Khóa luận nghiên cứu thiết kế chế tạo ô tô điện 2023 july

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.42 MB, 75 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAI

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO Ơ TƠ ĐIỆN

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

Chun ngành: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ơ TƠKhóa học: 2019 – 2023

Người hướng dẫn: ThS. PHAN HOÀNG DANH

ĐỒNG NAI - 2023

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

LỜI CẢM ƠN

Quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp là giai đoạn quan trọng nhất trong quãng đời mỗi sinh viên. Luận văn tốt nghiệp là tiền đề nhằm trang bị cho chúng em những kỹ năng nghiên cứu, những kiến thức quý báu trước khi ra trường.

Để hoàn thành tiểu luận này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:

Trường Đại Học Công Nghệ Đồng Nai đã tạo điều kiện tốt nhất cho chúng em trong suốt thời gian chúng em được học tập và trải nghiệm tại trường.

Sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của thầy Ths. Phan Hồng Danh. Thầy đã nhiệt tình giảng giải và phân tích giúp chúng em hiểu rõ về những vấn đề thắc mắc trong quá trình thực hiện đồ án.

Thư viện trường đã tạo điều kiện cho chúng em mượn tài liệu tham khảo và học tập đạt kết quả cao trong suốt quá trình học tập.

Có lẽ kiến thức là vơ hạn mà sự tiếp nhận kiến thức của mỗi người luôn tồn tại những hạn chế nhất định. Do đó, trong q trình thực hiện đồ án và viết luận văn chúng em khơng thể tránh những thiếu sót. Rất mong được sự góp ý, nhận xét, đánh giá về nội dung cũng như hình thức trình bày của Thầy để đồ án của nhóm chúng em được hồn thiện hơn.

Chúng em xin chân thành cảm ơn.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAI

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO Ơ TƠ ĐIỆNKHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

Chun ngành: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ơ TƠKhóa học: 2019 – 2023

Sinh viên thực hiện:

Mai Viết Nam Phạm Thanh Tuấn

Người hướng dẫn: ThS. PHAN HOÀNG DANH

ĐỒNG NAI - 2023

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAI

KHOA CÔNG NGHỆ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMĐộc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

Nhóm Sinh viên thực hiện:

- Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô

151900316

Nguyễn Văn Tuấn 19DOT2 2019-2023

8 151900296 Nguyễn Huy Hoàng 19DOT2 2019-2023

11 151901179 Nguyễn Xuân Bách 19DOT4 2019-2023 12 141801148 Trần Quốc Anh Tuấn 18DOT4 2018-2022

1. Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ÔTÔ ĐIỆN

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

2. Cấu trúc của khóa luận tốt nghiệp:

Chương 1. Tổng quan

- Mục đích và ý nghĩa của đề tài Chương 2. Tìm hiểu về ô tô điện

Chương 3. Thiết kế và chế tạo ơ tơ điện - Phương pháp tính tốn

- Tính tốn thiết kế và chế tạo các hệ thống trên ơ tơ điện - Bố trí lắp đặt các hệ thống trên ô tô điện

- Thiết kế hệ thống sạc cho ô tô điện - Chạy thử nghiệm xe

Chương 4. Kết luận và hướng phát triển của đề tài - Kết luận

- Hướng phát triển đề tài

3. Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: 13/03/20234. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 30/06/2023

5. Họ tên người hướng dẫn: ThS. Phan Hoàng Danh

Nội dung và yêu cầu khóa luận đã được thơng qua bộ mơn và khoa.

Đồng Nai, ngày…. Tháng….năm 2023

NGƯỜI HƯỚNG DẪN

(Ký và ghi rõ họ tên)

TRƯỞNG KHOA

(Ký và ghi rõ họ tên)

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

LỜI CAM ĐOAN CỦA SINH VIÊN

Chúng tôi Nguyễn Quốc Bảo, Lê Hữu Lâm, Nguyễn Văn Tuấn, Lê Đại Thắng, Nguyễn Đức Hiệp, Mai Viết Nam, Phạm Thanh Tuấn, Nguyễn Huy Hồng, Phạm Duy Khánh, Huỳnh Đơng Hồ, Nguyễn Xuân Bách, Trần Quốc Anh Tuấn cam đoan đồ án tốt nghiệp là cơng trình nghiên cứu của bản thân chúng tôi dưới sự hướng dẫn của thầy ThS. Phan Hồng Danh.

Các kết quả cơng bố trong đồ án tốt nghiệp là trung thực và không sao chép từ bất kỳ cơng trình nào khác.

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành tiểu luận này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:

Trường Đại Học Công Nghệ Đồng Nai đã tạo điều kiện tốt nhất cho chúng em trong suốt thời gian chúng em được học tập và trải nghiệm tại trường.

Sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của thầy ThS. Phan Hồng Danh. Thầy đã nhiệt tình giảng giải và phân tích giúp chúng em hiểu rõ về những vấn đề thắc mắc trong quá trình thực hiện đồ án.

Thư viện trường đã tạo điều kiện cho chúng em mượn tài liệu tham khảo và học tập đạt kết quả cao trong suốt q trình học tập.

Có lẽ kiến thức là vô hạn mà sự tiếp nhận kiến thức của mỗi người luôn tồn tại những hạn chế nhất định. Do đó, trong q trình thực hiện đồ án và viết luận văn chúng em không thể tránh những thiếu sót. Rất mong được sự góp ý, nhận xét, đánh giá về nội dung cũng như hình thức trình bày của Thầy để đồ án của nhóm chúng em được hoàn thiện hơn.

Chúng em xin chân thành cảm ơn.

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAI

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Đồng Nai, ngày……tháng ….. năm 2023

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪNHọ tên sinh viên: Nguyễn Quốc Bảo Nguyễn Huy Hoàng

Mai Viết Nam Phạm Thanh Tuấn

Về đề tài: Nguyên cứu thiết kế và chế tạo ô tô điện

Họ và tên giảng viên nhận xét :...

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

MỞ ĐẦU

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 cả 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 ô tô, xe máy là 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 nhu cầu đó, chúng tôi đã quyết định nghiên cứu thiết kế và chế tạo ra một chiếc Xe điện mini gọn nhẹ, êm ái và thân thiện với môi trường giúp du khách di chuyển dễ dàng qua lại giữa các nơi trong các khu du lịch. Ngành công nghiệp ô tô trên thế giới đang bắt đầu dịch chuyển dần từ xe chạy xăng truyền thống (ICE) sang xe chạy điện. Xe ô tô chạy điện ngày càng trở nên hấp dẫn hơn bởi chúng góp phần làm giảm khí thải nhà kính và sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch đang ngày một cạn kiệt. Hiện nay vấn đề giảm khí thải ơ nhiễm mơi trường và bất ổn năng lượng đang được đặt trên các bàn nghị sự chính của nhiều quốc gia trên tồn thế giới. Thì việc phát triển xe điện sẽ làm giảm đáng kể những lo lắng về khủng hoảng năng lượng trong thời gian tới, đồng thời tạo ra một tương lai bền vững cho nhân loại.

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài...3

CHƯƠNG 2 : TÌM HIỂU VỀ Ơ TƠ ĐIỆN 2.1. Tình hình phát triển của ô tô điện trên thế giới và Việt nam...4

2.2. Các loại Ơ tơ điện hiện nay tại Việt nam...11

2.3. Nghiên cứu ô tô điện tại Việt nam...12

+ Thiết kế chế tạo ô tô điện 4 chỗ ngồi...12

+ Nghiên cứu thiết kế và chế tạo xe lai...13

+ Chế tạo ô tô điện mini chạy trong khu du lịch...14

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO Ơ TƠ ĐIỆN3.1 Phương pháp tính tốn...15

+ Khảo sát chuyển động của xe...15

+ Mô phỏng chuyển động của xe...17

+ Phương pháp và hướng chế tạo ô tô điện...23

3.2. Tính tốn thiết kế, chế tạo các hệ thống trên xe...23

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

3.3. Bố trí lắp đặt các hệ thống trên ô tô điện...41

3.4. Thiết kế hệ thống sạc cho ô tô điện...50

3.5. Chạy thử nghiệm xe sau khi chế tạo thành công...53

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI...55

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 2.1: Các loại phương tiện giao thơng điện đang thay đổi thế giới...4

Hình 2.2: Ơ tơ đầu tiên...5

Hình 2.3: Cấu tạo xe Plug – in Hybrid...7

Hình 2.4: Xe ô tô điện i-MiEV được đưa ra thị trường...8

Hình 3.3 : Vật liệu thép được sử dụng cho khung xe...25

Hình 3.4 Thiết kế khung xe...26

Hình 3.5 Thiết kế khung xe để lắp đặt các cụm chi tiết trên ô tô điện...27

Hình 3.6: Động cơ điện DC BM1418ZXF...31

Hình 3.7 : Thơng số và kích thước động cơ...32

Hình 3.8 : Bình Ắc quy được lắp đặt lên vị trí khung xe...32

Hình 3.9: Hệ thống lái với bánh dẫn hướng...33

Hình 3.10: Hệ thống treo phía sau sử dụng nhíp lá...35

Hình 3.11: Cấu tạo của giảm chấn...35

Hình 3.12: Thơng số kích thước bánh xe ( Đường kính, độ rộng)...38

Hình 3.13: IC điều tốc...38

Hình 3.14: Vị trí kết nối hệ thống trên xe đến các cổng trên IC...39

Hình 3.15: Sơ đồ đi dây IC...39

Hình 3.16: Sơ đồ hệ thống truyền lực...40

Hình 3.17: Sơ đồ hệ thống mạch điện...41

Hình 3.18: Hàn khung đầu trước...41

Hình 3.19: Đo đạc khung xe...42

Hình 3.20: Hàn mối nối...43

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

Hình 3.21: Thiết kế thắng chân...44

Hình 3.22: Chỉnh lại sau xe...44

Hình 3.23: Làm nắp đậy cho khu vực để acquy...45

Hình 3.24: Lắp acquy...46

Hình 3.25: Tiến hành sơn xe...46

Hình 3.26: Ch đ bình acquyỗ để bình acquy ể bình acquy ...47

Hình 3.27: Đặt thắng tay trên xe...47

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

KÝ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT

PPM: Parts per million (phần triệu) WMO Tổ chức khí tượng thế giới

IAEA Cơ quan năng lượng nguyên tử thế giới LPG Liquefied Petrolium Gas (Khí hóa lỏng)

CNG Compressed Natural Gas (Khí thiên nhiên nén) NOx Nitrogen Oxides

TDC Top Dead Centre

ICE Internal Combustion Engine HC Hydrocarbon

RPM Revolutions per Minute SI Spark Ignition

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Đặt vấn đề:

Cuộc 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 kỳ thiết yếu đối với chúng ta. Nó khơng chỉ đơn giản là chiếc ô tô, xe máy để đi làm, để vận chuyển hàng hóa mà ngày nay đến cả các khu du lịch, cơng viên giải trí… cũng cần một chiếc xe có thể giúp du khách di chuyển dễ dàng mà nhanh chóng thuận tiện. Để đáp ứng nhu cầu đó, nhóm chúng tơi đã quyết định nghiên cứu chế tạo một loại xe điện mini để phù hợp sử dụng trong các khu công viên du lịch. Điểm cốt lõi của chiếc xe là nó chạy trong các khu vui chơi, giải trí nên ngồi việc nó thuận tiện, dễ sử dụng, thân thiện với môi trường thì nó cịn phải có một thiết kế mới mẻ, tinh tế để hấp dẫn du khách. Hiện nay, trên thị trường đã có nhiều sản phẩm xe điện chế tạo theo mơ hình này và tại nhiều khu du lịch đã bắt đầu áp dụng vào thực tế, song hầu hết chúng là các loại xe theo kiểu như mơ hình xe bus với nhiều chỗ ngồi, dẫn động bằng động cơ lắp ở bánh sau và điều hướng bằng 2 bánh trước ( giống như trên ô tô ). Điều này dẫn đến một hạn chế là nếu đi trong địa hình rừng núi, trong các vườn quốc gia có nhiều vùng đất nhão nên nếu xe bị lầy bánh sau thì sẽ khơng di chuyển được và đặc biệt là những xe này thường có trên 10 chỗ ngồi nên khá lớn khiến cho việc di chuyển khá khó khăn. Biết được điều đó nên nhóm đã quyết định thiết kế động cơ nằm ở giữa thân xe và sẽ truyền chuyển động đến các bánh sau và bánh trước bằng bộ truyền động đai răng. Điều này sẽ khắc phục được các nhược điểm đã nêu ở trên nhưng lại khiến cho việc thiết kế trở nên khó hơn. Phần này là mục tiêu nghiên cứu chủ chốt của đề tài.

1.2. Lý do chọn đề tài:

Khung vỏ xe là một trong những vấn đề rất quan trọng trong ngành sản xuất và lắp ráp ô tơ nói chung và ngành cơng nghiệp ơ tơ nói riêng. Từ năm 1990 trở lại đây, sản lượng xe lắp ráp tại Việt Nam của các liên doanh ô tơ có vốn đầu tư nước ngồi đã

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

tăng cao. Nhưng cho đến nay vỏ xe vẫn là một trong các tổng thành được nhập khẩu dạng CKD để lắp ráp.

Khung vỏ ôtô là một tổng thành kết cấu lớn và phức tạp, yêu cầu cao về độ bền, độ cứng vững, đặc biệt là độ bền mỏi, ngồi ra cịn phải đáp ứng rất nhiều u cầu về bố trí chung, tạo dáng khí động học và thẩm mỹ, giảm ồn rung…

Nền công nghiệp ô tô Việt Nam cho đến nay chưa hoàn chỉnh, việc thiết kế chế tạo ô tô chủ yếu là cải tiến các xe nhập ngoại nhằm đáp ứng các nhu cầu vận chuyển trong nước. Để đáp ứng nhu cầu về ôtô hiện tại và tương lai, hàng chục nhà máy cơ khí ơ tơ đã tập trung chủ yếu vào thiết lập các dây chuyền cơ bản như: dập, hàn, sơn, lắp ráp khung vỏ. Gần đây một số nhà máy ô tô trong nước đã cố gắng bắt đầu tự thiết kế chế tạo khung vỏ xe như các Nhà máy: ơ tơ 1/5, Ơ tơ 3/2, Cơng ty ô tô THACO Trường Hải ....

Với tính cấp thiết nêu trên , Đề tài '' Nghiên cứu và cải tiến khung vỏ ôtô '' đã được chọn làm đề tài nghiên cứu. Đây là một đề tài có tính thời sự cao, rất có ý nghĩa trong thực tiễn sản xuất của ngành công nghiệp ôtô và là một vấn đề rất mới mẻ ở Việt Nam.

1.3. Mục đích của đề tài

Nhằm mục đích phục vụ cho cơng tác giảng dạy và tạo điều kiện cho sinh viên và giảng viên hướng dẫn trong quá trình học tập. Bên cạnh đó giúp cho sinh viên tiết cận được mơ hình ô tô điện thực tế từ các lý thuyết chuyên ngành bên ngành kỹ thuật ô tô. Đề tài đặt ra là thiết kế và chế tạo chiếc xe với các thông số dự kiến :

Tải trọng : 4 người (250Kg) Tốc độ tối đa : 35Km/h

Thời gian tăng tốc từ 0 đến 20Km/h : 30s Khối lượng thân xe khoảng : 130Kg

Có khả năng vận hành êm ái, dễ dàng và đặc biệt là có thiết kế thân thiện, phù hợp với không gian tại các khu du lịch.

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Góp phần nâng cao chất lượng dịch vụ tại các khu du lịch, vui chơi, giải trí Mang đến một làn gió mới trong việc thiết kế chế tạo các phương tiện vận chuyển. Đáp ứng nhu cầu về một sản phẩm đột phá, sáng tạo ngày càng cao của con người Giúp giảm thiểu ô nhiễm mơi trường, tiếng ồn. Bước đầu thay đổi thói quen của con người trong việc bảo vệ môi trường.

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ Ơ TƠ ĐIỆN

2.1. Tình hình phát triển của ơ tơ điện trên thế giới và Việt nam

Xe chạy bằng điện năng đang dần chứng minh được vị thế của nó trên thị trường thế giới bằng việc thay thế nguồn nhiên liệu hóa thạch đang cạn kiệt và giảm hiệu ứng nhà kính gây ra bởi khí thải. Xe điện sẽ trở thành phương tiện giao thơng chính trong tương lai. Nhiều nhà sản xuất ơ tơ lớn đã có kế hoạch tung ra những chiếc xe chạy hoàn toàn bằng điện, có khả năng di chuyển đường trường vào cuối thập kỷ này.

Chúng ta cùng nhìn lại sự phát triển của các loại xe điện hiện nay trên thế giới qua các infographic vui dưới đây :

Hình 2.1: Các loại phương tiện giao thông điện đang thay đổi thế giới

Lịch sử phát triển và xu thế tất yếu của ô tô điện

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 1900s, ô tô điện cá nhân và taxi điện xuất hiện nhiều trên các con đường tại các thành phố lớn ở Mỹ và châu Âu.

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

Nhưng thời đại hồng kim ấy khơng kéo dài lâu. Ơ tô 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 qn trong những năm 1920s đến 1980s

Hình 2.2: Ơ tơ đầu tiên

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 (IPCC), lồi người chịu trách nhiệm chính cho sự nóng lên tồn cầu. So với thời kỳ tiền cách mạng công nghiệp, nhiệt độ Trái đất đã tăng 0.8oC vào năm 1980s. Để không vượt ngưỡng nguy hiểm 2oC, các nhà khoa học đã chỉ ra rằng đến năm 2050, loài người phải giảm lượng khí thải carbon xuống 50% mức hiện tại, và tiếp tục giảm lượng khí thải carbon về con số 0. Theo báo cáo năm 2018 của Cơ quan năng lượng quốc tế (IEA), giao thông vận tải chịu trách nhiệm cho 24.34% lượng khí thải carbon mỗi năm. Xét riêng lĩnh vực giao thông vận tải, các loại ô tô hạng nhẹ, ô tô tải và ô tô bus lần lượt chiếm 44%, 27%, và 6% lượng khí thải carbon mỗi năm.

Các con số nói trên đủ tính thuyết phục để ô tô điện trở thành mối quan tâm của các tổ chức quốc tế, các chính phủ, các cơng ty ô tô, các nhà nghiên cứu và người tiêu dùng. Xe hybrid (xe điện lai, dùng cả xăng và điện) được coi là “giải pháp tình thế” trong giai đoạn quá độ, khi mà công 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 1990s, 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

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

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 tơ 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 1990s, 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 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.

Đứng ở góc nhìn kỹ thuật, có hai vấn đề quan trọng cần phải được giải quyết để đưa ô tô điện trở lại thời đại hoàng kim. Thứ nhất, quãng đường di chuyển của ơ tơ điện sau mỗi lần sạc đầy cịn rất hạn chế khi so sánh với ô tô xăng. Các loại ắc-quy cho ô tô điện hiện nay vẫn có giá thành cao, khối lượng lớn, và tuổi thọ chưa đủ dài. Thứ hai, làm thế nào để tận dụng các ưu điểm của động cơ điện và biến ô tô điện trở thành một phương tiện giao thông có tính năng vượt trội so với ơ tơ xăng truyền thống? Ơ tơ điện tương lai khơng cịn là một phương tiện giao thông cá nhân nữa, mà thực sự là một tài sản chung của xã hội, được kết nối thường xuyên và chặt chẽ với hệ thống năng lượng của lồi người.

Tình hình phát triển của ơ tô điện trên thế giới Hoa Kỳ:

Năm 2009, trong chuyến thăm Trung tâm Nghiên cứu Ơ tơ điện Edison tại miền Nam California, tổng thống Mỹ Barack Obama đã duyệt khoản chi 2,4 tỷ USD cho việc nghiên cứu ô tô điện.

Châu âu:

Tại Châu Âu, xe plug-in hybrid và các bộ biến đổi điện tử công suất là những vấn đề chính được quan tâm nghiên cứu. Ơ tơ điện lai (plug-in hybrid electric vehicle) là loại xe sử dụng hỗn hợp cả năng lượng xăng và điện như tên gọi “hybrid”. Thuật ngữ “plug-in” cho biết rằng xe có bộ nạp tích hợp sẵn, người dùng chỉ cần cắm điện vào nguồn lưới dân dụng mà khơng cần một bộ nạp bên ngồi. Một số dòng xe hybrid

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

đã được lưu hành tại Việt Nam như Toyota Prius, Ford Escape Hybrid, Honda Civic Hybrid, v.v.

Hình 2.3: Cấu tạo xe Plug – in Hybrid

Nhật bản:

Tại Nhật Bản, các hãng ô tô lớn đang lần lượt đưa các mẫu xe thuần điện (pure Evs) ra thị trường. Nissan “trống giong cờ mở” với Nissan Leaf, tuy vậy Mitsubishi mới là hãng đầu tiên tung ra xe điện thương phẩm với i-MiEV. Xe i-MiEV đã được giới thiệu ở Việt Nam tại triển lãm Ơ tơ Vietnam Motor Show 2010.

Để có thể đưa ra thị trường mẫu xe ô tô điện i-MiEV, hãng Mitsubishi Motors đã mất hơn 40 năm nghiên cứu. Từ khi ấp ủ những ý tưởng đầu tiên về xe ơ tơ điện, chính thức bắt đầu nghiên cứu từ năm 1966, cho đến nay, hãng Mitsubishi Motors đã chế tạo ra 10 mẫu xe concept với hơn 500.000 km chạy thử nghiệm trên tồn cầu. Lộ trình nghiên cứu được cho trong hình sau:

Trong giới nghiên cứu, các trường đại học lớn ở Nhật đều có những phịng thí nghiệm, trung tâm nghiên cứu về ô tô điện. Trung tâm nghiên cứu dưới sự lãnh đạo của Giáo sư Yoichi Hori (sau đây gọi tắt là Hori-Lab) tại Viện Khoa học Công nghiệp, Trường Đại học Tokyo là một trong những đơn vị tiên phong nghiên cứu về xe điện tại Nhật Bản. Những nghiên cứu của Hori-Lab tập trung vào 2 lĩnh vực chính: (i) Điều khiển chuyển động (Motion Control) và (ii) Hệ thống năng lượng cho xe (Vehicle Power System).

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

Hình 2.4: Xe ơ tơ điện i-MiEV được đưa ra thị trường. Lĩnh vực (i) điều khiển chuyển động được thực hiện với những nhánh sau:

- Điều khiển chuyển động bám mặt đường.

- Điều khiển ổn định động học thân xe trên cơ sở quan sát các biến trạng thái và

quan sát nhiễu.

- Điều khiển hệ thống lái.

Lĩnh vực (ii) nghiên cứu hệ thống năng lượng cho xe được tập trung vào hai nhánh chính:

- Sử dụng cơng nghệ siêu tụ điện (Ultra-capacitor) tích trữ năng lượng.

- Sử dụng công nghệ truyền tải điện không dây (Wireless Power Transmission).

Các nghiên cứu của Hori-Lab đều được thực nghiệm trên hệ thống xe điện thí nghiệm xây dựng tại trung tâm gồm xe UOT Electric March I, II sử dụng nguồn ắc quy và hệ thống xe điện nhỏ COMS 1, 2, 3 chạy hoàn toàn bằng siêu tụ điện.

Hàn Quốc và Trung Quốc:

Công nghệ truyền tải điện không dây ứng dụng trong xe điện được khai thác mạnh mẽ bởi các nhà nghiên cứu thuộc Viện Khoa học và Công nghệ tiên tiến Hàn Quốc (KAIST) với dự án chế tạo xe điện nạp năng lượng từ dưới đất trong suốt quá trình hoạt động (OnLine Electric Vehicle – OLEV). Các sản phẩm xe bus điện thuộc

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

dự án này đang chạy thử nghiệm rất tốt trong khuôn viên của KAIST và Công viên Grand Seoul.

Tại Thượng Hải, Trung Quốc, xe bus điện sử dụng siêu tụ của hãng SINAUTEC đang gây tiếng vang mạnh mẽ. Siêu tụ được nạp nhanh chóng tại mỗi điểm dừng của xe bus.

Tính năng kỹ thuật vượt trội và khác biệt của ô tô điện so với ô tô xăng

Ơ tơ điện tận dụng được các ưu thế vượt trội của động cơ điện so với động cơ đốt trong như nhỏ gọn, tốc độ đáp ứng nhanh cỡ ms, điều khiển trực tiếp được mô men, cho phép hãm tái sinh trả năng lượng về cho ắc quy. Điều này giúp cho ô tô điện hoạt động an toàn, tin cậy và tiết kiệm hơn nhiều so với xe ô tô chạy bằng động cơ đốt trong. Chính sự khác biệt này đặt ra những vấn đề thực tế cần nghiên cứu để khai thác triệt để sự ưu việt kể trên.

- Khả năng đáp ứng mơ-men nhanh và chính xác. Đáp ứng mơ-men của động cơ

điện nhanh gấp hơn 100 lần so với động cơ đốt trong. Nếu như mơ-men của động cơ điện có thể được thay đổi sau từng chu kỳ 1 ms, thì mơ-men của động cơ đốt trong chỉ có thể thay đổi sau từng chu kỳ 100~500 ms. Thông qua việc tận dụng đặc tính này, hệ thống ABS khơng cịn cần thiết phải trang bị cho ơ tơ điện nữa. Khi ô tô điện chuyển động trên mặt đường trơn trượt, bộ điều khiển trên xe có thể phát tín hiệu điều khiển giảm mơ-men một cách nhanh chóng, tăng tính an tồn cho xe.

- Khả năng hãm tái sinh trong quá trình phanh và xuống dốc. Động năng của xe

có thể chuyển đổi thành năng lượng điện thơng qua bộ biến đổi công suất (biến tần) để nạp lại trở lại vào hệ thống lưu trữ năng lượng trên xe (ắc quy hoặc siêu tụ điện).

- Khả năng trao đổi năng lượng với lưới. Tổ hợp “Động cơ điện - Biến tần” cho

phép dòng năng lượng đi theo 2 chiều. Chính điều này cho phép ơ tơ điện có một chức năng nữa là cân bằng lưới điện sạc điện vào ban đêm, cịn ban ngày có thể nạp trở lại vào lưới điện. Điều này thực sự hữu dụng khi hàng chục ngàn xe điện đỗ tại parking ban ngày, khi các chủ nhân đang làm tại công sở. Nếu các chủ nhân bán điện (nạp lại vào lưới) thì có thể giúp cung cấp năng lượng

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

cho các thời điểm nhu cầu công suất đỉnh (peak demand), mà không cần phải xây mới thêm nhà máy điện. Đây là Công nghệ V2G (Vehicles to Grid) mà các nước phát triển đã nghiên cứu khoảng 5 - 7 năm nay, và đã có sản phẩm (là các thiết bị nạp/xả điện 2 chiều) từ 2018.

Ơ tơ điện tại Việt nam:

Ơ tơ điện góp phần giải quyết vấn đề ùn tắc giao thông. Ùn tắc giao thông tại Việt Nam đang là một vấn nạn, sự bùng nổ về số lượng xe ô tô là một trong những nguyên nhân chính của vấn đề này. Ô tô điện dĩ nhiên không thể giải quyết trọn vẹn bài tốn phức tạp này, nhưng có thể góp một phần vào lời giải mà bấy lâu nay chúng ta đang đau đầu tìm kiếm. Các cơng nghệ trợ lái điện, điều khiển độc lập 4 bánh, v.v. cho phép người lái điều khiển ô tô điện rất linh hoạt, cơ động, phù hợp với các con đường nhỏ và hẹp (so với nước ngồi) ở Việt Nam.

Ơ tơ điện thân thiện với mơi trường. Ơ nhiễm khơng khí do khí thải từ các xe ơ tơ chạy xăng và dầu diezel gây tổn hại cho môi trường và sức khỏe của người dân. Trong trường hợp này, ô tơ điện với lượng khí thải hồn tồn bằng 0 là giải pháp lý tưởng cho nền công nghiệp sản xuất ơ tơ.

Ơ tơ điện góp phần chấn hưng ngành công nghiệp ô tô nước ta. Với việc Vinfast đã cho ra mắt 3 dòng xe điện mới là VF e34, VF 8 và VF 9. Đã một phần nào đó giúp ngành cơng nghiệp ơ tơ ở Việt Nam, đặc biệt là ô tô điện ngày càng phát triển và vươn ra thế giới.

Trong tương lai, ô tô điện khơng cịn được hiểu theo nghĩa hẹp chỉ bao gồm những chiếc sedan hay SUV chở ít người nữa. Một số nước đã bắt đầu nghiên cứu xe buýt điện, thậm chí xe tải điện cỡ nhỏ và cỡ lớn. Trong vòng 5-10 năm nữa, những chiếc xe tải điện đầu tiên sẽ bắt đầu lăn bánh, chở được nhiều hàng hóa và di chuyển với khoảng cách xa không thua xe sử dụng động cơ xăng hay diesel. Ô tô điện sẽ chiếm 50% xe mới được bán tại châu Âu vào năm 2030 và 85% vào năm 2035, nếu các chính sách trên vẫn giữ nguyên. Con số này có thể lên tới 100% vào năm 2035 "nếu các nhà lập pháp siết chặt biện pháp giảm khí thải và tăng cường chính sách kích thích thị trường, như triển khai trên diện rộng các trạm sạc cho ô tô điện".

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

Điều khiến ô tô điện tại Việt Nam chưa được phát triển và sử dụng vào đời sống nhiều là do chưa có nhiều trạm sạc trên đường cũng như giá thành của xe điện còn khá cao sẽ gây bất tiện cho người dân. Nhưng điều này đang dần được khắc phục với việc Vinfast đang cho xây dựng các trạm sạc điện trên toàn quốc trong tương lai sẽ giúp cho xe điện ngày càng phát triển.

2.2. Các loại Ô tô điện hiện nay tại Việt nam

Việc nghiên cứu và phát triển được một sản phẩm công nghệ cao như ô tô điện, sẽ giúp chúng ta sẽ nâng cao được năng lực công nghệ. Sản xuất các sản phẩm ứng dụng công nghệ cao như sử dụng Pin có khả năng lưu trữ lớn trên ơ tơ điện sẽ giúp việt nam vươn ra thế giới, tạo nên tầm vóc và thương hiệu quốc gia.

Bên cạnh đó việc phát triển và dịng ơ tơ điện tại việt nam sẽ khuyến khích phát triển cơng nghệ xanh; giảm cường độ phát thải khí nhà kính và thúc đẩy sử dụng năng lượng sạch, năng lượng tái tạo; thực hiện xanh hóa sản xuất; thực hiện xanh hóa lối sống và tiêu dùng bền vững.

Một số ô tô điện được sản xuất tại Việt Nam:

Hình 2.5: Xe Vinfast VF e34

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

Hình 2.6: Xe Vinfast VF e35

Hình 2.7: Xe Vinfast VF e36

2.3. Nghiên cứu ô tô điện tại Việt namThiết kế chế tạo ô tô điện 4 chỗ ngồi

Nghiên cứu cách chế tạo ra một chiếc xe ô tô 4 chỗ ngồi bằng cách thay thế động cơ đốt trong của chiếc xe bằng một động cơ điện có cơng suất tương ứng, nghiên cứu sử dụng bộ nguồn, sạc cho động cơ này và giữ nguyên thiết kế của chiếc xe.

Những điểm đã làm được:

- Chuyển đổi xe ô tô sử dụng động cơ đốt trong sang động cơ điện.

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

- Nghiên cứu tính tốn ra các thơng số kỹ thuật của xe sau khi chuyển đổi, so

sánh kết quả thu được với việc sử dụng động cơ đốt trong mang lại nhiều kết quả tích cực

.

Những ưu điểm đã làm được:

- Chiếc xe sau khi chuyển đổi có giá thành gần như rẻ hơn 2 đến 3 lần so với các

loại xe điện hiện nay trên thế giới.

- Tiết kiệm chi phí nhiên liệu gần 40% so với xe cơ sở.

- Không gây ô nhiễm môi trường, không gây ra tiếng ồn của động cơ.

Những điểm còn hạn chế :

- Mang nặng tính lý thuyết.- Chưa áp dụng vào thực nghiệm

- Chưa đi sâu vào phần thiết kế, chế tạo.Nghiên cứu thiết kế và chế tạo xe lai:

Nghiên cứu cách kết hợp sử dụng giữa động cơ xăng và động cơ điện để sử dụng trong cùng một chiếc xe, tối ưu hóa 2 động cơ này giúp giảm hao tốn nhiên liệu và ô nhiễm môi trường.

Những điểm đã làm được:

- Nghiên cứu cách kết hợp sử dụng động cơ điện và động cơ xăng trên cùng một

chiếc xe.

- Thiết kế và chế tạo khung xe phù hợp với mặt bằng hệ thống giao thông hiện

nay tại nước ta.

- Đã làm được mơ hình thực tế, đánh giá ưu, nhược điểm cũng như tính khả thi

của đề tài.

Những ưu điểm đã làm được:

- Có ý tưởng sáng tạo từ việc kết hợp 2 loại động cơ với nhau.

- Giảm thiểu chi phí nhiên liệu so với các xe chạy thuần bằng động cơ xăng.- Làm giảm ô nhiễm môi trường, tiếng ồn.

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

- Nghiên cứu sâu, đã đi vào chế tạo mơ hình thực nghiệm.

Những điểm còn hạn chế :

- Thiết kế và chế tạo khó khăn do phải kết hợp 2 kiểm động cơ.

- Mới dừng ở chế tạo mơ hình, chưa thể đưa vào hiện thực hóa thương mại do địi

hỏi yếu tố kỹ thuật cao so với điều kiện thực tế tại nước ta hiện nay.

2.4. Chế tạo ô tô điện mini chạy trong khu du lịch:

Mục đích nghiên cứu là để chế tạo một chiếc xe điện có giá thành rẻ, tiêu thụ ít năng lượng trong bối cảnh nguồn tài nguyên thiên nhiên là xăng dầu đang ngày càng cạn kiệt, đặc biệt là nó khơng gây tiếng ồn và ô nhiễm môi trường.

Những điểm mới trong nghiên cứu :

- Chiếc xe hoàn toàn chạy bằng động cơ điện.

- Thiết kế chế tạo khung xe phù hợp với không gian các khu du lịch.

- Điều hướng bằng vô lăng nhưng không theo cách thông thường trên các loại xe

ô tô ,mà sử dụng encoder để đo góc quay của vơ lăng qua đó điều chỉnh thay đổi vận tốc giữa 2 bánh dẫn đến chuyển động quay của xe.

- Sử dụng bộ truyền đai răng để truyền chuyển động từ động cơ đến bánh trước

và bánh sau, thay vì chỉ bánh sau như các loại xe truyền thống. Điều này giúp xe vẫn có thể đi được nếu bánh sau bị kẹt lầy (điều hay gặp trong các khu vườn quốc gia sau khi mưa đất ở đây thường bị nhão, dẫn đến bánh sau không di chuyển được nếu bánh sau bị kẹt ).

Kết luận trong nghiên cứu :

- Việc các loại xe điện chưa thực sự phổ biến tại nước ta hiện nay cũng như tại

các khu du lịch thì việc nghiên cứu chế tạo chúng hồn tồn có triển vọng tốt.

- Chế tạo các loại xe này khơng q khó, linh kiện hầu như được bán rộng rãi

ngồi thị trường, khơng địi hỏi kỹ thuật và năng lực chế tạo cao. Vì vậy có thể áp dụng đề tài này rộng rãi, đưa chúng trở nên phổ biến.

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

- Chi phí sản xuất ra chiếc xe khơng qua cao và nó rẻ hơn nhiều so với các loại xe

nhập ngoại cùng chủng loại. Nó cho thấy khả năng cạnh tranh rất cao nếu áp dụng đưa vào sản xuất thương mại.

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO Ô TÔ ĐIỆN

3.1. Phương pháp tính tốn.

Khảo sát chuyển động của xe.

Giả sử chiếc xe có 4 bánh kí hiệu lần lượt là bánh 1, bánh 2, bánh 3, bánh 4, khi đó tốc độ quay của bánh 1 và bánh 2 bằng nhau, của bánh 3 và bánh 4 bằng nhau. Do đó khi chiếc xe chuyển động ta quy nó lại là một vật chuyển động dựa trên 2 bánh 1 và 3 trong một hệ tọa độ Oxy như hình vẽ :

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

ICC là tâm quay tức thời của xe R là bán kính quay tức thời.

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

Công thức cho thấy vận tốc của thân phụ thuộc vào vận tốc của 2 bánh. Không giống như các loại xe thông thường, chiếc xe trong đề tài điều hướng thông qua sự chênh lệch vận tốc của 2 động cơ. Nguyên lý của việc điều hướng này là :

- Khi 2 động cơ quay cùng chiều, cùng vận tốc thì chiếc xe sẽ chuyển động thẳng.

- Khi 1 động cơ quay cùng chiều và nhanh hơn động cơ cịn lại thì tất yếu chiếc xe sẽ chuyển động quay về phía động cơ quay chậm hơn.

- Ta không điều hướng quay cho chiếc xe theo kiểu điều khiển 2 động cơ quay cùng vận tốc và ngược chiều giống như trên các robot vượt địa hình vì nó sẽ gây ra hiện tượng trượt bánh, do đó khơng an tồn cho người ngồi.

Mơ phỏng chuyển động của xe

Kí hiệu 𝑀1 ,𝑀2 là khối lượng của robot;𝑏1,𝑏2 lần lượt là độ giảm chấn của các chân 1, 2, ; 𝑐1 ,𝑐2 lần lượt là độ cứng đàn hồi của các chân 1, 2, 3; 𝑐3, 𝑐4 lần lượt là độ cứng

của các cột sống thụ động. Khoảng cách giữa các chân l  l1  l2 .

Giả sử qui luật nhấp nhơ của mặt đường xác định bởi hàm tuần hồn :

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

y2=B0+B1cos Ωtt +¿B1sin Ωtt¿y3=C0+C1cos Ωtt +C1sin Ωtt

Thế các nghiệm riêng vào phương trình vi phân rồi so sánh với hệ số, ta nhận được phương trình đại số tuyến tính để xác định các hằng số: A0, A1, A2, B0, B1, B2, C0, C1,C2

- Đối với khâu 1:

y1=A0+A1cos Ωtt + A2sin Ωtt

Thay y,𝑦̇, 𝑦̈ vào hệ phương trình (**) ta được:

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

¿>m1