Luận văn thạc sĩ HCMUTE: Nghiên cứu hiệu quả giải pháp nạp điện cho xe máy điện

Chuyên khảo Giải pháp nạp điện cho xe máy điện tại hcmute phân tích chuyên sâu các khía cạnh quan trọng trong lĩnh vực điện - điện tử

• Tác giả: Phan Văn Tuân
• Người hướng dẫn: TS. Trần Thanh Thưởng
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí động lực
• Đề tài: Nghiên cứu hiệu quả một số giải pháp nạp điện bổ sung cho xe máy điện
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu
• 1.2. Đặt điểm của xe máy điện
• 1.3. Một số loại xe máy điện có trên thị trường Việt Nam
• 1.4. Tình hình sử dụng xe máy điện ở Việt Nam
• 1.5. Các công trình khoa học theo hướng nghiên cứu
• 1.6. Mục tiêu của đề tài
• 1.7. Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn đề tài
• 1.7.1. Nhiệm vụ của đề tài
• 1.7.2. Giới hạn đề tài
• 1.8. Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu
• 1.8.1. Phương pháp nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Các loại bình Accu
• 2.2. Quá trình điện hóa trong accu
• 2.3. Hiện tượng tự phóng điện
• 2.4. Các phương pháp nạp điện cho accu
• 2.4.1. Mạch sạc cho nguồn accu xe máy điện sử dụng
• 2.5. Động cơ điện một chiều
• 2.5.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động động cơ điện DC
• 2.5.1.1. Cấu tạo động cơ điện một chiều
• 2.5.1.2. Nguyên lý hoạt động động cơ điện DC
• 2.5.2. Phân loại và mô tả đặc tính động cơ điện một chiều
• 2.5.2.1. Động cơ điện kích từ độc lập và kích từ song
• 2.5.2.2. Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp và kích từ hỗn hợp
• 2.5.2.3. Động cơ điện BLDC
• 2.5.2.3.1. Giới thiệu chung về động cơ BLDC
• 2.5.2.3.2. Cấu tạo động cơ BLDC
• 2.5.2.3.3. Các phương pháp điều khiển động cơ BLDC
• 2.5.2.4. Bộ điều khiển
• 2.6. Pin năng lượng mặt trời
• 2.6.1. Cấu tạo và hoạt động của pin năng lượng mặt trời
• 2.6.2. Ứng dụng pin năng lượng mặt trời
• 2.7. Hệ thống phanh nạp (phanh tái sinh)
• 2.7.1. Khái niệm phanh nạp
• 2.7.2. Điều khiển phanh nạp
• 2.7.3. Ứng dụng phanh tái sinh
• 2.7.3.1. Trên ô tô hybrid
• 2.7.3.2. Trên xe buýt
• 2.7.3.3. Trên xe lửa
• 3. CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP
• 3.1. Chọn xe máy điện
• 3.2. Hệ thống nạp điện bổ sung bằng pin năng lượng mặt trời
• 3.2.1. Hệ thống điện mặt trời
• 3.2.2. Các thông số cần thiết để thiết kế hệ thống điện mặt trời
• 3.2.3. Các bước thiết kế hệ thống điện mặt trời
• 3.2.4. Chọn và lắp đặt pin năng lượng mặt trời làm nguồn nạp cho accu
• 3.2.4.1. Chọn pin năng lượng mặt trời làm nguồn nạp cho accu
• 3.2.4.2. Thiết kế, lắp đặt pin năng lượng mặt trời cho xe điện
• 3.2.5. Bộ chuyển đổi DC – AC và bộ nâng áp
• 3.2.6. Bộ sạc cho accu
• 3.3. Hệ thống phanh nạp
• 3.3.1. Chọn máy phát cho hệ thống phanh nạp
• 3.3.2. Cải tạo ly hợp điện từ
• 3.3.2.1. Lựa chọn bộ ly hợp
• 3.3.2.2. Cải tạo ly hợp
• 3.3.3. Thiết kế chế tạo hệ thống dẫn động máy phát cho phanh nạp
• 3.3.3.1. Chọn tỷ số truyền cho bộ truyền lực
• 3.3.3.1.1. Thiết kế bộ truyền động cho máy phát
• 3.3.3.2. Lắp ráp hệ thống phanh nạp cho xe máy điện
• 3.3.4. Đấu dây các hệ thống cho xe máy điện
• 3.3.4.1. Đấu dây hệ thống nạp bổ sung từ nguồn pin năng lượng mặt trời
• 3.3.4.2. Đấu dây hệ thống nạp bổ sung bằng phanh nạp
• 3.3.4.3. Đấu dây các hệ thống điện trên xe
• 4. CHƯƠNG 4: THỬ NGHIỆM VÀ ĐO ĐẠT KẾT QUẢ
• 4.1. Mục đích thử nghiệm
• 4.2. Thử nghiệm quãng đường đi được của xe máy điện nguyên thủy
• 4.2.1. Tiến hành thử nghiệm
• 4.2.2. Kết quả thử nghiệm
• 4.3. Thử nghiệm khả năng nạp của hệ thống pin năng lượng mặt trời trong ngày
• 4.4. Thử nghiệm hệ thống phanh nạp
• 4.4.1. Thử cơ cấu điều khiển phanh nạp
• 4.4.1.1. Tiến hành thử nghiệm
• 4.4.1.2. Kết quả thử nghiệm
• 4.4.2. Thử nghiệm quãng đường đi được khi lắp hệ thống phanh nạp cho xe máy điện
• 4.4.2.1. Tiến hành thử nghiệm
• 4.4.2.2. Kết quả thử nghiệm
• 4.5. Thử nghiệm quãng đường đi được cho xe máy điện đã cải tiến
• 4.5.1. Tiến hành thử nghiệm
• 4.5.2. Kết quả thử nghiệm
• 4.6. Đánh giá sản phẩm và chi phí khai thác
• 5. KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về xe máy điện và nhu cầu nạp điện

Xe máy điện đang trở thành một lựa chọn phổ biến trong giao thông đô thị, đặc biệt tại HCMUTE. Nạp điện xe máy điện là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất và tính tiện lợi của phương tiện này. Việc nghiên cứu giải pháp nạp điện cho xe máy điện không chỉ giúp cải thiện quãng đường di chuyển mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Theo thống kê, quãng đường tối đa mà xe máy điện có thể di chuyển sau mỗi lần sạc thường chỉ khoảng 50 km, điều này gây khó khăn cho người sử dụng. Do đó, việc phát triển các hệ thống nạp điện bổ sung là cần thiết để nâng cao tính năng của xe máy điện. Các giải pháp như sử dụng năng lượng tái tạo từ pin mặt trời và hệ thống phanh tái sinh đang được nghiên cứu và áp dụng nhằm tối ưu hóa quá trình nạp điện.

1.1. Tình hình sử dụng xe máy điện tại Việt Nam

Xe máy điện đã trở thành một phần không thể thiếu trong đời sống hàng ngày của người dân Việt Nam. Sự phát triển nhanh chóng của xe máy điện không chỉ đáp ứng nhu cầu di chuyển mà còn góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, một trong những thách thức lớn nhất mà người sử dụng gặp phải là thời gian nạp điện dài và quãng đường di chuyển hạn chế. Việc nghiên cứu và phát triển các giải pháp nạp điện hiệu quả sẽ giúp khắc phục những nhược điểm này, từ đó thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp xe máy điện trong nước.

II. Các giải pháp nạp điện cho xe máy điện

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng các giải pháp nạp điện bổ sung có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của xe máy điện. Một trong những giải pháp hiệu quả nhất là lắp đặt hệ thống pin năng lượng mặt trời kết hợp với hệ thống phanh tái sinh. Hệ thống này không chỉ giúp nạp điện cho xe trong quá trình di chuyển mà còn tận dụng năng lượng từ ánh sáng mặt trời, giảm thiểu sự phụ thuộc vào nguồn điện lưới. Kết quả thử nghiệm cho thấy tổng quãng đường di chuyển của xe máy điện có thể tăng lên đến 38,999 km, tăng 3,042 km so với xe nguyên thủy. Điều này chứng tỏ rằng việc áp dụng công nghệ sạc mới có thể mang lại lợi ích lớn cho người sử dụng.

2.1. Hệ thống pin năng lượng mặt trời

Hệ thống pin năng lượng mặt trời được thiết kế để lắp đặt trên xe máy điện, cho phép nạp điện trong khi xe đang di chuyển hoặc khi đỗ lại. Năng lượng điện từ pin mặt trời sẽ được chuyển đổi và lưu trữ trong ắc quy, giúp kéo dài quãng đường di chuyển. Việc sử dụng năng lượng tái tạo không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Hệ thống này có thể hoạt động hiệu quả trong điều kiện thời tiết khác nhau, đảm bảo rằng xe máy điện luôn có nguồn năng lượng dự trữ.

2.2. Hệ thống phanh tái sinh

Hệ thống phanh tái sinh là một công nghệ tiên tiến giúp thu hồi năng lượng khi xe giảm tốc. Khi phanh được kích hoạt, năng lượng từ chuyển động của xe sẽ được chuyển đổi thành điện năng và nạp lại vào ắc quy. Điều này không chỉ giúp tăng cường hiệu suất của xe mà còn giảm thiểu hao phí năng lượng. Việc kết hợp giữa hệ thống phanh tái sinh và năng lượng mặt trời tạo ra một giải pháp nạp điện toàn diện, giúp xe máy điện hoạt động hiệu quả hơn trong thời gian dài.

III. Đánh giá hiệu quả và ứng dụng thực tiễn

Việc nghiên cứu và phát triển các giải pháp nạp điện cho xe máy điện tại HCMUTE đã cho thấy nhiều kết quả khả quan. Các thử nghiệm cho thấy rằng việc áp dụng hệ thống nạp điện bổ sung không chỉ giúp tăng quãng đường di chuyển mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Năng lượng tái tạo từ pin mặt trời và hệ thống phanh tái sinh đã chứng minh được tính khả thi và hiệu quả trong việc cung cấp năng lượng cho xe máy điện. Điều này không chỉ mang lại lợi ích cho người sử dụng mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp xe máy điện tại Việt Nam.

3.1. Tác động đến môi trường

Việc sử dụng xe máy điện với các giải pháp nạp điện hiệu quả sẽ góp phần giảm thiểu ô nhiễm không khí và tiếng ồn trong đô thị. Sự chuyển đổi từ xe máy chạy bằng xăng sang xe máy điện không chỉ giúp tiết kiệm nhiên liệu mà còn bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng công nghệ nạp điện mới có thể giảm thiểu đáng kể lượng khí thải độc hại ra môi trường, từ đó nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dân.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh nguồn nhiên liệu truyền thống ngày càng khan hiếm và ô nhiễm môi trường gia tăng nghiêm trọng, việc phát triển các phương tiện giao thông sử dụng năng lượng sạch trở nên cấp thiết. Xe máy điện, với ưu điểm vận hành êm, không phát thải khí độc hại và chi phí sử dụng thấp, đang ngày càng được ưa chuộng tại Việt Nam. Tuy nhiên, hạn chế lớn nhất của xe máy điện hiện nay là quãng đường vận hành ngắn, chỉ khoảng 50 km cho một lần sạc và thời gian sạc kéo dài từ 6 đến 8 giờ, gây khó khăn cho người sử dụng. Nghiên cứu này tập trung vào việc khảo sát và đánh giá hiệu quả của một số giải pháp nạp điện bổ sung nhằm kéo dài quãng đường vận hành của xe máy điện, cụ thể là hệ thống pin năng lượng mặt trời và hệ thống phanh nạp (phanh tái sinh).

Phạm vi nghiên cứu được thực hiện trên một mẫu xe máy điện nguyên thủy tại Việt Nam, với các thử nghiệm thực tế về quãng đường vận hành và khả năng nạp điện của các hệ thống bổ sung. Mục tiêu chính là tăng quãng đường vận hành sau mỗi lần sạc, giảm thời gian sạc và góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Kết quả thử nghiệm cho thấy, khi sử dụng đồng thời hai hệ thống nạp bổ sung, quãng đường vận hành của xe đạt gần 39.000 km, tăng hơn 3.000 km so với xe nguyên thủy, tương đương mức tăng khoảng 8%. Nghiên cứu không chỉ có ý nghĩa khoa học trong việc phát triển công nghệ xe máy điện mà còn mang lại giá trị thực tiễn trong việc thúc đẩy sử dụng phương tiện giao thông thân thiện với môi trường tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình kỹ thuật liên quan đến hệ thống điện trên xe máy điện, bao gồm:

• Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của xe máy điện: Xe máy điện gồm các bộ phận chính như accu (bình ắc quy), động cơ điện một chiều (DC) hoặc động cơ BLDC (Brushless DC motor), bộ điều khiển và hệ thống nạp điện. Accu là nguồn cung cấp điện một chiều cho động cơ và các thiết bị điện trên xe. Động cơ BLDC được ưu tiên sử dụng do hiệu suất cao, tuổi thọ dài và khả năng điều khiển chính xác.

• Nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời: Pin mặt trời chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành điện năng một chiều, có thể được tích hợp trên xe máy điện để nạp bổ sung cho accu trong quá trình vận hành, đặc biệt hiệu quả ở những vùng có nhiều ánh nắng.

• Hệ thống phanh nạp (phanh tái sinh): Khi xe giảm tốc hoặc phanh, động năng được chuyển hóa thành điện năng thông qua máy phát điện gắn trên xe, nạp lại cho accu. Phanh tái sinh giúp tăng hiệu quả sử dụng năng lượng và kéo dài quãng đường vận hành.

Các khái niệm chính bao gồm: accu chì axit, dòng nạp không đổi, hiệu điện thế nạp, động cơ điện kích từ độc lập và BLDC, bộ điều khiển PWM, và hệ thống truyền động cơ khí cho máy phát điện phanh nạp.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa lý thuyết, thiết kế kỹ thuật và thực nghiệm:

• Nguồn dữ liệu: Thu thập tài liệu kỹ thuật, số liệu thử nghiệm thực tế trên xe máy điện nguyên thủy và xe máy điện được cải tiến lắp đặt hệ thống pin năng lượng mặt trời và phanh nạp.

• Phương pháp phân tích: Sử dụng phần mềm AutoCAD để thiết kế các bộ phận cơ khí, Microsoft Office để xử lý số liệu, đồng thời tiến hành đo đạc, kiểm tra các thông số điện áp, dòng điện, công suất và quãng đường vận hành.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Thí nghiệm được thực hiện trên một mẫu xe máy điện tiêu chuẩn, lựa chọn dựa trên các tiêu chí về giá cả, kiểu dáng, độ bền và không gian lắp đặt hệ thống nạp bổ sung.

• Timeline nghiên cứu: Quá trình nghiên cứu kéo dài từ tháng 10/2013 đến tháng 10/2015, bao gồm các giai đoạn thu thập tài liệu, thiết kế, chế tạo, lắp đặt, thử nghiệm và đánh giá kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu quả của hệ thống pin năng lượng mặt trời: Thử nghiệm cho thấy hệ thống pin mặt trời có khả năng nạp điện bổ sung cho accu trong ngày, với dòng điện và điện áp dao động theo cường độ ánh sáng. Dòng điện nạp trung bình đạt khoảng 1.2 A, điện áp ổn định ở mức 48 V, giúp kéo dài quãng đường vận hành thêm khoảng 1.500 km so với xe nguyên thủy.

2. Hiệu quả của hệ thống phanh nạp: Hệ thống phanh tái sinh khi lắp đặt trên xe máy điện đã tạo ra công suất máy phát khoảng 50 W trong quá trình giảm tốc, góp phần nạp điện cho accu. Quãng đường vận hành tăng thêm khoảng 1.500 km so với xe nguyên thủy.

3. Tổng quãng đường vận hành của xe máy điện cải tiến: Khi kết hợp hai hệ thống nạp bổ sung, xe máy điện đạt tổng quãng đường vận hành 38.999 km, tăng 3.042 km (tương đương 8,5%) so với xe nguyên thủy chỉ đạt 35.957 km.

4. Thời gian nạp điện và độ an toàn: Các hệ thống nạp bổ sung không làm thay đổi kết cấu và hình dáng xe, đảm bảo an toàn vận hành. Thời gian nạp điện không bị kéo dài đáng kể, duy trì trong khoảng 6-8 giờ như xe nguyên thủy.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của việc tăng quãng đường vận hành là do khả năng nạp điện liên tục và bổ sung từ hai nguồn năng lượng sạch: ánh sáng mặt trời và năng lượng tái sinh từ phanh. So với các nghiên cứu trước đây tập trung vào động cơ lai xăng-điện, giải pháp này hoàn toàn sử dụng năng lượng điện sạch, góp phần giảm ô nhiễm môi trường hiệu quả hơn.

Kết quả thử nghiệm có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh quãng đường vận hành giữa xe nguyên thủy, xe lắp hệ thống pin mặt trời, xe lắp hệ thống phanh nạp và xe kết hợp cả hai hệ thống. Bảng số liệu chi tiết cũng minh họa sự khác biệt về dòng điện, điện áp và công suất nạp trong các điều kiện thử nghiệm.

Nghiên cứu khẳng định tính khả thi và hiệu quả của việc tích hợp các hệ thống nạp điện bổ sung trên xe máy điện, đồng thời mở ra hướng phát triển công nghệ xe điện thân thiện môi trường tại Việt Nam.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai lắp đặt hệ thống pin năng lượng mặt trời trên xe máy điện: Khuyến khích các nhà sản xuất tích hợp pin mặt trời có công suất phù hợp (khoảng 50-100 W) để tận dụng nguồn năng lượng tái tạo, nâng cao quãng đường vận hành. Thời gian thực hiện trong vòng 1-2 năm, chủ thể là các doanh nghiệp sản xuất xe điện.

2. Phát triển và ứng dụng hệ thống phanh tái sinh: Nghiên cứu hoàn thiện bộ truyền động và máy phát điện phanh nạp phù hợp với các mẫu xe máy điện phổ biến, đảm bảo hiệu suất nạp điện và an toàn vận hành. Thời gian triển khai 2 năm, chủ thể là các viện nghiên cứu và doanh nghiệp công nghệ.

3. Tăng cường đào tạo và nâng cao nhận thức người dùng: Tổ chức các chương trình hướng dẫn sử dụng xe máy điện có hệ thống nạp bổ sung, giúp người dùng khai thác hiệu quả và bảo dưỡng đúng cách. Thời gian liên tục, chủ thể là các cơ sở đào tạo và nhà phân phối xe.

4. Xây dựng chính sách hỗ trợ phát triển xe máy điện và hạ tầng sạc điện: Nhà nước cần có chính sách ưu đãi thuế, hỗ trợ nghiên cứu phát triển công nghệ và xây dựng mạng lưới trạm sạc điện công cộng, thúc đẩy thị trường xe máy điện phát triển bền vững. Thời gian thực hiện 3-5 năm, chủ thể là các cơ quan quản lý nhà nước.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà sản xuất xe máy điện: Nghiên cứu cung cấp cơ sở kỹ thuật để thiết kế và tích hợp hệ thống nạp điện bổ sung, nâng cao chất lượng sản phẩm và cạnh tranh trên thị trường.

2. Các viện nghiên cứu và trường đại học: Tài liệu tham khảo cho các đề tài nghiên cứu phát triển công nghệ xe điện, năng lượng tái tạo và hệ thống điều khiển động cơ điện.

3. Cơ quan quản lý nhà nước về giao thông và môi trường: Cung cấp dữ liệu và giải pháp hỗ trợ xây dựng chính sách phát triển phương tiện giao thông xanh, giảm ô nhiễm môi trường.

4. Người sử dụng xe máy điện và các doanh nghiệp phân phối: Hiểu rõ về các giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng xe máy điện, từ đó lựa chọn sản phẩm phù hợp và khai thác tối ưu.

Câu hỏi thường gặp

1. Giải pháp nạp điện bổ sung có làm tăng trọng lượng xe máy điện không?
   Hệ thống pin năng lượng mặt trời và phanh nạp được thiết kế nhỏ gọn, trọng lượng tăng thêm không đáng kể, không ảnh hưởng đến khả năng vận hành và an toàn của xe.

2. Thời gian nạp điện có bị kéo dài khi sử dụng các hệ thống bổ sung?
   Không, thời gian nạp điện vẫn duy trì trong khoảng 6-8 giờ như xe nguyên thủy, do hệ thống bổ sung hoạt động song song và liên tục trong quá trình vận hành.

3. Hệ thống phanh nạp có ảnh hưởng đến khả năng phanh của xe không?
   Hệ thống phanh tái sinh được thiết kế đảm bảo an toàn, không làm giảm hiệu quả phanh cơ bản mà còn giúp thu hồi năng lượng khi giảm tốc.

4. Pin năng lượng mặt trời có hiệu quả ở những vùng ít nắng?
   Hiệu quả sẽ giảm ở vùng có ít ánh sáng mặt trời hoặc bị che khuất, do đó hệ thống phanh nạp sẽ đóng vai trò bù đắp năng lượng trong những điều kiện này.

5. Chi phí lắp đặt các hệ thống nạp bổ sung có cao không?
   Chi phí ban đầu có thể cao hơn so với xe nguyên thủy, nhưng lợi ích về quãng đường vận hành và tiết kiệm năng lượng lâu dài sẽ bù đắp chi phí này, đồng thời góp phần bảo vệ môi trường.

Kết luận

• Nghiên cứu đã thiết kế và thử nghiệm thành công hai hệ thống nạp điện bổ sung cho xe máy điện gồm pin năng lượng mặt trời và phanh tái sinh.
• Kết quả thực nghiệm cho thấy quãng đường vận hành của xe máy điện được cải thiện đáng kể, tăng khoảng 8,5% so với xe nguyên thủy.
• Các hệ thống nạp bổ sung không làm thay đổi kết cấu xe, đảm bảo an toàn và không kéo dài thời gian sạc.
• Giải pháp góp phần thúc đẩy phát triển công nghiệp xe máy điện trong nước và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
• Đề xuất các bước tiếp theo bao gồm hoàn thiện thiết kế, mở rộng thử nghiệm trên nhiều mẫu xe và triển khai ứng dụng thực tế trong 1-3 năm tới.

Khuyến khích các nhà nghiên cứu, doanh nghiệp và cơ quan quản lý tiếp tục đầu tư phát triển công nghệ xe máy điện thân thiện môi trường nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị trường và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

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 Luan van 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.

Trần Thanh Thưởng 17 HVTH: Phan Văn Tuân Luan van 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. Trần Thanh Thưởng 18 HVTH: Phan Văn Tuân Luan van 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.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. • 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 Luan van Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu hiệu quả một số giải pháp nạp điện bổ sung cho xe máy điện. phố trở nên ô nhiễm vì vậy việc sử dụng xe máy điện sẽ góp phần bảo vệ khí quyển. • Về phương diện kỹ thuật, động cơ xe điện có nhiều ưu điểm hơn động cơ xe xăng: hiệu suất động cơ xăng khoảng 30%, xe điện lên tới 90%. Bên cạnh đó độ bền động cơ điện cao hơn, ít rung, ít hư hỏng trong quá trình sử dụng, dễ bảo trì sửa chữa.

• Xe máy điện được thiết kế khá đơn giản, gọn, nhẹ mẫu mã đẹp ấn tượng. • Vận hành êm dịu và an toàn hơn xe gắn máy. Phù hợp cho những đối tượng chưa đến tuổi đăng ký giấy phép lái xe, người nội trợ. • Xe máy điện có kết cấu đơn giản.

Kích thước và trọng lượng xe khá gọn nhẹ, dễ bảo trì sửa chữa. • Ngoài ra còn có một số tiện ích của xe máy điện như đèn pha, có công tơ mét hiển thị tốc độ và báo điện ắc quy, có hệ thống nạp bình ắc quy bằng bằng điện lưới dân dụng rất tiện lợi. Qua các phân tích ở trên cho thấy xe máy điện là phương tiện giao thông được người dân ưa chuộng hiện nay.2 Một số loại xe máy điện có trên thị trƣờng Việt Nam Xe Trung Quốc sản xuất: có các thương hiệu sản xuất từ các nhà máy như: Jili, Asama, robo.2 Xe máy điện Jili CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng 20 HVTH: Phan Văn Tuân Luan van Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu hiệu quả một số giải pháp nạp điện bổ sung cho xe máy điện.

TT Các thông số Giá trị 1 Pin: 48V20Ah (Globe) Cân nặng: 80kg 2 Động cơ: 500W Tải trọng: 160kg 3 Điều khiển: 48V, tay ga Thời gian sạc: 6-8 tiếng 4 Vành: đúc 38mm. Lốp không săm Quãng đường: 70-90km Phụ kiện: sạc 48V20Ah, Hướng dẫn sử 5 Tốc độ tối đa: 40km/h dụng, Chìa khoá 6 Màu: Caffe Leo dốc: 40 độ Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật xe máy điện Jili Xe Nhật Bản: đa phần là hàng đã qua sử dụng, tuy nhiên mẫu mã không bắt mắt bằng hàng Trung Quốc sản xuất nhưng được nhiều người dùng ưa thích vì chuộng hàng Nhật, giá vừa phải. Các nước khác chủ yếu là Đài loan với sản phẩm: Yamaha, Bridgestone.3 Xe máy điện Yamaha TT Các thông số Giá trị 1 Hãng sản xuất YAMAHA 2 Model 101 3 Tốc độ tối đa 29±1 km/h CBHD: TS.