Luận văn Nghiên cứu hiệu quả một số giải pháp nạp điện bổ sung cho xe máy điện (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu hiệu quả một số giải pháp nạp điện bổ sung cho xe máy điện (Phần 1)

1. 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
2. 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
3. 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: pvtuancko@gmail.com 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
4. 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
5. 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 i
6. 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 v
7. 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
8. 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 i
9. 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 vii
10. 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 viii
11. 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 x
12. 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
13. 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 i
14. 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 75 CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng xii HVTH: Phan Văn Tuân xii
15. 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 23 hình 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 28 tiếp 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
16. 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
17. 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
18. 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
19. 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
20. 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
21. 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