Thiết kế nguồn động lực và hệ thống truyền lực mô tô điện thể thao đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ kỹ thuật ô tô

MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................... 3
DANH MỤC BẢNG .................................................................................................. 6
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ...................................................................................... 7
1.1.

Bối cảnh tổng quan tình hình .....................................................................7

1.2.

Nhiệm vụ dự án. ...........................................................................................7

1.3.

Đối tượng nghiên cứu. .................................................................................7

1.4.

Phương pháp nghiên cứu. ...........................................................................8

1.5.

Nội dung nghiên cứu....................................................................................8

1.6.

Đối tượng sử dụng. ......................................................................................8

1.7.

Giới hạn đề tài. .............................................................................................8

CHƯƠNG 2: PHÁT TRIỂN THÔNG SỐ KỸ THUẬT ........................................ 9
2.1.

Tham khảo từ các nghiên cứu khác. ..........................................................9

2.2.

Xây dựng kịch bản sử dụng. .......................................................................9

2.2.1.

Quy định về tốc độ ................................................................................9

2.2.2.

Điều kiện sử dụng của xe ....................................................................10

2.3.

Tham khảo các xe trên thị trường. ..........................................................10

2.4.

Tiêu chí đánh giá thiết kế. .........................................................................19

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ Ý TƯỞNG .................................................................... 20
3.1.

3.2.

Tính tốn các thơng số theo yêu cầu đặt ra. ............................................20
3.1.1.

Chọn phân bố tải trọng lên bánh sau và bánh trước. ..................20

3.1.2.

Tính tốn trọng tâm của xe. ...........................................................21

Tính động cơ điện. .....................................................................................24

3.2.1.

Các tiêu chí u cầu. ...........................................................................24

3.2.2.

Tính tốn động cơ điện. ......................................................................24

3.3.

Chọn mơ tơ điện. ........................................................................................27

3.4.

Phương án thiết kế .....................................................................................33

3.4.1.

Các phương án thiết kế hệ thống truyền lực. ...................................33

3.4.2.

Chọn phương án và tính tốn tỉ số truyền. .......................................34

3.4.3.

Tính tốn bộ truyền xích. ...................................................................37

3.4.4.

Độ dốc cực đại mà xe leo được...........................................................39

1


CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG ĐỘNG LỰC HỌC BẰNG PHẦN MỀM
MATLAB ................................................................................................................. 40
4.1.

Giới thiệu phần mềm Matlab. ..................................................................40

4.2.

Các khối cơ bản sử dụng để mô phỏng xe. ..............................................41

4.3.

Điều chỉnh các thông số theo đặc tính của xe..........................................49

4.4.

Phương án mơ phỏng. ...............................................................................55

4.4.1.

Sử dụng khối Servomotor. .................................................................55

4.4.2.

Sử dụng khối Lookup Table. .............................................................56

4.5.

Liên kết các khối thành từng cụm............................................................58

4.5.1.

Các cụm trong mô phỏng tăng tốc, 100% tay ga. ............................58

4.5.1.1. Cụm tra thông số mô tơ. .................................................................58
4.5.1.2. Cụm hệ thống truyền lực và các cảm biến. ...................................59
4.5.1.3. Cụm thân xe và bánh xe..................................................................60
4.5.1.4. Tổng quát mơ hình. .........................................................................61
4.5.2.

Các cụm trong mơ phỏng chạy theo chu trình. ................................61

4.5.2.1. Cụm chu trình và khối điều khiển PID. ........................................62

4.5.2.2. Cụm tra thông số động cơ. ..............................................................64
4.5.2.3. Cụm thân xe và bánh xe..................................................................65
4.5.2.4. Cụm hệ thống truyền lực. ...............................................................65
4.5.2.5. Tổng qt mơ hình. .........................................................................66
4.6.

Kết quả mơ phỏng......................................................................................67

4.6.1.

Kết quả trong các điều kiện khác nhau. ...........................................67

4.6.2.

Chạy theo các chu trình thử nghiệm xe. ...........................................74

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI....................... 82
5.1. Kết luận ..........................................................................................................82
5.2. Hướng phát triển ..........................................................................................82
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 83
PHỤ LỤC ................................................................................................................. 84

2


DANH MỤC HÌNH
Hình

Tên hình

Trang

2.1

Xe máy điện Vinfast Klara

11

2.2

Động cơ điện BOSCH trên xe Vinfast Klara

11

2.3

Cụm đèn trước xe Vinfast Klara

12

2.4

Đồng hồ hiện thị trên xe Vinfast Klara

13

2.5

Xe máy điện Pega NewTech

17

3.1

Bản vẽ thiết kế của xe

20

3.2

Trọng tâm xe

21

3.3

Đồ thị vận tốc xe sau 7s tăng tốc ứng với các công suất mô tơ khác 26
nhau

3.4

Nguyên lý hoạt động của động cơ điện một chiều truyền thống

27

3.5

Cấu tạo động cơ điện không đồng bộ (Induction Motor – IM)

28

3.6

Cấu tạo động cơ BLDC

29

3.7

Đường sức từ tại các vị trí điển hình trong quá trình hoạt động của 30
động cơ SRM

3.8

Khác với loại SPM, động cơ IPM có điện cảm dọc trục và ngang

31

trục khác nhau
3.9

So sánh cấu trúc của động cơ SPM và IPM

31

3.10

Động cơ điện tích hợp trong bánh xe (Hubmotor)

32

3.11

Động cơ điện một chiều không chổi than (BLDC motor)

34

3.12

Đồ thị tỉ số truyền tăng tốc lên 50km/h

36

3.13

Trường hợp leo dốc

39

4.1

Khối Bánh xe (Tire)

49

4.2

Thay các thông số Tire Force trong khối Tire

49

4.3

Thay các thông số Dimensions trong khối Tire

50

4.4

Thay thông số Dynamics trong khối Tire

50

4.5

Thay thông số Rolling Resistance trong khối Tire

50

3


4.6

khối thân xe (Vehicle Body)

51

4.7

Thay thông số Main trong khối Vehicle Body

51

4.8

Thay thông số Drag trong khối Vehicle Body

52

4.9

Khối bộ truyền xích (Chain Drive)

52

4.10

Thay thơng số Geometry trong khối Chain Drive

52

4.11

Thay thông số Maximum tension trong khối Chain Drive

53

4.12

Khối bộ điều khiển PID (PID Controller)

53

4.13

Thay thông số Main trong khối PID Controller

54

4.14

Thay thông số PID Advaced trong khối PID Controller

54

4.15

Khối chu trình chạy thử (Drive Cycle Source)

55

4.16

Khối Servomotor

55

4.17

Thay thơng số khối Servomotor

56

4.18

Khối bảng tra ( Lookup Table)

56

4.19

Thay thông số Table and Breakpoint trong khối Lookup Table

57

4.20

Cụm tra thông số mô tơ

58

4.21

Cụm hệ thống truyền lực và các cảm biến

59

4.22

Cụm thân xe vàn bánh xe

60

4.23

Mơ hình tổng qt

61

4.24

Cụm chu trình và khối điều khiển PID

62

4.25

Mơ hình tốn khối PID

63

4.26

Mơ hình điểu khiển ga và phanh

64

4.27

Cụm tra thông số động cơ

64

4.28

Cụm thân xe và bánh xe

65

4.29

Cụm hệ thống truyền lực

65

4.30

Mơ hình tổng quát

66

4.31

Đồ thị tăng tốc trong 7 giây

67

4.32

Đồ thị tốc độ cực đại mô phỏng trong 120 giây khi 1 người trên xe. 68

4.33

Đồ thị công suất mô tơ mô phỏng trong 120 giây, 1 người trên xe

69

4


4.34

Đồ thị công suất điện tiêu thụ mô phỏng trong 120 giây, 1 người 70
trên xe

4.35

Đồ thị thể hiện tốc độ xe leo dốc trong 30 giây, 1 người trên xe

71

4.36

Đồ thị leo dốc cực đại trong 30 giây, 1 người trên xe.

71

4.37

Đồ thị tốc độ cực đại 120 giây, 2 người trên xe.

72

4.38

Đồ thị thể hiện tốc độ xe leo dốc trong 30 giây, 2 người trên xe

73

4.39

Đồ thị leo dốc cực đại trong 30 giây, 2 người trên xe.

73

4.40

Đồ thị tốc độ xe so với chu trình Japanese 10-15 Mode

74

4.41

Đồ thị tốc độ xe so với chu trình Japanese 10-15 Mode

74

4.42

Đồ thị tốc độ xe so với chu trình ECE R15 (Single Cycle)

75

4.43

Đồ thị tốc độ xe so với chu trình ECE R15 (Single Cycle)

76

4.44

Đồ thị tốc độ xe so với chu trình NEDC

76

4.45

Đồ thị tốc độ xe so với chu trình NEDC

77

4.46

Đồ thị tốc độ xe so với chu trình NEDC

77

4.47

Đồ thị tốc độ xe so với chu trình NEDC

78

4.48

Đồ thị cơng suất mơ tơ chạy theo chu trình Japanese 10-15 Mode

78

4.49

Đồ thị cơng suất mơ tơ chạy theo chu trình CEC R15 (Single Cycle) 79

4.50

Đồ thị cơng suất mơ tơ chạy theo chu trình NEDC

4.51

Đồ thị cơng suất điện tiêu thụ chạy trong chu trình Japanese 10-15 80

79

Mode
4.52

Đồ thị công suất điện tiêu thụ chạy trong chu trình CEC R15(Single 80
cycle)

4.53

Đồ thị cơng suất điện tiêu thụ chạy trong chu trình NEDC

81

5.1

Pin Lithium ion

82

5


DANH MỤC BẢNG
Bảng
Tên bảng

Trang

2.1

Thông số kỹ thuật xe Vinfast Klara bản Lithium

14

2.2

Thông số kỹ thuật xe Klara bản acquy axit chì

15

3.1

Thơng số trọng tâm tính tốn tải trọng 165kg

22

3.2

Thơng số trọng tâm tính tốn tải trọng 230kg

23

3.3

Bảng tỉ số truyền ứng với thời gian đạt được vận tốc

36

4.1

Các khối cơ bản trong Simulink để mô phỏng xe

41

6

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1.

Bối cảnh tổng quan tình hình
Trong bối cảnh thế giới đang phải đối mặt với hiện tượng biến đổi khí hậu tồn

cầu và sự cạn kiệt của tài nguyên thiên nhiên; việc đáp ứng ngày càng tốt hơn các tiêu
chuẩn nghiêm ngặt về khí thải và ơ nhiễm môi trường, cũng như sử dụng hiệu quả
nguồn năng lượng là những yêu cầu vô cùng cấp thiết. Đối với lĩnh vực nghiên cứu
phát triển của ngành công nghiệp ô tô gần đây, “Green vehicle” là một khái niệm rất
được chú ý. Dựa trên cơ sở sử dụng các loại nhiên liệu sạch, nhiên liệu sinh học
(biodiesel, biogasoline), các nguồn năng lượng mới (điện, hydrogen…) hoặc kết hợp
nhiều nguồn năng lượng khác nhau (hybrid), “Green vehicle” có thể đáp ứng các tiêu
chuẩn về môi trường, sử dụng hiệu quả. Trong đó, xe “Điện” được xem là phương án
thay thế cho động cơ dùng nhiên liệu hóa thạch trong tương lai gần.
Các hãng xe nổi tiếng như Yamaha, Honda, Suzuki đã và đang phát triển xe
điện ở lĩnh vực xe hai bánh và đang rất được ưa chuộng tại thị trường Việt Nam. Bên
cạnh đó Việt Nam là quốc gia đang phát triển có lượng xe máy hai bánh trên bình
qn đầu người rất lớn, vấn đề giảm thiểu ơ nhiễm môi trường do xe máy gây ra cũng
rất được chú ý đến.
1.2.

Nhiệm vụ dự án.
Nhiệm vụ của dự án này là thiết kế ra một chiếc motor điện có khả năng đáp

ứng được các tiêu chí di chuyển trong phạm vi thành phố, ngoại thành. Tạo ra một
chiếc xe hai bánh chạy bằng nguồn năng lượng điện thân thiện với mơi trường bằng
việc lên ý tưởng tính tốn chọn ra động cơ điện phù hợp với tiêu chí được đề ra ban
đầu và thiết kế hệ thống truyền động hợp lý cho xe sau đó tiến hành mơ phỏng chúng
trên matlab cho đến khi đạt yêu cầu ban đầu.

1.3.

Đối tượng nghiên cứu.
Thiết kế mẫu xe motor sử dụng nguồn động cơ điện phù hợp với điều kiện vận

hành và hiệu quả sử dụng năng lượng tại giao thông tại thành phố Hồ Chí Minh
Đáp ứng được quy định về vận tốc trong nội thành là 40 km/h và ngoại thành
là 60km/h

7


Phương pháp nghiên cứu.

1.4.

Thu thập tài liệu có liên quan: Thống kê – so sánh – tính tốn – phân tích và

-

lựa chọn.
-

Tính tốn động học và động lực học của xe.

-

Tìm hiểu về các loại động cơ điện – ắc quy – các phương pháp điều khiển.

-

Phương án bố trí ắc quy – động cơ điện và hệ thống điều khiển.

-

Tính tốn kỹ thuật, kiểm nghiệm.

-

Mơ phỏng Simulink trên matlab để đánh giá khả năng hoạt động của xe.

-

Đánh giá trên lý thuyết phương án thiết kế trước và sau khi mô phỏng.

1.5.

Nội dung nghiên cứu.
Để giải quyết mục tiêu nghiên cứu là đưa năng lượng điện vào ứng dụng trên

xe hai bánh thông qua cải tạo hệ thống truyền lực, sau đó đưa ra nguyên lý điều khiển
phân phối công suất trên xe theo yêu cầu đề ra ban đầu.
Đối tượng sử dụng.

1.6.

Vì đây là xe mơ tơ điện có cơng suất lớn hơn 4000W có khả năng đạt được tốc
độ và gia tốc cao nên đối tượng hướng tới ở đây là dân công sở và những thành phần
cần thường xuyên di chuyển ở khu vực ngoại thành cần di chuyển với tốc độ cao.
Với thiết kế motor điện cho dịng xe thể thao nên nó cũng được nhắm vào

người đam mê tốc độ với chiếc xe máy điện có khả năng tăng tốc tốt và tốc độ cực
đại cao.
Giới hạn đề tài.

1.7.
-

Lên ý tưởng và tính tốn các thơng số cơ bản của chiếc xe.

-

Tính tốn công suất và moment cần thiết để đạt được khả năng tăng tốc, leo
dốc và tốc độ tối đa như yêu cầu.

-

Chọn mô tơ điện phù hợp để đáp ứng được gia tốc, leo dốc và tốc độ yêu
cầu.

-

Mô phỏng động lực học trên Simulink trong matlab về khả năng tăng tốc,
leo dốc và tốc độ cực đại.

8


CHƯƠNG 2: PHÁT TRIỂN THÔNG SỐ KỸ THUẬT
2.1.

Tham khảo từ các nghiên cứu khác.
Thiết kế mẫu xe máy hai bánh hybrid dựa trên xe nền Honda wave S110: đồ

án này sử dụng kết hợp động cơ đốt trong và động cơ điện. Động cơ điên được sử
dụng cho dải tốc độ từ 0 đến 40 km/h từ 40km/h trở lên thì sẽ sử dụng động cơ đốt
trong của xe.
Các thơng số kỹ thuật sau cải tạo của xe.
-

Công suất của xe: đạt yêu cầu đề ra cho dải tốc độ sử dụng động cơ điện.

-

Lực kéo: ở các tay số lực kéo đều đạt yêu cầu cho một người và hai người
trên xe giúp xe chuyển động ổn định.

-

Gia tốc: khả năng tăng tốc đạt yêu cầu.

-

Khả năng leo dốc: đạt yêu cầu leo dốc cực đại ở các tay số nhất định.

-

Tính ổn định của xe hybrid: thỏa mãn tính ổn định của xe về tính ổn định
dọc tĩnh và dọc động của xe

2.2.

Xây dựng kịch bản sử dụng.

2.2.1. Quy định về tốc độ
Theo quy định thì người điều khiển xe máy, xe gắn máy trên đường bộ phải
tuân thủ quy định về tốc độ được ghi trên biển báo hiệu đường bộ; tại những đoạn
đường khơng có biển báo hiệu quy định về tốc độ thì người điều khiển xe máy, xe
gắn máy phải tuân thủ quy định tại Điều 6, Điều 7 Điều 8 và Điều 9 Thông tư
91/2015/TT- BGTVT. Cụ thể như sau:
-

Đối với mô tô:
+ Trong khu vực đơng dân cư:


Đường đơi (có dải phân cách giữa); đường một chiều có từ 2 làn
xe cơ giới trở lên: 60 km/h;



Đường hai chiều khơng có dải phân cách giữa; đường một chiều
có 1 làn xe cơ giới: 50 km/h.

+ Ngồi khu vực đơng dân cư:

9




Đường đơi (có dải phân cách giữa); đường một chiều có từ 2 làn
xe cơ giới trở lên: 70 km/h;



Đường hai chiều khơng có dải phân cách giữa; đường một chiều
có 1 làn xe cơ giới: 60 km/h.

Đối với xe máy chuyên dùng:

-



Trên đường bộ: không quá 40 km/h.



Trên đường cao tốc: phải tuân thủ tốc độ tối đa, tốc độ tối thiểu
ghi trên biển báo hiệu đường bộ. Tốc độ tối đa cho phép khai
thác trên đường cao tốc không vượt quá 120 km/h.

Đối với xe gắn máy:

-



Tốc độ tối đa được xác định theo báo hiệu đường bộ và không
quá 40 km/h.

2.2.2. Điều kiện sử dụng của xe
Điều kiện sử dụng xe trong và ngoài khu vực thành phố với vận tốc không quá
50 km/h.
Đạt được khả năng tăng tốc từ 0 km/h đến 50 km/h trong 7 giây.
Hoạt động tốt trong điều kiện giao thông trong Thành phố. Đáp ứng được điều
kiện tăng giảm tốc độ trong khu vực thành phố.
2.3.

Tham khảo các xe trên thị trường.

 Xe điện Vinfast Klara.
Ngoại hình Vinfast Klara: Hồn thiện và đẹp mắt, mang vóc dáng xe ga châu
Âu.
Đầu tiên, khi nhìn vào chiếc xe máy điện Klara, chúng ta có thể thấy được
dáng vẻ khá quen mắt khi chiếc xe sử dụng nhiều hình ảnh từ những chiếc xe tay ga
nổi tiếng như Vespa, Lambretta. Các chi tiết được thiết kế và lắp ráp một cách rất
hồn chỉnh, hài hịa với bộ cánh là màu sơn nhũ hiện đại thường thấy trên các dòng
xe cao cấp

10


.

Hình 2.1: xe máy điện Vinfast Klara
Đầu tiên phải kể đến trên chiếc Klara này là toàn bộ dàn điện từ động cơ điện
1.200W cho tới bộ điều khiển, pin đều là của hãng sản xuất đồ điện lớn của Đức
mang tên BOSCH.

Hình 2.2: Động cơ điện BOSCH trên xe Vinfast Klara

11


Vì vậy, bộ điện và khối động cơ này được kì vọng là sẽ có độ bền rất cao và
khả năng sử dụng tốt. Ngoài ra, khối động cơ điện của BOSCH đặt trên Klara còn đạt
tiêu chuẩn kháng nước cực tốt và có thể giúp chiếc xe hoạt động trong mơi trường
ngập úng mà khơng lo rị rỉ điện hay chập hỏng.
Đồng hồ hiển thị của Vinfast Klara khá hiện đại khi sử dụng màn hình điện tử
lớn, sáng và rất rõ ràng. Đây là điểm cộng dành cho chiếc xe khi trên thị trường có
rất ít những mẫu xe máy phổ thơng được trang bị loại màn hình hiện đại này.

Hình 2.3: Cụm đèn trước xe Vinfast Klara.
Tiếp theo, xe sở hữu dàn đèn từ đèn pha, đèn hậu cùng xi nhan full LED có
tuổi thọ cao và tiêu thụ ít điện hơn so với các loại đèn Halogen truyền thống. Khơng
chỉ thế, bộ đèn LED này cịn làm cho Klara trở nên nổi bật và hiện đại hơn rất nhiều.
Chiếc xe được bố trí cổng sạc ngay trong yên xe cùng các gờ để đi dây sạc ra
bên ngoài cốp xe khá tiện lợi và khoa học. Theo chủ nhân của chiếc xe thì việc sạc
điện chiếc xe này khá giống với việc sạc điện thoại khi sử dụng cả ngày rồi cắm sạc
qua đêm. Ngoài ra, người dùng cịn có thể tháo khối pin phía trong xe ra để sạc riêng
nhưng khối pin này khá nặng khoảng 11kg.
Vinfast Klara có khả năng vận hành êm ái với 2 chế độ lái.

12


Hình 2.4: Đồng hồ hiện thị trên xe Vinfast Klara.
Với 2 chế độ lái ECO và Sport, chiếc xe cho khả năng di chuyển rất hợp lý
trong thành phố, khả năng đi được 80km cho 1 lần sạc đầy pin Chiếc xe di chuyển

trong phố với tốc độ tối đa có thể đạt được là 49km/h và khả năng tăng tốc phụ thuộc
vào chế độ lái. Ở chế độ ECO, chiếc xe mang lại sự nhẹ nhàng, thanh lịch nhưng khá
yếu ớt. Ở chế độ Sport, phản hồi ga của mô-tơ 1.200W là khá tốt khi cho người lái
cảm giác lướt nhẹ trên đường và khơng bị ì xe.

13


Thông số kỹ thuật xe Vinfast Klara.
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật xe Vinfast Klara bản Lithium.

14


Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật xe Klara bản acquy axit chì.

15


Đánh giá chung ưu nhược điểm xe VinFast Klara.
-

Ưu điểm:

+ Động cơ mạnh mẽ, êm ái.
+ Hệ thống điện của Bosch.
+ An toàn với hệ thống phanh đĩa trước sau.
+ Ngoại hình có độ hồn thiện cao, đẹp mắt.
-

Nhược điểm:

+ Hệ thống Bluetooth chưa kết nối được với IOS trên Iphone.
+ Giá bán tương đối cao so với các đối thủ dù được sản xuất trong nước.
+ Phiên bản ắc quy khơng có gì nổi bật so với các đối thủ.
Như vậy, với mức giá của đợt bán ra đầu tiên với ưu đãi ba không, giá của
những chiếc xe Vinfast Klara này đang ở mức khá "hời" dành cho bất kì ai muốn sở
hữu chiếc xe máy điện đầu tiên của Việt Nam và hồn tồn có khả năng cạnh tranh
mạnh với các mẫu xe máy điện Đài Loan trên thị trường.

16


 Xe máy điện Pega NewTech.

Hình 2.5: Xe máy điện Pega NewTech
Tốc độ vượt trội 60km/h.
Hiện nay trên thị trường xe điện hiếm có dịng xe nào vượt q tốc độ 50km/h. Thì ở
“Sát thủ xe ga” NewTech, bạn sẽ thấy được sự vượt trội khi có thể đạt tới 60km/h.
Có thể nói, NewTech là chiếc xe dẫn đầu cơng nghệ cũng như chất lượng tuyệt hảo
vượt xa khuôn khổ của các dịng xe điện thơng thường.
Đi xa 90km tiết kiệm gấp 33 lần xe ga.
Mang một vóc dáng “hầm hố” cùng với thiết kế đồng bộ từ Động cơ, Bộ điều
khiển, Ắc quy,… NewTech có khả năng di chuyển quãng đường lên tới và tiêu thụ
điện năng cực thấp ( 1 lần sạc đầy chỉ tốn khoảng 2500đ). Như vậy. Newtech tiết
kiệm gấp 33 lần so với xe tay ga chạy xăng thông thường.

17

CÔNG NGHỆ THẾ HỆ MỚI
Được mệnh danh là “Sát thủ xe ga”, Newtech được trang bị tất cả những công
nghệ hiện đại nhất, tốt nhất của PEGA và được nâng cấp thành chiếc xe điện “không
đối thủ”.
 Động cơ mạnh mẽ 2000W
 Phanh đĩa thủy lực trước và sau
 Cụm đèn pha FULL LED
 Kết nối Bluetooth nghe nhạc
 Cổng USB sạc điện thoại
 Khóa cổ và mở cốp bằng chìa khóa điện tử thơng minh
 Cơng nghệ chống nước hồn tồn
THƠNG SỚ KỸ THUẬT:
KÍCH THƯỚC

Cách thức thao tác: Tự động

Dài x Rộng x Cao:

Quãng đường đi được 1 lần sạc:

1878mm x 770mm x 1130mm

90km (Trong ĐK tiêu chuẩn)

Chiều cao yên xe: 770mm

Vận tốc: 60km/h

Khoảng cách trục bánh xe: 1335mm

TRỌNG LƯỢNG

Bánh Trước: 90/90-12

Trọng lượng: 123kg

Bánh Sau: 120/70-12

Tải trọng: 250kg

ẮC QUY

THÔNG TIN KHÁC

Sạc điện: Tự ngắt khi đầy

Đèn chiếu sáng: LED

Thời gian sạc: 8-10h

Bộ điều tốc: 72-12 FET, 3 cấp số

Công suất động cơ danh định/max:

Mô men lớn nhất : 20,7 N.m

1500W/2250W

Bảo vệ q dịng: 37A±1A

Điện áp động cơ: 72V

Chìa khóa chống trộm: có
Xi nhan báo rẽ trái phải: có

Điện áp vào sạc: 164V-200V/50Hz

Đồng hồ điện tử: có

THƠNG TIN CHUNG

Kết nốt Bluetooth: có

Vận Hành: Tay ga

Đèn cốp & sạc: USB: có

18


2.4.

Tiêu chí đánh giá thiết kế.
-

Khả năng tăng tốc. Hoạt động với chế độ thể thao tăng tốc hiệu quả.

-

Đáp ứng được khả năng tăng giảm tốc trong điều kiện trong và ngoài

thành phố.

-

Khả năng leo được các dốc ( ở các cơng trình theo tiêu chuẩn).

-

Đặt tiêu chí tăng tốc lên đầu tiên, sau đó xét tới tốc độ cực đại và khả
năng leo dốc.

19


CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ Ý TƯỞNG
3.1.

Tính tốn các thơng số theo yêu cầu đặt ra.

Hình 3.1: Bản vẽ thiết kế của xe.
Các thơng số kích thước ban đầu được lấy từ bản vẽ thiết kế của xe.
 Chiều dài cơ sở của xe: p =1348.18 mm.
 120, 90 là chiều rộng của lốp (mm).
 70, 80 là tỷ số giữa độ cao của lốp và chiều rộng lốp.
 17 là đường kính mâm lốp (inch).
3.1.1. Chọn phân bố tải trọng lên bánh sau và bánh trước.
Chọn xe có tải trọng ban đầu là 100kg.
Tải trọng 1 người ngồi trên xe 165kg, 2 người ngồi trên xe 230kg.
Ta chọn tải trọng dồn về bánh trước bằng 44% tải trọng ban đầu [1]


Nf = 44 ∗ 9.81 = 431.64 (N)

Ta chọn tải trọng dồn về bánh sau bằng 56% tải trọng ban đầu [1]
Nr = 56 ∗ 9.81 = 549.36 (N)
Trong đó: Nf là trọng lượng phân bố ra cầu trước.

20


Nr là trọng lượng phân bố ra cầu sau.
3.1.2. Tính tốn trọng tâm của xe.
Ta có: p= 1348.18 (mm) là chiều dài cơ sở của xe.
Gọi b là khoảng cách từ tâm của bánh sau đến trọng tâm của xe theo phương x.

Hình 3.2: Trọng tâm xe
Xét tâm quay tại điểm G ta tính được b [1]:
b=

Nf∗p
mg

=

431.64∗1348.18
100∗9.81

= 593.2 (mm)

Gọi h (mm) là chiều cao của trọng tâm xe theo phương y, ta có tỉ số 0.3 ≤

[4] vì u cầu mong muốn thiết kế là xe mô tô điện nên chọn

h
p

h
p

≤ 0.4

= 0.4 từ đó ta có:

h= 0.4*p = 0.4* 1348.18= 539.27 (mm)
Ứng với h vừa tìm được thì tọa độ trọng tâm của xe khi không tải là
(593.2 ; 539.27). [2]
Xét trường hợp có người ngồi trên xe ta chọn vị trí trọng tâm của người là
(364.39 ; 919.88).
Dời gốc tọa độ của xe về vị trí trọng tâm của xe khi xe ở trạng thái tĩnh không tải
Tọa độ trọng tâm của xe lúc này: (0 ; 0).
Từ trọng tâm mới này ta xác định được trọng tâm của người ngồi trên xe là
( 228.8 ; 380.61).
Pk ∗ X k 100 ∗ 9.81 ∗ 0 + 65 ∗ 9.81 ∗ 228.21
=
≈ 90.14(mm)
P
165 ∗ 9.81
Pk ∗ Yk 100 ∗ 9.81 ∗ 0 + 65 ∗ 9.81 ∗ 380.61
YG = ∑
=
= 149.94(mm)

P
165 ∗ 9.81
XG = ∑

21


Vậy tọa độ trọng tâm của xe tải trọng 165kg so với lúc đặt gốc tọa độ tại tâm của
bánh sau là:

( 503.3 ; 689.2)

Khối lượng full tải ở đây là 230kg với 2 người ngồi mỗi người là 65kg
Sử dụng cơng thức tính tọa độ trọng tâm của xe khi đầy tải:
Pk ∗ X k 100 ∗ 9.81 ∗ 0 + 130 ∗ 9.81 ∗ 228.21
=
≈ 129(mm)
P
230 ∗ 9.81
Pk ∗ Yk 100 ∗ 9.81 ∗ 0 + 130 ∗ 9.81 ∗ 380.61
YG = ∑
=
≈ 215.1(mm)
P
230 ∗ 9.81
XG = ∑

Vậy tọa độ trọng tâm của xe so với lúc đặt gốc tọa độ tại tâm của bánh sau là:
( 463.6 ; 754.37)
 Khoảng cách từ tâm của trục bánh sau tới trọng tâm của xe là: b =

463.6(mm)
 Khoảng cách từ tâm của trục bánh trước tới trọng tâm của xe là :
a = 1348.18 – 463.6 = 884.6(mm)
Dựa vào cơng thức tính bên trên, ta được bảng giá trị theo các thông số khác nhau:
Tọa độ trọng tâm 1 người (65kg), tải trọng toàn bộ xe là 165kg
Bảng 3.1: Thơng số trọng tâm tính tốn tải trọng 165kg.

X

Y

%Nf %Nr

Nf

Nr

b

h

Xg

Yg

494.9 689.2 43% 57% 421.8 559.2 579.7 539.3 84.83 149.9
503.3 689.2 44% 56% 431.6 549.4 593.2 539.3 90.14 149.9
511.2 689.2 45% 55% 441.5 539.6 606.7 539.3 95.45 149.9
519.4 689.2 46% 54% 451.3 529.7 620.2 539.3 100.8 149.9
527.6 689.2 47% 53% 461.1 519.9 633.6 539.3 106.1 149.9

535.7 689.2 48% 52% 470.9 510.1 647.1 539.3 111.4 149.9
543.9 689.2 49% 51% 480.7 500.3 660.6 539.3 116.7 149.9
552.1 689.2 50% 50% 490.5 490.5 674.1 539.3 122.0 149.9

22


Tọa độ trọng tâm 2 người (130kg), tải trọng toàn bộ xe là 230kg
Bảng 3.2: Thơng số trọng tâm tính toán tải trọng 230kg.
%Nf

%Nr

458.0 754.4 43%

57%

421.8 559.2 579.7 539.3 121.7 215.1

463.9 754.4 44%

56%

431.6 549.4 593.2 539.3 129.3 215.1

469.7 754.4 45%

55%

441.5 539.6 606.7 539.3 136.9 215.1

475.6 754.4 46%

54%

451.3 529.7 620.2 539.3 144.6 215.1

481.5 754.4 47%

53%

461.1 519.9 633.6 539.3 152.2 215.1

487.3 754.4 48%

52%

470.9 510.1 647.1 539.3 159.8 215.1

493.2 754.4 49%

51%

480.7 500.3 660.6 539.3 167.4 215.1

499.0 754.4 50%

50%

490.5 490.5 674.1 539.3 175.0 215.1

X

Y

Nf

Nr

b

h

Xg

Yg

Trong đó:
+ %Nf là phần trăm tải trọng dồn về bánh trước.
+ %Nr là phần trăm tải trọng dồn về bánh sau.
+ Nf (N) là tải trọng dồn về bánh trước.
+ Nr (N) là tải trọng dồn về bánh sau.
+ b (mm) là khoảng cách từ tâm của bánh sau đến trọng tâm của xe theo
phương x.
+ h (mm) là chiều cao của trọng tâm xe theo phương y.
+ (Xg;Yg) là tọa độ trọng tâm của xe khi gốc tọa độ dời về trọng tâm.
+ (Xng;Yng) là tọa độ trọng tâm người ngồi trên xe khi gốc tọa độ dời về trọng
tâm.
+ (X;Y) là tọa độ trọng tâm xe so với lúc đặt gốc tọa độ tại tâm của bánh sau.
Ý nghĩa:

Bảng thơng số trọng tâm được tính trong từng trường hợp phân bố tải trọng
khác nhau. Như vậy, thông số trọng tâm được tính tốn có thể sử dụng và thay đổi

23


nếu kết quả đạt được chưa như ý muốn hoặc dùng để thử nghiệm các trường hợp để
chọn sao cho tối ưu nhất.
3.2.

Tính động cơ điện.

3.2.1. Các tiêu chí yêu cầu.
-

Công suất cần thiết để tăng tốc 0-50 km/h trong 7s.

-

Moment tại số vòng quay cần thiết để tăng tốc.

-

Moment cần thiết để leo dốc.

-

Lực kéo thoải điều kiện bám.

-

Số vòng quay đáp ứng khả năng tăng tốc.

-

Vận tốc cực đại đạt được

3.2.2. Tính tốn động cơ điện.
Tính tốn động cơ theo cơng suất
Ta sử dụng phương trình cân bằng lực kéo để tính cho trường hợp này: [1]
FK = Ff + Fi + Fω + Fj ≤ Fφ
Trong đó:
+ FK : là lực kéo tiếp tuyến của bánh chủ động (N).
+ Ff : là lực cản lăn giữa bánh xe và mặt đường (N).
+ Fi : là lực cản leo dốc (N).
+ Fω : là lực cản gió (N).
+ Fj : là lực cản quán tính (N).
+ Fφ : là lực bám giữa bánh xe và mặt đường (N).
Trường hợp xe chạy ở đường bằng với α = 0, chạy ổn định với gia tốc không đổi
j = 0. ( Trường hợp này để tìm ra cơng suất để đạt được vận tốc cực đại mà ta mong
muốn Vmax = 70 km/h = 19.44 m/s ).
Lúc này phương trình trở thành: [1]
FK = Ff + Fω = f ∗ G ∗ cos α + 0.5 ∗ δ ∗ CD ∗ A ∗ v 2
FK = 0.018 ∗ 165 ∗ 9.81 ∗ cos 0 + 0.5 ∗ 1.167 ∗ 0.6 ∗ 0.5 ∗ 19.442
= 95.28 (N)
Lực bám giữa bánh xe và mặt đường:

24

Fφ = Gbxe chủ động ∗ φ = 150 ∗ 9.81 ∗ 0.35 = 518.14(N)
Công suất để xe đạt được vận tốc cực đại là: [1]
Pmax = FK ∗ Vmax = 95.28 ∗ 19.44 = 1852.42 (W)
FK < Fφ nên thỏa mãn điều kiện để bánh xe không bị trượt
Trường hợp xe leo được độ dốc 5.71° ( leo dốc ổn định Fj = 0, tốc độ nhỏ
Fω = 0).
FK = Ff + Fi = m ∗ g ∗ f ∗ cos α + m ∗ g ∗ sin α = 165 ∗ 9.81 ∗ 0.018 ∗
cos 5.71 + 165 ∗ 9.81 ∗ sin 5.71 = 190.03(N) (trường hợp 1 người)
Trường hợp 2 người: FK = 264.89 (N)
Với trường hợp leo dốc này cần moment ở bánh xe chủ động là: [1]
Mbx = FK ∗ rbx = 190.03 ∗ 0.2999 = 56.98(N. m) (1 người)
Mbx = FK ∗ rbx = 264.89 ∗ 0.2999 = 79.44(N. m) (2 người)
Trường hợp xe chạy với vận tốc nhỏ (Fω = 0) thay đổi liên tục (chọn
j=0.3m/s2 ) và chạy trên đường bằng (Fi = 0). [1]
FK = Ff + Fj = 0.018 ∗ m ∗ g ∗ cos 0 + m ∗ j = 0.018 ∗ 165 ∗ 9.81 ∗
1 + 165 ∗ 0.3 = 78.63(N) (một người).
FK = Ff + Fj = 0.018 ∗ m ∗ g ∗ cos 0 + m ∗ j = 0.018 ∗ 230 ∗ 9.81 ∗
1 + 230 ∗ 0.3 =109.61(N) (hai người).
Để xe đáp ứng được nhu cầu đặt ra (tăng tốc từ 0-50 km/h trong 7 giây), dựa
vào phương trình cân bằng lực kéo, từ đó suy ra cơng suất cần thiết trong thời gian 7
giây đạt vận tốc 50 km/h (13,89m/s).
Biến đổi phương trình cân bằng lực kéo tính theo phương trình cân bằng công
suất: [1]
PK = Pf + Pi + Pω + Pj
+ PK : là công suất kéo tiếp tuyến của bánh chủ động (W).
+ Pf : là công suất cản lăn giữa bánh xe và mặt đường (W).
+ Pi : là công suất cản leo dốc (W).

25