.5.4 IC điều tốc...........................................................................................................38
2.5.5 Cần số đảo chiều.................................................................................................40
2.5.6 Chân ga...............................................................................................................41
2.6 Pin Lithium-ion....................................................................................................42
2.6.1 Tổng quan về pin Lithium-ion ...........................................................................42
2.6.2 Sơ đồ mạch điện nối pin Lithium-ion..................................................................44
2.6.3 Phân tích thiết kế lựa chọn pin Lithium-ion........................................................44
Chương 3 TÍNH TỐN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH.................................46
3.1 Thiết kế tổng thể...................................................................................................46
3.1.1 Lựa chọn hình dáng vỏ........................................................................................46
3.1.2 Thiết kế khung....................................................................................................46
3.1.3 Xác định kích thước sơ bộ của khung.................................................................49
3.1.4 Vật liệu và cơng nghệ chế tạo khung xe..............................................................49
3.2 Tính chọn các thơng số kích thước và tải trọng.................................................50

3.2.1 Khung xe............................................................................................................. 50
3.2.3 Động cơ .............................................................................................................. 51
3.3 Thiết kế, tính tốn hệ thống treo ........................................................................55
3.3.1 Các số liệu ban đầu và số liệu tham khảo............................................................55
3.3.2 Tính tốn các thơng số dao động của bánh xe với thân xe..................................55
3.4 Chế tạo mơ hình...................................................................................................58
3.4.1 Cơ sở thiết lập quy trình lắp ráp..........................................................................58
3.4.2 Quy trình công nghệ lắp ráp xe điện chở khách mini..........................................62
Chương 4 KẾT QUẢ THỰC HIỆN..........................................................................82
4.1 Kết quả thực hiện đề tài......................................................................................82
4.2 Ưu điểm và nhược điểm của mơ hình.................................................................82
4.2.1 Ưu điểm..............................................................................................................82


4.2.2 Nhược điểm........................................................................................................82
KẾT LUẬN.................................................................................................................82
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................84


DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH V
BẢNG 2.1 Bảng thơng số kỹ thuật động cơ điện.........................................................37
BẢNG 2.2 Bảng thông số kỹ thuật IC.........................................................................39
BẢNG 2.3 Bảng thông số kỹ thuật cần số đảo chiều...................................................41
BẢNG 2.4 Bảng thông số kỹ thuật chân ga.................................................................42
BẢNG 3.1 Bảng thông số thép CT3............................................................................50
BẢNG 3.2 Thông số cơ bản động học của xe..............................................................54
BẢNG 3.3 Thông số kỹ thuật xe điện chở khách mini sử dụng động cơ điện..............58
BẢNG 3.4 Mô tả nguyên công lắp ráp gầm xe............................................................65
BẢNG 3.5 Mô tả nguyên công lắp ráp nội thất xe.......................................................68
BẢNG 3.6 Danh mục linh kiện và tổng thành lắp ráp.................................................69

.........................................................................................................................................
Y
HÌNH 1.1 Các phương tiện giao thông thải chất thải trực tiếp ra mơi trường................6
HÌNH 1.2 Xu hướng phát triển ơ tơ sạch.......................................................................8
HÌNH 1.3 Tỷ lệ lựa các dịng xe của các quốc gia.......................................................10
HÌNH 1.4 Hình ảnh sản xuất xe điện tại Việt Nam......................................................11
HÌNH 1.5 Máy bay X-57 Maxwell chạy hồn tồn bằng điện do NASA phát triển.....13
HÌNH 1.6 Pin Lithium-ion...........................................................................................13
HÌNH 1.7 Vụ cháy xe điện Tesla S và trạm sạc ở Na Uy.............................................14
HÌNH 1.8 Xe điện 4 chỗ ngồi......................................................................................18
HÌNH 2.1 Loại khung ô tô chịu lực tất cả dùng cho xe thiết kế...................................20
HÌNH 2.2 Kiểu vỏ xe khơng chịu tải...........................................................................20
HÌNH 2.3 Vỏ xe dạng chịu nữa tải...............................................................................21
HÌNH 2.4 Vỏ xe chịu tải..............................................................................................22
HÌNH 2.5 Một số dạng vỏ xe chịu tải..........................................................................22
HÌNH 2.6 Hệ thống treo phụ thuộc..............................................................................24
HÌNH 2.7 Hệ thống treo độc lập..................................................................................24
HÌNH 2.8 Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng...............................................................27
HÌNH 2.9 Dẫn động lái 3 khâu....................................................................................28
HÌNH 2.10 Dẫn động lái 6 khâu..................................................................................28
HÌNH 2.11 Sơ đồ dẫn động lái.....................................................................................29
HÌNH 2.12 Dẫn động cơ khí........................................................................................30
HÌNH 2.13 Sơ đồ tổng qt hệ thống điện của xe........................................................32
HÌNH 2.14 Sơ đồ mạch điện thân xe...........................................................................33
HÌNH 2.15 Sơ đồ mạch điện điều khiển tín hiệu.........................................................34


HÌNH 2.16 Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ.........................................................34
HÌNH 2.17 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của động cơ điện một chiều...........................35
HÌNH 2.18 Đồ thị đặc tính cơ của động cơ điện..........................................................36

HÌNH 2.19 Các kích thước cơ bản của động cơ điện sử dụng.....................................37
HÌNH 2.20 IC điều tốc.................................................................................................38
HÌNH 2.21 Các linh kiện mở rộng của hệ thống điện [10]..........................................38
HÌNH 2.22 Sơ đồ đấu dây bo điều khiển chổi than......................................................39
HÌNH 2.23 Cần số đảo chiều.......................................................................................40
HÌNH 2.24 Cấu tạo chi tiết cần số đảo chiều...............................................................40
HÌNH 2.25 Chân ga.....................................................................................................41
HÌNH 2.26 Cấu tạo chi tiết chân ga.............................................................................41
HÌNH 2.27 Cảm biến Hall...........................................................................................42
HÌNH 2.28 Kích thước pin...........................................................................................43
HÌNH 2.29 Cấu tạo của pin Lithium-ion......................................................................43
HÌNH 2.30 Sơ đồ nối dây............................................................................................44
HÌNH 3.1 Hình dáng ban đầu vỏ xe.............................................................................46
HÌNH 3.2 Sơ đồ bố trí chung.......................................................................................48
HÌNH 3.3 Kích thước sơ bộ của khung........................................................................50
HÌNH 3.4 Kiểm tra hành trình động của bánh xe.........................................................58
HÌNH 3.5 Hệ thống treo trước.....................................................................................59
HÌNH 3.6 Sơ đồ dẫn động lái.......................................................................................62
HÌNH 3.7 Sơ đồ lắp ráp...............................................................................................65
HÌNH 3.8 Chuẩn bị chassi...........................................................................................72
HÌNH 3.9 Chuẩn bị các chi tiết....................................................................................73
HÌNH 3.10 Hệ thống treo trước...................................................................................73
HÌNH 3.11 Lắp các gối bi............................................................................................74
HÌNH 3.12 Hệ thống treo sau......................................................................................74
HÌNH 3.13 Sơ đồ dẫn động lái.....................................................................................75
HÌNH 3.14 Lắp cơ cấu lái............................................................................................75
HÌNH 3.15 Lắp các đăng lái........................................................................................75
HÌNH 3.16 Lắp rotuyn lái............................................................................................76
HÌNH 3.17 Lắp ráp đĩa phanh cho từng bán trục.........................................................77
HÌNH 3.18 Lắp ráp củ phanh.......................................................................................77

HÌNH 3.19 Lắp ráp visai..............................................................................................78
HÌNH 3.20 Lắp ráp bộ tăng, giảm độ căng của xích....................................................79



Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo xe điện chở khách mini

MỞ ĐẦU

1. Mục đích thực hiện đề tài
Cuốc sống hiện đại và ngày càng phát triển kéo theo nhu cầu sử dụng của con
người đối với sản phẩm công nghệ ngày càng gia tăng cả về số lượng và chất lượng.
Hiện nay, việc sử dụng các phương tiện để đi lại trở nên cực kì thiết yếu đối với chúng
ta. Nó khơng chỉ đơn giản là chiếc ơ tơ, xe máy để đi lại, vận chuyển hàng hoá mà
ngày nay đến các khu du lịch, cơng viên giải trí, sở thú,... cũng cần một chiếc xe có thể
giúp du khách di chuyển dễ dàng mà nhanh chóng, thuận tiện, êm ái, thân thiện với
môi trường. Để đáp ứng nhu cầu đó, nhóm sinh viên chúng em đã quyết định nghiên
cứu, thiết kế, chế tạo một loại xe điện chở khách mini để phù hợp với việc sử dụng
trong các khu công viên du lịch. Điểm cốt lõi của chiếc xe là nó chạy trong khu vui
chơi, giải trí, khu du lịch nên ngồi việc nó thuận tiện, dễ sử dụng, thân thiện với mơi
trường thì nó cịn phải có thiết kế mới mẻ, tinh tế hấp dẫn khu du lịch và đặc biệt là giá
thành thấp để các chủ đầu tư khu du lịch trang bị thêm cho khu du lịch của mình. Hiện
nay, trên thị trường đã có nhiều sản phẩm xe điện chở khách chế theo mơ hình này và
tại nhiều khu du kịch đã bắt đầu áp dụng vào thức tế, song hầu hết chúng ra là các loại
xe theo kiểu như mơ hình xe bus với nhiều chổ ngồi, công suất lớn, nguồn năng lượng
điện thường được lấy từ các bình ắc quy axit chì nhưng khơng mang lại hiệu quả cao.
Biết được điều đó nên nhóm đã quyết định thiết kế, bố trí lại các vị trí để tạo nên chiếc
xe nhỏ gọn nhưng vẫn đảm bảo được những tiêu chí về số lượng khách và với việc
nhóm đưa nguồn năng lượng điện lấy từ pin Lithium-ion sẽ cải thiện việc tích trữ năng
lượng và độ ổn định cho xe.

Bằng vào việc lĩnh hội kiến thức môn học trong nhà trường và thực hành trong
xưởng thực hành nhóm chúng em muốn tạo nên một bộ khung xe thật chắc chắn bằng
việc chế tạo từng hệ thống: hệ thống khung gầm, hệ thống treo, hệ thống điện gồm: hệ
thống điều khiển động cơ điện, hệ thống chiếu sáng và tín hiệu... Tái chế, chế tạo pin
Lithium-ion góp phần hồn thiện 1 mơ hình xe điện chở khách hồn chỉnh hoạt động
ổn định và có ứng dụng thực tế cao.
Với nhiều ưu điểm tối ưu hơn như hệ thống khung gầm chế tạo đơn giản nhưng
chắc chắn chịu được tải tốt cho toàn bộ thân xe, hệ thống treo được bố trí 2 bánh trước
là hệ thống treo độc lập và 2 bánh sau hệ thống treo phụ thuộc giúp tăng thêm tính ổn
định cho tồn bộ thân xe khi di chuyển. Nhờ hệ thống xe di chuyển bằng động cơ điện
nên khả năng chiếm diện tích trên tổng thể xe không quá lớn so với động cơ xăng
thông thường và dễ dàng sửa chữa hoặc thay thế cũng trở nên thuận lợi hơn. Đặc biệt,
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Anh Tú
Phạm Đình Tin
Cao Thanh Tú

Người hướng dẫn: Th.S Đỗ Phú Ngưu

1


Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo xe điện chở khách mini

xe hoạt động nhờ nguồn năng lượng điện được tích trữ trong pin Lithium-ion cung cấp
cho động cơ điện và hệ thống chiếu sáng vào ban đêm cũng là một ưu điểm lớn nên
việc tái sử dụng nguồn năng lượng cũng trở nên dễ dàng bằng cách cấp nguồn sạc vào
IC sạc trong một thời gian nhất định. Hơn hết nguồn năng lượng điện này là nguồn
năng lượng sạch góp một phần hạn chế ơ nhiễm mơi trường do khí thải từ động cơ đốt
trong gây ra và cũng đi theo xu hướng tiến bộ khoa học của ngày nay sử dụng nguồn
năng lượng điện vào ô tô như chủ trương của tập đoàn xe điện “Tesla”.

2. Mục tiêu nghiên cứu
Thiết kế, chế tạo chiếc xe với các thông số dự kiến:
 Tải trọng: 4 người (250kg)
 Tốc độ tối đa: 13km/h
 Thời gian tăng tốc từ 0 đến 13km/h: 13 giây
 Khối lượng thân xe: 87kg
 Tái chế nguồn năng lượng pin Lithium-ion từ các cell pin laptop, sạc dự phòng
bị hư hỏng
 Thiết kế nhỏ gọn, khả năng vận hành êm ái, dễ dàng và đặc biệt là có thiết kế
thân thiện, phù hợp với khơng gian tại các khu du lịch
3. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu, thiết kế, lắp đặt, chế tạo mơ hình.
Đối tượng nghiên cứu:
 Lĩnh vực cơng nghệ kỹ thuật ơ tơ,
 Tính tốn bền các chi tiết lắp đặt trên xe
 Tính chọn các thơng số
 Tái chế các cell pin Lithium-ion hỏng từ laptop, sạc dự phòng,... để làm nguồn
năng lượng cho xe
4. Phương pháp nghiên cứu
a. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
 Mơ hình hố chuyển động của xe
 Tính tốn chọn động cơ cho xe
 Tính tốn động học, động lực học
 Tìm kiếm tài liệu, thu thập thông tin dựa trên các nghiên cứu, báo cáo, tạp chí
trên Internet liên quan đến đề tài.
b. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
Xây dựng chương trình và mơ phỏng mơ hình, từ đó thiết kế và chế tạo thành
cơng mơ hình, chạy thực nghiệm và đánh giá kết quả
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Anh Tú
Phạm Đình Tin

Cao Thanh Tú

Người hướng dẫn: Th.S Đỗ Phú Ngưu

2


Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo xe điện chở khách mini

5. Cấu trúc của đồ án tốt nghiệp
Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Chương 3 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH
Chương 4 KẾT QUẢ THỰC HIỆN

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Anh Tú
Phạm Đình Tin
Cao Thanh Tú

Người hướng dẫn: Th.S Đỗ Phú Ngưu

3


Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1. Giới thiệu chung về ô tô điện
1.1.1. Lịch sử phát triển của xe ô tô điện [1]
Lịch sử phát triển ô tô điện ở nước ngồi:
Ơ tơ điện đã có lịch sử phát triển gần 150 năm và có nhiều giai đoạn thăng trầm.

Chiếc ô tô điện mang dáng vẻ hiện đại được chế tạo bởi Thomas Parker vào năm 1895.
Ơ tơ điện nhanh chóng bước vào thời đại hồng kim trong những năm đầu thế kỷ 20.
Mặc dù tốc độ chưa cao (khoảng 30~40 km/h) nhưng ơ tơ điện nhanh chóng được con
người đương thời ưa thích. Vào những năm 1900, ơ tô điện cá nhân và taxi điện xuất
hiện nhiều trên các con đường tại các thành phố lớn ở Mỹ và châu Âu. Nhưng thời đại
hồng kim ấy khơng kéo dài lâu. Ơ tơ dùng động cơ đốt trong tuy rất ồn và thải ra khí
quyển nhiều chất độc hại, nhưng lại có ưu thế vượt trội về tốc độ và độ dài của hành
trình. Ơ tơ điện rơi vào lãng quên trong những năm 1920 đến 1980.
Vào thập kỷ cuối cùng của thế kỷ 20, thời đại phục hưng của ô tô điện bắt đầu
với hai lý do chủ yếu. Thứ nhất, nhiên liệu hóa thạch khơng phải là nguồn năng lượng
vĩnh cửu. Thứ hai, theo các bản báo cáo của Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí
hậu, lồi người chịu trách nhiệm chính cho sự nóng lên tồn cầu. Chính vì đó, ơ tơ
điện trở thành mối quan tâm của các tổ chức quốc tế, các chính phủ, các cơng ty ơ tơ,
các nhà nghiên cứu và người tiêu dùng. Xe hybrid được coi là “giải pháp tình thế”
trong giai đoạn q độ, khi mà cơng nghệ ắc quy chưa đáp ứng kịp yêu cầu của phát
triển của ngành ô tô điện. Một số hãng đã cho ra đời sản phẩm vào những năm 1990,
thành công nhất phải kể đến Toyota Prius và Honda Insight. Đầu thế kỷ 21, ô tô thuần
điện đã trở thành hiện thực. Một số mẫu ô tô điện tiêu biểu đã ra mắt và chiếm lĩnh thị
trường Nhật, Mỹ, châu Âu như Mitsubishi iMiEV năm 2009, Nissan Leaf năm 2010,
Tesla Model S năm 2012. Cho đến nay, mỗi tập đồn ơ tô lớn trên thế giới đều đã phát
triển một mẫu ô tô điện gắn với thương hiệu của riêng mình, như BMW i3, Mercedes
B-Class Electric Drive, Volkswagen E-Golf, Mitsubishi i-MiEV,… Cho đến tháng 12
năm 2018, ô tô điện đã đạt tới con số 5,1 triệu đơn vị trên thị trường ô tô con thế
giới. Từ cuối những năm 1990, các trung tâm nghiên cứu ơ tơ điện đã được hình thành
và phát triển tại nhiều trường đại học ở Mỹ, châu Âu, Nhật Bản, Trung Quốc, Hàn
Quốc. Các hội nghị quốc tế lớn như EVS và IEEE-VPPC (hội nghị về lĩnh vực Năng
lượng và Điều khiển các phương tiện chạy điện) đã trở thành diễn đàn để các nhà
nghiên cứu trao đổi và giới thiệu những công nghệ mới trong lĩnh vực ô tô điện.

Lịch nghiên cứu và phát triển ô tô điện ở Việt Nam:
Trong vài năm trở lại đây, một số sản phẩm xe điện mang tính thử nghiệm đã
được nghiên cứu chế tạo bởi các nhà khoa học và các nhà sáng chế không chuyên Việt
Nam. Năm 2004, ông Đặng Thế Minh với sự hỗ trợ của Uỷ Ban Nhân Dân tỉnh Lào
Cai đã mua 10 chiếc Minibus của Trung Quốc và cho ra đời 5 chiếc Minibus Việt Nam
với tốc độ 50km/h, chạy được 100km mỗi lần nạp, xe chở được 11 người. Sản phẩm
này mang tính sao chép đơn thuần, chế tác lại về mẫu mã và sau đó cũng không tiếp
tục phát triển. Năm 2008, ông Trần Văn Tâm sống tại Củ Chi – Thành Phố Hồ Chí
Minh đã tự nghiên cứu và chế tạo xe điện 3 bánh có sức chở 3 người, tốc độ 35km/h,
sử dụng động cơ một chiều 48V-800W, 4 ắc quy 12V/50Ah, chạy 40km nạp một lần.
Đây là thành cơng đáng khích lệ đối với một nhà sáng chế nghiệp dư, tuy nhiên những
chỉ tiêu chất lượng của xe cịn thấp, khơng thể sản xuất hàng loạt.
Bên cạnh những chế tác nghiệp dư cũng có những xe điện là sản phẩm từ cơng
trình nghiên cứu khoa học của sinh viên và giảng viên một số trường đại học. Năm
2005, nhóm sinh viên K29 khoa Cơ khí trường Đại học Cần Thơ đã chế tạo một xe
điện chạy bằng ắc quy năng lượng mặt trời. Xe có tải trọng 120kg, tốc độ 25km/h, sử
dụng 2 động cơ một chiều 250W, nguồn gồm 2 ắc quy nối với tấm ắc quy mặt trời.
Việc sử dụng năng lượng mặt trời để nạp điện cho ắc quy là một hướng đi đáng ghi
nhận, tuy vậy nó chưa thể sử dụng cho ô tô điện.
Năm 2009, một xe điện tải trọng 2 tấn, tốc độ 10km/h sử dụng 2 động cơ một
chiều được chế tạo bởi nhóm giảng viên Học viện Kỹ thuật Quân sự. Xe này có tốc độ
rất thấp, không phù hợp cho ứng dụng giao thông.
Trung tâm Nghiên cứu ứng dụng và Sáng tạo công nghệ, trường Đại học Bách
Khoa Hà Nội là đơn vị tiên phong trong việc nghiên cứu bài bản về ô tô điện. Đây là
một đề tài khoa học được nghiên cứu trong trường đại học và nội dung thực hiện được
giới hạn trong việc nghiên cứu thiết kế chế tạo những thành phần chính và cơ bản của
ơ tơ điện là hệ truyền động và hệ điều khiển cho ô tô điện. Các nghiên cứu và sản
phẩm của đề tài bao gồm: biến tần, hệ truyền động động cơ điện, bộ biến đổi DC/DC
và bộ điều khiển trung tâm cho ô tô điện. Các kết quả nghiên cứu này sẽ khơng chỉ
được ứng dụng cho ơ tơ điện mà cịn có thể mở rộng cho các ứng dụng trong cơng

nghiệp và năng lượng tái tạo.
Ngày 22 tháng 1 năm 2021, sau 3 năm đi vào hoạt động, VinFast đã chính thức
cơng bố nghiên cứu phát triển thành cơng 3 dịng xe điện SUV thông minh đầu tiên là
VF31, VF32 và VF33, sử dụng cơng nghệ trí tuệ nhân tạo, sở hữu tính năng tự hành.
Trong đó, VF31 là dịng SUV cỡ vừa (phân khúc C) và chỉ có một phiên bản xe điện,
VF32 là xe SUV cỡ trung (phân khúc D), VF33 là xe SUV cỡ đại (phân khúc E). VF32


và VF33 đều có 2 phiên bản điện và xăng. Đặc biệt, ngày 24/3/2021 VinFast chính thức
cơng bố nhận đặt hàng mẫu ô tô điện đầu tiên VF e34 với giá 690 triệu đồng. Dự kiến,
những chiếc xe điện VinFast VF e34 đầu tiên sẽ được bàn giao cho khách hàng vào tháng
11.2021. Đây là bước bức phá vượt bậc của đại diện hãng sản xuất xe ô tô điện của Việt
Nam.
1.1.2. Ơ nhiễm khơng khí từ phương tiện giao thơng sử dụng nhiên liệu hóa thạch
[2]
Với sự phát triển của xã hội thì các phương tiện tham gia giao thông trên đường
cũng ngày càng gia tăng. Và trong quá trình hoạt động đó thì các phương tiện giao
thơng đã thải ra mơi trường bên ngồi rất nhiều loại khí độc hại như CO, CO2, NO2,
những loại khói đen,… Tùy theo từng loại động cơ và nhiên liệu mà khối lượng các
chất thải độc hại chiếm tỷ lệ khác nhau trong khí xả.
Ở khu đơ thị với mật độ xe cộ rất đơng thì lượng CO (cacbon monoxit) trong
khơng khí thường rất cao. Trong khơng khí có khoảng 15% do các phương tiện giao
thơng vận tải thải ra. Nó khơng những gây ơ nhiễm mơi trường mà cịn có tác động rất
lớn đến sức khỏe con người. Khi CO xâm nhập vào cơ thể sẽ liên kết với hemoglobin
trong máu gây cản trở sự tiếp nhận O2 dẫn đến nghẹt thở.
Chính vì thế mà loại khí này rất có hại đối với phụ nữ mang thai và những người
mắc bệnh tim mạch. Nhẹ thì có các triệu chứng nhức đầu, buồn nơn, rối loạn thị giác,
mệt mỏi,… cịn nếu nặng thì sẽ dẫn đến tình trạng thiếu oxy trong máu và mô, rối loạn
hô hấp, hệ thần kinh, hệ tim mạch sẽ bị tổn thương, liệt hô hấp,…

Hình 1.1 Các phương tiện giao thơng thải chất thải trực tiếp ra mơi trường.
Cịn đối với khí Hydro cacbon được thải ra ngồi mơi trường từ các phương tiện
giao thông, chúng là những chất rất độc gây rối loạn hơ hấp ngay với nồng độ thấp.
Chúng có thể làm sưng màng phổi, hẹp cuống phổi, làm viêm mắt, viêm mũi,… Bên
cạnh đó chúng cịn là ngun nhân gây ung thư họng, phổi và đường hô hấp.
Ở các khu đô thị thì loại khí oxit nito được giao thơng thải ra mơi trường khoảng
50% mật độ khí trong khơng khí. Loại khí này là hỗn hợp của 2 khí NO và NO2,
chúng đóng vai trị quan trọng trong việc tạo ra ơ nhiễm khơng khí. Khi tiếp xúc với
những loại khí này với nồng độ thấp có thể có những biểu hiện như rối loạn tiêu hóa,
viêm phế quản hay là tổn thương răng.
Đặc biệt, với khí SO2 có trong khơng khí là chất hàng đầu được cho là ngun
nhân quan trọng gây hại cho sức khỏe của người dân đơ thị. SO2 gây kích ứng niêm
mạc mắt và các đường hô hấp trên. Với nồng độ cao, SO2 gây viêm kết mạc, trong
trường hợp tiếp xúc ồ ạt với chất này có thể gây chết người do ngừng hơ hấp.
Khói đen cũng là một loại khí thải gây nguy hiểm, chúng làm cản tầm nhìn của
người đi đường, làm cho giao thơng khơng an tồn. Chì là một trong những tác nhân
gây ơ nhiễm quan trọng. Chì có trong khí thải của động cơ xăng. Hơi chì theo khí thải
phân tán vào khơng khí, rất có hại cho sức khỏe con người, gia súc và cây cối. Loại xe
diesel khơng chứa chì nhưng lại thải ra nhiều loại hạt trong khơng khí, các hạt này kết


hợp với khí khác gây viêm cuống phổi, hen suyễn,... Có một số hạt cịn có khả năng
gây ung thư.
Bên cạnh nguồn khí bụi sinh ra từ phương tiện giao thơng thì cịn có cát bụi đất đá tồn
đọng trên đường do chuyên chở các vật liệu xây dựng, chở rác hay do chất lượng đất
kém. Nguồn bụi này tồn đọng trên đường, khi xe cộ đi thì sẽ bám vào xe và cuốn theo
lốp xe khi xe chạy. Điều nay làm ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường không khí, gây
ơ nhiễm khơng khí và ảnh hưởng đến hệ hô hấp của con người.
Và cuối cùng tiếng ồn là dạng ô nhiễm phổ biến ở đô thị và các phương tiện giao

thông. Tiếng ồn gây tác hại lớn đến tồn bộ cơ thể nói chung và cơ quan thính giác nói
riêng. Tiếng ồn mạnh và thường xun thì sẽ gây ra triệu chứng đau đầu, chóng mặt, sợ
hãi, bực tức vơ cớ, mệt mỏi. Tiếng ồn cịn làm cho không gian sống trở nên ồn ào, mất đi
sự yên tĩnh, làm môi trường trở nên thiếu trong lành và tổn hại đến sức khỏe của con
người.
Theo WHO, ô nhiễm khơng khí từ phương tiện giao thơng được coi là kẻ giết
người thầm lặng. Ước tính có khoảng 30% các trường hợp tử vong do ung thư phổi có
liên quan đến ơ nhiễm khơng khí. Tương tự như vậy, tỷ lệ đột quỵ não cũng như các
bệnh lý về tim mạch chiếm khoảng 25%. Riêng đối với bệnh lý hô hấp, các đối tượng
bị ảnh hưởng sẽ nhiều hơn rất nhiều, ước tính khoảng 43% các trường hợp tử vong do
các bệnh lý hơ hấp có liên quan đến ơ nhiễm khơng khí. Do đó WHO đã khuyến cáo
nếu chúng ta khơng có biện pháp để bảo vệ mơi trường, giữ cho bầu khơng khí trong
lành, chất lượng khơng khí tốt thì con người sẽ là đối tượng đầu tiên phải gánh chịu
hậu quả và tiếp theo sẽ là thế hệ tương lai của chúng ta.
1.1.3. Xu hướng sử dụng nhiên liệu sạch cho ơ tơ [3]

Hình 1.2 Xu hướng phát triển ô tô sạch