Nghiên cứu hiệu quả một số giải pháp nạp điện bổ sung cho xe máy điện
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.41 MB, 22 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
PHAN VĂN TUÂN
NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ MỘT SỐ GIẢI PHÁP
NẠP ĐIỆN BỔ SUNG CHO XE MÁY ĐIỆN
NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116
S K C0 0 4 7 2 5
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
HỌC VIÊN THỰC HIỆN: PHAN VĂN TUÂN
NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ MỘT SỐ GIẢI PHÁP NẠP ĐIỆN
BỔ SUNG CHO XE MÁY ĐIỆN
NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
MÃ SỐ: 60520116
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 / 2015
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu hiệu quả một số giải pháp nạp điện bổ sung cho xe máy điện.
LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC
Họ & tên: Phan Văn Tuân
Giới tính: Nam Ngày,
tháng, năm sinh: 12/11/1979
Nơi sinh: Trà Vinh Quê
quán: Bình Phú – Càng Long – Trà Vinh
Dân tộc: Kinh
Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Khoa Kỹ thuật & Công nghệ - Trường Đại
học Trà Vinh
Điện thoại cơ quan: 0743.855.246 (DĐ: 0919.762.700) Điện thoại nhà riêng:
E-mail:
II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO
1. Trung cấp
Hệ đào tạo:
Thời gian đào tạo từ …/… đến …/…
Nơi học (trường, thành phố):
Ngành học:
2. Đại học
Hệ đào tạo: Tại chức
Thời gian đào tạo từ 9 /2002 đến 9 / 2004
Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học SPKT Tp. Hồ Chí Minh
Ngành học: Cơ khí động lực
Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Chuyên đề Động cơ; Chuyên đề
điện - điện tử ô tô; Chuyên đề ô tô.
Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp:
Người hướng dẫn:
3. Thạc sĩ
Hệ đào tạo: Chính qui. Thời gian đào tạo từ 10 / 2013 đến 10 / 2015
Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học SPKT Tp. Hồ Chí Minh
Ngành học: Kỹ thuật Cơ khí động lực
Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: “Nghiên cứu hiệu quả một số giải
pháp nạp điện bổ sung cho xe máy điện”.
CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng
i
HVTH: Phan Văn Tuân
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu hiệu quả một số giải pháp nạp điện bổ sung cho xe máy điện.
Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp:
Người hướng dẫn: TS. Trần Thanh Thưởng
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC
Thời gian
Nơi công tác
Công việc đảm nhiệm
Từ 2005 - nay
Trường Đại học Trà Vinh
Giảng viên
IV. CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ
………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………….
XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN
Trà Vinh, ngày 20 tháng 9 năm 2015
(Ký tên, đóng dấu)
Ngƣời khai
Phan Văn Tuân
CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng
iiii
HVTH: Phan Văn Tuân
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu hiệu quả một số giải pháp nạp điện bổ sung cho xe máy điện.
LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 9 năm 2015
(Ký tên và ghi rõ họ tên)
Phan Văn Tuân
CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng
iiiii
HVTH: Phan Văn Tuân
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu hiệu quả một số giải pháp nạp điện bổ sung cho xe máy điện.
LỜI CẢM ƠN
Đề tài “Nghiên cứu hiệu quả một số giải pháp nạp điện bổ sung cho xe máy
điện" đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ từ quí thầy cô, các anh chị và bạn bè.
Người thực hiện đề tài xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến Thầy TS. Trần
Thanh Thưởng đã định hướng và giúp đỡ trong suốt quá trình nghiên cứu thực hiện đề
tài. Xin chân thành cảm ơn Quý thầy phản biện đề đã giành thời gian đóng góp các ý
kiến quý báu giúp đề tài hoàn thiện. Người thực hiện đề tài cảm ơn Quý Thầy Cô trong
Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo, Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm Kỹ
thuật Thành phố Hồ Chí Minh; quý thầy cô tham gia hướng dẫn các môn học đã giúp
đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành đề tài này.
Người thực hiện rất mong nhận được các ý kiến của quý Thầy, Cô và các bạn
đồng sự giúp cho đề tài được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn!
Học viên thực hiện
Phan Văn Tuân
CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng
ivi
HVTH: Phan Văn Tuân
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu hiệu quả một số giải pháp nạp điện bổ sung cho xe máy điện.
TÓM TẮT
Hiện nay, nguồn nhiên liệu truyền thống ngày càng khan hiếm, môi trường ngày
một ô nhiễm đang là vấn đề cần được quan tâm. Nên việc nghiên cứu hiệu quả một số
giải pháp nạp điện bổ sung cho xe máy điện là rất cần thiết. Trong bài báo này tác giả
đã nghiên cứu thiết kế lắp đặt hệ thống pin năng lượng mặt trời kết hợp với hệ thống
phanh nạp làm nguồn nạp bổ sung cho xe máy điện, đảm bảo chắc chắn, an toàn khi
vận hành và không làm thay đổi nhiều đến kết cấu, hình dáng của xe nguyên thủy.
Qua quá trình thử nghiệm cho thấy tổng quãng đường đi được khi sử dụng
chung cho hai hệ thống nạp bổ sung để xe vận hành an toàn, ổn định và đạt được
38,999 km, tăng 3,042 km so với xe nguyên thủy.
Việc nghiên cứu hiệu quả một số giải pháp nạp điện bổ sung cho xe máy
điện đã góp phần việc khai thác hiệu quả hơn xe máy điện và giảm thiểu nạn ô
nhiễm môi trường.
CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng
vv
HVTH: Phan Văn Tuân
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu hiệu quả một số giải pháp nạp điện bổ sung cho xe máy điện.
ABSTRACT
Currently, the traditional fuel sources are becoming increasingly scarce,
serious environmental pollution is a matter to be considered. The study of efficient
charging some additionally recharging methods for electric scooters is very necessary. In
this paper, the author has studied the system design and installation of solar batteries
in combination with the regenerative braking system to supply for electric scooters,
ensure safe operation and do not change the structures, the shape of the original car.
The experimental results were show the total distance when using the two
recharging systems to safely operate electric scooters, stability and achieved 38,999 km,
more 3,042 km compared with the original car.
The efficacy study some additionally recharging methods for electric scooters has
contributed to the more efficient exploitation of electric scooters and decreased
environmental pollution.
CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng
viv
HVTH: Phan Văn Tuân
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu hiệu quả một số giải pháp nạp điện bổ sung cho xe máy điện.
MỤC LỤC
Trang tựa ............................................................................................................. TRANG
Quyết định giao đề tài .......................................................................................................
Lý lịch cá nhân ................................................................................................................. i
Lời cam đoan................................................................................................................... ii
Lời cảm ơn ..................................................................................................................... iv
Tóm tắt ............................................................................................................................ v
SUMMARY ................................................................................................................. vii
Mục lục........................................................................................................................... ix
Danh sách các chữ viết tắt............................................................................................. xii
Danh sách các bảng ...................................................................................................... xiii
Danh sách các hình....................................................................................................... xiv
MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ 1
1. Chƣơng 1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu........................................................ 4
1.1 Đặt điểm của xe máy điện .................................................................................... 4
1.2 Một số loại xe máy điện có trên thị trường Việt Nam .......................................... 5
1.3 Tình hình sử dụng xe máy điện ở Việt Nam......................................................... 8
1.4 Các công trình khoa học theo hướng nghiên cứu ............................................... 10
1.4.1 Trong nước.................................................................................................. 10
1.4.2 Ngoài nước.................................................................................................. 10
1.5 Mục tiêu của đề tài. ............................................................................................. 12
1.6 Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn đề tài. .............................................................. 13
1.6.1 Nhiệm vụ của đề tài .................................................................................... 13
1.6.2 Giới hạn đề tài............................................................................................. 14
1.7 Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu.. ............................................ 14
1.7.1 Đối tượng.................................................................................................... 14
1.7.2 Phương pháp nghiên cứu ............................................................................ 14
1.7.3 Nội dung ..................................................................................................... 14
Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết…..................................................................................... 16
CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng
vii
HVTH: Phan Văn Tuân
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu hiệu quả một số giải pháp nạp điện bổ sung cho xe máy điện.
2.1 Accu (nguồn điện một chiều) ............................................................................. 16
2.1.1 Công dụng ................................................................................................. 17
2.1.2 Cấu tạo....................................................................................................... 17
2.1.3 Các loại bình Accu.................................................................................... 17
2.1.3.1 Accu ướt ............................................................................................. 17
2.1.3.2 Accu khô ............................................................................................. 18
3.1.4 Quá trình điện hóa trong accu................................................................... 18
3.1.5 Hiện tượng tự phóng điện ......................................................................... 19
3.1.6 Các phương pháp nạp điện cho accu ......................................................... 19
2.2 Mạch sạc cho nguồn accu xe máy điện sử dụng................................................. 21
2.3 Động cơ điện một chiều ...................................................................................... 22
2.3.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động động cơ điện DC .................................... 23
2.3.1.1 Cấu tạo động cơ điện một chiều......................................................... 23
2.3.1.2 Nguyên lý hoạt động động cơ điện DC .............................................. 24
2.3.2 Phân loại và mô tả đặc tính động cơ điện một chiều… ............................ 24
2.3.2.1 Động cơ điện kích từ độc lập và kích từ song .................................... 25
2.3.2.2 Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp và kích từ hỗn hợp .............. 27
2.3.3 Động cơ điện BLDC .................................................................................. 29
2.3.3.1 Giới thiệu chung về động cơ BLDC.................................................... 29
2.3.3.2 Cấu tạo động cơ BLDC ...................................................................... 31
2.3.3.3 Các phương pháp điều khiển động cơ BLDC ..................................... 34
2.4 Bộ điều khiển … ................................................................................................ 37
2.5 Pin năng lượng mặt trời ..................................................................................... 39
2.5.1 Cấu tạo và hoạt động của pin năng lượng mặt trời ................................... 39
2.5.2 Ứng dụng pin năng lượng mặt trời............................................................ 40
2.6 Hệ thống phanh nạp (phanh tái sinh) ................................................................. 42
2.6.1 Khái niệm phanh nạp................................................................................. 42
2.6.2 Điều khiển phanh nạp................................................................................ 43
2.6.3 Ứng dụng phanh tái sinh ........................................................................... 43
CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng
viii
HVTH: Phan Văn Tuân
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu hiệu quả một số giải pháp nạp điện bổ sung cho xe máy điện.
2.6.3.1 Trên ô tô hybrid................................................................................... 43
2.3.3.2 Trên xe buýt ........................................................................................ 44
2.3.3.3 Trên xe lửa .......................................................................................... 44
Chƣơng 3: Các phƣơng án thiết kế và lựa chọn giải pháp..................................... 46
3.1 Chọn xe máy điện............................................................................................... 46
3.2 Hệ thống nạp điện bổ sung bằng pin năng lượng mặt trời .................................. 48
3.2.1 Hệ thống điện mặt trời ............................................................................... 48
3.2.2 Các thông số cần thiết để thiết kế hệ thống điện mặt trời.......................... 48
3.2.3 Các bước thiết kết hệ thống điện mặt trời.................................................. 50
3.2.4 Chọn và lắp đặt pin năng lượng mặt trời làm nguồn nạp cho accu ........... 51
3.2.4.1 Chọn pin năng lượng mặt trời làm nguồn nạp cho accu .................... 51
3.2.4.2 Thiết kết, lắp đặt pin năng lượng mặt trời cho xe điện ....................... 52
3.2.5 Bộ chuyển đổi DC – AC và bộ nâng áp ..................................................... 53
3.2.6 Bộ sạc cho accu.......................................................................................... 56
3.3 Hệ thống phanh nạp ............................................................................................ 58
3.1.1 Chọn máy phát cho hệ thống phanh nạp .................................................... 59
3.2.2 Cải tạo ly hợp điện từ................................................................................. 61
3.2.2.1 Lựa chọn bộ ly hợp ............................................................................. 61
3.2.2.2 Cải tạo ly hợp ..................................................................................... 61
3.3.3 Thiết kết chế tạo hệ thống dẫn động máy phát cho phanh nạp.................. 62
3.3.3.1 Chọn tỷ số truyền cho bộ truyền lực ................................................... 62
3.3.3.1 Thiết kế bộ bộ truyền động cho máy phát ........................................... 63
3.3.3.1 Lắp ráp hệ thống phanh nạp cho xe máy điện .................................... 64
3.4 Đấu dây các hệ thống cho xe máy điện .............................................................. 64
3.4.1 Đấu dây hệ thống nạp bổ sung từ nguồn pin năng lượng mặt trời............. 64
3.4.2 Đấu dây hệ thống nạp bổ sung bằng phanh nạp ........................................ 65
3.4.3 Đấu dây các hệ thống điện trên xe ............................................................. 66
Chƣơng 4: Thử nghiệm và đo đạt kết quả ................................................................ 67
CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng
ixi
HVTH: Phan Văn Tuân
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu hiệu quả một số giải pháp nạp điện bổ sung cho xe máy điện.
4.1 Mục đích thử nghiệm .......................................................................................... 67
4.2 Thử nghiệm quãng đường đi được của xe máy điện nguyên thủy...................... 67
4.2.1 Tiến hành thử nghiệm ................................................................................ 67
4.2.2 Kết quả thử nghiệm.................................................................................... 68
4.3 Thử nghiệm khả năng nạp của hệ thống pin năng lượng mặt trời trong ngày.... 68
4.4 Thử nghiệm hệ thống phanh nạp ........................................................................ 70
4.4.1 Thử cơ cấu điều khiển phanh nạp .............................................................. 70
4.4.1.1 Tiến hành thử nghiệm ......................................................................... 70
4.4.1.2 Kết quả thử nghiệm ............................................................................. 72
4.4.2 Thử nghiệm quãng đường đi được khi lắp hệ thống phanh nạp cho xe
máy điện ............................................................................................................ 72
4.4.2.1 Tiến hành thử nghiệm ......................................................................... 72
4.4.2.2 Kết quả thử nghiệm ............................................................................. 73
4.5 Thử nghiệm quãng đường đi được cho xe máy điện đã cải tiến ........................ 73
4.5.1 Tiến hành thử nghiệm ................................................................................ 73
4.5.2 Kết quả thử nghiệm.................................................................................... 74
4.6 Đánh giá sản phẩm và chi phí khai thác ............................................................. 75
Kết luận – kiến nghị .................................................................................................. 77
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................. 80
Phục lục 1 ..................................................................................................................... 81
Phục lục 2 ..................................................................................................................... 82
Phục lục 3 ..................................................................................................................... 83
Phục lục 4 ..................................................................................................................... 84
Phục lục 5 ..................................................................................................................... 85
Phục lục 6 ..................................................................................................................... 86
Phục lục 7 ..................................................................................................................... 87
Phục lục 8 ..................................................................................................................... 88
CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng
xx
HVTH: Phan Văn Tuân
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu hiệu quả một số giải pháp nạp điện bổ sung cho xe máy điện.
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AC (Alternating Current)
DC (Direct Current)
GDP (Gross Domestic Product)
LPG (Liquefied Petroleum Gas)
AFTA (ASEAN Free Trade Area)
WHO (World Health Organization)
SLA (Sealed Lead-Acid battery)
VRLA (Valve Regulated Lead Acid Battery)
Ni-Cd (Nikel Cadmium)
Ni-MH (Nikel Metal Hydride)
Li-Ion (Lithium Ion)
ABS (Acrylonitrin butadien styren)
BLDC (Brushles Dc motor)
PWM (Pulse-width modulation)
AH (ampere-hour)
ECM (Electronic control module)
CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng
xix
HVTH: Phan Văn Tuân
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu hiệu quả một số giải pháp nạp điện bổ sung cho xe máy điện.
DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng
Trang
Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật xe máy điện Jili
6
Bảng 1.2 Thông số kỹ thuật xe máy điện Yamaha
7
Bảng 1.3 Thông số kỹ thuật xe máy điện Delta
7
Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật xe điện Sh mi
48
Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật của pin năng lượng mặt trời
52
Bảng 3.3 Thông số kỹ thuật máy phát
60
Bảng 3.4 Các thông số cho bộ truyền
62
Bảng 3.5 Bảng phân phối tỷ số truyền
63
Bảng 4.1 Số liệu thử nghiệm quãng đường đi được của xe máy điện 68
nguyên thủy
Bảng 4.2. Thông số dòng điện và điện áp trong ngày
69
Bảng 4.3 Số liệu thử nghiệm quãng đường đi được của xe máy điện khi 73
lắp thêm hệ thống phanh nạp
Bảng 4.4 Số liệu thử nghiệm quãng đường đi được của xe máy điện đã 74
cải tiến
Bảng 4.5 Số liệu so sánh khi lắp các hệ thống nạp bổ sung
CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng
xii
75
HVTH: Phan Văn Tuân
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu hiệu quả một số giải pháp nạp điện bổ sung cho xe máy điện.
DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH
TRANG
Hình 1.1 Kẹt xe tại Tp. HCM
4
Hình 1.2 Xe máy điện Jili
5
Hình 1.3 Xe máy điện Yamaha
6
Hình 1.4 Xe máy điện Delta
7
Hình 1.5 Số lượng xe máy điện ở nước ta (Ảnh minh họa)
9
Hình 1.6 Honda hybrid scooter
11
Hình 1.7 Cycle hybrid
11
Hình 2.1 Các bộ phận của xe máy điện
16
Hình 2.2 Cấu tạo accu khô
18
Hình 2.3 Các quá trình điện hóa trong accu chì axit loại kín
19
Hình 2.4 Nạp bằng hiệu điện thế không đổi
20
Hình 2.5 Sơ đồ nạp accu với dòng không đổi
20
Hình 2.6 Mạch sạc nguồn xe máy điện
22
Hình 2.7 Mặt cắt dọc và cắt ngang của động cơ điện một chiều điển
hình
23
Hình 2.8 Sơ đồ đấu dây động cơ điện
25
Hình 2.9 Sơ đồ nối dây động cơ điện kích từ độc lập và song song
25
Hình 2.10 Đặc tính động cơ điện một chiều kích từ độc lập
27
Hình 2.11 Sơ đồ đấu dây động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp
27
Hình 2.12 Đặc tính cơ điện và đặc tính cơ động cơ điện DC kích từ nối
tiếp
28
Hình 2.13 Sơ đồ đấu dây động cơ điện kích từ hỗn hợp
29
Hình 2.14 Đặc tính cơ điện và đặc tính cơ động cơ điện
29
Hình 2.15 Cấu tạo của động cơ BLDC của Micrichip
31
Hình 2.16 Nam châm được đặt trên rotor của động cơ BLDC
32
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu hiệu quả một số giải pháp nạp điện bổ sung cho xe máy điện.
Hình 2.17 Kiểu rotor nam châm dán ngoài bề mặt
32
Hình 2.18 Kiểu rotor nam châm nằm bên trong
33
Hình 2.19 Sơ đồ khóa và quá trình đóng cắt điều khiển động cơ BLDC
34
Hình 2.20 Đặt cảm biến Hall bên trong động cơ
35
Hình 2.21 Cảm biến hall gắn trên stator
36
Hình 2.22 Giản đồ xung điều khiển PWM kênh trên
37
Hình 2.23 Sơ đồ khối mạch điện xe máy điện
37
Hình 2.24 Nguyên lý làm việc của pin mặt trời
39
Hình 2.25 Xe chạy dùng pin năng lượng mặt trời
41
Hình 2.26 Đèn dùng pin mặt trời
41
Hình 2.27 Bếp năng lượng mặt trời cho người nghèo
42
Hình 2.28 Máy nước nóng năng lượng mặt trời Thái Dương Năng
42
Hình 2.29 Phanh tái sinh trên ô tô hybrid
44
Hình 2.30 Phanh tái sinh trên xe buýt
44
Hình 2.31 Phanh tái sinh trên xe lửa
45
Hình 3.1 Sơ đồ khối tổng quan hệ thống xe máy điện
46
Hình 3.2 Xe máy điện Sh mi
47
Hình 3.3 Góc đặt pin năng lượng mặt trời
49
Hình 3.4 Sơ đồ hệ thống nạp điện bằng pin năng lượng mặt trời
50
Hình 3.5 Pin năng lương mặt trời
51
Hình 3.6 Vị trí pin năng lượng mặt trời trên xe điện
52
Hình 3.7 Lắp đặt pin năng lượng mặt trời trên xe điện
53
Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý của bộ chuyển đổi và nâng áp
54
Hình 3.9 Hình chụp board mạch bộ chuyển đổi và nâng áp
56
Hình 3.10 Sơ đồ mạch điện bộ điều khiển sạc
56
Hình 3.11 Hình chụp board mạch bộ điều khiển sạc accu
57
Hình 3.12 Sơ đồ hệ thống phanh nạp
58
Hình 3.13 Sơ đồ điều khiển hệ thống phanh nạp
59
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu hiệu quả một số giải pháp nạp điện bổ sung cho xe máy điện.
Hình 3.14 Máy phát
60
Hình 3.15 Mặt cắt ly hợp sau khi cải tạo
61
Hình 3.16 Bản vẽ thiết kế hệ thống truyền động cho máy phát
63
Hình 3.17 Mô hình bố trí bộ truyền lực từ bánh xe đến máy phát
64
Hình 3.18 Hình bố trí hệ thống phanh nạp trên xe máy điện
64
Hình 3.19 Sơ đồ đấu dây hệ thống nạp bằng pin năng lượng mặt trời
64
Hình 3.20 Sơ đồ đấu dây hệ thống phanh nạp
65
Hình 3.21Sơ đồ đấu dây các hệ thống nạp bổ sung cho xe máy điện
66
Hìnhh 4.1 Đo chiều dài quãng đường thử nghiệm
68
Hình 4.2 Biểu đồ thể hiện dòng điện và điện áp trong ngày
69
Hình 4.3 Đo dòng điện và điện áp của hệ thống pin năng lượng mặt trời
70
Hình 4.4 Cơ cấu điều khiển phanh nạp
71
Hình 4.5 Sơ đồ kết nối các đồng hồ đo kiểm
71
Hình 4.6 Đo công suất máy phát
72
Hình 4.7 Thử nghiệm quãng đường đi được khi lắp hệ thống phanh nạp
73
Hình 4.8 Thử nghiệm quãng đường đi được cho xe máy điện đã cải tiến
74
Hình 4.9 Hình chụp xe điện hoàn chỉnh
76
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu hiệu quả một số giải pháp nạp điện bổ sung cho xe máy điện.
MỞ ĐẦU
Hiện nay, vấn đề về sự khang hiếm dần nguồn nhiên liệu truyền thống và ô
nhiễm môi trường do khí thải và tiếng ồn đang là vấn đề quan tâm của toàn thế giới.
Sự phát triển các phương tiện giao thông ở các khu vực trên thế giới không giống nhau
nhưng đều có xu thế chung là cơ giới hoá quãng đường dịch chuyển. Trong điều kiện
cơ sở hạ tầng phục vụ cho giao thông ở nước ta chưa được phát triển. Vì vậy nhiệm vụ
đặt ra cho các cơ quan quản lý giao thông là khuyến khích người dân sử dụng những
loại phương tiện vận chuyển cá nhân thích hợp như ô tô kích cỡ nhỏ 2 chỗ ngồi hoặc
xe gắn máy, trong đó xe gắn máy là phương tiện giao thông được người dân ưa chuộng
nhất hiện nay ở nước ta. Chính vì thế xe gắn máy đang trở thành đối tượng không nhỏ
gây ô nhiễm môi trường. Gần đây có một số nghiên cứu như: “Nghiên cứu, thiết kế,
lắp đặt động cơ lai trên xe gắn máy”, tác giả Phạm Quốc Phong, Trường đại học Bách
Khoa Tp. Hồ Chí Minh, 2007 đã đưa động cơ điện - xăng vào để vận hành xe máy, đề
tài “Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên
xe gắn máy”, tác giả Huỳnh Thanh Bảnh, Trường ĐHSPKT Tp. Hồ Chí Minh, 2014
dùng động cơ xăng làm nguồn cung cấp điện cho xe máy điện, nhằm mục đích tiết kiệm
nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường. Trong những năm gần đây một loại phương tiện
đang được người dân ưa chuộng và có thể thay thế cho xe gắn máy đó là xe máy điện.
Xe máy điện có nhiều ưu điểm như: tính cơ động cao, dễ cất giữ, chạy bằng động cơ
điện, không ô nhiễm môi trường và giá cả phù hợp với túi tiền của đại đa số người dân
lao động. Tuy nhiên xe máy điện cũng có những nhược điểm của nó và nhược điểm
lớn nhất là quãng đường xe chạy không lớn (50 km là phải nạp điện) và thời gian nạp
điện dài (6-8 giờ). Đây cũng là một hạn chế của xe máy điện hiện nay.
Qua đó cho ta thấy được rằng nhu cầu sử dụng động cơ điện làm nguồn động lực
cho xe máy là hết sức cần thiết. Tuy nhiên vấn đề đặt ra là làm thế nào để quãng đường
xe máy điện chạy được dài hơn, thời gian nạp điện ngắn lại sẽ kích thích thị trường xe
CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng
16
HVTH: Phan Văn Tuân
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu hiệu quả một số giải pháp nạp điện bổ sung cho xe máy điện.
máy điện phát triển mạnh hơn. Qua đó sẽ góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường, tiết
kiệm nhiên liệu, kinh tế xã hội phát triển...
Xuất phát từ nhu cầu có được một xe máy điện có thể chạy được quãng đường dài
hơn so với xe máy điện hiện nay. Vì vậy việc thực hiện đề tài “Nghiên cứu hiệu quả
một số giải pháp nạp điện bổ sung cho xe máy điện” là nhu cầu cần thiết và cấp bách
trong điều kiện hiện tại và tương lai.
Mục đích, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
- Mục đích đề tài: xây dựng cơ sở nghiên cứu lý thuyết và thực tiển tác động vào
hệ thống nạp accu trên xe máy điện để xe chạy được quãng đường dài hơn sau một lần
sạc nhằm mục đích sau:
+ Tiết kiệm nhiên liệu.
+ Giảm ô nhiễm môi trường.
+ Góp phần phát triển ngành công nghiệp sản xuất xe máy điện trong nước.
-
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là từ một xe máy điện nguyên thủy, nghiên cứu
lắp thêm hệ thống nạp bằng năng lượng mặt trời và hệ thống phanh nạp để nạp điện bổ
sung cho accu nhằm kéo dài quãng đường xe chạy.
-
Phạm vi nghiên cứu của đề tài sẽ tiến hành các nhiệm vụ sau:
+ Chọn xe máy điện nguyên thủy cho việc nghiên cứu phải thỏa các yêu cầu như:
giá cả hợp lý, kiểu dáng, độ bền… đặc biệt là có đủ không gian để lắp thêm các hệ
thống nạp điện cho xe máy điện phục vụ cho việc nghiên cứu.
+ Chọn hệ thống nạp điện bằng năng lượng mặt trời có công suất, kích thước,
trọng lượng phù hợp để nạp bổ sung cho xe máy điện trong quá trình hoạt động.
+ Chọn máy phát điện phù hợp cho hệ thống phanh nạp để phát điện nạp bổ sung
cho xe máy điện trong quá trình hoạt động.
+ Nghiên cứu tổng thành hệ thống điện trên xe máy điện.
+ Nghiên cứu thiết kế, chế tạo bộ truyền động, lắp đặt máy phát điện cho phanh
nạp.
CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng
17
HVTH: Phan Văn Tuân
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu hiệu quả một số giải pháp nạp điện bổ sung cho xe máy điện.
+ Chọn lựa giải pháp, thiết kế, chế tạo bộ nâng điện áp nguồn xoay chiều dạng
xung 12v lên 48v (DC), nạp cho accu xe điện.
+ Thực hiện lắp đặt tổng thành bộ nạp bổ sung và vận hành thử hệ thống.
+ Thực nghiệm đo quãng đường đi được từ lúc accu đầy điện đến khi accu hết
điện hoàn toàn của xe máy điện nguyên thủy.
+ Thực nghiệm đo quãng đường đi được khi xe vận hành đã lắp thêm các hệ
thống nạp bổ sung.
+ Thực nghiệm so sánh tổng quãng đường đi được giữa xe máy điện nguyên thủy
và xe máy điện cải tiến.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu
- Cải tiến một chiếc xe máy điện bất kỳ thành chiếc xe máy điện có thể vận hành
được quãng đường dài hơn.
- Kích thích sự phát triển nền công nghiệp xe máy điện trong nước.
- Cùng với thế giới phát triển các phương tiện giao thông sử dụng năng lượng
sạch.
- Sử dụng xe máy điện xem như một giải pháp nâng cao ý thức, trách nhiệm
người dân với môi trường.
- Góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường, tiết kiệm nhiên liệu mang lại nhiều lợi
ít kinh tế.
- Kết quả của đề tài sẽ được mô tả rõ ràng về cấu tạo, nguyên lý. Sản phẩm của đề
tài sẽ góp phần đa dạng hơn nguồn tài liệu trong chuyên môn; là tư liệu để phục vụ cho
việc giảng dạy, nghiên cứu khoa học và phát triển thị trường xe máy điện, ô tô điện
trong tương lai.
CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng
18
HVTH: Phan Văn Tuân
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu hiệu quả một số giải pháp nạp điện bổ sung cho xe máy điện.
Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU
1.1 Đặc điểm của xe máy điện
Hiện nay trong tình hình tai nạn, ùn tắc giao thông và ô nhiễm môi trường tăng.
Một trong những nguyên nhân là do có quá nhiều xe, đặt biệt là xe máy. Do đó cần hạn
chế bớt chế loại phương tiện này lưu thông trên đường. Tuy nghiên theo nghiên cứu về
chiến lược đảm bảo an toàn giao thông đường bộ quốc gia cho thấy đến năm 2020, xe
máy vẫn là loại phương tiện giao thông quan trọng.
Hình 1.1 Kẹt xe tại Tp. HCM
Khi xe máy trở thành phương tiện phổ thông, thì bên cạnh đó một phương tiện
giao thông mới đó là xe máy điện với kiểu dáng, tính năng kỹ thuật vừa mới lạ, lại vừa
không thua kém xe máy về yêu cầu sử dụng. Đặc biệt yêu cầu về bảo vệ môi trường
như hiện nay thì xe máy điện bắt đầu phát triển trong những năm gần đây. Bởi vì
những mặt lợi ích mà người sử dụng có được khi sử dụng xe máy điện là: mỗi lít xăng
(giá khoảng 24.000 đồng) khách hàng chỉ đi được chừng 40 đến 50km khi sử dụng cho
xe máy, nhưng với xe máy điện người sử dụng chỉ cần 1 lần nạp điện (khoảng 1kwh
điện, giá 1.000 đồng) sẽ sử dụng liên tục được 60 km với tốc độ tối đa 35 km/giờ. Nếu
sử dụng bình quân 1 lít xăng/ngày thì 1 năm người sử dụng tiết kiệm được gần
6.000.000 đồng.
• Sử dụng xe máy điện là bảo vệ môi trường. Lượng khí thải quá lớn từ phương
tiện giao thông cơ giới, trong đó chủ yếu là xe máy và xe ô tô đang làm cho các thành
CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng
19
HVTH: Phan Văn Tuân
