CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1. Lý do chọn đề tài Trong những năm gần đây, biến đổi khí hậu đang gây ra những tác động mạnh mẽ và những ảnh hưởng tiêu cực đến cuộc sống con người cũng như hệ sinh thái xung quanh. Bất chấp cam kết của gần 200 quốc gia trong Hiệp ước Khí hậu Glasgow tại hội nghị thượng đỉnh COP26 vào tháng 11 năm 2021, Trái Đất vẫn đang trên đà ấm lên hơn 2°C, những khối băng lớn ở Bắc Cực và Nam Cực dần tan ra làm mực nước biển dâng cao, tần suất xuất hiện của những hiện tượng thời tiết cực đoan như mưa axit, sóng nhiệt, hạn hán, lũ lụt… đang ngày càng nhiều và với mức độ cực kì dữ dội. Nguyên nhân chính gây nên biến đổi khí hậu đến từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch của con người, và ngành công nghiệp ô tô sử dụng động cơ đốt trong cũng góp phần đáng kể vào nguyên nhân trên.
Theo EPA, chỉ tính riêng tại Mỹ, mỗi năm có tới 75% lượng khí CO, Pb, NOx… thải ra từ các phương tiện chạy bằng nhiên liệu hóa thạch, tác động xấu tới sức khỏe con người, thậm chí gây nhiều ca tử vong sớm mỗi năm. Ở nhiều quốc gia đã đưa ra nhiều quy định, chính sách khắc khe nhằm hạn chế khí thải từ ô tô. Từ đó, trong thập kỷ qua, các nhà sản xuất ô tô đã bước vào cuộc chạy đua về phương tiện phát ra ít hoặc “không” khí thải, vừa đáp ứng yêu cầu của chính phủ của từng quốc gia, vừa góp phần hạn chế lại tình trạng biến đổi khí hậu, đưa ngành công nghiệp ô tô toàn cầu bước vào giai đoạn chuyển dịch mạnh mẽ sang ô tô điện và ô tô thông minh. Xu hướng trong ngành ô tô hiện nay đang là ô tô điện, các nhà sản xuất ô tô đang chạy đua để đưa ra những mẫu xe phù hợp nhất cho từng thị trường và phân khúc, nhằm cạnh tranh với các đối thủ và khẳng định danh tiếng của hãng.
Như đã biết, tại Mỹ, hãng xe điện Tesla là công ty luôn đi tiên phong trong việc phát triển xe điện với nhiều mẫu xe như Model 3, Model X… Hay ở châu Âu, một số quốc gia như Đức, Anh cũng xuất hiện nhiều hơn các mẫu xe điện đến từ Audi hay Mercedes. Chìa khóa giúp các hãng xe dần có chổ đứng trong thị trường xe điện chính là việc phát triển cơ sở hạ tầng liên quan như trạm dịch vụ, chính sách bảo hành pin, và đặc biệt là hệ thống trạm sạc pin. Ở Việt Nam, ngoài những thành phố lớn như Hà Nội, Đà Nẵng, Thành phố Hồ Chí Minh đang được đầu tư mạnh mẽ về trạm sạc, hầu như các tỉnh, thành phố khác trên nước ta vẫn còn rất ít cơ sở hạ tầng phục vụ cho xe điện. Đó chính là rào 1 cản khiến cho xe điện khó thay thế được xe dùng động cơ đốt trong trong thời gian ngắn, mà phải cần sự đầu tư và nỗ lực trong thời gian rất dài sắp tới.
Trong lĩnh vực giáo dục ở nước ta hiện nay, đã có nhiều trường đại học đang nghiên cứu, xây dựng chương trình giảng dạy liên quan đến xe điện, nhằm bắt kịp xu thế và giúp cho nền công nghiệp ô tô ở Việt Nam phát triển mạnh mẽ hơn. Tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, trường cũng đã đầu tư rất nhiều cho việc nghiên cứu, xây dựng chương trình đào tạo liên quan đến ô tô điện khi mang về mẫu xe Tesla 3, Renault hay những mẫu xe điện sân golf cũ, nhằm giúp sinh viên có thể tiếp cận và tham gia tìm hiểu vào chủ đề đang “HOT” này. Là sinh viên học ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô thuộc Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, đồng thời lại có niềm đam mê tìm hiểu về xe điện, và trong khoa lại đang có một chiếc xe điện mang tên ZERO đã được phục chế lại từ xe điện sân golf cũ Sanyo SGC-BT5A nhưng trải qua thời gian nên đã bị hư hỏng khá nhiều bộ phận. Nhóm chúng em quyết định lựa chọn đề tài “Phục hồi, khảo sát các hệ thống điện – điện tử trên xe điện ZERO” làm Đồ án Tốt nghiệp, với mong muốn phục hồi lại chiếc xe nhằm phục vụ công tác giảng dạy về sau, vừa là cơ hội để nhóm nâng cao thêm kiến thức về xe điện, cung cấp thêm tài liệu về chiếc xe, thúc đẩy niềm đam mê xe điện cho các bạn sinh viên khóa sau, và cũng hi vọng góp phần vào sự phát triển của ngành ô tô điện tại trường và trên cả nước.
Mục tiêu của đề tài - Phục hồi lại một vài hệ thống điện bị hư hỏng. - Làm cho xe chạy được. - Trang trí lại khu vực hàng ghế trước. - Thiết kế lại khu vực để nguồn 72V cho xe.
- Hiểu được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của xe điện. - Hiểu được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ phận điện tử trên xe. Đối tượng nghiên cứu Xe điện ZERO được phục chế từ mẫu xe điện sân golf Sanyo SGC-BT5A. Phạm vi nghiên cứu - Sơ đồ mạch điện tổng quát trên xe điện ZERO.
- Tín hiệu đến các hộp điều khiển động cơ, hộp điều khiển sạc, hộp tín hiệu và an toàn trên xe. - Hệ thống truyền động bao gồm: động cơ điện, hộp số. Phương pháp nghiên cứu - Tìm kiếm, thu thập tài liệu liên quan đến xe điện ZERO tại trường, từ giảng viên hướng dẫn. - Tìm kiếm thêm thông tin về xe trên internet, các video giới thiệu, giải thích các chế độ hoạt động của xe trên nền tảng Youtube.
- Tìm kiếm, phân tích và vận dụng các lý thuyết có liên quan đến các bộ phận được sử dụng trên xe. - Tổng hợp các nội dung tham khảo. 3 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan về xe điện 2.1 Cấu tạo chung Xe điện đang là xu thế của ngành công nghiệp ô tô hiện nay, các hãng xe trên thế giới đang chạy đua để có thể cho ra mắt nhiều mẫu xe điện thuộc từng phân khúc khác nhau. Ở Việt Nam, trong vòng 4 năm gần đây, từ khóa xe điện đang dần phổ biến.
Nhờ vào chính sách ngừng sản xuất xe chạy bằng động cơ đốt trong, chuyển sang sản xuất xe điện của hãng xe Vinfast, ta ngày càng thấy nhiều hơn những mẫu xe điện từ hãng xe này như Vinfast Vf e34, VF 5 Plus, VF 6, VF 7, VF 8 và VF 9. Điều đó cho thấy xe điện sẽ ngày càng được sử dụng phổ biến, có giá thành cạnh tranh.1: Xe điện Vinfast Vf e34 Xét về mặt cấu tạo, có thể thấy hầu hết các loại xe điện trên thị trường đều có cấu tạo dựa trên một bộ khung thống nhất. Điểm khác biệt giữa các hãng xe khi chế tạo ra xe điện là hãng dùng loại động cơ gì, công nghệ pin thế nào và chuẩn sạc cho từng thị trường khác nhau.2: Mô hình cấu tạo chung trên xe điện Hình 2.3: Các bộ phận chính trên xe điện Đối với xe điện, cấu tạo tổng quát của xe bao gồm các bộ phận sau: Động cơ điện/máy phát điện: đây là bộ phận quan trọng nhất của một chiếc xe điện. Nhiệm vụ của động cơ điện cũng tương tự như động cơ đốt trong, nhưng động cơ điện sẽ chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học để làm quay 5 các bánh xe.
Ngoài ra, khi xe phanh, động cơ điện sẽ trở thành máy phát điện (phanh tái sinh ) để cung cấp dòng điện sạc cho hệ thống pin. Các loại động cơ điện được sử dụng trên các loại xe ngày nay cũng khá đa dạng, tùy thuộc vào mỗi hãng xe sẽ sử dụng loại động cơ khác nhau như động cơ điện một chiều có chổi than và không chổi than, động cơ điện cảm, động cơ từ trở thay đổi,… Hình 2.4: Động cơ dùng trên xe điện Cổng sạc: là bộ phận kết nối với dây sạc từ lưới điện để đưa nguồn điện vào bên trong sạc cho hệ thống pin. Vị trí cổng sạc có thể là ở phía trước hoặc phía sau bên hông xe. Cổng sạc cũng có các chuẩn khác khau tùy thuộc vào thị trường, quốc gia và hãng xe cụ thể.5: Cổng sạc xe điện 6 Pin: để động cơ điện có thể hoạt động thì trên xe cần có hệ thống pin điện áp cao.
Pin sẽ được tạo thành từ nhiều khối pin nhỏ và ghép lại thành một khối lớn được đặt ở gầm xe. Pin sẽ lưu trữ năng lượng dưới dạng dòng điện một chiều, tùy thuộc vào loại động cơ điện mà sẽ có bộ chuyển đổi DC-DC hoặc DC-AC để cung cấp năng lượng đến động cơ. Pin dùng trên xe điện có thể được sạc lại, dung lượng và tuổi thọ của khối pin sẽ tùy thuộc vào số lượng viên pin cũng như chất lượng của loại pin được sử dụng.6: Bộ pin trên xe điện Bộ chỉnh lưu: được sử dụng để chuyển đổi nguồn điện AC nhận được từ cổng sạc sang nguồn DC để sạc cho bộ pin. Bộ chỉnh lưu được lắp đặt bên trong xe, nó theo dõi các đặc điểm khác nhau của pin, kiểm soát điện áp, dòng điện, nhiệt độ và trạng thái sạc của bộ pin.7: Bộ chỉnh lưu trên xe điện 7 Bộ biến tần: biến đổi dòng điện một chiều (DC) trên pin thành dòng điện xoay chiều (AC) hoặc đôi khi vẫn là dòng diện một chiều (DC) tùy thuộc vào loại động cơ điện được sử dụng trên xe.
Dòng điện xoay chiều (hoặc một chiều) này sẽ cung cấp năng lượng cho động cơ hoạt động. Ngược lại, khi chiếc xe phanh, bộ biến tần lại làm nhiệm vụ chuyển dòng xoay chiều sinh ra trong quá trình phanh trở thành dòng điện một chiều để nạp lại năng lượng cho pin.8: Bộ biến tần trên xe điện Bộ điều khiển trung tâm: là ECU của xe, quản lý và điều khiển mọi thông số từ pin, điều khiển động cơ, tín hiệu chân ga, momen xoắn của động cơ,… Hình 2.9: Bộ điều khiển trên xe 8 Ắc quy phụ: tuy là xe điện nhưng vẫn không thể thiếu đi ắc quy phụ 12V cung cấp nguồn cho phụ tải hoạt động như các hộp điều khiển, hệ thống đèn tín hiệu, hệ thống mở khóa cửa từ xa,… Hình 2.10: Ắc quy phụ trên xe điện Hệ thống quản lý nhiệt: chịu trách nhiệm duy trì nhiệt độ vận hành cho các bộ phận chính của xe điện (như động cơ điện, bộ điều khiển,. Hệ thống này cũng hoạt động trong quá trình sạc để đạt được hiệu suất tối đa. Nó sử dụng kết hợp làm mát nhiệt điện, làm mát không khí cưỡng bức và làm mát bằng chất lỏng.