Nghiên cứu hiệu quả một số giải pháp nạp điện bổ sung cho xe máy điện

Nội dung text: Nghiên cứu hiệu quả một số giải pháp nạp điện bổ sung cho xe máy điện

1. NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ MỘT SỐ GIẢI PHÁP NẠP ĐIỆN BỔ SUNG CHO XE MÁY ĐIỆN " RESEARCH EFFICIENCY SOLUTIONS ADDITIONAL POWER FEEDER FOR ELECTRIC MOTORCYCLE" KS. Phan Văn Tuân(1), TS. Trần Thanh Thưởng(2) Học viên cao học Trường ĐHSPKT Tp.HCM (1), Đại học SPKT Tp.HCM(2), Tóm tắt Khan hiếm dần nguồn nhiên liệu truyền thống, giá nhiên liệu ngày một gia tăng và môi trường ngày một ô nhiễm là những vấn đề được xã hội quan tâm. Đề tài “Nghiên cứu hiệu quả một số giải pháp nạp điện bổ sung cho xe máy điện” với một số giải pháp như: sử dụng hệ thống pin năng lượng mặt trời và hệ thống phanh nạp làm nguồn nạp bổ sung cho xe máy điện. Kết hợp đồng thời hai giải pháp nạp điện bổ sung giúp xe máy điện chạy được quãng đường dài hơn so với xe máy điện nguyên thủy, giúp cho việc khai thác xe máy điện hiệu quả hơn.Qua đó sẽ góp phần vào việc tiết kiệm năng lượng và giảm ô nhiễm môi trường trong giao thông vận tải. Abstract Currently, the gradual depletion of traditional fuels, the rises of fuel price and environmental pollution are social issues of concern. The theme "Study of effectiveness of some additionally recharging methods for an electrical scooter" is implemented to investigate the efficiency of using solar panel and braking system as recharging sources to a commercially electric scooter. Simultaneous combination of the two additionally recharging approaches will help the electrical scooter to have a longer working distance compared to original one. This results in higher efficiency of usage of the electrical scooter. In addition, the success of this work will partly contribute to energy saving and reduction of environmental pollution in transportation system. 1. Giới thiệu Trong đề tài này, tác giả chọn dòng xe điện Sh mi làm xe Trong bối cảnh khan hiếm nhiên liệu và giá dầu tăng cao, thực nghiệm để thực hiện việc nghiên cứu, thiết kế, cải tạo. tình trạng ô nhiễm môi trường do sự phát thải của phương tiện Sau khi nghiên cứu kết cấu và các chế độ hoạt động của xe Sh giao thông cơ giới. Để cải thiện được vấn đề cấp thiết này các mi. Tác giả đã lựa chọn giải pháp lắp thêm hệ thống sạc điện nhà nghiên cứu trong và ngoài nước đã tập trung nghiên cứu bổ sung cho accu xe điện nhằm mục đích tăng thêm quảng và đưa ra các giải pháp cụ thể như: phun xăng điện tử FI, phun đường xe chạy. LPG, hydro nén, kết hợp hai hay nhiều loại năng lượng trên một sản phẩm như xe lai Hybrid . Cụ thể như: “Thiết kế xe máy hybrid”, tác giả Bùi Văn Ga – Nguyễn Quân – Nguyễn Hương, tạp chí khoa học và công nghệ Đại học Đà Nẵng số 4(33).2009 [5]. “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. Một số nước như Nhật, Anh và Thái Lan đã chế tạo và tung ra thị trường một số mẫu xe máy hybrid với khả năng giảm khí thải gây ô nhiễm môi trường và tiết kiệm nhiên liệu. Hình 1.2 Xe điện Sh mi 2. Giải pháp thực hiện Qua thống kê tính toán, để tiến hành gia công và lắp tổng thành từ một xe máy điện nguyên thủy ta cần trang bị thêm các bộ phận sau: hệ thống pin năng lượng mặt trời và hệ thống phanh nạp, 1 bộ sạc accu 48 vôn 20 Ah, gia công thêm hệ thống truyền động cho phanh nạp và lắp ráp hệ thống Hình 1.1 Các mẫu xe máy hybrid của hãng Honda Nhằm mục đích tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường, tác giả đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu hiệu quả một số giải pháp nạp điện bổ sung cho xe máy điện”. Đề tài được thực hiện tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh trong năm 2015. Với nội dung nghiên cứu tập trung vào việc thiết kế, lắp đặt và cải tiến thêm trên sản phẩm xe điện nguyên thủy nhằm mục đích giúp xe máy điện Hình 2.1 Sơ đồ khối tổng quan hệ thống xe máy điện chạy được quãng đường dài hơn sau một lần sạc. 2.1 Thiết kế lắp đặt pin năng lượng mặt trời cho xe điện
2. Với hai tấm pin năng lượng mặt trời có kích thước và Accu là một thiết bị điện rất cần thiết trên xe. Nó có khả khối lượng như trên được lắp ở trên rổ xe phía trước với cơ năng tích trữ năng lượng điện dưới dạng hóa năng và phóng cấu bảng lề và chốt khóa, tấm pin vừa là nguồn cung cấp điện điện để cung cấp cho các thiết bị điện sử dụng điện trên xe cho accu vừa làm nắp đậy cho rỏ xe phái trước rất thuận lợi, (còi, xi nhan, đèn thắng, động cơ điện, các đèn báo ) dưới tương tự tấm pin thứ hai được lắp phía sau đuôi xe. dạng điện năng. 2.5 Đấu dây hệ thống Hình 2.2 Lắp đặt pin năng lượng mặt trời trên xe điện 2.2 Hệ thống phanh nạp Ở đây tác giả lựa chọn phương án dùng một ly hợp điện từ được điều khiển bởi công tắc phanh dùng để đóng (khi phanh) và ngắt (thôi phanh) truyền động từ bánh xe đến máy phát của hệ thống phanh nạp. Hình 2.6 Sơ đồ đấu dây các hệ thống nạp bổ sung cho xe máy điện Nguyên lý hoạt động của hệ thống - Nguồn điện 12VDC được tạo ra từ pin năng lượng mặt trời được đưa qua bộ chuyển đổi điện áp DC-AC và nâng áp Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống phanh nạp lên 60V. Sau đó đưa qua bộ điều khiển sạc, nạp cho accu. Bộ 2.3 Thiết kế chế tạo hệ thống dẫn động máy phát cho điều khiển sạc tự động ngắt khi accu đầy điện và có đèn báo phanh nạp tình trạng của accu. Để máy phát phát ra dòng điện thì điều đầu tiên là chúng - Mặt khác khi ta phanh hoặc rà phanh. Công tắc phanh phải được truyền động để quay. Nhầm hạn chế mức thấp nhất đóng lại lúc sẽ có dòng điện đi từ: Bộ hạ áp (12V) → công tắc những thay đổi về hình dán, kết cấu của xe máy điện nguyên phanh → W1 → mass. Rơle điều khiển ly hợp điện từ đóng lại. thủy. Do đó bộ truyền lực của máy phát điện trong đề tài sẽ Sẽ có dòng điện đi từ: Bộ hạ áp (12V) → tiếp điểm rơle → được thiết kế là một cụm chi tiết có thể tháo lắp và thay thế W2 → mass. Khi đó ly hợp điện từ đóng lại, chuyển động quay nhanh chóng. Đó là cặp bánh răng ăn khớp với nhau giữa trục bánh xe sẽ kéo máy phát quay và tạo ra điện. Lúc này sẽ có máy phát và vành răng trên puli. dòng điện đi từ máy phát → Bộ chuyển đổi AC - DC → Bộ sạc → accu. - Khi thôi phanh: công tắc phanh mở ra, dòng điện qua cuộn dây W1 của role điều khiển ly hợp điện từ ngắt. Ly hợp điện từ mở ra, ngắt truyền động từ bánh xe đến máy phát. Kết thúc quá trình nạp cho accu. 3. Kết quả thực nghiệm Sau khi nghiên cứu lắp đặt tổng thành xe máy điện ta tiến hành thử nghiệm để đo đạt kết quả. Hình 2.4 Mô hình bố trí bộ truyền lực từ bánh xe đến máy 3.1 Thử nghiệm quảng đường đi được khi sử dụng năng phát lượng accu Bộ truyền động được chế tạo dưới dạng thép tấm tạo hình, Từ bảng số liệu trên ta nhận thấy với quãng đường và hàn và ốc vít ghép lại với nhau. Đây là phương pháp đơn giản, phương pháp thử nghiệm như trên sau một lần sạc thì xe máy dễ thực hiện, ít tốn kém, bảo dưỡng sửa chữa dể dàng. điện đi được trung bình 35,958 km. Bảng 3.1 Bảng số liệu thử nghiệm quãng đường đi được khi sử dụng accu Hình 2.5 Hình bố trí hệ thống phanh nạp trên xe máy điện 2.4 Thiết kế chế tạo bộ sạc accu
3. Số lần Trung 4. Kết luận và hướng nghiên cứu tiếp theo 1 2 3 4 5 thử thứ bình Sau một thời gian nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cùng với Điện áp sự hỗ trợ, giúp đỡ nhiệt tình của chuyên gia và đồng nghiệp về lúc đầu 51,8 52,2 52,5 52,4 52,7 52,32 mặt kỹ thuật, đề tài đã hoàn thành thử nghiệm đo đạt đạt được (V) một số kết quả sau. Điện áp - Thiết kế, chế tạo thành công bộ truyền động cho hệ lúc sau 43,5 43,7 42,8 44,1 43,4 43,50 thống phanh nạp, hệ thống không làm thay đổi nhiều về hình (V) dáng, kết cấu xe. Thử nghiệm hệ thống làm việc chắc chắn, an Số km toàn khi vận hành. 35,615 36,010 36,405 35,620 36,140 35,958 - Thiết kế, lắp đặt thành công hệ thống nạp điện bổ đi được sung bằng pin năng lượng mặt trời và hệ thống phanh nạp, 3.1 Thử nghiệm quãng đường đi được khi lắp hệ thống đảm bảo chắc chắn và an toàn khi xe vận hành. phanh nạp cho xe máy điện - Đã hoàn thành việc thực nghiệm một số chỉ tiêu trước Bảng 3.2 Bảng số liệu thử nghiệm quãng đường đi được khi và sau khi các hệ thống nạp điện bổ sung và cho kết quả sau: lắp hệ thống phanh nạp cho xe máy điện + Thử nghiệm quãng đường đi được của xe máy điện nguyên thủy sau một lần sạc, sau một lần sạc thì xe máy điện Số lần Trung 1 2 3 4 5 đi được trung bình 35.958 km. thử bình + Thử nghiệm quãng đường đi được khi lắp hệ thống Điện áp phanh nạp cho xe máy điện Với quãng đường và phương pháp lúc đầu 52,8 52,4 52,5 52,8 52,7 52,64 thử nghiệm như trên thì xe máy điện chạy được xa hơn 0,999 km so với xe nguyên thủy. (V) + Thử nghiệm quãng đường đi được khi lắp thêm hệ Điện áp thống nạp bằng pin năng lượng mặt trời giúp xe chay xa hơn lúc sau 43,2 42,7 42,8 43,1 43,4 43,04 2,042 km so với xe nguyên thủy. (V) + Tổng quản đường mà xe đạt được khi lắp thêm hai hệ thống nạp điện bổ sung là 38,999 km, xa hơn so với xe máy Số km 36,955 36,840 37,070 36,950 36,970 36,957 điện nguyên thủy là 3,041 km. đi được - Với hai hệ thống nạp bổ sung giúp xe máy điện có thể vận hành với một quãng đường dài hơn, mặt khác hệ thống pin Từ bảng số liệu trên ta nhận thấy khi lắp thêm hệ thống năng lượng mặt trời có thể tạo ra 17,91 A/ngày, tương ứng với phanh nạp, với quãng đường và phương pháp thử nghiệm như quãng đường xe chạy gần 10 km. Điều này giúp người sử trên thì xe máy điện chạy được xa hơn 0,999 km. dụng khai thác hiệu quả hơn xe máy điện, góp phần vào việc 3.3 Thử Thử nghiệm quãng đường đi được cho xe máy tiết kiệm nhiên liệu, bảo vệ môi trường. Và đây cũng là nền tảng để ta có thể áp dụng cho xe gắn máy (xe gắn máy nhiệt), điện đã cải tiến ô tô góp phần vào xu thế chung của thế giới là tiết kiệm nhiên Bảng 3.2 Số liệu thử nghiệm quãng đường đi được của xe máy liệu và giảm ô nhiêm môi trường do các phương tiện giao điện đã cải tiến thông gây ra. Số lần 1 2 3 4 5 Trung Hướng nghiên cứu tiếp theo thử bình + Sử dụng supercapacitor (siêu tụ điện). Điện áp 52,4 52,5 52,5 52,8 52,7 52,58 + Sử dụng pin lithium. + Tích hợp tính năng nạp điện bằng động cơ nhiệt. lúc đầu + Sử dụng hộp giảm tốc để tăng tốc độ quay cho máy (V) phát. Điện áp 43,2 42,7 42,8 43,1 43,4 43,04 + Nâng công suất, hiệu suất pin năng lượng mặt trời. lúc sau TÀI LIỆU THAM KHẢO (V) [1]. Đặng Đình Thống, Pin mặt trời và ứng dụng. Nhà Thời 1,47 1,42 1,40 1,43 1,45 1,434 xuất bản Giáo dục 2005. gian chạy (h) [2]. Trần Gia Anh, Kỹ thuật sửa chữa xe đạp điện, nhà xuất bản: Thanh Niên - 2005. Số km đi 38,985 38,865 38,925 39,150 39,070 38,999 [3] Bộ tài nguyên và môi trường: Báo cáo môi trường được quốc gia năm 2007 – Môi trường không khí đô thị Việt Nam, công bố ngày 12/8 2008 Từ bảng số liệu trên ta nhận thấy khi lắp thêm hệ thống [4] Phạm Quốc Phong. Nghiên cứu, thiết kế, lắp đặt phanh nạp và hệ thống pin năng lượng mặt trời làm nguồn nạp động cơ lai trên xe gắn máy, Luận văn Thạc sĩ, Trường đại bổ sung cho xe máy điện, với quãng đường và phương pháp học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh, 2007 thử như nhau. Ta thấy khi trang bị thêm hai hệ thống nạp bổ [5] Đặng Văn Hòa, Lê Văn Doanh, Kỹ thuật điện, NXB sung thì xe chạy được xa hơn 3.041 km so với xe nguyên thủy. Giáo dục, 2001.
4. [6]. PGS.TS. Đỗ Văn Dũng, Trang bị điện & điện tử trên ô tô hiện đại – Hệ thống điện động cơ, nhà xuất bản Đại học quốc gia Tp. Hồ Chí Minh - 2004. [7]. TS Lâm Mai Long. Giáo trình cơ học chuyển động của ô tô. Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. HCM [8]. Tài liệu kỹ thuật của Hãng Honda. [9]. Tạp chí ô tô xe máy Việt Nam, số 129, tháng 5/2013 [10]. Autodaily.VN. [11]. System Interation, Modeling, and Validation of a Fuel Cell Hybrid Electric Vehicle by Michael James Ogburn, 2000. Các webside đã tham khảo: 1. http: //www.dientuvietnam.net 2. 3. gan-may-lai-hybrid-su-dung-dien-va-nhien-lieu-khi-hoa-long- lpg-29545/ Thông tin lên lạc người chịu trách nhiệm bài viết: Họ tên: Phan Văn Tuân Đơn vị: Trường Đai học Trà Vinh Điện thoại: 0919.762.700 Email: pvtuancko@gmail.com Xác nhận của GV hướng dẫn:
5. BÀI BÁO KHOA HỌC THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ Bài báo khoa học của học viên có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2016-2017 của Thư viện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.