LỜI MỞ ĐẦU Thế giới đang đứng trƣớc hai vấn đề lớn là năng lƣợng và môi trƣờng. Trong khi đó, các phƣơng tiện giao thông đóng một vai trò rất quan trọng trong cả hai vấn đề này. Do vậy, các phƣơng tiện sử dụng năng lƣợng điện (xe điện), điển hình là ô tô điện, đang đƣợc nghiên cứu và phát triển mạnh mẽ trên toàn thế giới. Ô tô điện là loại ô tô dùng động cơ điện (thay vì động cơ đốt trong).
Năng lƣợng điện lƣu trữ trong pin hoặc thiết bị lƣu trữ năng lƣợng. Ngoài những vấn đề chung nói trên, nghiên cứu ô tô điện tại Việt Nam sẽ đƣa ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đi vào quỹ đạo chung song hành với thế giới và tạo điểm nhấn trong bức tranh giao thông hiện đại của Việt Nam. Do động cơ điện dùng trong ô tô điện còn khá mới mẻ nên sinh viên thực hiện : “Tìm hiểu về động cơ điện 1 chiều kích từ dọc trục dành cho ô tô điện” Đồ án chia làm 3 phần với nội dung cơ bản nhƣ sau Chƣơng 1: Tổng quan về ô tô điện Chƣơng 2: Giới thiệu các động cơ điện dùng trong ô tô điện Chƣơng 3: Ứng dụng đ/c 1 chiều kích từ dọc trục dùng trong ô tô điện 1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ Ô TÔ ĐIỆN 1.
SỰ PHÁT TRIẺN CỦA Ô TÔ ĐIỆN TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM Sự phát triển các phƣơng tiện giao thông ở các khu vực trên thế giới nói chung không 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 ách tắc giao thông gây ra bao nhiêu vụ tai nạn thƣơng tâm, cũng nhƣ gây ô nhiễm môi trƣờng, làm cho bầu khí quyển ngày một xấu đi, hệ sinh thái thay đổi dẫn đến hiệu ứng nhà kính nên nhiệt độ ngày một tăng làm những tảng băng ở Bắc cực, Nam cực cùng những nơi khác tan ra gây ra lũ lụt, sóng thần làm cho thế giới phải lao đao. Vì thế việc tìm ra phƣơng án để giảm tối thiểu lƣợng khí gây ô nhiễm môi trƣờng là một vấn đề cần đƣợc quan tâm nhất hiện nay của ngành ô tô nói riêng và mọi ngƣời nói chung.
Vì thế, ôtô sạch không gây ô 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, tập trung là hoàn thiện quá trình cháy động cơ Diesel, sử dụng các loại nhiên liệu không truyền thống cho ôtô nhƣ LPG, khí thiên nhiên, methanol, biodiesel, điện, pile nhiên liệu, năng lƣợng mặt trời, ôtô lai (hybrid). Xu hƣớng phát triển ôtô sạch có thể tổng hợp nhƣ sau: 2 1.1 Ôtô chạy bằng điện Ôtô chạy điện về nguyên tắc là ôtô sạch tuyệt đối (zero emission) đối với môi trƣờng không khí trong thành phố. Nhƣng ôtô chạy bằng năng lƣợng điện gặp phải khó khăn vấn đề cung cấp điện năng, nếu nhƣ tất cả các loại ôtô đều chạy bằng điện thì ít hay nhiều còn phụ thuộc loại nhiên liệu dùng trong sản xuất điện năng.
So với nhiên liệu truyền thống, mức độ có lợi tính theo C02 tƣơng đƣơng trên 1Km lên 90% đối với điện sản xuất bằng năng lƣợng nguyên tử, khoảng 20% khi sản xuất điện bằng nhiên liệu và gần nhƣ không có lợi gì khi sản xuất bằng than. Về mặt kỹ thuật thì ôtô chạy bằng điện có hai nhƣợc điểm quan trọng đó là năng lƣợng dữ trữ thấp (Khoảng 100 lần so với ôtô dùng động cơ nhiệt truyền thống) và giá thành ban đầu cao hơn (30-40% cao hơn so với ôtô dùng động cơ nhiệt). Những chƣớng ngại khác cần đƣợc giải quyết để đƣa ôtô chạy điện vào ứng dụng thực tế một cách đại trà là khả năng gia tốc, thời gian nạp điện, vấn đề sƣởi và điều hòa không khí trong ôtô. 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 công nghệ hiện đại, dĩ nhiên bị biến mất vì thế mức độ có lợi về mặt ô nhiễm khi dùng động cơ điện sẽ không đáng kể, chắc chắn ít 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. Thật vậy, sự hạn chế tính năng kỹ thuật cũng nhƣ bán kính hoạt động của ôtô, trở ngại trong vấn đề nạp điện, khả năng sử dụng các dịch vụ tự phục vụ sẽ góp phần làm thay đổi thói quen của ngƣời dùng và dần dần làm thay đổi cách sống. Mặt khác khi chuyển ôtô chạy bằng nhiên liệu truyền thống sang ôtô chạy bằng điện hoàn toàn sẽ gây ra 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 ô tô chạy bằng điện chắc chắn vẫn là 3 sự lựa chọn số một của nhân loại vào những năm tới của thế kỷ 21 mà sự phát triển của nó đi theo những sự cải tiến, hoàn thiện hay phát minh quan trọng về công nghệ nhƣng hiện tại sự phát triển của ô tô này cũng không cho phép giải quyết một cách nhanh chóng vấn đề ô nhiễm môi trƣờng đô thị vì không thể xây dựng toàn bộ cơ cấu hạ tầng cơ sở phục vụ trong một thời gian ngắn.2 Ôtô chạy bằng pile nhiên liệu Một trong những giải pháp của nguồn năng lƣợng sạch cung cấp cho ôtô trong tƣơng lai là pile nhiên liệu. Pile nhiên liệu là hệ thống điện hóa biến đổi trực tiếp hóa năng trong nhiên liệu thành điện năng. Pile nhiên liệu trƣớc đây chỉ đƣợc nghiên cứu để cung cấp điện cho các con tàu không gian nhƣng ngày nay pile nhiên liệu đã bƣớc vào giai đoạn thƣơng mại hóa để cung cấp năng lƣợng cho ôtô. Do không có quá trình cháy xảy ra nên sản phẩm hoạt động của pile nhiên liệu là điện, nhiệt và hơi nƣớc.
Vì vậy, có thể nói ôtô hoạt động bằng pile nhiên liệu là ôtô sạch tuyệt đối theo nghĩa phát thải chất ô nhiễm trong khí xả. Ôtô chạy bằng pile nhiên liệu không nạp điện mà chỉ nạp nhiên liệu hydrogen. Khó khăn vì vậy liên quan đến lƣu trữ hydro dƣới áp suất cao. Nhiều nghiên cứu đề nghị điều chế hydro ngay trên xe để sử dụng cho pile 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 pile 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 ô nhiễm khác, pile nhiên liệu chạy ôtô vẫn còn là loại nhiên liệu “xa xỉ” và “cao cấp”. Ngày nay ngƣời ta thấy rằng nếu sử dụng pile nhiên liệu để chạy ôtô thì giá thành đắt hơn chạy bằng diesel khoảng 30%.3 Ôtô hybrid ( ôtô lai) 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 môi trƣờng. Trong thời gian gần đây, các nhà sản xuất ô tô hàng đầu trên thế 4 giới nhƣ Toyota, Honda,. đã tung ra thị trƣờng những thế hệ ô tô 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, công nghệ lai là chìa khoá mở cánh cửa tiến vào kỷ nguyên mới của những chiếc ô tô, đó là ô tô không gây ô nhiễm môi trƣờng hay còn gọi là ô tô sinh thái (the ultimate eco-car). GIỚI THIỆU VỀ Ô TÔ ĐIỆN 1.1 Giới thiệu chung Ô tô 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. Ô tô điện có nhiều ƣu điểm hơn các loại phƣơng tiện sử dụng động cơ đốt trong, chẳng hạn nhƣ không phát thải khí ô nhiễm, hiệu suất cao, độc lập với nguồn năng lƣợng từ dầu mỏ, yên tĩnh và hoạt động trơn tru. Các nguyên tắt hoạt động cơ bản giữa ô tô 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 ô tô 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.2 Nhu cầu sử dụng ô tô điện phục vụ du lịch và sử dụng trong các cơ sở y tế Xe điện là loại phƣơng tiện giao thông đã có từ rất lâu của thế kỷ trƣớc, và đƣợc sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới trong nhiều loại phƣơng tiện.
Đặt biệt ngày nay, xe điện không còn đơn thuần là xe điện công cộng và tàu điện nhƣ thế kỷ trƣớc nữa. Ngày nay xe điện đƣợc ứng dụng trên nhiều loại phƣơng tiện, các phƣơng tiện này dùng động cơ điện để làm xe chuyển động. Có thể liệt kê một số loại xe điện theo lĩnh vực và theo cách sử dụng của chúng nhƣ sau: a.Các phƣơng tiện cá nhân: - Xe ô tô điện : xe điện sử dụng nguồn điện acqui, dùng năng lƣợng mặt trời. Các loại xe này đƣợc ứng dụng trên cả ô tô cá nhân, ô tô tải, ô tô tải phục vụ công cộng.1: Ô tô điện của hãng Nissan Hình 1.2: Ô tô điện sử dụng ở Chicago 6 - Xe máy điện và xe đạp điện: là loại phƣơng tiện đang có xu hƣớng phát triển mạnh.3: Xe đạp điện của Trung Quốc sản xuất b.
Các phƣơng tiện công cộng: - Tàu điện : 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 trên thế giới cũng nhƣ nƣớc ta.
