CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN GIẢI PHÁP VỀ ĐỘNG CƠ TRÊN XE MÁY ĐIỆN CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHƯƠNG 5: THI CÔNG VÀ THỰC NGHIỆM MÔ HÌNH CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN GIẢI PHÁP VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN TRÊN XE MÁY ĐIỆN 2. SƠ ĐỒ XÂY DỰNG QUI TRÌNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Sơ đồ hệ thống Thu thập và nghiên cứu các tài liệu liên quan đến đề tài trên mạng Các bước xây dựng đề tài Đánh giá, lựa chọn motor thông qua Thiết kế module điều khiển thị trường Dựa trên Tính toán Thiết kế sơ Thiết kế bố các dữ liệu những đồ mạch trí mạch đã tính thông số điện của điện trên toán đã chọn module xe Lắp đặt lên mô hình xe máy điện Chạy thử và đánh giá kết quả Hình 2. 1: Sơ đồ xây dựng đề tài 5 2. SO SÁNH ĐỘNG CƠ CƠ ĐIỆN VÀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG.
Động cơ điện và động cơ đốt trong là hai loại động cơ được ứng dụng trong xe máy và oto. Chiếc xe máy đầu tiên trên thế giới do hai người Đức là Gottlieb Daimler và Wilhelm Maybach ở Bad Cannstatt phát minh năm 1885 (Trích nguồn wikipedia.org) là tiền đề phát triển các mẫu xe khác trong suốt thế kỷ qua, trong khi động cơ xe điện mới được ứng dụng trong thời gian gần đây.[3] • Động cơ điện: Là loại động cơ làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện tử, giúp chuyển hóa điện năng thành cơ năng, nhờ đó thân thiện hơn với môi trường. Một chiếc xe điện được trang bị một hoặc nhiều motor điện. 2: Mẫu xe sử dụng động cơ điện của VinFast.
[1] • Động cơ đốt trong: Là loại động cơ nhiệt, sinh công nhờ quá trình đốt cháy nhiên liệu và không khí được hoà trộn trong buồng đốt có áp suất lớn, lực được tạo ra giúp xe di chuyển trong khoảng thời gian nhất định. Động cơ đốt trong đầu tiên là động cơ 2 kỳ, được ra đời vào năm 1860 bởi hai kỹ sư người Pháp. 3: Mẫu xe sử dụng động cơ đốt trong của Honda. [2] 6 * Sự khác biệt giữa động cơ điện và động cơ đốt trong: Động cơ điện và động cơ đốt trong có nhiều tiêu chí đánh giá.
Tuy nhiên, sự khác biệt lớn là về hiệu suất, khả năng tăng tốc và chi phí vận hành, bảo dưỡng. Về hiệu suất: • Động cơ đốt trong: với cơ chế chuyển hóa nhiệt năng thành cơ năng, cần trải qua quá trình đốt cháy nhiên liệu và thời gian thực hiện giữa các bộ phận làm cho một lượng nhiệt lớn bị hao tốn từ thành xi-lanh. Hiệu suất thực tế của động cơ chỉ duy trì ở mức 35%. • Động cơ điện: quá trình chuyển hóa điện năng thành cơ năng vì xe điện dẫn động trực tiếp từ momen xoắn đến các bánh xe, không qua các bộ phận trung gian khác.
Nhờ đó, hiệu suất xấp xỉ 90%, cao hơn nhiều lần so với động cơ truyền thống. * Về lực momen xoắn: • Động cơ điện có thể tạo ra momen xoắn cao gần như ngay lập tức ở dải vòng tua thấp, ngay cả khi vừa mới khởi động. Điều này giúp người lái tăng tốc xe ngay tức thì khi đạp chân ga. Trong khi động cơ đốt trong cần thời gian để phản ứng với chân ga.
• Động cơ đốt trong đòi hỏi tốc độ vòng tua máy nhất định để có thể tạo ra lực momen xoắn lớn tương ứng. Xe ở trạng thái khởi động, vòng tua máy thường dao động trong khoảng 1000v/p và tăng dần khi người lái tăng tốc độ. Vòng quay càng lớn, công suất tạo ra càng cao, xe di chuyển càng nhanh. Xe điện luôn sẵn sàng ở chế độ khởi động, đó là lý do giúp khả năng tăng tốc của động cơ điện luôn tương đương với những mẫu siêu xe sử dụng động cơ đốt trong.
Về chi phí vận hành: • Động cơ điện: sử dụng năng lượng từ bộ pin, có thể sạc đầy khi cần thiết nên chi phí sử dụng thấp hơn. Ngoài ra, do cơ chế vận hành khác biệt, hộp số trên ô tô điện có kết cấu đơn giản, giúp hạn chế khả năng hư hỏng, tối ưu chi phí sửa chữa. 7 • Động cơ đốt trong: sử dụng nhiên liệu như xăng, dầu diesel, dẫn đến chi phí vận hành và phải sửa chữa định kì nhìu hơn do các chi tiết cơ khí phức tạp như piston, hộp số, li hợp. TỔNG QUAN CÁC GIẢI PHÁP ĐỘNG CƠ TRÊN XE MÁY ĐIỆN HIỆN NAY.
Sự phát triển nhanh chóng trong lĩnh vực điện tử công suất và kỹ thuật điều khiển đã tạo ra không gian cho các loại động cơ điện được sử dụng trong Xe điện. Động cơ điện được sử dụng cho các ứng dụng xe máy điện phải có các đặc điểm như mô-men xoắn khởi động cao, mật độ công suất cao, hiệu suất tốt, v. Trên thị trường hiện nay xe điện đa phần sử dụng là động cơ 3 pha và phân biệt là loại có chổi than và không có chổi than. Các loại động cơ có chổi than là loại xe cũ thường xuyên phải vệ sinh và thay thế chổi than gây bắt tiện, loại động cơ không có chổi than là loại mới hiện đại và có độ bền cao hơn.
Ngoài ra việc bố trí động cơ điện trên xe còn phân ra làm 2 loại là cách bố trí động cơ trong bánh truyền động trực tiếp (Hub motor) và động cơ được gắn trên khung xe truyền động bằng dây xít, curoa. 4: Hai loại bố trí động cơ điện phổ biến thị trường hiện nay. [1] [4] Động cơ của dòng xe điện nói chung được thiết kế khép kín với khả năng chống nước tốt. Các loại động cơ xe điện được chia thành hai phần chính là phần vỏ và phần lõi.
5: Cấu tạo chính của động cơ điện. [20] 9 Bộ phận vỏ động cơ (rotor) nằm ở ngoài có chức năng để bảo vệ động cơ khỏi những tác nhân bên ngoài gây ảnh hưởng đến quá trình hoạt động và ảnh hưởng trực tiếp đến động cơ gây hư hỏng. Còn bên trong bộ phận này được trang bị nam châm giúp động cơ có thể quay khi có dòng điện đi qua lõi động cơ. Bộ phận thứ hai của động cơ xe điện là phần lõi (staror).
Lõi này được thiết kế bởi một cuộn dây đồng được cuộn thành lõi. Có trục động cơ và các mặt động cơ. Nhằm mục đích thiết kế và thi công mô hình xe điện 2 bánh có hệ thống động cơ và điều khiển động cơ tối ưu nhất. Đề tài cần phải xây dựng mục tiêu và những yêu cầu ban đầu nhằm đáp ứng nghiên cứu thiết kế và thi công mô hình xe điện 2 bánh.
PHÂN LOẠI CÁC GIẢI PHÁP SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ TRÊN XE MÁY ĐIỆN TRÊN THỊ TRƯỜNG HIỆN NAY • Động cơ dòng DC có chổi than • Động cơ dòng DC không chổi than • Động cơ Hub • Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cực chìm (IPM) 2. Giải pháp sử dụng động cơ dòng DC có chổi than Hình 2. 6: Động cơ dòng DC có chổi than. [6] Động cơ DC là hình thức đầu tiên của động cơ được sử dụng rộng rãi, vì chúng có thể được cung cấp năng lượng từ các hệ thống phân phối điện chiếu sáng trực tiếp hiện có.
Tốc độ của động cơ DC có thể được kiểm soát trên một phạm vi rộng, sử dụng điện áp cung cấp thay đổi hoặc bằng cách thay đổi cường độ dòng điện trong cuộn dây trường của nó. 10 Động cơ DC nhỏ được sử dụng trong các công cụ, đồ chơi và thiết bị. Động cơ DC lớn hơn hiện đang được sử dụng trong động cơ đẩy của xe điện, thang máy…v.v Động cơ điện DC có chổi than tạo ra mô-men xoắn trực tiếp từ nguồn DC cung cấp cho động cơ bằng cách sử dụng chuyển mạch bên trong, nam châm đứng yên (nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện) và nam châm điện quay. 7: Chổi than của động cơ điện DC có chổi.
[21] Chổi thường được làm bằng than chì hoặc carbon, đôi khi có thêm đồng phân tán để cải thiện độ dẫn điện. Trong sử dụng, vật liệu chổi mềm mòn để phù hợp với đường kính của cổ góp và khớp gắn. Một giá đỡ chổi có một lò xo để duy trì áp lực lên chổi khi nó rút ngắn. Đối với các chổi dự định mang nhiều hơn một hoặc hai ampe, một dây dẫn bay sẽ được đúc vào chổi và kết nối với các đầu nối động cơ.
Chổi rất nhỏ có thể dựa vào tiếp xúc trượt với giá đỡ chổi kim loại để mang dòng điện vào chổi hoặc có thể dựa vào lò xo tiếp xúc ấn vào đầu chổi. Chổi trong các động cơ rất nhỏ, có thời gian sử dụng ngắn, như được sử dụng trong đồ chơi, có thể được làm bằng một dải kim loại gấp tiếp xúc với đường cổ góp. Ưu điểm: • Chi phí thấp, độ tin cậy cao và kiểm soát tốc độ động cơ đơn giản • Điều khiển dễ dàng: mô-men xoắn tỷ lệ với dòng điện - tốc độ tỷ lệ thuận với điện áp • Hiệu quả tương đối (mức trung bình) 11 • Tốc độ thay đổi: yêu cầu ít thành phần bên ngoài hơn động cơ DC cảm ứng hoặc không chổi than • To hơn động cơ cảm ứng (EMI và âm thanh) Nhược điểm: • Bảo trì cao và tuổi thọ thấp khi sử dụng cường độ cao. • Thường xuyên thay thế các chổi than và lò xo mang dòng điện.
• Năng lượng thất thoát nhiều do sự ma sát giữ chổi than và roto khiến mài mòn cuộn dây gây thất thoát điện năng. • Động cơ gây ồn. Giải pháp sử dụng động cơ dòng DC không chổi than Hình 2. 8: Động cơ dòng DC Không chổi than.
[8] Động cơ không chổi than hay còn gọi là động cơ BLDC (Brushless DC motor), là động cơ điện được chuyển mạch bằng điện tử với những nam châm điện dòng DC di chuyển rotor xung quanh stator. Động cơ không chổi than sử dụng bộ điều khiển để tạo ra sự chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học. BLDC motor là động cơ đồng bộ, nghĩa là tốc độ rotor bằng với tốc độ từ trường. BLDC motor được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp tự động, máy in, ô tô, tiêu dùng, y tế và thiết bị đo đạc.
12 Đặc tính làm việc của brushless motor tại hai vùng, ở tốc độ thấp momen không đổi, công suất thay đổi. Khi đạt tới vận tốc cơ sở thì công suất của động cơ không đổi và momen giảm. Khi vượt quá tốc độ giới hạn thì momen và công suất của BLDC motor đều giảm.