Nghiên cứu thiết kế và chế tạo hệ thống an toàn trên xe điện cá nhân 4 bánh

..

IH C
N NG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN PHƢỚC PHÚ

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG
AN TOÀN TRÊN XE ĐIỆN CÁ NHÂN 4 BÁNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2018


IH C
N NG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN PHƢỚC PHÚ

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG
AN TOÀN TRÊN XE ĐIỆN CÁ NHÂN 4 BÁNH

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực
Mã số: 85.20.116

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Phạm Quốc Thái

Đà Nẵng - Năm 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Mọi kết quả
nghiên cứu cũng như ý tưởng của tác giả khác nếu có đều được trích dẫn đầy
đủ.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được
ai công bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Luận văn này cho đến nay vẫn chưa hề được bảo vệ tại bất kỳ một hội
đồng bảo vệ luận văn thạc sĩ nào trên toàn quốc cũng như ở nước ngoài và cho
đến nay vẫn chưa hề được công bố trên bất kỳ phương tiên thơng tin nào.
Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm về những gì mà tơi đã cam đoan trên
đây.
Tác giả

Trần Phƣớc Phú


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài.................................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu ............................................................................................. 2
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................ 2
4. Phƣơng pháp nghiên cứu ...................................................................................... 2
4.1. Phƣơng pháp thu thập thông tin .......................................................................... 2
4.2. Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết ..................................................................... 2
4.3. Phƣơng pháp phân tích đánh giá......................................................................... 2
4.4. Tham khảo ý kiến của giảng viên hƣớng dẫn ..................................................... 2

5. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài ..................................................... 2
6. Dự kiến kết quả đạt đƣợc ...................................................................................... 3
7. Cấu trúc luận văn .................................................................................................. 3
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ..................................................................................... 4
1.1. Xu hƣớng sử dụng nhiên liệu sạch cho phƣơng tiện giao thông...................... 4
1.1.1. Hồn thiện động cơ diesel ............................................................................. 4
1.1.2. Ơtơ chạy bằng các loại nhiên liệu lỏng thay thế ............................................ 4
1.1.3. Ơ tơ chạy bằng khí thiên nhiên ..................................................................... 5
1.1.4. Ơtơ chạy bằng khí dầu mỏ hóa lỏng LPG ..................................................... 5
1.1.5. Ô tô chạy bằng điện ...................................................................................... 6
1.1.6. Ô tô chạy bằng pin nhiên liệu ....................................................................... 7
1.1.7. Ơtơ hybrid ..................................................................................................... 8
1.2. Tổng quan về xe điện cá nhân ....................................................................... 8
1.2.1. Giới thiệu chung ........................................................................................... 8
1.2.2. Cấu hình của một số loại xe điện cá nhân ..................................................... 9
1.2.2.1. Cấu hình của ơ tơ điện ............................................................................... 9
1.2.2.2. Cấu hình một số xe điện cỡ nhỏ ............................................................... 10
1.3. Nhu cầu sử dụng phƣơng tiện giao thông cá nhân: ................................... 13
1.3.1 Phƣơng tiện cá nhân ....................................................................................................... 13
1.3.2 Các phƣơng tiện công cộng ............................................................................ 13
1.3.3 Các phƣơng tiện dùng các lĩnh vực vui chơi giải trí, thể thao và du lịch .......... 13
1.3.4 Các loại phƣơng tiện phục vụ trong y tế .................................................................... 13
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ....................................................................... 14
2.1. Phân tích động lực học xe điện cá nhân .......................................................... 14
2.1.1. Cơ sở lý thuyết ............................................................................................ 14
2.1.2. Trƣờng hợp không tải.................................................................................. 15
2.1.3. Trƣờng hợp đầy tải...................................................................................... 18
2.2. Lý thuyết về không gian riêng ..................................................................... 19

2.2.1. Khái niệm không gian cá nhân .................................................................... 19
2.2.2. Nguyên lí TOF và cơ sở của việc đo khoảng cách bằng cảm biến siêu âm . 21
2.3. Mơ hình hóa và mơ phỏng hệ thống an tồn cho xe điện cá nhân dựa vào
không gian riêng: ....................................................................................................... 22
2.3.1. Hệ thống hỗ trợ xe điện cá nhân.................................................................. 22
2.3.2. Phân tích hành vi của xe điện cá nhân vận hành trong khu vực ngƣời đi bộ23
2.3.3.
iều kiện mô phỏng .................................................................................... 27
2.3.4. Chỉ tiêu đánh giá .......................................................................................................... 29
2.3.5. Kết quả và bàn luận..................................................................................... 30
2.3.5.1. Xe điện và một ngƣời đi bộ ...................................................................................... 30
2.3.5.2. Xe điện và dòng ngƣời đi bộ .................................................................................... 32
Kết luận chƣơng 2...................................................................................................... 35
CHƢƠNG 3. PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG AN TO N CHO XE IỆN CÁ NHÂN ... 36
3.1. Cấu trúc hệ thống an toàn xe điện cá nhân ................................................ 36
3.1.1. Sơ đồ khối hệ thống an toàn .......................................................................... 36
3.1.2. Chiến thuật điều khiển hệ thống an toàn ........................................................ 37
3.1.3. Thiết kế mạch điều khiển hệ thống an toàn ................................................... 38
3.2. Cảm biến ........................................................................................................... 40
3.2.1. Cảm biến góc lái ............................................................................................ 40
3.2.2. Cảm biến tay ga ............................................................................................. 41
3.2.3. Cảm biến tốc độ (Encoder) ............................................................................ 42
3.2.4. Cảm biến siêu âm .......................................................................................... 44
3.3. Cơ cấu chấp hành ............................................................................................. 46
3.4. Bộ điều khiển trung tâm................................................................................... 49
3.5. Thuật tốn điều khiển ...................................................................................... 57
3.6. Chƣơng trình điều khiển .................................................................................. 58
3.6.1. Chƣơng trình nhận tín hiệu từ cảm biến khoảng cách.................................... 62
3.6.2. Chƣơng trình nhận tín hiệu từ cảm biến góc lái ............................................. 64
3.6.3. Chƣơng trình nhận tín hiệu từ tay ga ............................................................. 65

3.6.4. Chƣơng trình nhận tín hiệu từ cảm biến tốc độ.............................................. 65
CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ ............................................................ 68
1. Kết quả ............................................................................................................... 68
2. Hƣớng phát triển đề tài ..................................................................................... 68
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 69


DANH MỤC HÌNH
Số hiệu hình
Hình 1.1
Hình 1.2
Hình 1.3
Hình 1.4
Hình 1.5
Hình 1.6
Hình 1.7
Hình 2.1
Hình 2.2
Hình 2.3
Hình 2.4
Hình 2.5
Hình 2.6
Hình 2.7
Hình 2.8
Hình 2.9
Hình 2.10
Hình 2.11
Hình 2.12
Hình 2.14
Hình 2.15

Hình 2.16
Hình 2.17
Hình 2.18
Hình 2.19
Hình 2.20
Hình 2.21
Hình 2.22

Tên hình
Ơ tơ chạy bằng nhiên liệu sinh học
Ơ tơ chạy bằng điện
Ơ tơ Hybrid
Ơ tơ điện cổ điển
Ơ tơ hiện đại
Phƣơng án thiết kế xe điện cân bằng một bánh
Một số xe điện cá nhân hiện nay
Sơ đồ phân bố trọng lƣợng của xe điện
Sơ đồ phân bố tải trọng của xe điện không tải
Sơ đồ phân bố tải trọng khi xe điện đầy tải
Minh họa về khơng gian cá nhân
Khơng gian riêng phía trƣớc của ngƣời đi bộ
Khơng gian riêng phía bên của ngƣời đi bộ
Sơ đồ tính khoảng cách tới vật cản
Nguyên lý của hệ thống hỗ trợ an tồn cho xe điện
Mơ hình tính toán của xe điện trong khu vực ngƣời đi
bộ
Lƣu đồ thuật tốn hành vi của xe điện khi khơng có hệ
thống hỗ trợ
Hành vi của xe điện khi khơng có hệ thống hỗ trợ
Lƣu đồ thuật toán hành vi của xe điện khi khơng có

Sơ đồ bố trí mơ phỏng
Quan hệ giữa khơng gian riêng phía trƣớc của ngƣời đi
bộ và tốc độ của xe điện
Quan hệ giữa không gian riêng phía trƣớc của ngƣời đi
bộ và tốc độ của xe điện
Minh họa về tỷ lệ chiếm chỗ
Hành vi của xe điện khi khơng có hệ thống hỗ trợ
Hành vi của xe điện khi khơng có hệ thống hỗ trợ
Quan hệ giữa tỷ lệ chiếm chỗ và thời gian
Tỷ lệ chiếm chỗ theo độ rộng của đƣờng
Thời gian băng qua theo độ rộng của đƣờng

Trang
5
7
8
9
10
11
12
16
17
18
20
20
21
22
23
23
25

25
26
27
28
29
29
30
30
31
31
32


Hình 2.23
Hình 2.24
Hình 2.25
Hình 3.1
Hình 3.2
Hình 3.3
Hình 3.4
Hình 3.5
Hình 3.6
Hình 3.7
Hình 3.8
Hình 3.9
Hình 3.10
Hình 3.11
Hình 3.12
Hình 3.13
Hình 3.14

Hình 3.15
Hình 3.16
Hình 3.17
Hình 3.18
Hình 3.19
Hình 3.20
Hình 3.21
Hình 3.22
Hình 3.23
Hình 3.24
Hình 3.25

Hành vi của xe điện khi khơng có và có hệ thống hỗ trợ
Tỷ lệ chiếm chỗ trung bình theo mật độ ngƣời đi bộ
Thời gian băng qua theo độ ngƣời đi bộ
Sơ đồ khối hệ thống an toàn
ồ thị mối quan hệ giữa chu kỳ cảnh báo và phần trăm
chiễm chỗ
Sự thay đổi của Kps tại góc quay 30 độ
Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống an toàn
Hệ thống điện lắp đặt trên xe
Chiết áp
Sơ đồ cấu tạo chiết áp
Ký hiệu chiết áp trên sơ đồ nguyên lý
Tay ga sử dụng cảm biển Hakk
Hall IC
Sơ đồ nguyên lý hoạt động của cảm biến tốc độ
ộ lệch xung của kênh A và B
Cảm biến siêu âm HY-SRF05
Giản đồ thời gian

Lực tác dụng lên xe điện khi chuyển động tăng tốc trên
dốc
ộng cơ MY6812
Linh kiện trên Arduino Mega 2560
Sơ đồ các chân ra của Arduino Mega 2560
Module MDL-BDC24
Kích thƣớc Module MDL-BDC24
Các cổng kết nối của Module điều khiển trung tâm
Cổng nhận tín hiệu PWM từ bộ điều khiển trung tâm
Mạch cầu H
Tín hiệu điều khiển PWM
Lƣu đồ thuật toán hệ thống điều khiển

33
34
34
36
37
38
39
39
40
40
41
41
42
42
43
44
45

47
49
50
51
53
54
55
55
56
56
57


DANH MỤC BẢNG
Số hiệu bảng
Bảng 2.1
Bảng 2.2
Bảng 2.3
Bảng 3.1
Bảng 3.2
Bảng 3.3
Bảng 3.4
Bảng 3.5

Tên bảng
Phân bố trong lƣợng xe điện khi không tải
Phân bố trọng lƣợng xe điện khi đầy tải
Thông số mô phỏng của ngƣời đi bộ và xe điện
Thông số kỹ thuật của chiết áp
Thông số kỹ thuật của cảm biến siêu âm HY-SRF05

Các thông số của động cơ
Các thông số cơ bản của Arduino Mega2560
Thông số kỹ thuật

Trang
17
19
28
40
44
49
49
54


TÓM TẮT
Tên đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hệ thống an toàn trên xe điện cá
nhân 4 bánh”
Học viên: Trần Phƣớc Phú
Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực
Mã số: 85.20.116.
Khóa: K32
Trƣờng ại học Bách khoa ại học à Nẵng.
Tóm tắt: Trong những năm qua, xe điện cá nhân ngày càng đƣợc quan tâm trên
toàn thế giới do có nhiều ƣu điểm nhƣ: thân thiện mơi trƣờng nhỏ gọn và tiện lợi
để sử dụng trong khu vực ngƣời đi bộ, sân bay, trƣờng học. Tuy nhiên, cần phải
đảm bảo tính an tồn khi xe điện đƣợc sử dụng trong khu vực ngƣời đi bộ.
Nghiên cứu này phát triển hệ thống hỗ trợ an toàn cho xe điện cá nhân. Hệ thống
hỗ trợ an tồn có thể xác định đƣợc vùng an toàn của ngƣời đi bộ xung quanh và
báo cho ngƣời điều khiển xe biết, giúp vận hành xe một cách an toàn và thoải

mái trong khu vực ngƣời đi bộ. Kết quả mô phỏng và thử nghiệm cho thấy hiệu
quả của hệ thống an toàn cũng đƣợc xác nhận rõ ràng và xe điện vận hành ổn
định với tốc độ tối đa có thể lên đến 8 km/h và tải trọng có thể lên đến 150 kg.
Từ khóa: Xe điện cá nhân, khơng gian riêng, ngƣời đi bộ, hệ thống giao thông.
ABSTRACT
Abstract: In recent year, personal mobility vehicles (PMVs) have increasingly
attracted research interest as new individual transportation vehicles that are
environmentally-friendly, compact, and convenient to use in pedestrian areas
such as sidewalks, campus and airport areas. However, it is important to ensure
the safety and comfort of pedestrians sharing space with PMVs. This study
proposed an assistance system for the vehicle that supports the driver in
recognizing the psychological strain of surrounding pedestrians and informing
the driver about the invasion of the PMV using a vibrator and indicator.
Furthermore, a simulation model considering the interaction between a PMV
and pedestrianswas investigated. Simulation results revealed that the invasion of
PS increases with increasing pedestrian density. The experimental results
revealed that the vehicle was operated stably at the maximum speed of 8 km/h
and the maximum load of 150 kg, and the effectiveness of the assistance system
was clearly confirmed.
Key word: Personal electric vehicle, personal space, pedestrian, transportation
system.


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu/ chữ
viết tắt
G
[KG]
Fk
[N]

Gk
[KG]
Gct
[KG]
Gcs
[KG]
Gm
[KG]

Trọng lƣợng toàn bộ của xe
Lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động
Trọng lƣợng khung xƣơng
Trọng lƣợng trục trƣớc và bánh xe
Trọng lƣợng bánh xe sau
Trọng lƣợng động cơ

Gat

[KG]

Trọng lƣợng acquy trƣớc

Gas
Gl
Ff1
Ff2
Fw
Fi
Fj
Z1, Z2

L
a, b
hg
inner

[KG]
[KG]
[N]
[N]
[N]
[N]
[N]
[N]
[m]
[m]
[m]
[v/ph]

Trọng lƣợng acquy sau
Trọng lƣợng tay lái.
Lực cản lăn ở bánh xe chủ động
Lực cản lăn ở bánh xe bị động
Lực cản khơng khí
Lực cản lên dốc
Lực qn tính của ơ tơ khi chuyển động
Phản lực tiếp tuyến của mặt đƣờng tác dụng lên các bánh xe
Chiều dài cơ sở
Khoảng cách từ tâm đến trục bánh xe trƣớc và bánh xe sau
Tọa độ trọng tâm của xe theo chiều cao
Tốc độ quay bánh xe phía trong

outter [v/ph]

Diễn giải

Tốc độ quay bánh xe phía ngồi



[v/ph]

ộ chênh lệch tốc độ quay vòng của hai bánh xe

0

[v/ph]

ộ chênh lệch tốc độ quay vòng ban đầu của bánh xe

0
K0
Kps
d
v
t
VH
kH
Ic
B
Sinβ

[v/ph]
[-]
[-]
[m]
[m/s]
[s]
[V]
[m3/c]
[A]
[Wb]
[-]

Tốc độ ban đầu của bánh xe
Hệ số góc quay ban đầu
Hệ só góc quay khi có hệ thống hỗ trợ lái
Quãng đƣờng di chuyển của sóng âm
Vận tốc sóng âm trong khơng khí
Qng thời gian truyền sóng
iện áp Hall
Hằng số Hall
Dịng cấp vào
Mật độ từ thơng
Góc lệch giữa mật độ từ thông và bề mặt cảm biến


TOF

Phần trăm chiếm chỗ giữa xe điện và vùng không gian cá nhân
Chu kì cảnh báo.

Clock Wise-Quay cùng chiều kim đồng hồ.
Counter Clock Wise- Quay ngƣợc chiều kim đồng hồ.
Intergated Circuit- Là vi mạch tích hợp nhiều linh kiện điện tử
nhƣ tụ điện, điện trở, transistor... với số lƣợng lớn, ghép lại với
nhau theo một mạch đã thiết kế sẵn
Pulse Width Modulation- Phƣơng pháp điều chỉnh điện áp ra
tải.
Intergrated Development Environment- Mơi trƣờng lập trình
cho Arduino.
Time Of Flight- Ngun lí đo khoảng cách bằng thời gian
truyền sóng.

DC
VCC
GND

Direct Current Motors- ộng cơ điện một chiều.
Nguồn dƣơng.
iểm nối đất chung.

I
[%]
T
[s]
CW
CCW
IC

PWM
IDE

1

MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Sự phát triển các phƣơng tiện giao thông ở các khu vực trên thế giới nói
chung khơng giống nhau, mỗi nƣớc có một quy định riêng về khí thải của xe,
nhƣng đều có xu hƣớng là từng bƣớc cải tiến cũng nhƣ chế tạo ra loại ôtô mà
mức ô nhiễm là thấp nhất và giảm tối thiểu tiêu hao nhiên liệu. iều đó càng cấp
thiết khi mà nguồn tài nguyên dầu mỏ ngày càng cạn kiệt, dẫn đến giá dầu tăng
cao mà nguồn thu nhập của ngƣời dân lại tăng không đáng kể.
Các xe chạy bằng nhiên liệu diesel, xăng hoặc các nhiên liệu khác đều đang
tràn ngập trên thị trƣờng, gây ô nhiễm mơi trƣờng, làm cho bầu khí quyển ngày
một xấu đi, hệ sinh thái thay đổi. Vì thế việc tìm ra phƣơng án để giảm thiểu
lƣợng khí gây ơ nhiễm mơi trƣờng là một vấn đề cần đƣợc quan tâm nhất hiện
nay của ngành ơtơ nói riêng và mọi ngƣời nói chung.
Ơtơ sạch khơng gây ơ nhiễm (zero emission) là mục tiêu hƣớng tới của
các nhà nghiên cứu và chế tạo ôtô ngày nay. Có nhiều giải pháp đã đƣợc công
bố trong những năm gần đây nhƣ: hồn thiện q trình cháy của động cơ đốt
trong, sử dụng các loại nhiên liệu khơng truyền thống cho ơtơ nhƣ LPG, khí
thiên nhiên, methanol, biodiesel, ôtô điện, ôtô dùng pin nhiên liệu, ôtô dùng
năng lƣợng mặt trời, ơtơ lai (hybrid)...
Ngồi ra, một số khu vực hạn chế về không gian, nơi đỗ xe không thể sử
dụng ô tô truyền thống để chạy nhƣ: khn viên các khu nghỉ dƣỡng, bệnh viện,
trƣờng học. Chính vì vậy, việc tìm ra phƣơng án chế tạo xe điện cá nhân vận
hành trong khu vực ngƣời đi bộ để đảm bảo tiện lợi, an tồn, giảm ơ nhiễm mơi
trƣờng, tiết kiệm nhiên liệu và dần xóa bỏ sự lệ thuộc của con ngƣời vào nguồn
nhiên liệu từ dầu mỏ là một vấn đề thiết thực rất đƣợc quan tâm trong nhƣng
năm gần đây của ngƣời dân cũng nhƣ các nhà khoa học, các kĩ sƣ và các tập

đoàn sản xuất ô tô, xe điện trên thế giới.
Xe điện dùng trong khu vực đi bộ đối với nhiều quốc gia, trong đó có Việt
Nam, vẫn là rất mới mẻ, thậm chí cịn đƣợc hiểu mơ hồ. Trong những năm gần
đây, phƣơng tiện giao thông cá nhân ngày càng đƣợc quan tâm và phát triển tại
một số nơi trên thế giới nhƣ xe 1 bánh, xe 2 bánh tự cân bằng. Tuy nhiên, các
phƣơng tiện giao thông cá nhân này khơng đảm bảo an tồn trong q trình vận
hành và gây nên sự không thoải mái cho ngƣời đi bộ xung quanh.
Xuất phát từ những lý do trên, tác giả đã chọn đề tài “Nghiên cứu, thiết
kế chế tạo hệ thống an toàn trên xe điện cá nhân 4 bánh” làm đề tài nghiên


2

cứu của mình với mong muốn đƣợc phát triển hệ thống an tồn, thiết kế, tính
tốn và lắp ráp hồn thiện sản phẩm xe điện cá nhân.
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Mục đích nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu tổng quan về xe điện và nội
dung chính là nghiên cứu hệ thống an toàn trên xe điện cá nhân 4 bánh.
3. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- ối tƣợng nghiên cứu của đề tài là hệ thống an toàn trên xe điện cá
nhân.
- Phạm vi nghiên cứu của luận văn giới hạn ở các nội dung sau:
+ Nghiên cứu tổng quan về xe điện cá nhân;
+ Tính tốn thiết kế hệ thống truyền động;
+ Nghiên cứu cơ bản về hệ thống điều khiển an toàn;
+ Nghiên cứu cơ sở thiết kế, chế tạo, lắp ráp hệ thống điều khiển an
toàn trên xe điện cá nhân.
4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
4.1. Phƣơng pháp thu thập thơng tin
Tìm kiếm tài liệu, thu thập thơng tin, dựa trên các cơng trình báo cáo khoa

học đã cơng bố, tạp chí khoa học có uy tín. Lấy các thơng tin từ sách giáo khoa,
từ các hội thảo, hội nghị quốc gia, quốc tế và trên Internet liên quan đề tài
4.2. Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết
Phƣơng pháp nghiên cứu trong luận văn là nghiên cứu lý thuyết. Trên cơ
sở các tài liệu, các ứng dụng cụ thể hệ thống điều khiển an toàn trên các xe điện
của một số hãng sản xuất, luận văn tập hợp, phân tích đánh giá để làm rõ các
vấn đề nhƣ:
- Cấu trúc của hệ thống an toàn cho xe điện vận hành trong khu vực ngƣời
đi bộ;
- Các giải pháp kỹ thuật và lựa chọn thông số trong thiết kế;
- Khả năng và phạm vi áp dụng hệ thống an toàn cho xe điện cá nhân ở
Việt Nam.
4.3. Phƣơng pháp phân tích đánh giá
- ánh giá các kết quả nghiên cứu
- Xử lý tính tốn số liệu thực nghiệm
4.4. Tham khảo ý kiến của giảng viên hƣớng dẫn
5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
ề tài “Nghiên cứu, thiết kế chế tạo hệ thống an tồn trên xe điện cá
nhân 4 bánh” có ý nghĩa khoa học và thực tiễn nhƣ sau:


3

- Xe điện cá nhân vận hành đơn giản, tiết kiệm năng lƣợng, không gây ô
nhiễm môi trƣờng.
- Xe điện cá nhân vận hành an toàn, tiện lợi trong các khu vực cơng cộng
và nơi có diện tích hạn chế.
6. DỰ KIẾN KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC
Sản phẩm là một xe điện cá nhân 4 bánh đƣợc trang bị hệ thống an toàn.
7. CẤU TRÚC LUẬN VĂN

Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn “Nghiên cứu, thiết kế chế
tạo hệ thống an toàn trên xe điện cá nhân 4 bánh” đƣợc trình bày trong 4
chƣơng với cấu trúc nhƣ sau:
Chƣơng 1. TỔNG QUAN

1.1. Xu hƣớng sử dụng nhiên liệu sạch cho phƣơng tiện giao thông
1.2. Tổng quan về xe điện cá nhân
1.3. Nhu cầu sử dụng phƣơng tiện giao thông cá nhân
Chƣơng 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Phân tính động lực học cho xe điện cá nhân
2.2. Lý thuyết về khơng gian riêng
2.3. Mơ hình hố và mơ phỏng hệ thống an tồn cho xe điện cá nhân dựa
vào khơng gian riêng
2.3.1. Hệ thống hỗ trợ tài xế xe cá nhân
2.3.2. Phân tích hành vi của xe điện cá nhân vận hành trong khu
vực ngƣời đi bộ
2.3.3. iều kiện mô phỏng
2.3.4. Chỉ tiêu đánh giá
2.3.5. Kết quả và bàn luận
Chƣơng 3. PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG AN TOÀN CHO XE ĐIỆN CÁ
NHÂN
3.1. Cấu trúc của hệ thống điều khiển
3.2. Cảm biến
3.3. Cơ cấu chấp hành
3.4. Bộ điều khiển trung tâm
3.5. Thuật tốn điều khiển
3.6. Chƣơng trình điều khiển
3.7. Lắp đạt và thử nghiệm
Chƣơng 4. KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ

4

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Xu hƣớng sử dụng nhiên liệu sạch cho phƣơng tiện giao thông
Sự phát triển các phƣơng tiện giao thông ở các khu vực trên thế giới nói
chung khơng giống nhau, mỗi nƣớc có một quy định riêng về khí thải của xe,
nhƣng đều có xu hƣớng là từng bƣớc cải tiến cũng nhƣ 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 tƣơng lai mà hiện nay nguồn tài nguyên dầu mỏ ngày càng
cạn kiệt dẫn đến giá dầu tăng cao mà nguồn thu nhập của ngƣời 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 trƣờng dẫn đến tình trạng ùn tắc giao thơng,
cũng nhƣ gây ô nhiễm môi trƣờng, 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. Vì thế, ơtơ sạch khơng gây ơ
nhiễm (zero emission) là mục tiêu hƣớng tới của các nhà nghiên cứu và chế tạo
ơtơ ngày nay. Có nhiều giải pháp đã đƣợc cơng bố trong những năm gần đây, tập
trung là hồn thiện quá trình cháy động cơ Diesel, sử dụng các loại nhiên liệu
khơng truyền thống cho ơtơ nhƣ LPG, khí thiên nhiên, methanol, biodiesel, điện,
pin nhiên liệu, năng lƣợng mặt trời, ơtơ lai (hybrid)... Xu hƣớng phát triển ơtơ
sạch có thể tổng hợp nhƣ sau:
1.1.1.
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 đƣờng xả bằng bộ xúc tác ba chức
năng, hoặc nâng cao chất lƣợng nhiên liệu, sử dụng nhiên liệu diesel có hàm
lƣợng lƣu 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.
1.1.2. Ơtơ 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 q trình cháy sinh
ra ít chất ơ 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 đƣợc chiết xuất từ các chất thải của q
trình sản xuất cơng nghiệp.


5

Hình 1.1. Ơ tơ chạy bằng nhiên liệu sinh học
Một loại nhiên liệu lỏng thay thế khác mới đây đƣợc cơng bố là Dimethyl
ether (DME) đƣợc chế tạo từ khí thiên nhiên. ây là loại nhiên liệu thay thế cực
sạch có thể dùng cho động cơ diesel giống nhƣ LPG. Thử nghiệm trên ơtơ cho
thấy, ơtơ 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 quy
mô công nghiệp thành hiện thực thì trong tƣơng lai nó sẽ là nhiên liệu lỏng lý
tƣởng nhất vì khí thiên nhiên phân bố đều khắp trên trái đất và có trữ lƣợng
tƣơng đƣơng dầu mỏ.
1.1.3. Ơ tơ chạy bằng khí thiên nhiên
Sử dụng ơtơ chạy bằng khí thiên nhiên là một chính sách rất hữu ích về
năng lƣợng thay thế trong tƣơng lai, đặc biệt về phƣơng diện giảm ô nhiễm môi
trƣờng trong thành phố. Một trong những khó khăn khiến cho nguồn năng lƣợng
này chƣa đƣợc áp dụng rộng rãi trên phƣơng tiện vận tải là vấn đề lƣu trữ khí
thiên nhiên (dạng khí hay dạng lỏng) trên ôtô. Ngày nay việc chế tạo bình chứa
khí thiên nhiên đã đƣợc cải thiện nhiều cả về cơng nghệ lẫn vật liệu, chẳng hạn
sử dụng bình chứa composite gia cố bằng sợi carbon.
1.1.4. Ơtơ chạy bằng khí dầu mỏ hóa lỏng LPG

Hiện nay nhiều nƣớc, nhiều khu vực trên thế giới xem việc sử dụng LPG
trên ôtô chạy trong thành phố là giải pháp bảo vệ mơi trƣờng khơng khí hữu
hiệu. Ngƣời ta dự báo lƣợng LPG tiêu thụ cho giao thông vận tải sẽ gia tăng
trong những năm tới do số lƣợng ôtô sử dụng nguồn năng lƣợng này gia tăng.


6

Khí dầu mỏ hóa lỏng LPG ngày càng trở nên là loại nhiên liệu ƣa chuộng
để chạy ơtơ. Ngồi những đặc điểm nổi bật về giảm ô nhiễm môi trƣờng nó cịn
có lợi 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 đƣợc thực hiện theo ba
hƣớng: 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 hịa khí kiểu Venturie thông thƣờng hay phun LPG
trên đƣờng nạp. Những hệ thống phun mới đang đƣợc nghiên cứu phát triển là
phun LPG dạng lỏng trong buồng cháy để tăng tính năng công tác của loại động
cơ này. Cũng nhƣ các loại nhiên liệu khí khác, việc lƣu trữ LPG trên ơtơ 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 đƣợc cải tiến nhiều nhờ vật liệu và cơng nghệ mới.
1.1.5. Ơ tơ chạy bằng điện
Nếu nhƣ 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 đƣợc xử
lý ô nhiễm triệt để với những thành tựu cơng nghệ hiện đại, dĩ nhiên bị biến mất
vì thế mức độ có lợi về mặt ơ nhiễm khi dùng động cơ điện sẽ khơng đáng kể,
chắc chắn ít 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 hƣởng quan
trọng đến vấn đề tâm lý xã hội. Sự hạn chế tính năng kỹ thuật cũng nhƣ bán kính

hoạt động của ơtơ, 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 ngƣời dùng và dần dần làm
thay đổi cách sống. Mặt khác khi chuyển ôtô chạy bằng nhiên liệu truyền thống
sang ơtơ chạy bằng điện hồn tồn sẽ gây ra trở 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 ơ tơ chạy bằng điện chắc chắn vẫn 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, hồn thiện hay phát minh quan trọng về công nghệ nhƣng
hiện tại sự phát triển của ô tô này cũng không cho phép giải quyết một cách
nhanh chóng vấn đề ơ nhiễm mơi trƣờng đơ thị vì khơng thể xây dựng tồn bộ
cơ cấu hạ tầng cơ sở phục vụ trong một thời gian ngắn.


7

Hình 1. 2. Ơ tơ chạy bằng điện

1.1.6. Ơ tơ chạy bằng pin nhiên liệu
Một trong những giải pháp của nguồn năng lƣợng sạch cung cấp cho ôtô
trong tƣơng lai là pin nhiên liệu. Pin nhiên liệu là hệ thống điện hóa biến đổi
trực tiếp hóa năng trong nhiên liệu thành điện năng. Pin nhiên liệu trƣớc đây chỉ
đƣợc nghiên cứu để cung cấp điện cho các con tàu không gian nhƣng ngày nay
pin nhiên liệu đã bƣớc vào giai đoạn thƣơng mại hóa để cung cấp năng lƣợng
cho ơtơ. Do khơng có q trình cháy xảy ra nên sản phẩm hoạt động của pin
nhiên liệu là điện, nhiệt và hơi nƣớc. Vì vậy, có thể nói ơtơ hoạt động bằng pin
nhiên liệu là ôtô sạch tuyệt đối theo nghĩa phát thải chất ơ nhiễm trong khí xả.
Ơtơ chạy bằng pin nhiên liệu không nạp điện mà chỉ nạp nhiên liệu hydrogen.
Khó khăn vì vậy liên quan đến lƣu trữ hydro dƣới áp suất cao.
Nhiều nghiên cứu đề nghị điều chế hydro ngay trên xe để sử dụng cho pin

nhiên liệu nhƣng hệ thống nhƣ vậy rất cồng kềnh và phức tạp. Tuy nhiên ngày
nay ngƣời ta đã thành công trong chế tạo các loại pin nhiên liệu có hiệu suất cao
và giá thành phù hợp nhƣng việc áp dụng phƣơng án này trên xe vẫn còn xa so
với hiện thực vì so với các phƣơng án làm giảm ơ nhiễm khác, pin nhiên liệu
chạy ơtơ vẫn cịn là loại nhiên liệu “xa xỉ” và “cao cấp”.
Ngày nay ngƣời ta thấy rằng nếu sử dụng pin nhiên liệu để chạy ôtô thì
giá thành đắt hơn chạy bằng diesel khoảng 30%.


8

1.1.7. Ơtơ hybrid
Xuất hiện từ đầu những năm 1990 và cho đến nay, ôtô hybrid đã luôn
đƣợc nghiên cứu và phát triển nhƣ là một giải pháp hiệu quả về tính kinh tế và
mơi trƣờng.

Hình 1. 3. Ơ tơ Hybrid
Trong thời gian gần đây, các nhà sản xuất ô tô hàng đầu trên thế giới nhƣ
Toyota, Honda… đã tung ra thị trƣờng những thế hệ ơ tơ mới có hiệu suất cao
và giảm đáng kể lƣợng chất thải gây ô nhiểm môi trƣờng đƣợc gọi là “ô tô lai”
(Hybrid - Car).Có thể nói, cơng nghệ lai là chìa khố mở cánh cửa tiến vào kỷ
nguyên mới của những chiếc ô tơ, đó là ơ tơ khơng gây ơ nhiễm mơi trƣờng hay
cịn gọi là ơ tơ sinh thái (the ultimate eco-car).
1.2.Tổng quan về xe điện cá nhân
1.2.1. Giới thiệu chung
Xe điện sử dụng một động cơ điện cho lực kéo: acquy, pin nhiên liệu
cung cấp nguồn năng lƣợng tƣơng ứng cho động cơ điện. Xe điện có nhiều ƣu
điểm hơn các loại phƣơng tiện sử dụng động cơ đốt trong, chẳng hạn nhƣ khơng
phát thải khí ơ nhiễm, hiệu suất cao, độc lập với nguồn năng lƣợng từ dầu mỏ,
yên tĩnh, không gây ồn. Các nguyên tắt hoạt động cơ bản giữa xe điện và

phƣơng tiện sử dụng động cơ đốt trong tƣơng tự nhau. Tuy nhiên, một số khác
biệt giữa phƣơng tiện sử dụng động cơ đốt trong và xe điện, chẳng hạn nhƣ 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, các hệ thống trên xe nhƣ hệ thống lái,
hệ thống dẫn động, hệ thống treo.


9

1.2.2. Cấu hình của một số loại xe điện cá nhân
1.2.2.1.
Cấu hình của ơ tơ điện
Trƣớc đây, các xe điện chủ yếu đƣợc chuyển đổi từ các ô tô thông thƣờng
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. Nhƣợc điểm nhƣ: khối lƣợng
lớn, tính linh hoạt và hiệu suất thất là những nguyên nhân làm cho xe điện khó
áp dụng rộng rãi.

Truyền động

ộng

cơ khí

cơ điện

Nguồn năng
lƣợng

Hình 1.4. Ơ tơ điện cổ điển

Hiện nay, ô tô hiện đại đƣợc tạo ra có chủ ý dựa vào nguyên bản của thân
và khung sƣờn đƣợc thiết kế riêng. iều này đáp ứng các yêu cầu về cấu trúc
duy nhất cho ô tô và làm cho các nguồn động lực đẩy bằng điện đƣợc sử dụng
linh hoạt hơn. Một ô tô điện cơ bản bao gồm ba hệ thống chủ yếu: Hệ động lực
điện, hệ thống năng lƣợng, 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 lƣợng bao gồm nguồn năng lƣợng bộ phận quản lý năng
lƣợng, và bộ phận tiếp năng lƣợng điện. Hệ thống phụ trợ bao gồm trợ lực lái,
điều hòa, nguồn cung cấp năng lƣợng phụ trợ.


10

Bộ chuyển
đổi điện

Phanh
Tín hiệu
điều khiển

Bộ chuyển
đổi điện

ộng cơ
điện

Truyền
động

cơ khí

Chân ga

Quản lý
năng lƣợng

Nguồn
năng
lƣợng

Sạc ăcquy

Nguồn năng
lƣợng phụ

Trợ lực
lái

iều hịa
khơng khí

Hình 1. 5. Ô tô hiện đại
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
lƣợng điện có chức năng điều chỉnh dòng điện giữa điện động cơ và nguồn năng
lƣợng. Những nguồn năng lƣợng đƣợc tái sinh trong quá trình phanh có thể
đƣợc nạp vào nguồn năng lƣợng chính. Hầu hết pin EV dễ dàng có khả năng tiếp
nhận nguồn năng lƣợng tái sinh này.
1.2.2.2.

Cấu hình một số xe điện cỡ nhỏ
Xe đạp điện, xe máy điện: Xe đạp điện đƣợc thiết kế dựa trên cấu tạo của
một chiếc xe đạp thơng thƣờng, có gắng thêm hệ thống điện, Acquy và bộ điều
khiển. Một xe đạp điện hiện hành cấu tạp từ 4 bộ phận chính sau :


11

ộng cơ xe đạp điện : ộng cơ xe đạp điện gồm có 2 loại, đó là động cơ có chổi
than (DC) và động cơ khơng có chổi than (BLDC).
Hệ thống điều khiển : Tay ga điều khiển đƣợc thiết kế giống nhƣ tay cầm nhƣ
các dòng xe gắn máy thông thƣờng. Và hệ thống các bo mạch điều khiển giúp
chuyển đổi từ điều khiển của ngƣời lái thành các tín hiểu điện và tạo dịng điện
phù hợp đƣa tới động cơ, nhờ đó ta có thể tùy chỉnh tốc độ nhanh chậm cho xe,
điều khiển phanh và bật tắt các tín hiệu đèn báo trên xe.
Acquy hoặc pin : Pin hoăc Acquy là nguồn cung cấp điện cho xe hoạt động. Pin
lithium – ion là loại phổ biến nhất và đƣợc sử dụng rộng rãi vì tính năng ƣu việt,
loại pin này thiết kế theo công nghệ Nhật Bản có thể đi đƣợc quảng đƣờng dài ừ
70 km đến 100 km. ối với xe sử dụng acquy, thì mỗi dịng xe có thiết kế số
lƣợng acquy khác nhau tùy thuộc vào điện áp của động cơ mà xe sử dụng.
Quãng đƣờng đi đƣợc có thể đạt tới 80 km đến 100 km cho một lần sạc.
Xe điện cá nhân tự cân bằng 1 bánh hoặc 2 bánh: ây là loại xe mang tính
cách mạng trong giao thơng mang lại thuận tiện nhất định cho con ngƣời khi di
chuyển thƣờng xuyên ở quảng đƣờng ngắn, bằng phẳng nhƣ sân bay, nhà xƣởng,
khu sinh thái… nhƣng hệ thống điều khiển của nó vẫn chƣa ổn định, khó điều
khiển.
1
1
2

2
4

3

3

Hình 1. 6. Phƣơng án thiết kế xe điện cân bằng một bánh
1 – Cần tựa điều khiển ; 2 – Thân + bộ điều khiển & Acquy ;
3 – ộng cơ điện BLDC liền bánh xe ; 4 – Tựa để chân


12

Cấu tạo chung của loại xe này gồm các bộ phận chính sau:
Bộ cảm biến trên bánh xe (đơng cơ điện BLDC đặt bên trong bánh xe):
Bên trong bánh xe của xe điện là nơi đặt động cơ điện, ở đây cũng đƣợc tích hợp
một số cảm biến độ nghiêng và tốc độ. iều này giúp ngƣời sử dụng luôn điều
khiển đƣợc tốc độ của xe.
Con quay hồi chuyển và bo mạch kiểm soát: Con quay hồi chuyển và bo
mạch kiểm soát của xe chịu trách nhiệm kiểm soát và nhận và xử lý các thông số
về tốc độ và độ nghiêng từ các cảm biển trong bánh xe rồi sau đó chuyển về bo
mạch chính. Bo mạch chính xử lý số liệu gửi về từ đó duy truy đƣợc trạng thái
cân bằng của xe.
Pin: Pin là bộ phận cung cấp điện cho xe, giúp cho xe có thể vận hành.
Hiện nay loại xe điện cá nhân đang đƣợc nghiên cứu phát triển mạnh mẽ
với những cải tiến mới với nhƣng tính năng ƣu việt hơn nhƣ thân thiện với mơi
trƣờng, nhỏ gọn thuận tiện, ổn định an tồn, phù hợp với mọi lứa tuổi, xe điện
cho ngƣời tàn tật. ã có rất loại xe với mẫu mã đẹp, xe vận hành ổn định và an
toàn nhƣ Honda U3-X, Segway (USA), Toyota Winglet, Toyota i – ROAD, …

Honda U3-X

Segway i2 SE

Toyota Winglet

Hình 1. 7. Một số xe điện cá nhân hiện nay


13

1.3. Nhu cầu sử dụng phƣơng tiện giao thông cá nhân:
Xe điện là loại phƣơng tiện giao thơng đã có từ rất lâu của thế kỷ trƣớc, và
đƣợc sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới trong nhiều loại phƣơng tiện. ặt biệt
ngày nay, xe điện khơng cịn đơn thuần là xe điện công cộng và tàu điện nhƣ thế
kỷ trƣớc nữa. Ngày nay, việc đối diện với ô nhiễm mơi trƣờng và nguồn nhiên
liệu hóa thạch ngày càng cạn kiệt thì xe điện đã đƣợc ứng dụng trên nhiều loại
phƣơng tiện, các phƣơng tiện này dùng động cơ điện để dần thay thế phƣơng
tiện sử dụng động cơ đốt trong ( ICE). Có thể liệt kê một số loại xe điện theo
lĩnh vực và theo cách sử dụng của chúng nhƣ sau:
1.3.1 Phương tiện cá nhân
 Xe ô tô điện : xe điện sử dụng nguồn điện acqui, pin, dùng năng lƣợng
mặt trời. Các loại xe này đƣợc ứng dụng trên ô tô cá nhân, ô tô tải.
 Xe máy điện và xe đạp điện: là phƣơng tiện đƣợc nhiều ngƣời ƣa thích, và
đƣợc phát triển mạnh mẽ thơi gian gần đây.
1.3.2 Các phương tiện công cộng
 Tàu điện cao tốc : tàu điện đƣợc ứng dụng từ rất lâu là loại phƣơng tiện
dùng chở khách trong thành phố và khá phổ biến ở các nƣớc phát triển trên thế
giới

 Xe buýt điện: là loại xe khá phổ biến trong các thành phố lớn trên thế giới
1.3.3 Các phương tiện dùng các lĩnh vực vui chơi giải trí, thể thao và du
lịch
 Xe điện dùng trong công viên, khu vui chơi giải trí là loại xe điện dùng
chuyên chở hành khách. Các loại tàu điện cao tốc, cảm giác mạnh trong công
viên.

Loại xe điện dùng trong thể thao: phục vụ các mục đích khác nhau, nhƣ
trong lĩnh vực Golf…
1.3.4 Các loại phương tiện phục vụ trong y tế
Xe điện sẽ đƣợc sử dụng trong các bệnh viên vận chuyển nhanh chóng
bệnh nhân cũng nhƣ các y bác sĩ để kịp thời cứu chữa bệnh nhân, đây là một
hƣớng 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.


14

CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Phân tích động lực học xe điện cá nhân
Sự phân bố trọng lƣợng lên các trục của xe thiết kế khi không tải và khi có
tải đƣợc xác định trên cơ sở giá trị các thành phần trọng lƣợng và vị trí tác dụng
của chúng lên các trục của xe điện.
2.1.1. Cơ sở lý thuyết
 Tọa độ trọng tâm của xe điện thiết kế theo chiều dọc :
a: khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến cầu trƣớc
b: khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến cầu sau
 Tọa độ trọng tâm của xe theo chiều cao hg :
Căn cứ vào giá trị các thành phần trọng lƣợng và tọa độ trọng tâm của

chúng, ta xác định tọa độ trọng tâm của xe theo công thức [1]:
m

a

 (G l )
i 1
m

i i

G
i 1

(mm)

(2.1)

i

b=L–a (mm)

(2.2)

m

h

 (G h )
i i

i 1

m

G
i 1

(mm)

(2.3)

i

Trong đó :
li: Khoảng cách từ tâm vết tiếp xúc bánh trƣớc đến toạ độ trọng tâm các
thành phần khối lƣợng.
hi: Chiều cao trọng tâm các thành phần khối lƣợng.
G: Trọng lƣợng bản thân xe.
Các thành phần khối lƣợng bao gồm :
Gk : Trọng lƣợng khung xƣơng
Gct: Trọng lƣợng trục trƣớc và bánh xe
Gcs: Trọng lƣợng bánh xe sau
Gm: Trọng lƣợng động cơ
Gat: Trọng lƣợng acquy trƣớc
Gas: trọng lƣợng acquy sau;
Gl : trọng lƣợng tay lái.
Bỏ qua trọng lƣợng của khối mạch điều khiển.
 Phân bố trọng lƣợng lên các cầu: