thiết kế ôtô bốn chổ ngồi sử dụng hai nguồn động lực nhiệt -

ĐATN :Thiết kế Ôtô bốn chổ ngồi sử dụng hai nguồn động lực: Nhiệt - Điện
V100 – 40
1. MỤC ĐÍCH ,Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI:
1.1. MỞ ĐẦU:
Sự phát triển các phương tiện giao thông ở các khu vực trên thế giới nói
chung không giống nhau, mỗi nước có một quy định riêng về khí thải của xe ,
nhưng đều có xu hướng là từng bước cải tiến cũng như chế tạo ra loại ôtô mà mức ô
nhiễm là thấp nhất và giảm tối thiểu sự tiêu hao nhiên liệu. Mặt khác không những
trong tương lai mà hiện nay nguồn tài nguyên dầu mỏ ngày càng cạn kiệt dẫn đến
giá dầu tăng cao mà nguồn thu nhập của người dân lại tăng không đáng kể. Ngày
nay xe chạy bằng dầu diezel, xăng hoặc các nhiên liệu khác đều đang tràn ngập trên
thị trường dẫn đến tình trạng ách tắc giao thông gây ra bao nhiêu vụ tai nạn thương
tâm, cũng như gây ô nhiễm môi trường, làm cho bầu khí quyển ngày một xấu đi, hệ
sinh thái thay đổi dẫn đến hiệu ứng nhà kính nên nhiệt độ ngày một tăng làm những
tảng băng ở Bắc cực, Nam cực cùng những nơi khác tan ra gây ra lũ lụt, sóng thần
làm cho thế giới phải lao đao. Vì thế việc tìm ra phương án để giảm tối thiểu lượng
khí gây ô nhiễm môi trường là một vấn đề cần được quan tâm nhất hiện nay của
ngành ô tô nói riêng và mọi người nói chung. Vì thế, ôtô sạch không gây ô nhiễm
(zero emission) là mục tiêu hướng tới của các nhà nghiên cứu và chế tạo ôtô ngày
nay. Có nhiều giải pháp đã được công bố trong những năm gần đây, tập trung là
hoàn thiện quá trình cháy động cơ Diesel, sử dụng các loại nhiên liệu không truyền
thống cho ôtô như LPG, khí thiên nhiên, methanol, biodiesel, điện, pile nhiên liệu,
năng lượng mặt trời, ôtô lai (hybrid) Xu hướng phát triển ôtô sạch có thể tổng hợp
như sau:
Hoàn thiện động cơ diesel:
Các kỹ thuật mới để hoàn thiện động cơ diesel đã cho phép nâng cao rõ rệt
tính năng của nó bao gồm áp dụng hệ thống phun ray chung (common rail) điều
khiển điện tử, lọc bồ hóng và xử lý khí trên đường xả bằng bộ xúc tác ba chức năng,
hoặc nâng cao chất lượng nhiên liệu, sử dụng nhiên liệu diesel có hàm lượng lưu
huỳnh cực thấp. Việc dùng động cơ diesel sử dụng đồng thời nhiên liệu khí và nhiên
liệu lỏng (dual fuel) cũng là một giải pháp nâng cao tính năng của động cơ diesel.

SVTH: Trần Hồng Quân - Lớp 24C4 Trang :1
ĐATN :Thiết kế Ôtô bốn chổ ngồi sử dụng hai nguồn động lực: Nhiệt - Điện
V100 – 40
Ôtô chạy bằng các loại nhiên liệu lỏng thay thế:
Các loại nhiên liệu lỏng thay thế quan tâm hiện nay là cồn, colza, có nguồn
gốc từ thực vật. Do thành phần C trong nhiên liệu thấp nên quá trình cháy sinh ra ít
chất ô nhiễm có gốc carbon, đặc biệt là giảm CO2, chất khí gây hiệu ứng nhà kính.
Tuy nhiên giải pháp này có lợi ở những nơi mà nguồn nhiên liệu này dồi dào hoặc
các loại nhiên liệu trên được chiết xuất từ các chất thải của quá trình sản xuất công
nghiệp. Một loại nhiên liệu lỏng thay thế khác mới đây được công bố là Dimethyl
ether (DME) được chế tạo từ khí thiên nhiên.
Đây là loại nhiên liệu thay thế cực sạch có thể dùng cho động cơ diesel giống
như LPG. Thử nghiệm trên ôtô cho thấy, ôtô dùng DME có mức độ phát ô nhiễm
thấp hơn nhiều so với tiêu chuẩn ôtô phát ô nhiễm cực thấp California ULEV. Nếu
việc sản xuất DME trên qui mô công nghiệp thành hiện thực thì trong tương lai nó
sẽ là nhiên liệu lỏng lý tưởng nhất vì khí thiên nhiên công bố đều khắp trên trái đất
và có trữ lượng tương đương dầu mỏ.
Ôtô chạy bằng khí thiên nhiên:
Sử dụng ôtô chạy bằng khí thiên nhiên là một chính sách rất hữu ích về năng
lượng thay thế trong tương lai, đặc biệt về phương diện giảm ô nhiễm môi trường
trong thành phố. Một trong những khó khăn khiến cho nguồn năng lượng này chưa
được áp dụng rộng rãi trên phương tiện vận tải là vấn đề lưu trữ khí thiên nhiên
(dạng khí hay dạng lỏng) trên ôtô. Ngày nay việc chế tạo bình chứa khí thiên nhiên
đã được cải thiện nhiều cả về công nghệ lẫn vật liệu, chẳng hạn sử dụng bình chứa
composite gia cố bằng sợi carbon.
Ôtô chạy bằng khí dầu mỏ hóa lỏng LPG:
Hiện nay nhiều nước, nhiều khu vực trên thế giới xem việc sử dụng LPG trên
ôtô chạy trong thành phố là giải pháp bảo vệ môi trường không khí hữu hiệu.
Người ta dự báo lượng LPG tiêu thụ cho giao thông vận tải sẽ gia tăng trong những
năm tới do số lượng ôtô sử dụng nguồn năng lượng này gia tăng.

Khí dầu mỏ hóa lỏng LPG ngày càng trở nên là loại nhiên liệu ưa chuộng để
chạy ôtô. Ngoài những đặc điểm nổi bật về giảm ô nhiễm môi trường nó còn có lợi
SVTH: Trần Hồng Quân - Lớp 24C4 Trang :2
ĐATN :Thiết kế Ôtô bốn chổ ngồi sử dụng hai nguồn động lực: Nhiệt - Điện
V100 – 40
thế về sự thuận tiện trong chuyển đổi hệ thống nhiên liệu. Việc chuyển đổi ôtô chạy
bằng nhiên liệu lỏng sang dùng LPG có thể được thực hiện theo ba hướng: Sử dụng
duy nhất nhiên liệu LPG, sử dụng hoặc xăng hoặc LPG, sử dụng đồng thời diesel và
LPG (dual fuel). Việc tạo hỗn hợp LPG không khí có thể thực hiện bằng bộ chế hòa
khí kiểu Venturie thông thường hay phun LPG trên đường nạp. Những hệ thống
phun mới đang được nghiên cứu phát triển là phun LPG dạng lỏng trong buồng
cháy để tăng tính năng công tác của loại động cơ này. Cũng như các loại nhiên liệu
khí khác, việc lưu trữ LPG trên ôtô là vấn đề gây nhiều khó khăn nhất mặc dù áp
suất hóa lỏng của LPG thấp hơn rất nhiều so với khí thiên nhiên hay các loại khí
khác. Các loại bình chứa nhiên liệu LPG cũng được cải tiến nhiều nhờ vật liệu và
công nghệ mới.
Ôtô chạy bằng điện:
Ôtô chạy điện về nguyên tắc là ôtô sạch tuyệt đối (zero emission) đối với
môi trường không khí trong thành phố. Nhưng ôtô chạy bằng năng lượng điện gặp
phải khó khăn vấn đề cung cấp điện năng, nếu như tất cả các loại ôtô đều chạy bằng
điện thì ít hay nhiều còn phụ thuộc loại nhiên liệu dùng trong sản xuất điện năng. So
với nhiên liệu truyền thống, mức độ có lợi tính theo C0
2
tương đương trên 1Km lên
90% đối với điện sản xuất bằng năng lượng nguyên tử, khoảng 20% khi sản xuất
điện bằng nhiên liệu và gần như không có lợi gì khi sản xuất bằng than.
Về mặt kỹ thuật thì ôtô chạy bằng điện có hai nhược điểm quan trọng đó là
năng lượng dữ trữ thấp (Khoảng 100 lần so với ôtô dùng động cơ nhiệt truyền
thống) và giá thành ban đầu cao hơn (30-40% cao hơn so với ôtô dùng động cơ
nhiệt). Những chướng ngại khác cần được giải quyết để đưa ôtô chạy điện vào ứng

dụng thực tế một cách đại trà là khả năng gia tốc, thời gian nạp điện, vấn đề sưởi và
điều hòa không khí trong ôtô.
Nếu như sự thâm nhập những ôtô chạy bằng điện vào cuộc sống của nhân
loại thay các loại ôtô chạy bằng động cơ nhiệt thì các loại động cơ nhiệt được xử lý
ô nhiễm triệt để với những thành tưu công nghệ hiện đại, dĩ nhiên bị biến mất vì thế
mức độ có lợi về mặt ô nhiễm khi dùng động cơ điện sẽ không đáng kể, chắc chắn ít
SVTH: Trần Hồng Quân - Lớp 24C4 Trang :3
ĐATN :Thiết kế Ôtô bốn chổ ngồi sử dụng hai nguồn động lực: Nhiệt - Điện
V100 – 40
có lợi hơn khi thay ô tô cũ bằng ô tô mới dùng động cơ nhiệt hoàn thiện triệt để về
mặt ô nhiễm.
Về mặt xã hội ô tô chạy điện trong giai đoạn đầu sẽ có ảnh hưởng quan trọng
đến vấn đề tâm lý xã hội. Thật vậy, sự hạn chế tính năng kỹ thuật cũng như bán
kính hoạt động của ôtô, trở ngại trong vấn đề nạp điện, khả năng sử dụng các dịch
vụ tự phục vụ sẽ góp phần làm thay đổi thói quen của người dùng và dần dần làm
thay đổi cách sống. Mặt khác khi chuyển ôtô chạy bằng nhiên liệu truyền thống
sang ôtô chạy bằng điện hoàn toàn sẽ gây ra chở ngại về mặt bố trí các trạm nạp
điện cho ăcquy. Tuy nhiên những lợi ích mà xe chạy bằng điện mang lại cho xã hội
là không nhỏ. Vì vậy ô tô chạy bằng điện chắc chắn vấn là sự lựa chọn số một của
nhân loại vào những năm tới của thế kỷ 21 mà sự phát triển của nó đi theo những
sự cải tiến, hoàn thiện hay phát minh quan trọng về công nghệ nhưng hiện tại sự
phát triển của ô tô này cũng không cho phép giải quyết một cách nhanh chóng vấn
đề ô nhiễm môi trường đô thị vì không thể xây dựng toàn bộ cơ cấu hạ tầng cơ sở
phục vụ trong một thời gian ngắn.
Ôtô chạy bằng pile nhiên liệu :
Một trong những giải pháp của nguồn năng lượng sạch cung cấp cho ôtô
trong tương lai là pile nhiên liệu. Pile nhiên liệu là hệ thống điện hóa biến đổi trực
tiếp hóa năng trong nhiên liệu thành điện năng. Pile nhiên liệu trước đây chỉ được
nghiên cứu để cung cấp điện cho các con tàu không gian nhưng ngày nay pile nhiên
liệu đã bước vào giai đoạn thương mại hóa để cung cấp năng lượng cho ôtô. Do

không có quá trình cháy xảy ra nên sản phẩm hoạt động của pile nhiên liệu là điện,
nhiệt và hơi nước. Vì vậy, có thể nói ôtô hoạt động bằng pile nhiên liệu là ôtô sạch
tuyệt đối theo nghĩa phát thải chất ô nhiễm trong khí xả. Ôtô chạy bằng pile nhiên
liệu không nạp điện mà chỉ nạp nhiên liệu hydrogen. Khó khăn vì vậy liên quan đến
lưu trữ hydro dưới áp suất cao . Nhiều nghiên cứu đề nghị điều chế hydro ngay trên
xe để sử dụng cho pile nhiên liệu nhưng hệ thống như vậy rất cồng kềnh và phức
tạp. Tuy nhiên ngày nay người ta đã thành công trong chế tạo các loại pile nhiên
liệu có hiệu suất cao và giá thành phù hợp nhưng việc áp dụng phương án này trên
SVTH: Trần Hồng Quân - Lớp 24C4 Trang :4
ĐATN :Thiết kế Ôtô bốn chổ ngồi sử dụng hai nguồn động lực: Nhiệt - Điện
V100 – 40
xe vẫn còn xa so với hiện thực vì so với các phương án làm giảm ô nhiễm khác, pile
nhiên liệu chạy ôtô vẫn còn là loại nhiên liệu “xa xỉ” và “cao cấp”. Ngày nay người
ta thấy rằng nếu sử dụng pile nhiên liệu để chạy ôtô thì giá thành đắt hơn chạy bằng
diesel khoảng 30%.
Ôtô hybrid ( ôtô lai) :
Xuất hiện từ đầu những năm 1990 và cho đến nay, ôtô hybrid đã luôn được
nghiên cứu và phát triển như là một giải pháp hiệu quả về tính kinh tế và môi
trường. Trong thời gian gần đây, các nhà sản xuất ô tô hàng đầu trên thế giới như
Toyota, Honda, đã tung ra thị trường những thế hệ ô tô mới có hiệu suất cao và
giảm đáng kể lượng chất thải gây ô nhiểm môi trường được gọi là “ô tô lai” (Hybrid
- Car). Có thể nói, công nghệ lai là chìa khoá mở cánh cửa tiến vào kỷ nguyên mới
của những chiếc ô tô, đó là ô tô không gây ô nhiễm môi trường hay còn gọi là ô tô
sinh thái (the ultimate eco-car).
SVTH: Trần Hồng Quân - Lớp 24C4 Trang :5
Công nghệ lai - Hybrid Technology
Động cơ Đieden Động cơ
Xăng
Động cơ
Điện

Năng lượng
thay thế
ôtô sinh thái
The ultimate eco-car
ĐATN :Thiết kế Ôtô bốn chổ ngồi sử dụng hai nguồn động lực: Nhiệt - Điện
V100 – 40
Hình 1.1. Xu hướng phát triển ôtô sạch của thế giới
Xu hướng phát triển ô tô sạch trên thế giới được mô tả như ở hình 1-1. Vị trí sắp
xếp của các thế hệ động cơ theo chiều cao thể hiện thời điểm ra đời của nó, còn các
chỉ số kèm theo chỉ thứ tự xếp loại theo ưu điểm của mỗi loại động cơ.
1.2. MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI :
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 (LPG, khí thiên nhiên) sẽ được áp
dụng rộng rãi trên ô tô, các loại nhiên liệu sinh học (như ethanol, colza) có lợi thế so
sánh thấp về mặt môi trường và giá thành nhiên liệu này còn cao nên hạn chế về
mặt sử dụng, các nhiên liệu tổng hợp từ khí thiên nhiên đang được nghiên cứu,
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 NOx. Kết quả nghiên cứu cho thấy trong
SVTH: Trần Hồng Quân - Lớp 24C4 Trang :6
1. HSD: Hybrid Synergy Drive - Lai vận
hănh hiệp trợ.

2. FCHV: Fuel Cell Hybrid Vehicle - Xe
lai pin nhiín liệu.
3. HV: Hybrid Vehicle - Xe lai.
4. THS: Toyota Hybrid System - Hệ
thống lai của Toyota.
5. DPNR: Diesel Particulate NO
X

Reduction - Động cơ điíden giảm
NO
X
vă muội than.
6. D-4: Direct Injection 4 stroke - Phun
trực tiếp 4 nhịp.
7. DPR: Diesel Particulate active
Reduction System - Động cơ điíden
với hệ thống giảm hiệu quả muội
than.
8. Electric Vehicle - Xe điện.
9. CNG: Compressed Natural Gas -
Khí đốt thiín nhiín nĩn lỏng.
10. VVT-i: Variable Valve Timing
with intelligence - Thay đổi thời
gian đóng mở xupap thông minh.
ĐATN :Thiết kế Ôtô bốn chổ ngồi sử dụng hai nguồn động lực: Nhiệt - Điện
V100 – 40
vòng ít năm tới, kỹ thuật làm giảm NOx bằng cách cải thiện động cơ diesel, sử dụng
LPG và khí thiên nhiên rẻ hơn là sử dụng pin nhiên liệu. Trong tương lai dài hơn thì
việc giảm NOx bằng cách sử dụng pin nhiên liệu trên xe buýt sẽ có giá thành tương
đương với việc cải thiện động cơ diesel để đạt cùng mức độ hiệu quả. Để đạt được

cùng tính năng kinh tế và mức độ phát ô nhiễm đối với động cơ sử dụng LPG thì
trong thập niên 2010, giá nhiên liệu hydro phải giảm đi 50% và giá thành pin nhiên
liệu phải giảm đi 30% so với giá cả hiện nay. Vì vậy trong vòng 2 thập niên tới, ô tô
chạy bằng pin nhiên liệu vẫn chưa có lợi thế cạnh tranh so với các loại nhiên liệu
thay thế.
Vì vậy trong điều kiện của nước ta từ nay đến 2020, ô tô lai chạy bằng điện
kết hợp với việc nạp điện bổ sung bằng động cơ nhiệt là phù hợp nhất. Năng lượng
điện năng của chúng ta được sản xuất chủ yếu bằng thủy điện (năng lượng tái sinh)
như nhà máy thuỷ điện Hoà Bình, nhà máy thuỷ điện Ialy, nhà máy thuỷ điện Sơn
La và chủ động nguồn cung cấp khí dầu mỏ. Hiện nay chúng ta có nhà máy sản xuất
ga Dinh Cố và trong tương lai gần nhà máy lọc dầu đầu tiên của Việt Nam ở Dung
Quốc đi vào hoạt động, sản lượng khí đồng hành của nhà máy là nguồn cung cấp
nhiên liệu LPG. Nhu cầu sử dụng ô tô trong tương lai là xu thế tất yếu của xã hội
phát triển. Nước ta có thị trường nội địa lớn với hơn 80 triệu dân. Cho tới nay, thị
trường này hầu như vẫn còn nguyên vẹn. Trong xu thế hòa nhập kinh tế khu vực
(AFTA) và thế giới (WTO), thị trường nội địa của nước ta chắc chắn sẽ là mảnh đất
màu mỡ đối với các nhà sản xuất ô tô thế giới. Mặt khác việc hoà nhập kinh tế với
thế giới sẽ nẩy sinh vấn đề về tiêu chuẩn chất thải của xe cho phù hợp với những
quy định của thế giới. Nếu chúng ta cứ nhập xe từ nước khác xẽ làm mất thị phần
đối với một sản phẩm công nghiệp quan trọng của đất nước. Vì vậy, việc nghiên
cứu thiết kế tiến tới sản xuất một chủng loại ô tô phù hợp với điều kiện sử dụng
trong nước có ý nghĩa rất thiết thực và cấp bách đối với nước ta.

SVTH: Trần Hồng Quân - Lớp 24C4 Trang :7
ĐATN :Thiết kế Ôtô bốn chổ ngồi sử dụng hai nguồn động lực: Nhiệt - Điện
V100 – 40
Đề tài ‘’Thiết kế hệ thống động lực trên ôtô bốn chỗ ngồi sử dụng hai nguồn
động lực : Động cơ nhiệt và động cơ điện V 100 - 40 ’’ là một phần trong đề tài
" Thiết kế ôtô bốn chỗ ngồi sử dụng hai nguồn động lực : Động cơ nhiệt và
động cơ điện V 100 - 40 " 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, góp
phần thực hiện nhiệm vụ cấp bách nói trên nhằm đẩy nhanh tiến trình công nghiệp
hóa, hiện đại hóa đất nước. Nói tóm lại, 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.
- Phát triển ngành công nghiệp sản xuất ô tô ở Việt Nam.
- Tạo ra một nét mới để khẳng định nguồn nhân lực của con người Việt Nam.
2. PHÂN TÍCH VÀ CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN KẾT NỐI ĐỘNG CƠ NHIỆT
VÀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN :
Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên em không thể thiết kế và tính toán
hết được các nội dung trong đề tài " Thiết kế ôtô bốn chỗ ngồi sử dụng hai nguồn
động lực : Động cơ nhiệt và động cơ điện V 100 - 40 ". Vì vậy em đi tìm hiểu và
tính toán thiết kế đề tài ‘’Thiết kế hệ thống động lực trên ôtô bốn chỗ ngồi sử
dụng hai nguồn động lực : Động cơ nhiệt và động cơ điện V 100 - 40 ’’
2.1. GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG ÁN KẾT NỐI ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ ĐỘNG
CƠ NHIỆT :
Tuỳ theo sự phối hợp giữa động cơ nhiệt và động cơ điện mà có các dạng hệ
thống kết nối truyền thống sau đây được sử dụng.
2.1.1.Kiểu kết nối nối tiếp :
SVTH: Trần Hồng Quân - Lớp 24C4 Trang :8
ĐATN :Thiết kế Ôtô bốn chổ ngồi sử dụng hai nguồn động lực: Nhiệt - Điện
V100 – 40
Động cơ điện truyền lực đến bánh xe, công việc duy nhất của động cơ nhiệt
là sẽ kéo máy phát điện để phát sinh ra điện năng nạp cho ăcquy hoặc cung cấp cho
động cơ điện . Kiểu lai này được mô tả như ở hình 2.1.
Dòng điện sinh ra chia làm hai phần, một để sạc bình ăcquy và một sẽ dùng

chạy động cơ điện.
ộng cơ điện ở đây có vai trò như một máy phát điện (tái sinh năng lượng) khi xe
xuống dốc và thực hiện quá trình phanh.
Error: Reference source not found
Hình 2.1: Hệ thống lai nối tiếp
Ưu điểm: Chỉ một mình động cơ điện kéo xe và khi cần nạp cho acquy thì động cơ
nhiệt chạy ở chế độ lớn nhất nên giảm tối thiểu lượng ô nhiễm môi trường.
Nhược điểm: Tuy nhiên, tổ hợp ghép nối tiếp còn tồn tại những nhược điểm như:
Kích thước và dung tích ắc quy lớn nên cồng kềnh, động cơ nhiệt luôn làm việc ở
chế độ đầy tải để cung cấp nguồn điện cho ắc quy nên dễ bị quá tải.
2.1.2. Kiểu lai song song :
Dòng năng lượng truyền tới bánh xe chủ động đi song song. Cả động cơ nhiệt
và mô tơ điện cùng truyền lực tới trục bánh xe với mức độ tuỳ theo các điều kiện
hoạt động khác nhau. Ở hệ thống này động cơ nhiệt đóng vai trò là nguồn năng
lượng truyền mômen chính còn môtơ điện chỉ đóng vai trò trợ giúp khi tăng tốc
hoặc vượt dốc.
Ở hệ thống lai này không cần dùng máy phát điện riêng do động cơ điện có
tính năng giao hoán lưỡng dụng sẽ làm nhiệm vụ nạp điện cho ắc quy trong các chế
độ hoạt động bình thường, ít tổn thất cho các cơ cấu truyền động trung gian, nó có
thể khởi động động cơ đốt trong và dùng như một máy phát điện để nạp điện cho ắc
quy. Kiểu lai này được mô tả như ở hình 2.2.
SVTH: Trần Hồng Quân - Lớp 24C4 Trang :9
Động cơ nhiệt
Bộ acquy
Bộ chuyển đổi điện
Bộ truyền lực
Bánh xe chủ động
Động cơ điện
Cơ cấu truyền động
ĐATN :Thiết kế Ôtô bốn chổ ngồi sử dụng hai nguồn động lực: Nhiệt - Điện

V100 – 40
Error: Reference source not foundHình 2.2: Hệ thống lai song song
Ưu điểm : Công suất của ôtô sẽ mạnh hơn do sử dụng cả hai nguồn năng lượng,
mức độ hoạt động của động cơ điện ít hơn động cơ nhiệt nên dung lượng bình ắc
quy nhỏ và gọn nhẹ, trọng lượng bản thân của xe nhẹ hơn so với kiểu ghép nối tiếp
và hỗn hợp.
Nhược điểm: Động cơ điện ( máy điện) cũng như bộ phận điều khiển mô tơ điện
có kết cấu phức tạp, giá thành đắt và động cơ nhiệt phải thiết kế công suất lớn hơn
kiểu lai nối tiếp. Tính ô nhiễm môi trường cũng như tính kinh tế nhiên liệu không
cao.
2.1.3. Kiểu lai hỗn hợp :
SVTH: Trần Hồng Quân - Lớp 24C4 Trang :10
Bộ truyền lực
Bánh xe chủ động
Động cơ nhiệt
Bộ phđn chia
cng suất
Bộ acquy
Động cơ điện
Máy phát điện
Bộ chuyển đổi điện
Hình 2.3: Hệ thống lai hỗn hợp
ĐATN :Thiết kế Ôtô bốn chổ ngồi sử dụng hai nguồn động lực: Nhiệt - Điện
V100 – 40
Hệ thống này kết hợp cả hai hệ thống nối tiếp và song song nhằm tận dụng tối
đa các lợi ích được sinh ra. Hệ thống lai nối tiếp này có một bộ phận gọi là "thiết bị
phân chia công suất" chuyển giao một tỷ lệ biến đổi liên tục công suất của động cơ
nhiệt và động cơ điện đến các bánh xe chủ động. Tuy nhiên xe có thể chạy theo
"kiểu êm dịu" chỉ với một mình động cơ điện. Hệ thống này chiếm ưu thế trong việc
chế tạo xe hybrid. Kiểu lai này được mô tả như ở hình 2.3.

Ưu và nhược điểm của 3 kiểu lai của hệ thống THS được so sánh ở bảng 2.1
Bảng 2.1: So sánh ưu nhược điểm giữa 3 kiểu hệ thống lai.
Kiểu lai
Sự cải tiến tiết kiệm nhiên liệu Sự thực hiện truyền
động
Sự dừng
không tái
sinh
Lấy lại
năng lượng
Hoạt động
hiệu suất
cao
Tổng hiệu
suất
Gia tốc
Công suất
phát ra cao
liên tục
Nối tiếp
Song song
Hổn hợp
Tuyệt vời
Cao cấp hơn
Có bất lợi
2.2. CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT NỐI GIỮA ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ ĐỘNG CƠ
NHIỆT DÙNG TRÊN XE THIẾT KẾ :
SVTH: Trần Hồng Quân - Lớp 24C4 Trang :11
ĐATN :Thiết kế Ôtô bốn chổ ngồi sử dụng hai nguồn động lực: Nhiệt - Điện
V100 – 40

Với các ưu điểm nổi bật về môi trường và tiết kiệm nhiên liệu, ôtô hybrid đang
được sự quan tâm nghiên cứu và chế tạo của rất nhiều nhà khoa học và hãng sản
xuất ôtô trên thế giới. Ngày càng có nhiều mẫu ôtô hybrid xuất hiện trên thị trường
và càng có nhiều người tiêu dùng sử dụng loại ô tô này. Ôtô Hydrô, ôtô điện, ôtô
pin mặt trời đều không dễ thực hiện với thực trạng như đất nước ta. Trong bối
cảnh đó thì ôtô lai nhiệt điện phù hợp với nước ta nhất trong giai đoạn đón đầu về
xu thế phát triển ôtô sạch nhằm đáp ứng tính khắt khe môi trường đô thị, tính nguy
cơ cạn kiệt nhiên liệu. Tuy nhiên loại xe này phù hợp hơn với điều kiện sử dụng
hoạt động trong phạm vi các thành phố, các khu du lịch và có thể vận hành trên các
loại đường dài hàng trăm kilômet tương đối bằng phẳng Chứ không thể sử dụng ô
tô lai nhiệt điện thay hẳn các loại ôtô khác vì tính công nghệ lai còn nhiều hạn chế,
mà cái khó nhất của vấn đề này là nguồn dự trữ năng lượng điện để cấp cho động cơ
điện, vì nếu dùng bình ăcquy thông thường thì số lượng bình rất nhiều. Nhưng để
giảm lượng ô nhiễm môi trường cũng như đơn giản dễ chế tạo và sử dụng mà em
chọn phương án ‘’ nối tiếp’’ để thực hiện việc truyền động.
Sự truyền động từ động cơ điện xuống các xe chủ động ta có thể sử dụng
bằng nhiều cách truyền động như : Cơ khí, thủy tĩnh, thủy động, truyền động bằng
điện. Trong đó truyền động thủy động về tính năng có rất nhiều ưu điểm và được sử
dụng trên các loại ôtô ngày nay. Song, nó không phù hợp với sự phát triển kỹ thuật
cũng như nền kinh tế ở Việt Nam vì :
+ Kết cấu phức tạp đòi hỏi chế tạo với tính công nghệ cao.
+ Giá thành đắt, chăm sóc bảo dưỡng tương đối phức tạp.
+ Thường dùng trên xe có công suất vận hành lớn.
Chính vì vậy em chỉ đề cập các dạng truyền động bằng điện theo kiểu nối
tiếp. Nằm trong điều kiện tình hình như ở nước, các kiểu truyền động đó được điều
khiển theo ý chủ quan của người lái nên không cần trang bị thêm các bộ điều khiển
điện tử trên xe.
2.3. CÁC KIỂU TRUYỀN ĐỘNG THEO KIỂU LAI NỐI TIẾP :
- Đối với ôtô thiết kế do có có nhiều động cơ thì việc bố trí giữa cụm động
SVTH: Trần Hồng Quân - Lớp 24C4 Trang :12

ĐATN :Thiết kế Ôtô bốn chổ ngồi sử dụng hai nguồn động lực: Nhiệt - Điện
V100 – 40
cơ lai và hệ thống truyền lực sao cho hợp lý . Vì vậy ta chọn cầu nào là cầu chủ
động để thuận lợi nhất cho việc bố trí và tăng cao hiệu suất của hệ thống truyền lực.
- Khi máy điện và động cơ đốt trong đặt nằm ngang có thể rút ngắn được chiều dài
cơ sở của xe.
2.3.1. Hệ thống truyền động kiểu nối tiếp với cầu trước là cầu chủ động :
Kiểu lai này có sơ đồ như ở hình 2.4. Cụm truyền động gồm có : Động cơ điện
(4) truyền động đến các bánh xe và động cơ nhiệt (1) hoạt động ở đa chế độ để kéo
máy điện xoay chiều (2) quay và phát điện cung cấp cho động cơ điện và nạp điện
cho bộ ắc quy (10). Khi mà bình ắc quy (10) đã được nạp đầy thì có thể chuyển
sang chế độ chỉ một mình động cơ điện hoạt động và lấy điện từ ắc quy. Khi thực
hiện tăng tốc và leo dốc máy phát điện (2) quay ở số vòng quay thấp nên thể phát
điện đúng tần số nên lúc này có sự phóng điện hỗ trợ từ ắc quy. Sự tái sinh năng
lượng được thực hiện khi thực hiện quá trình phanh và xuống dốc, điện được tái
sinh từ động năng thừa của xe nạp điện cho ắc quy (10).
Sơ đồ lai :
Hình 2.4 : Sơ đồ hệ thống lai kiểu nối tiếp truyền động dạng có cầu trước là
cầu chủ động
1 - Động cơ nhiệt ; 2- Máy phát điện xoay chiều ; 3 - Bộ chuyển đổi điện ; 4 - Động
cơ điện một chiều ; 5- Bộ điều khiển động cơ một chiều ; 6- Hộp số (hoặc hộp giảm
SVTH: Trần Hồng Quân - Lớp 24C4 Trang :13
Dòng cơ năng
Dòng điện năng
ĐATN :Thiết kế Ôtô bốn chổ ngồi sử dụng hai nguồn động lực: Nhiệt - Điện
V100 – 40
tốc),bộ tuyền lực chính và vi sai ; 7 - Truyền lực cuối cùng ; 8 - Bánh xe chủ động ;
9 - Bánh xe bị động ; 10 - Bộ ắc quy.
Ưu điểm :
- Phân bố trọng lượng trên cầu trước và sau khi có một người lái khoảng

(60÷40)%, đảm bảo cho ô tô có tính quay vòng thiếu và tính ổn định về hướng cao với
tải trọng bất kỳ .
- Có khả năng vượt chướng ngại vật rất tốt.
Nhược điểm:
- Khả năng vượt dốc kém do giảm trọng lượng bám trên cầu chủ động .
- Có khả năng mất điều khiển trên đường trơn trượt do lực kéo trên bánh chủ
động lớn .
- Có khả năng hãm cứng các bánh xe sau khi phanh nếu không đặt các bộ điều
chỉnh lực phanh hoặc hệ thống chống hãm cứng bánh xe .
Do các ưu nhược điểm trên, sơ đồ này thường dùng trên xe du lịch hiện
đại, tốc độ cao.
2.3.2. Hệ thống truyền động kiểu nối tiếp với cầu sau là cầu chủ động :
Kiểu lai này được bố trí như hình 2.5. Động cơ điện 5 truyền lực đến hộp số 6
( hoặc hộp giảm tốc) đến bộ truyền lực 7 để kéo các bánh xe chủ động. Khi cần nạp
điện cho ăcquy thì động cơ nhiệt 1 chạy kéo máy phát điện 2 qua bộ chuyển đổi
điện và bộ nạp 3 đến nạp cho ắcquy.
4
6
8
7
5
3
2
1
Doìng âiãûn nàng
Doìng cå nàng
SVTH: Trần Hồng Quân - Lớp 24C4 Trang :14
ĐATN :Thiết kế Ôtô bốn chổ ngồi sử dụng hai nguồn động lực: Nhiệt - Điện
V100 – 40
Hình 2.5: Sơ đồ hệ thống kiểu nối tiếp truyền động dạng có cầu sau là cầu chủ

động
1- Động cơ nhiệt ; 2- Máy phát điện ; 3- Bộ chuyển đổi điện và bộ nạp ; 4- Bộ điều
khiển ; 5- Động cơ điện một chiều ; 6- Hộp số (hộp số thường hoặc hộp số hành
tinh); 7- Bộ truyền lực chính và vi sai cầu chủ động ; 8- Bộ ắc quy
Ưu điểm :
- Tầm quan sát người lái tốt hơn .
- Dễ tiếp cận động cơ lai để bảo dưỡng và sửa chữa .
- Phân bố trọng lượng trên cầu sau lớn hơn cầu trước nên khả năng vượt dốc
và chuyển động trên đường trơn trượt của xe tốt hơn .
- Dễ bố trí ghế ngồi, cách nhiệt và cách âm cho người lái .
Nhược điểm :
- Do cầu sau là cầu chủ động nên để lắp đặt dễ dàng phải dùng trục các đăng
nên chiều dài của xe có thể dài hơn.
- Khoang hành lý đặt phía trước nên chiều ngang bị giới hạn bởi hai bánh
trước .
- Theo tài liệu tham khảo[ 2 ] tỷ lệ phân bố tải trọng lên cầu trước và sau khi
đầy tải khoảng (42
÷
58 ) % nên cầu sau hơi quá tải làm xe có khuynh hướng quay
vòng thừa nên kém ổn định đặc biệt là ở tốc độ cao.
- Chiều dài các bộ phận điều khiển lớn, phải có đường ngầm xuyên qua xe
nên sàn xe không được bằng phẳng.
- Khả năng vượt chướng ngại vật không tốt so với cầu trước chủ động.
2.4. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN XE
THIẾT KẾ :
Với những ưu điểm nổi bật của phương án cầu sau chủ động so với cầu trước
chủ động phù hợp với loại xe mà ta thiết kế . Ta chọn phương án bố trí các hệ thống
truyền lực ở cầu sau là cầu chủ động cho xe thiết kế với cách bố trí động cơ nhiệt và
động cơ đốt trong phía trước buồng lái.
SVTH: Trần Hồng Quân - Lớp 24C4 Trang :15

ĐATN :Thiết kế Ôtô bốn chổ ngồi sử dụng hai nguồn động lực: Nhiệt - Điện
V100 – 40
Từ những phân tích trên, cùng với yêu cầu của xe thiết kế nên ta chọn phương án
cầu sau là cầu chủ động.
3. TÍNH TOÁN VÀ CHỌN CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN,
ĐỘNG CƠ NHIỆT VÀ MÁY PHÁT ĐIỆN :
3.1. TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN :
3.1.1. Tính toán công suất động cơ điện :
Muốn tính toán công suất chính xác và lựa chọn hợp lí động cơ điện xe thiết
kế ta thực hiện những bước sau :
Bước1 : Chọn sơ bộ các khối lượng thành phần.
+ Khung vỏ và cơ cấu truyền lực : G
o
= 425 [Kg]
+ Các bánh xe 4 cái : G
bx
= 60 [Kg]
+ Trọng tải 4 người và hành lý : G
he
= 300 [Kg]
+ Hệ thống truyền động điện (chiếm khoảng 35%) : G
đ
= 470 [Kg]
+ Động cơ đốt trong và máy phát điện xoay chiều khoảng : G
đ/c
= 100 [Kg]
Tổng cộng : G

= 1355[kg] hay G = 13550[KG].
Bước 2 : Khảo sát các lực cản tác dụng lên xe khi vận hành.

- Khảo sát sự chuyển động của xe khi lín dốc c gia tốc.
P
i
a
a
L
a
b
H
g
P
i
'
SVTH: Trần Hồng Quân - Lớp 24C4 Trang :16
ĐATN :Thiết kế Ôtô bốn chổ ngồi sử dụng hai nguồn động lực: Nhiệt - Điện
V100 – 40
Hình 3.1: Các lực cản tác dụng lên xe khi lên dốc
Công suất cần thiết của động cơ điện có thể tạo ra lực kéo X
k
dùng để thắng lực
cản lăn của mặt đường X
1
, lực cản lên dốc P
i
, lực cản gió
ω
P
và lực quán tính khi
tăng tốc P
j

. Phương trình cân bằng lực như sau:
X
k
= X
1
+P
1
+
ω
P

+P
j
(3.1)
Lực cản lăn được tính:
X
1
= f.G
G :là tổng trọng tải của xe
G = 13550 (N)
F : Hệ số cản lăn
Theo phạm vi hoạt động thường xuyên của xe là đường thành phố, hệ số cản lăn
được tính cho đường bê tông nhựa tốt với :
f = 0,005
÷
0,01 đối với xe chạy bằng điện.
Chọn f = 0,008 .Thay số ta tính được:
X
1
= 13550.0,008

= 135,5 (N).
Lực cản gió được tính:


ω
P
= k.S.V
2


Với : k là hệ số cản không khí
S là diện tích cản chính diện
V là vận tốc của xe.
Đối với xe con vỏ kín :
k = 0,15
÷
0,35(Ns2/m4) và
S = 1,6
÷
2,1(m2).
Chọn k = 0,2(Ns2/m4), S = 1,6(m2)
và vận tốc cực đại của xe được chọn

max
V
= 98(km/h) = 27,22(m/s)
Ta có :
ω
P
= 0,2.1,6.27,22

2
= 237,13(N).
SVTH: Trần Hồng Quân - Lớp 24C4 Trang :17
ĐATN :Thiết kế Ôtô bốn chổ ngồi sử dụng hai nguồn động lực: Nhiệt - Điện
V100 – 40
Tuy nhiên, để hạn chế công suất cho động cơ ta không cho phép xe hoạt động
ở chế độ có cả 4 lực cản xảy ra cùng lúc. Chẳng hạn, khi xe lên dốc ta chỉ cho phép
xe chạy đều và vận tốc nhỏ nên bỏ qua lực quán tính và lực cản gió, hoặc khi xe
đang chạy ở tốc độ cực đại thì xem như không tồn tại lực cản lên dốc và lực quán
tính. Như vậy, khi xe chuyển động đạt tốc độ cực đại , không còn gia tốc chuyển
động trên đường nằm ngang (= 0 )
+X
KG
= X
1
+
ω
P
= 135,5+ 237,13 = 372,63(N)
Cả hai trường hợp này đều có lực cản chung nhỏ hơn trường hợp tổng quát và phù
hợp với chế độ hoạt động thực tế của xe.
Trường hợp xe chạy ở tốc độ lớn nhất được xem là sử dụng hết công suất của động
cơ điện, trường hợp xe leo dốc tuy lực cản có lớn hơn nhưng vận tốc có thể rất nhỏ
nên công suất cũng có thể nhỏ hơn. Ta tính trường hợp xe chạy ở tốc độ lớn nhất
(chỉ chịu tác dụng của lực cản lăn và lực cản của gió) , để xác định cân bằng công
suất cho động cơ điện khi xe hoạt động ở tốc độ cực đại, khi đó lực kéo cần thiết
của động cơ
P
x
= 372,63(N) và vận tốc cực đại của xe

Chọn V
max
=100 (km/h) = 27,22 (m/s).
Ta có công suất cản của xe lúc này là:
P
CG
= p
x
. v = 372,63.27,22 = 11043,97 (W) (3.2)
Đây là công suất cần thiết của động cơ để xe hoạt động tốt và thoả mãn các
lực trên của xe trong trường hợp này là: P
M
= P
DG
/
η
(với là hiệu suất của hệ thống
truyền lực, chọn sơ bộ (
η
= 0,93) ta được:
P
M
= 11043,97/0,93= 10907,5(W)=10,9075KW (3.3)
Vậy công suất của động cơ điện chọn là:
3.1.2. Lựa chọn động cơ điện và hiệu điện thế của động cơ điện :
Hiện nay, động cơ điện trang bị trên ôtô có rất nhiều loại khác nhau như:
Động cơ một chiều có chổi than, động cơ xoay chiều không đồng bộ, động cơ xoay
chiều đồng bộ, động cơ xoay chiều từ trở và động cơ một chiều không chổi than.
SVTH: Trần Hồng Quân - Lớp 24C4 Trang :18
6,13

08,0
110
==
Nd
ĐATN :Thiết kế Ôtô bốn chổ ngồi sử dụng hai nguồn động lực: Nhiệt - Điện
V100 – 40
Xét về đặc tính cơ của động cơ điện thì động cơ điện một chiều sẽ cung cấp một
momen kéo tốt hơn động cơ điện xoay chiều (hình 3.2). Tuy nhiên loại động cơ
điện một chiều có chổi than thì tuổi thọ không cao, trong quá trình vận hành đòi hỏi
phải bảo dưỡng chổi than. Còn động cơ điện một không chổi than thì có rất nhiều
ưu điểm nhưng giá thành cao và cũng chưa được phổ biến trên thị trường. Động cơ
xoay chiều có nhược điểm là hệ thống điều khiển phức tạp, cần có bộ biến tần để
biến đổi điện một chiều (DC) từ ắc quy thành dòng điện xoay chiều (AC) để cung
cấp cho động cơ. Nếu xét về mặt kinh tế, sử dụng động cơ một chiều có chổi than sẽ
cho ra giá thành thành thấp nhất. Vì vậy ta chọn loại động cơ điện một chiều có
chổi than làm nguồn động lực cho xe cần thiết kế. Ngoài ra, ở vùng công suất nhỏ
động cơ một chiều có chổi than hoạt động cũng khá hiệu quả.
Hình 3.2: Đường đặc tính của ba loại động cơ điện
Đường1- Đặc tính của động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp.
Đường 2- Đặc tính AC đồng bộ ; Đường 3- Đặc tính AC không đòng bộ.
Phân tích lựa chọn loại động cơ điện một chiều
Với mục tiêu về kinh tế, ta chọn loại động cơ điện một chiều có chổi than
làm nguồn động lực cho xe thiết kế. Ngoài ra ở vùng công suất vừa phải (11KW)
động cơ điện một chiều có chổi than hoạt động cũng khá hiệu quả.
Theo cách kích thích từ thì động cơ điện một chiều có rất nhiều loại. Theo
cách phân loại này thì có các loại động cơ điện như:
+ Động cơ điện một chiều kích từ độc lập: Bao gồm động cơ kích thích bằng
nam châm vĩnh cửu hay kích thích điện từ. Loại kích thích bằng nam châm vĩnh cữu
SVTH: Trần Hồng Quân - Lớp 24C4 Trang :19
ĐATN :Thiết kế Ôtô bốn chổ ngồi sử dụng hai nguồn động lực: Nhiệt - Điện

V100 – 40
chỉ dùng cho các loại động cơ có công suất nhỏ (cỡ vài chục W). Loại kích thích
điện từ có dây quấn lấy điện từ ắc quy lưới điện một chiều và được dùng trong
trường hợp điều chỉnh điện áp trong phạm vi rộng, công suất lớn và điện áp thấp
hoặc điện áp cao.
+ Động cơ điện một chiều tự kích thích: Tuỳ theo cách nối các dây quấn kích
thích ta có:
- Động cơ điện một chiều kích thích song song.
- Động cơ điện một chiều kích thích nối tiếp.
- Động cơ điện một chiều kích thích hỗn hợp.
U
I
t
U
t
I
ø
I
R
dc
I
ø
I
t
U
I
I
ø
I
U

R
t
R
t
I
ø
I
U
R
dc
I
t
a) b) c) d)
Trong đó : I
ứ
: Dòng điện phần ứng
I
t :
Dòng điện kích từ
U
t
: Điện thế kích từ
R
t
: Điện trở dây quấn kích từ
R
đc :
Điện trở động cơ điện một chiều
Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của động cơ điện một chiều
Đối với động cơ điện một chiều kích thích độc lập mặc dù nó có ưu điểm là

khả năng điều chỉnh dòng kích thích thuận lợi và kinh tế. Tuy nhiên, ta phải sử dụng
thêm một nguồn kích thích phụ bên ngoài, điều này sẽ gây khó khăn trong việc bố
trí và sắp xếp các chi tiết nên ta không chọn loại động cơ điện loại này.
Trong các loại động cơ điện tự kích thích thì loại động cơ điện kích thích nối
tiếp được dùng rất nhiều và phổ biến trên thị trường hiện nay. Mặt khác do phạm vi
SVTH: Trần Hồng Quân - Lớp 24C4 Trang :20
ĐATN :Thiết kế Ôtô bốn chổ ngồi sử dụng hai nguồn động lực: Nhiệt - Điện
V100 – 40
hoạt động của xe thiết kế chủ yếu chạy ở thành phố nên động cơ điện kích thích nối
tiếp kiểu này phù hợp nhất vì có tốc độ quay không tải lý tưởng w lớn nên có thể
tái sinh năng lượng khi động cơ ở trạng thái hãm. Không những thế động cơ điện
kích từ nối tiếp còn có khản năng quá tải lớn về mômen, khi có cùng một hệ số quá
tải dòng điện như nhau thì mômen của động cơ điện kích từ nối tiếp lớn hơn, mặt
khác dòng điện cho phép của động cơ điện loại này có thể lớn đến 2,5 I
đm
. Do vậy
ta chọn loại động cơ điện này để lắp cho xe đang thiết kế.
Động cơ điện kích từ nối tiếp có cuộn kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây
phần ứng. Vì dòng kích từ bằng dòng điện phần ứng ( I
kt
= I
ư
= I ) nên cuộn kích từ
có tiết diện lớn, ít vòng dây và điện trở nhỏ. Mạch điện tương đương trên hình (hình
3.4.) với R
tn
điện trở của dây quấn kích từ nối tiếp.
R
tn
E

U
R

I
M
T¶i
n
I
Hình 3.4: Sơ đồ mạch tương ứng của động cơ điện kích từ nối tiếp
Trong đó : U : Điện áp phần ứng của động cơ điện
I : Dòng điện
R
tn :
Điện trở của dây quấn kích từ nối tiếp
E
ư :
Suất điện động phần ứng
I
ư
: Dòng điện phần ứng
n : Tốc độ quay
M : Mô men
R
ư
: Điện trở phần ứng
Tuỳ theo cách kích thích từ, động cơ điện một chiều có những tính năng khác
nhau biểu diễn bằng các đường đặc tính làm việc. Trong các loại đặc tính thì quan
trọng nhất là đặc tính cơ: là đặc tính biểu thị quan hệ giữa tốc độ quay và momen
SVTH: Trần Hồng Quân - Lớp 24C4 Trang :21
ĐATN :Thiết kế Ôtô bốn chổ ngồi sử dụng hai nguồn động lực: Nhiệt - Điện

V100 – 40
( n = f(M) ) khi U = const.
Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích thích nối tiếp có dạng của
đường Hyperbol bậc hai. Ta thấy rằng ở động cơ điện một chiều kích thích nối tiếp,
tốc độ (n) giảm rất nhanh khi momen (M) tăng và khi mất tải (I = 0, M = 0) có trị số
rất lớn. Cũng vì vậy mà thường ít dùng động cơ điện một chiều trong các trường
hợp dễ xảy ra mất tải như dùng đai truyền. Vì khi xảy ra mất tải thì tốc độ của động
cơ sẽ tăng đột ngột rất nguy hiểm. Với đặc tính cơ mềm mại như vậy, động cơ điện
một chiều rất có ưu việt trong những điều kiện cần mở máy nặng nề và cần tốc độ
thay đổi trong một phạm vi rộng. Ví dụ ở các đầu máy kéo tải (xe điện, đầu máy
điện, cần trục )
n
M
n
0
n
dm
0
M
0
M
dm
M
m
I
Hình 3.5: Đồ thị đặc tính cơ của động cơ điện
n
0
- Số vòng quay không tải lý tưởng ; n
đm

- Số vòng quay định mức(hay số vòng
quay cơ bản ) ; M
0
- mômen của động cơ ở tốc độ không tải lý tưởng ; M
đm
- mômen
định mức n
đm
< < n
0
.
•
Phân tích lựa chọn hiệu điện thế cho động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp.
Với cùng một công suất, nếu tăng hiệu điện thế của động cơ điện thì dòng
điện chạy trong mạch và khối lượng của động cơ điện sẽ giảm. Tuy nhiên số lượng
bình ắc quy sẽ tăng theo nhằm đảm bảo hiệu điện thế cần thiết đồng thời đòi hỏi tốt
hơn vấn đề an toàn điện. Theo thống kê thực tế, khối lượng bình ắc quy tỷ lệ thuận
với dung lượng của nó. Do đó, khối lượng tổng cộng của bộ nguồn ắc quy không
phụ thuộc vào điện áp của hệ thống mà chỉ phụ thuộc vào công suất cần cung cấp.
SVTH: Trần Hồng Quân - Lớp 24C4 Trang :22
ĐATN :Thiết kế Ôtô bốn chổ ngồi sử dụng hai nguồn động lực: Nhiệt - Điện
V100 – 40
Từ những ràng buộc trên, đồng thời dựa vào thống kê mức điện áp của các
loại động cơ điện có trên thị trường, ta có thể chọn loại động cơ điện có hiệu điện
thế U = 156 (V). Với hiệu điện thế này khối lượng động cơ điện vừa phải và khối
lượng cũng như kích thước bình ắc quy vừa phải, thuận tiện trong việc bố trí lắp
đặt. Hiện nay trên thị trường có bán loại động cơ điện một chiều A02 công suất 13,6
KW], ta chọn loại động cơ này để làm nguồn động lực cho xe thiết kế.
3.1.3. Mở máy động cơ điện một chiều :
Mở máy là quá trình cấp điện từ nguồn ắc quy đến động cơ điện để khởi động

động cơ. Để mở máy động cơ điện một chiều đươc tốt, phải thực hiện đươc những
yêu cầu sau:
Momen mở máy (hay khởi động- M
k
) phải có trị số cao nhất có thể có để
hoàn thành quá trình mở máy, nghĩa là đạt được tốc độ quy định trong thời gian
ngắn nhất.
Dòng điện mở máy ( hay khởi động- I
k
) phải được hạn chế đến mức nhỏ nhất
để tránh cho dây quấn khỏi bị cháy hoặc ảnh hưởng xấu đến đảo chiều.
Trong khuôn khổ những yêu cầu trên, ta áp dụng ba phương pháp mở máy
sau:
- Mở máy trực tiếp.
- Mở máy nhờ biến trở.
- Mở máy bằng điện áp thấp.
Đối với phương pháp mở máy bằng biến trở chỉ dùng cho những động cơ điện
có công suất lớn và tổn thất điện áp rất cao. Còn mở máy bằng điện áp thấp đòi hỏi
phải dùng một nguồn điện độc lập để cung cấp cho phần ứng của động cơ, điều này
gây phức tạp trong cách bố trí và tăng giá thành.
Phương pháp mở máy trực tiếp được thưc hiện bằng cách đóng thẳng động cơ
điện vào nguồn. Phương pháp này đơn giản và dễ thực hiện, đồng thời khắc phục
được các nhược điểm của hai phương pháp trên nên ta chọn phương pháp này để
mở máy cho động cơ điện một chiều.
3.2. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CHO BỘ NGUỒN ẮC QUY :
SVTH: Trần Hồng Quân - Lớp 24C4 Trang :23
ĐATN :Thiết kế Ôtô bốn chổ ngồi sử dụng hai nguồn động lực: Nhiệt - Điện
V100 – 40
Sau khi chọn được loại ắc quy cần thiết để lắp đặt cho xe là ắc quy axít chì vì
nó thông dụng và giá thành tương đối thấp, ta tiến hành tính toán các thông số kỹ

thuật cần thiết của bộ ắc quy để đảm bảo khả năng cung cấp điện cho các thiết bị tải
trên xe.
Với hiệu điện thế của các loại ắc quy lắp trên ôtô là 12(V). Dung lượng của ắc
quy phụ thuộc vào số giờ mà xe chạy hết bình và tỷ lệ khối lượng của hệ thống
truyền động điện so với tổng khối lượng xe theo tỷ lệ tối ưu là không quá 35%.
Dung lượng hay điện dung của ắc quy là đại lượng đặc trưng cho quá trình phóng
và nạp điện của nó. Giá trị của điện dung là một đại lượng phụ thuộc vào giá trị
dòng điện và thời gian, tức là phụ thuộc vào chế độ phóng và nạp điện. Tuy nhiên,
để tính chọn được bộ ắc quy phù hợp với loại xe mà ta đang thiết kế thì ta phải tính
điện dung phóng (dung lượng) của ắc quy.
Dung lượng ắc quy được xác định theo [ 3 ] như sau:
Q
p
= I
p
. t
p
= (P / U) . t
p
(3.4)
Trong đó:
- Q
p
: Dung lượng của ắc quy (A.H)
- I
p
: Dòng điện phóng (A)
- t
p
: Thời gian phóng (h)

- P : Công suất của động cơ điện. (N)
- Chọn sơ bộ xe chạy được 100(km) là hết bình thì ứng với công suất lớn
nhất thì xe chạy với vận tốc lớn nhất mà vận tốc lớn nhất của xe là
98(km/h) nên ta có thể xem số giờ xe chạy hết bình là 1h (một giờ).
- Công suất động cơ khi làm việc ở chế độ lớn nhất:
P= 11000 (W)
Hiệu điện thế của động cơ điện là U = 156 (V)
I= (11000/156).1 (A)
⇒ I = 70,5 (A)
SVTH: Trần Hồng Quân - Lớp 24C4 Trang :24
ĐATN :Thiết kế Ôtô bốn chổ ngồi sử dụng hai nguồn động lực: Nhiệt - Điện
V100 – 40
Để có được loại ắc quy phù hợp (Q
p
= 70,5 A.H) thì ta có thể chọn ắc quy loại
N70Z(12 V - 75 A.H). Như vậy, ta vậy ta chọn cách mắc nối tiếp các ắc quy trên xe
để có được bộ nguồn ắc quy đảm bảo được yêu cầu làm việc.
-
120v
+
+
108v
156v
-
+
-
+
24v
12v
+

-
-
+
36v
+
-
48v
-
-
+
96v
84v
+
-
+
72v
+
-
60v
-
-
144v
+
-
132v
+
Hình 3.6. Sơ đồ đấu nối tiếp 13 bình ắcquy (12V- 75AH)
Mặt khác theo [3] ta có :
Q
n

= I
n
. t
n
(3.5)
Trong đó:
- Q
n
: Điện dung nạp, là điện lượng mà ắc quy tiếp nhận được trong quá
trình nạp. (A.H)
- I
n
: Dòng điện nạp (A)
- t
n
: Thời gian nạp (h)
SVTH: Trần Hồng Quân - Lớp 24C4 Trang :25