thiết kế và chế tạo mạch điều khiển mô hình ô tô điện

i

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
Họ và tên sinh viên: PHẠM QUỐC DŨNG
Lớp: 50CKCD
Chuyên ngành: Công nghệ cơ điện tử
Đề tài: "Thiết kế và chế tạo mạch điều khiển mô hình ô tô điện”
Số trang: 101 Số chương: 04 Tài liệu tham khảo: 17
Hiện vật: 02 quyển báo cáo + 02CD, 01 ô tô điện, 02 bộ điều khiển.
NHẬN XÉT







Kết luận



Nha Trang, ngày tháng năm 2012
Cán bộ hướng dẫn
( ký và ghi rõ họ tên )

ii

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐỀ TÀI
Họ và tên sinh viên: PHẠM QUỐC DŨNG
Lớp: 50CKCD
Chuyên ngành: Công nghệ cơ điện tử

Đề tài: "Thiết kế và chế tạo mạch điều khiển mô hình ô tô điện”
Số trang: 101 Số chương: 04 Tài liệu tham khảo: 17
Hiện vật: 02 quyển báo cáo + 02CD, 01 ô tô điện, 02 bộ điều khiển.

NHẬN XÉTCỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN






Kết luận


Nha Trang, ngày tháng năm 2012
CÁN BỘ PHẢN BIỆN
( Ký ghi rõ họ tên )


_________________________________________________________________
Nha Trang, ngày tháng năm 2012
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
( Ký ghi rõ họ tên )


Điểm phản biện
Bằng số Bằng chữ

Điểm chung
Bằng số Bằng chữ

iii


LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian nghiên cứu tìm hiểu về đề tài với sự nỗ lực của bản thân cùng
với sự giúp đỡ tận tình của quý thầy cô trong nhà trường và các bạn trong lớp em đã
hoàn thành đồ án tốt nghiệp “Thiết kế và chế tạo mạch điều khiển mô hình ô tô điện”
với thời gian đúng quy định.
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong nhà trường, các thầy cô trong
khoa Cơ Khí đã tận tình giúp đỡ chúng em trong suốt những năm qua, thầy cô đã trang
bị cho chúng em những kiến thức quý báu nhất để làm hành trang bước vào đời. Và
đặc biệt em xin gửi tới các thầy trong bộ môn Cơ Điện Tử lời cảm ơn chân thành nhất,
các thầy đã và đang ngày đêm miệt mài nghiên cứu, lao động để truyền đạt cho chúng
em những kiến thức vô cùng quý báu. Các thầy đã tạo cho chúng em những điều kiện
tốt nhất để chúng em được học tập, được sử dụng thiết bị bộ môn để hoàn thành đồ án
tốt và nhanh nhất.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Văn Hùng đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ
chúng em trong suốt quá trình thực hiện đồ án để chúng em hoàn thành được đồ án với
đúng quy định.
Xin cảm ơn tập thể các bạn lớp 50CKCD đã đóng góp những ý kiến quý báu
cho đồ án.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn và xin gửi tới quý thầy cô trong nhà
trường, các bạn bè người thân đã giúp đỡ em trong suốt thời gian qua lời chúc
tốt
đẹp nhất!

Sinh Viên

PHẠM QUỐC DŨNG

iv

MỤC LỤC
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN i
PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐỀ TÀI ii
LỜI CẢM ƠN iii
MỤC LỤC iv
DANH MỤC HÌNH vii
DANH MỤC BẢNG xii
LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Ô TÔ ĐIỆN 2
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG 3
1.2. CẤU HÌNH CỦA Ô TÔ ĐIỆN 3
1.3. NHU CẦU SỬ DỤNG Ô TÔ ĐIỆN PHỤC VỤ DU LỊCH VÀ SỬ DỤNG
TRONG CÁC SỞ Y TẾ 5
1.3.1. Phương tiện cá nhân 5
1.3.2. Các phương tiện công cộng 7
1.3.3. Các phương tiện dùng chuyên biệt trong các lĩnh vực giải trí thể thao,
các lĩnh vực công nghiệp, các loại xe chuyên dùng trong các ngành 8
1.3.4. Các loại phương tiện dùng trong các lĩnh vực chuyên dùng, vận
chuyển, nâng chuyển hàng hóa, phục vụ cho người tàn tật 9
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 10
2.1. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CÚU 11
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 12
2.2.1. Các phương án thiết kế 12
2.2.1.1. Phương án 1 12
2.2.1.2. Phương án 2 13
2.2.1.4. Kết luận 15
2.3. THIẾT KẾ CHẾ TẠO PHẦN CƠ KHÍ 15

2.3.1. Động lực học bánh xe và khái niệm về sự trượt 15
2.3.2. Các lực cản chuyển động của ô tô 19
2.3.2.1. Lực cản lên dốc 19
2.3.2.2. Lực cản lăn 20
2.3.2.3. Lực cản không khí 20
v

2.3.2.4. Lực quán tính 21
2.3.3. Xác định công suất của động cơ điện và nguồn acquy 21
2.3.3.1. Xác định các thông số của động cơ điện 21
2.3.3.2. Xác định các thông số cho bộ nguồn ắc quy 24
2.3.3.3. Chọn ổ bi 24
2.3.3.4. Vật liệu chế tạo xe 25
2.3.3.5. Dụng cụ thực hiện 27
2.3.3.6. Chế tạo khung xe 30
2.4. THIẾT KẾ, CHẾ TẠO PHẦN ĐIỀU KHIỂN 37
2.4.1. Động cơ Brushless DC Mortor 37
2.4.2. Khối LCD hiển thị 42
2.4.3. Khối giao tiếp bàn phím 43
2.4.4. Khối chân ga điều khiển 43
2.4.5. Giới thiệu về Vi điều khiển AVR 44
2.4.6. Sơ lược các linh kiện dùng trong mạch 56
2.4.7. Thiết kế mạch. 62
2.4.8. Qui trình chế tạo mạch điều khiển 72
2.5. GIẢI THUẬT ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN 79
2.5.1. Giải thuật khối điều khiển trung tâm 79
2.5.2. Giải thuật khối điều khiển động cơ 80
CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 81
3.1. CHUẨN BỊ 82
3.2. THI CÔNG VÀ LẮP RÁP 83

3.2.1. Vẽ mạch in 83
3.2.2. In mạch lên mạch đồng 84
3.2.3. Hàn linh kiện và kiểm tra mạch 84
3.2.4. Lắp ráp các mạch lên khung 85
3.3. SẢN PHẨM THỰC TẾ 86
3.3.1. Hình ảnh các mạch 86
3.3.2. Các chi tiết cơ khí 88
3.3.3. Hệ thống mô hình 91
3.4. CHẠY THỬ VÀ KIỂM NGHIỆM ĐỘ ỔN ĐỊNH 93
3.4.1. Kiểm tra trươc khi đưa vào hoạt động 93
vi

3.4.1.1. Kiểm tra ắc quy 93
3.4.1.2. Kiểm tra mạch công suất 93
3.4.1.3. Kiểm tra phần cơ khí 95
3.4.1.4. Kiểm tra động cơ 95
3.4.2. Mô hình ô tô lúc hoạt động 96
3.4.2.1. Khi ô tô chạy thẳng đường bằng 96
3.4.2.2. Khi ô tô lên dốc 97
3.4.2.3. Khi ô tô xuống dốc 98
3.4.2.4. Khi ô tô vào khúc cua 98
3.5. BẢNG THÔNG SỐ SAU KHI CHẠY THỬ Ô TÔ ĐIỆN 99
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 100
4.1. KẾT LUẬN 101
4.1.1. Kết quả đạt được 101
4.1.2. Kết quả chưa đạt được 101
4.2. ĐỀ XUÁT 101
4.2.1. Đề xuất phần cứng 101
4.2.2. Đề xuất phần mềm 101
4.2.4. Đề xuất cả hệ thống 101

TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC



vii

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Ô tô điện cổ điển 3
Hình 1.2. Ô tô điện hiện đại 4
Hình 1.3. Ô tô điện của hãng Nissan 5
Hình 1.4. Ô tô điện sử dụng ở Chicago 6
Hình 1.5. Xe đạp điện của Trung Quốc sản xuất 6
Hình 1.6. Tàu điện tự hành tốc độ cao tuyến Paris - Lyon 7
Hình 1.7. Tàu điện ngầm tiện dụng nhất ở Pháp 7
Hình 1.8. Xe điện của hãng Mai Linh ở Đà Lạt 8
Hình 1.9. Xe điện sử dụng trong sân golf 9
Hình 2.1. Sơ đồ tổng quát 11
Hình 2.2. Mô hình thiết kế 1 ô tô điện 12
Hình 2.3. Mô hình thiết kế 2 ô tô điện 13
Hình 2.4. Mô hình thiết kế 3 ô tô điện 14
Hình 2.5: Chuyển động thẳng của xe trên dốc 15
Hình 2.6. Mô hình một bánh 15
Hình 2.7. Lực tác dụng lên bánh xe và góc lăn lệch 16
Hình 2.8. Quan hệ giữa hệ số cản lăn và góc lăn lệch 17
Hình 2.9. Sự ảnh hưởng của độ chụm bánh xe 17
Hình 2.10. Góc doãng của bánh xe dẫn hướng 18
Hình 2.11. Tác dụng của trọng lực ô tô trên đường dốc 19
Hình 2.12. Khái niệm độ dốc của đường 19
Hình 2.13. Các lực tác dụng lên ô tô khi lên dốc 21

Hình 2.14. Ổ bi và cấu tạo bên trong ổ bi côn 24
Hình 2.15. Vật liệu thép 25
Hình 2.16. Que hàn 26
Hình 2.17. Các loại bulông – đai ốc 27
Hình 2.18. Máy cắt cầm bằng tay 27
Hình 2.19. Máy cưa 28
Hình 2.20. Máy hàn 28
Hình 2.21. Bản vẽ chế tạo của khung dưới của ô tô điện 30
Hình 2.22. Bản vẽ khung dưới của ô tô điện 31
viii

Hình 2.23. Bản vẽ chế tạo của khung gá đặt bánh sau 31
Hình 2.24. Bản vẽ khung gá đặt bánh sau 31
Hình 2.25. Bản vẽ chế tạo bát chữ U 32
Hình 2.26. Bản vẽ bát chữ U 32
Hình 2.27. Bản vẽ chế tạo khung bên ô tô 32
Hình 2.28. Bản vẽ khung bên ô tô 32
Hình 2.29. Bản vẽ chế tạo của cơ cấu giảm xóc trước 33
Hình 2.30. Bản vẽ cơ cấu giảm xóc trước 33
Hình 2.31. Bản vẽ cơ cấu giảm xóc sau 33
Hình 2.32. cơ cấu giảm xóc trước và sau bằng khi hoàn thành 34
Hình 2.33. hệ thống lái ô tô 35
Hình 2.34. khớp các đăng và khớp cầu 35
Hình 2.35. hệ thống phanh 36
Hình 2.36. Sức phản điện động dạng hình thang 37
Hình 2.37. Mặt cắt bằng của một BLDC 38
Hình 2.38. Stator động cơ BLDC 38
Hình 2.39. Rotor động cơ BLDC 39
Hình 2.40. Động cơ Brushless có cảm biến Hall 39
Hình 2.41. Nguyên lý của Hall Sensor khi không có từ trường 39

Hình 2.42. Nguyên lý của Hall Sensor khi có từ trường 40
Hình 2.43. Sơ đồ thể hiện sự đảo pha ở 3 đầu dây động cơ 40
Hình 2.44. Chiều của 6 trạng thái đảo pha của BLDC 41
Hình 2.45. Trạng thái của Hall sensor và 3 dây pha của BLDC 41
Hình 2.46. Khối LCD hiển thị 42
Hình 2.47. bàn phím keypad 4x4 43
Hình 2.48. chân ga điều khiển 43
Hình 2.49. Cấu trúc bộ nhớ của AVR 45
Hình 2.50. Thanh ghi 8 bit 46
Hình 2.51. Register file 46
Hình 2.52. Cấu trúc bên trong của AVR 48
Hình 2.53. Cấu trúc chân trong PORT của Vi điều khiển AVR 48
Hình 2.54. Thanh ghi DDRA 49
Hình 2.55. Thanh ghi PORTA 49
ix

Hình 2.56. Thanh ghi PINA 49
Hình 2.57. Sơ đồ khối bộ Timer/Counter 8bit 50
Hình 2.58. Sơ đồ khối bộ Timer/Counter 16 bit 51
Hình 2.59. Thanh ghi TCCR0 51
Hình 2.60. Thanh ghi TCNT0 52
Hình 2.61. Thanh ghi 0CR0 52
Hình 2.62. Thanh ghi mặt nạ ngắt 53
Hình 2.63. Thanh ghi cờ ngắt 53
Hình 2.64. Sơ đồ thời gian của chế độ so sánh 54
Hình 2.65. Sơ đồ chân của ATMEGA 32 54
Hình 2.66. Hình dạng bên ngoài của ATMEGA32 55
Hình 2.67. Cấu tạo và hình dáng của DIODE bán dẫn. 56
Hình 2.68. Điện trở 56
Hình 2.69. Biểu diễn điện trở 57

Hình 2.70. Tụ điện phân cực và không phân cực 58
Hình 2.71. Ký hiệu của Transistor 59
Hình 2.72. Transistor 59
Hình 2.73. Linh kiện OPTO 59
Hình 2.74. Linh kiện IRF9540 60
Hình 2.75. Linh kiện IR2101 60
Hình 2.76. Linh kiện IRF3205 61
Hình 2.77. Sơ đồ chân của RƠLE 61
Hình 2.78. RƠLE 8 chân 61
Hình 2.79. Sơ đồ nguyên lý khối nguồn cấp cho mạch điều khiển 62
Hình 2.80. Sơ đồ mạch in khối nguồn 63
Hình 2.81. Sơ đồ nguyên lý khối vi điều khiển và các header kết nối 63
Hình 2.82. Sơ đồ khối kết nối cảm biến hall và biến trở 64
Hình 2.83. Sơ đồ nguyên lý bàn phím keypad 4X4 64
Hình 2.84. Sơ đồ nguyên lý khối LCD 65
Hình 2.85. Sơ đồ nguyên lý khối LED 66
Hình 2.86. Sơ đồ mạch in khối LED 66
Hình 2.87. Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển động cơ Brushless DC 67
Hình 2.88. Sơ đồ mạch in khối điều khiển động cơ 68
x

Hình 2.89. Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển công tắc vô lăng lái 69
Hình 2.90. Sơ đồ mạch in khối điều khiển công tắc 70
Hình 2.91. Sơ đồ nguyên lý khối đảo chiều động cơ 71
Hình 2.92. Sơ đồ mạch in khối đảo chiều động 71
Hình 2.93. Màn hình làm việc của ORCAD CAPTURE 72
Hình 2.94. Tạo một project mới 73
Hình 2.95. Định khổ giấy cho bản vẽ 74
Hình 2.96. Thêm thư viện 74
Hình 2.97. Lấy linh kiện ra cho bản vẽ 75

Hình 2.98. Linh kiện sau khi đã được lấy ra 75
Hình 2.99. Thay đổi tên linh kiện 76
Hình 2.100. Sơ đồ mạch in 77
Hình 2.101. Sau khi gỡ bỏ lớp giấy in 77
Hình 2.102. Mạch in sau khi rửa 78
Hình 2.103. Lưu đồ giải thuật khối ĐK trung tâm 79
Hình 2.104. Lưu đồ giải thuật khối điều khiển BLDC 80
Hình 3.1. Vẽ mạch in trên Layout 83
Hình 3.2. In mạch lên mạch đồng 84
Hình 3.3. Hàn linh kiện vào mạch 84
Hình 3.4. Lắp mạch lên khung 85
Hình 3.5. Kiểm tra mạch 85
Hình 3.6. Mạch đảo chiều động cơ 86
Hình 3.7. Mạch công suất điều khiển BLDC 86
Hình 3.8. Bộ điều khiển trung tâm 87
Hình 3.9. Tổng quát bộ điều khiển trung tâm 87
Hình 3.10a. Bu lông ren mịn 88
Hình 3.10b. Bu lông SUS 88
Hình 3.11a. Vòng bi đỡ 88
Hình 3.11b. Ổ bi côn 88
Hình 3.12. Ốc vít 89
Hình 3.13. Bát chữ U 89
Hình 3.14. Khớp các đăng 90
Hình 3.15. Hệ thống treo trước và bộ đánh lái 90
xi

Hình 3.16. Hệ thống treo sau 91
Hình 3.17. Toàn bộ hệ thống 92
Hình 3.18. Kiểm tra ắc quy 93
Hình 3.19. Kiểm tra bộ điều khiển 94

Hình 3.20. Kiểm tra hệ thống điện 94
Hình 3.21. Kiểm tra phần cơ khí 95
Hình 3.22. Kiểm tra động cơ 95
Hình 3.23. Khi ô tô chạy tiến đường bằng 96
Hình 3.24. Ô tô chạy lùi 97
Hình 3.25. Ô tô đang lên dốc 97
Hình 3.26. Ô tô xuống hết dốc 98
Hình 3.27. Ô tô cua phải 98
Hình 3.28. Ô tô cua trái 99





xii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Cấu hình các chân của cổng 50
Bảng 2. Bảng chọn chế độ hoạt động của Timer 51
Bảng 3. Chế độ so sánh không PWM 52
Bảng 4. Cách đọc giá trị điện trở 57
Bảng 5. Bảng thông số tương quang giữa khối lượng và vận tốc 99






1

LỜI NÓI ĐẦU
Ở các nước phát triển cuộc chạy đua tìm nguồn năng lượng sạch cho ô tô nói
chung đã từ lâu. Theo xu thế chung, đứng đầu danh sách là ô tô chạy điện tiếp theo là
ô tô lai, ô tô chạy bằng pin nhiên liệu là ứng viên thứ ba của cuộc chạy đua. Về mặt
nhiên liệu cho động cơ nhiệt, chất lượng của các loại nhiên liệu lỏng truyền thống sẽ
được nâng cao, các loại nhiên liệu khí sẽ được áp dụng rộng rãi trên ô tô, nhiên liệu
khí hydro cho ô tô chưa có triển vọng ứng dụng do công nghệ và giá thành.
Sự phát triển của ô tô sử dụng điện và pin nhiên liệu phụ thuộc vào khả năng
phát triển, hoàn thiện các loại động cơ truyền thống và sử dụng các nguồn nhiên liệu
sạch thay thế các nguồn nhiên liệu lỏng hiện nay để làm giảm ô nhiễm môi trường.
Các yếu tố cần quan tâm để xem xét gồm dự báo chất lượng của hệ thống vận chuyển
khách công cộng và giá thành của pin nhiên liệu với các loại nhiên liệu thay thế khác
để đạt cùng mức độ giảm khí thải độc hại.
Theo xu hướng đó, việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo ô tô điện là một việc vô
cùng cấp thiết, để giảm mức độ ô nhiễm môi trường ngày càng lớn trên thế giới hiện nay.

Đề tài
‘‘Thiết kế và chế tạo mạch điều khiển mô hình ô tô điện’’
là một đề
tài nhằm mục đích khảo sát thiết kế ô tô chạy hoàn toàn bằng năng lượng điện, đặt nền
tảng cho việc thiết kế và sản xuất một kiểu ô tô mang nhãn hiệu Việt Nam phù hợp với
điều kiện giao thông trong nước, giá thành vừa phải, có hiệu suất sử dụng năng lượng
cao và mức độ phát ô nhiễm thấp,gần như bằng không, góp phần thực hiện nhiệm vụ
cấp bách nói trên nhằm đẩy nhanh tiến trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.
Đề tài này có ý nghĩa trong công cuộc đổi mới và sáng tạo để thiết kế hoàn
chỉnh và chế tạo một ô tô sinh thái tại Việt Nam với mục tiêu hướng tới là:
-

Nâng cao điều kiện sống của người dân.

-

Tiết kiệm năng lượng và giảm ô nhiễm môi trường trong giao thông vận tải.
-

Tạo ra mặt hàng công nghiệp đặc thù mang lợi thế cạnh tranh lớn.
Tạo ra một nét mới để khẳng định nguồn nhân lực của con người Việt Nam.



2






CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN Ô TÔ ĐIỆN



3


1.1. GIỚI THIỆU CHUNG
Ô tô điện sử dụng động cơ điện cho lực kéo, acquy, pin nhiên liệu cung cấp
nguồn năng lượng tương ứng cho động cơ điện.
Ô tô điện có nhiều ưu điểm hơn các loại phương tiện sử dụng động cơ đốt

trong, chẳng hạn như không phát thải khí ô nhiễm, hiệu suất cao, độc lập với nguồn
năng lượng từ dầu mỏ, yên tĩnh và hoạt động trơn tru. Các nguyên tắt hoạt động cơ bản
giữa ô tô điện và phương tiện sử dụng động cơ đốt trong tương tự nhau.Tuy nhiên, một
số khác biệt giữa phương tiện sử dụng động cơ đốt trong và ô tô điện, chẳng hạn như
sử dụng một bồn chứa xăng so với nguồn pin, động cơ đốt trong so với động cơ điện,
và khác nhau về yêu cầu truyền dẫn.
1.2. CẤU HÌNH CỦA Ô TÔ ĐIỆN
Trước đây, các xe điện chủ yếu được chuyển đổi từ các ô tô thông thường bằng
cách thay thế động cơ đốt trong và thùng nhiên liệu với một động cơ điện và pin trong
khi giữ lại tất cả các thành phần khác, như trong hình 1.1. Nhược điểm như: khối
lượng lớn, tính linh hoạt và hiệu suất thấp là những nguyên nhân làm cho xe điện khó
áp dụng rộng rãi. Hiện nay, ô tô hiện đại được tạo ra có chủ ý dựa vào nguyên bản của
thân và khung sườn được thiết kế riêng. Điều này đáp ứng các yêu cầu về cấu trúc duy
nhất cho ô tô và làm cho các nguồn động lực đẩy bằng điện được sử dụng linh hoạt
hơn.

Hình 1.1. Ô tô điện cổ điển
4

Một ô tô điện cơ bản được minh họa trong hình 1.2. Nó bao gồm ba hệ thống
chủ yếu: hệ động lực điện, hệ thống năng lượng, và hệ thống phụ trợ.
Hệ động lực điện bao gồm: Hệ thống điều khiển xe, bộ chuyển đổi điện, các
động cơ điện, truyền động cơ khí, và bánh chủ động.
Hệ thống năng lượng bao gồm nguồn năng lượng bộ phận quản lý năng lượng,
và bộ phận tiếp năng lượng điện.
Hệ thống phụ trợ bao gồm trợ lực lái, điều hòa, nguồn cung cấp năng lượng phụ trợ.
Dựa trên các yếu tố đầu vào điều khiển từ chân ga và bàn đạp phanh, hệ thống
điều khiển xe cung cấp tín hiệu điện thích hợp cho bộ chuyển đổi năng lượng điện có
chức năng điều chỉnh dòng điện giữa điện động cơ và nguồn năng lượng. Những
nguồn năng lượng được tái sinh trong quá trình phanh có thể được nạp vào nguồn năng

lượng chính. Hầu hết pin EV dễ dàng có khả năng tiếp nhận nguồn năng lượng tái sinh
này.

Hình 1.2. Ô tô điện hiện đại

Chân
g
P
hanh

5

Bộ phận quản lý năng lượng cùng với bộ phận điều khiển kiểm soát hoạt động
phanh tái sinh và phục hồi năng lượng của nó. Nó cũng kết hợp với các bộ phận tiếp
năng lượng để kiểm soát quá trình này và giám sát việc sử dụng các nguồn năng lượng.
Nguồn cung cấp năng lượng phụ có chức năng cung cấp năng lượng cần thiết
với các điện áp khác nhau cho tấc cả các thành phận phụ của xe như: điều hòa không
khí, trợ lực lái, hệ thống đèn chiếu sáng…
1.3. NHU CẦU SỬ DỤNG Ô TÔ ĐIỆN PHỤC VỤ DU LỊCH VÀ SỬ DỤNG
TRONG CÁC SỞ Y TẾ.
Xe điện là loại phương tiện giao thông đã có từ rất lâu của thế kỷ trước, và được
sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới trong nhiều loại phương tiện. Đặc biệt ngày nay, xe
điện không còn đơn thuần là xe điện công cộng và tàu điện như thế kỷ trước nữa. Ngày
nay xe điện được ứng dụng trên nhiều loại phương tiện, các phương tiện này dùng
động cơ điện để làm xe chuyển động. Có thể liệt kê một số loại xe điện theo lĩnh vực
và theo cách sử dụng của chúng như sau:
1.3.1. Phương tiện cá nhân:
+ Xe ô tô điện : Xe điện sử dụng nguồn điện acqui, dùng năng lượng mặt trời.
Các loại xe này được ứng dụng trên cả ô tô cá nhân, ô tô tải, ô tô tải phục vụ công cộng.

Hình 1.3. Ô tô điện của hãng Nissan

6


Hình 1.4. Ô tô điện sử dụng ở Chicago

+ Xe máy điện và xe đạp điện: Là loại phương tiện đang có xu hướng phát triển
mạnh.


Hình 1.5. Xe đạp điện của Trung Quốc sản xuất
7


1.3.2. Các phương tiện công cộng:
+ Tàu điện : Tàu điện được ứng dụng từ rất lâu là loại phương tiện dùng chở
khách trong thành phố và khá phổ biến ở các nước trên thế giới cũng như nước ta.

Hình 1.6. Tàu điện tự hành tốc độ cao tuyến Paris - Lyon

+ Mê trô : Là loại phương tiện vận chuyển hành khách trong thành phố cũng
như đường dài, như các tuyến metro trong các thành phố lớn ở châu Âu, và tuyến
Metro đường dài từ Paris đến London.

Hình 1.7. Tàu điện ngầm tiện dụng nhất ở Pháp.

8

1.3.3. Các phương tiện dùng chuyên biệt trong các lĩnh vực giải trí thể thao, các

lĩnh vực công nghiệp, các loại xe chuyên dùng trong các ngành:
+ Xe điện dùng trong công viên: Là loại xe điện dùng chuyên chở hành khách
trong công viên. Các loại tàu điện cao tốc, cảm giác mạnh trong công viên.


Hình 1.8. Xe điện của hãng Mai Linh ở Đà Lạt

9


+ Loại xe điện dùng trong thể thao: Phục vụ các mục đích khác nhau, như
trong lĩnh vực Golf…

Hình 1.9. Xe điện sử dụng trong sân golf
1.3.4. Các loại phương tiện dùng trong các lĩnh vực chuyên dùng, vận chuyển,
nâng chuyển hàng hóa, phục vụ cho người tàn tật
Xe điện sẽ được sử dụng trong các bệnh viện vận chuyển nhanh chóng bệnh
nhân cũng như các y bác sĩ để kịp thời cứu chữa bệnh nhân, đây là một hướng mới của
đề tài. Tuy nhiên để có thể áp dụng hợp lí có hiệu quả cần nghiên cứu thay đổi kết cấu,
bố trí lại các trang thiết bị để phù hợp với điều kiện sử dụng trong y tế.
10








CHƯƠNG 2

PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG
NGHIÊN CỨU








11


2.1. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CÚU




Hình 2.1. Sơ đồ tổng quát
Phương pháp nghiên cứu thiết kế chế tạo mô hình ô tô điện dựa trên tính toán lý
thuyết kết hợp dựa vào những mô hình đã có sẵn trong thực tế. Cụ thể:
- Phân tích các yếu tố chuyển động của ô tô điện, các yếu tố gồm có: lực cản
chuyển động, tải trọng, vận tốc, gia tốc, tính ổn định …từ đó xác định kích thước và
kết cấu của ô tô điện và vị trí đặt nguồn động lực cho phù hợp
- Xây dựng phương án và tiến hành thiết kế chế tạo hệ thống cơ khí và điều
khiển: Nhằm lựa chọn được kết cấu tốt nhất, một số phương án thiết kế sẽ được xây
dựng. Mỗi phương án sẽ được phân tích kỹ lưỡng, nêu cụ thể ưu nhược điểm của từng
phương án để chọn phương án thích hợp. Sau khi lựa chọn phương án thiết kế, nhóm
tác giả sẽ tiến hành thiết kế kỹ thuật, công việc này bao gồm: lựa chọn loại trục vít –

đai ốc, ổ lăn, thép, bulông – đai ốc, tính chọn động cơ, tính toán các thông số hình học,
tính toán độ bền, lựa chọn phương pháp điều khiển xe ô tô điện …. Sau khi tính toán
xong, phiên bản đầu tiên ô tô điện sẽ được chế tạo để tiến hành thử nghiệm.
- Thử nghiệm, kiểm tra và hoàn chỉnh ô tô điện: Việc thử nghiệm ô tô điện sẽ
được tiến hành trên đường bằng để kiểm tra khả năng hoạt động ổn định của xe, độ
cứng vững và đảm bảo độ chính xác cao,linh hoạt trong quá trình sữa chữa lắp ráp hư
hỏng, mạch điều khiển phải hoạt động ổn định và đồng nhất với phần cơ khí. Quá trình
này được tiến hành nhiều lần để phát hiện và sửa chữa các nhược điểm. Sau khi thử
nghiệm thành công trên đường bằng, ô tô sẽ được thử nghiệm trên đường gồ ghề, lên
dốc. Số liệu thực nghiệm sẽ được ghi chép cụ thể để làm cơ sở đánh giá kết quả nghiên
cứu.

12

2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
2.2.1. Các phương án thiết kế
2.2.1.1. Phương án 1:

Hình 2.2. Mô hình thiết kế 1 ô tô điện.
Hoạt động:
Xe sử dụng 4 bánh, 2 bánh trước là hai bánh lái, sử dụng hai động cơ điện
brushless dc lắp 2 bên, động cơ được lắp đặt trong bánh xe. Khi muốn tăng tốc độ của
xe ta sử dụng chân ga để tăng tốc độ. Khi muốn rẽ trái, rẽ phải ta điều khiển trực tiếp
vô lăng lái. Khi gặp vật cản hay khi xuống dốc dùng phanh để đảm bảo an toàn cho
người sử dụng.
Ưu điểm:
–

Kết cấu vững chắc.
–

Dễ dàng trong quá trình chế tạo.
–

Có chỗ để đồ dùng cho người sử dụng.
Nhược điểm:
–

Ít có tính thẩm mỹ.
–

Xe cồng kềnh, tính tự động không cao.
–

Hệ thống lái chưa hiệu quả.

13

2.2.1.2. Phương án 2:

Hình 2.3. Mô hình thiết kế 2 ô tô điện.
Hoạt động:
Xe sử dụng bốn bánh, hai bánh trước là hai bánh lái điều chỉnh hệ thống xe, hai
động cơ được bố trí nằm trong bánh xe sau, hai bánh trước được gắn với hệ thống lại
bánh răng thanh răng để đảm bảo góc cua của bánh lái không bị rơ và an toàn cho
người sử dụng. Xe sử dụng vô lăng lái điều khiển góc rẽ của xe.

Ưu điểm:
–

Kết cấu vững chắc.
–

Mang tính thẩm mĩ.
–

Dễ dàng bẻ lái nhờ sử dụng cơ cấu bánh răng thanh răng.
Nhược điểm:
–

Chế tạo phức tạp, khó trong quá trình lắp ráp.
–

Hệ thống giảm xóc chưa tối ưu
–

Chỗ ngồi người sử dụng hơi hẹp