Nghiên cứu thiết kế chế tạo xe nhiên liệu kép trên phương tiện hai bánh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO XE NHIÊN LIỆU KÉP TRÊN PHƯƠNG TIỆN HAI BÁNH NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ 08 11 2021 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Th S NGUYỄN VĂN BẢN Sinh viên thực hiện MSSV Lớp 1 Vũ Tấn Đạt 1711250051 17DOTB2 2 Trần Minh Hoàng 1711250713 17DOTB2 3 Trần Tấn Phát 1711251891 17DOTC3 TP Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2021 ii LỜI CÁM ƠN Trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp, nhóm đề tài đã gặp không ít khó khăn.

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây, ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà nghiên cứu, dẫn đến việc công bố nhiều công trình khoa học và tổ chức các hội thảo liên quan Mặc dù có nhiều bài báo trong nước và quốc tế được đưa lên các diễn đàn và truyền hình, vẫn chưa có nghiên cứu nào triệt để về tác động của khí thải từ phương tiện giao thông đối với biến đổi khí hậu Đồng thời, sự phát triển kinh tế và giao thông vận tải tại các nước đang phát triển đang trong giai đoạn bùng nổ, thúc đẩy nhu cầu tìm kiếm nguồn năng lượng mới thay thế trong tương lai.

Dưới đây là biểu đồ mô tả lượng khí CO2 được thải ra bởi những phương tiện ở Việt Nam từ năm 1990 tới năm 2018

1.1.2 Những con số báo động

Hình 1.1: biểu đồ thể hiện chỉ số phát thải khí CO2 của ngành vận tải [12]

Theo thống kê của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), Thành phố Hồ Chí Minh đứng đầu Việt Nam về lượng phát thải khí nhà kính, với khoảng 38,5 triệu tấn CO2 vào năm 2017 Con số này chiếm khoảng 16% tổng lượng phát thải của cả nước, trong đó hoạt động giao thông và vận tải đóng góp tới 45%.

Các quốc gia lớn đang ngày càng quan tâm đến nguồn năng lượng cho giao thông vận tải, đặc biệt là ô tô và xe máy, với khoảng 75% ô tô sử dụng nhiên liệu xăng và 25% chạy bằng dầu diesel tại Việt Nam Trong quá khứ, đã có nhiều đợt giá nhiên liệu tăng cao, đáng chú ý là vào năm

Vào năm 2008, giá dầu thế giới đã đạt mức 134 USD/thùng trong bối cảnh khủng hoảng dầu mỏ toàn cầu Hiện nay, thị trường lại đang đối mặt với tình trạng thiếu hụt nguồn cung dầu, với dự đoán từ các tổ chức lớn rằng giá dầu có thể chạm mốc 100 USD/thùng vào cuối năm nay Đặc biệt, đã có những nhà đầu tư mạo hiểm sử dụng hợp đồng quyền chọn để đặt cược giá dầu lên đến 200 USD/thùng vào tháng 12 năm 2022.

Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tăng cường sử dụng năng lượng tái tạo, bao gồm ô tô điện, năng lượng gió và năng lượng mặt trời Việc này là cần thiết để ngăn chặn tình trạng thiếu hụt năng lượng nghiêm trọng, có thể dẫn đến giá năng lượng tăng cao như những khủng hoảng trong quá khứ.

Tầm quan trọng của đề tài

Trong bối cảnh công nghiệp hóa và sự gia tăng dân số toàn cầu, nhu cầu vận chuyển hàng hóa ngày càng cao, dẫn đến việc tiêu thụ nhiên liệu kỷ lục Do đó, tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải độc hại từ động cơ trở thành ưu tiên hàng đầu, đặc biệt trong ngành giao thông vận tải Các nhà khoa học và tổ chức nghiên cứu đã đề xuất nhiều giải pháp, bao gồm việc sử dụng năng lượng từ nhiên liệu thay thế và công nghệ tiên tiến như xe điện hybrid, xe chạy bằng khí sinh học, và xe sử dụng hỗn hợp nhiên liệu diesel sinh học với ethanol hoặc gasohol Tại Việt Nam, năm 2020, số lượng xe máy tiêu thụ đạt hơn 2,7 triệu xe, đứng thứ hai trong khu vực ASEAN và thứ tư trên thế giới, cho thấy sự cần thiết và giá trị thực tiễn của việc phát triển mô hình xe nhiên liệu kép cho phương tiện hai bánh.

Ý nghĩa của đề tài

Xe hai bánh là phương tiện phổ biến nhất tại Việt Nam, được nhiều người lựa chọn làm phương tiện cá nhân Sự tiện lợi và đa dụng của xe hai bánh đáp ứng mọi nhu cầu di chuyển, vận chuyển và trao đổi hàng hóa, dẫn đến nhu cầu sử dụng ngày càng tăng.

Mặc dù xe hai bánh mang lại nhiều lợi ích, nhưng việc vận hành chúng cũng gây ra những tác hại đáng lo ngại, đặc biệt là lượng khí CO2 thải ra môi trường, góp phần làm tăng hiệu ứng nhà kính Mặc dù đã có nhiều phương pháp cải thiện, trong đó có động cơ điện, nhưng xe điện vẫn gặp phải một số hạn chế như phạm vi di chuyển và thời gian sạc, khiến chúng chưa được sử dụng rộng rãi.

Nhóm nghiên cứu đã đề xuất ứng dụng động cơ Hybrid trên xe hai bánh tại Việt Nam, mang lại ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ môi trường và tiết kiệm nhiên liệu Việc sử dụng động cơ Hybrid giúp giảm đáng kể lượng khí CO2 và CO thải ra, góp phần giảm ô nhiễm không khí và hiệu ứng nhà kính Đồng thời, việc áp dụng công nghệ này cũng giúp tiết kiệm nhiên liệu hiệu quả hơn so với xe sử dụng động cơ thuần xăng, từ đó nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng.

Nghiên cứu động cơ Hybrid trên xe máy đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy người tiêu dùng làm quen với xe điện Điều này không chỉ giúp tạo nền tảng cho việc sử dụng nguồn năng lượng sạch hơn mà còn góp phần vào sự phát triển của các phương tiện công nghệ tiên tiến.

Lý do chọn đề tài

Một trong những mục tiêu hàng đầu của nhóm là giảm thiểu ô nhiễm không khí do khí thải từ các phương tiện giao thông, một vấn đề đang thu hút sự chú ý của nhiều tổ chức và nhóm nghiên cứu hiện nay.

Việc tiết kiệm nhiên liệu cho phương tiện là rất quan trọng, bởi vì nguồn nhiên liệu hóa thạch không phải là vô tận Sự tích hợp giữa động cơ xăng và động cơ điện đã giúp giảm đáng kể mức tiêu thụ nhiên liệu Điều này không chỉ góp phần duy trì và tiết kiệm nguồn nhiên liệu hóa thạch, mà còn hỗ trợ các quốc gia trong việc tìm kiếm năng lượng thay thế cho tương lai.

Tình hình nghiên cứu

Vào ngày 20 tháng 8 năm 2018, Công ty Honda Việt Nam (HVN) đã ra mắt phiên bản thương mại của mẫu xe máy hai bánh đầu tiên ứng dụng công nghệ Hybrid, mang tên PCX Hybrid.

Nhiều công ty lớn trên thế giới đang giới thiệu các mẫu xe sử dụng nhiên liệu kép, phản ánh xu hướng chuyển mình sang năng lượng mới Điều này cho thấy khả năng cao trong tương lai, con người sẽ từ bỏ các phương tiện sử dụng nhiên liệu xăng dầu và chuyển sang sử dụng các loại nhiên liệu sạch.

Mục tiêu nghiên cứu

Nhóm chúng tôi hướng tới việc nâng cao hiểu biết và khảo nghiệm kiến thức đã học trong bốn năm đại học, liên kết các môn học như Điện điện tử, tin học, vi lập trình, vi điều khiển, phương tiện giao thông và nhiên liệu sạch thành một hệ thống chuyên môn Đề tài này không chỉ giúp nhóm hoàn thành mục tiêu đồ án tốt nghiệp mà còn tạo cơ hội cho mỗi thành viên trải nghiệm, trau dồi và ứng dụng kiến thức vào thực tiễn.

Nghiên cứu thiết kế và chế tạo xe nhiên liệu kép cho phương tiện hai bánh sẽ kiểm nghiệm tính khả thi và khả năng ứng dụng thực tế, góp phần giải quyết các vấn đề cấp bách trong lĩnh vực khoa học chuyên ngành.

Các kết quả hướng tới

Thiết kế, chế tạo hoàn chỉnh mô hình vật lý xe hai bánh sử dụng nhiên liệu kép xăng

- điện (PHEV) với khả năng vận hành ổn định

Việc chứng minh tính khả thi và ý nghĩa thực tiễn trong việc bảo vệ môi trường là rất quan trọng, đặc biệt trong bối cảnh cắt giảm lượng khí thải từ động cơ, nhằm giảm thiểu tác động xấu đến môi trường.

Nhóm đề tài hướng đến việc phát triển sản phẩm với tính năng và kết cấu cải tiến, nhằm thay đổi cách nhìn của độc giả về xe hai bánh và xe cơ giới Xe sử dụng nhiên liệu kép được xem là một giải pháp “sạch”, góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống của con người.

Nhiệm vụ đề tài

Nhiệm vụ của đề tài được giao được thực hiện với công việc như sau:

- Nghiên cứu, tìm hiểu, tổng quan về hệ thống nhiên liệu kép trên xe máy;

- Tính toán, thiết kế khung sườn lắp bánh xe sao cho phù hợp trên xe máy;

- Lắp đặt mạch điều khiển và pin bánh điện vào trong xe máy;

- Kiểm tra, thực nghiệm mô hình;

- Giải quyết các vấn đề liên quan tới cách sử dụng;

- Thiết lập các chế độ chuyển đổi tự động giữa các động cơ qua lại một cách hiệu quả và khoa học;

Phương pháp nghiên cứu

Nhóm nghiên cứu đã áp dụng nhiều phương pháp khác nhau để xác định các vấn đề và đề xuất giải pháp hiệu quả.

- Phương pháp nghiên cứu tổng hợp tài liệu;

- Đọc các tài liệu sách báo, sách điện tử trên Interne;

- Nghiên cứu các công thức đã có;

- Phương pháp tính toán các số liệu thực nghiệm;

- Phương pháp so sánh các số liệu

Sử dụng các phần mềm tính toán và lập trình:

Cấu trúc đề tài

Nội dung của đề tài bao gồm 6 chương:

Chương 1: Giới thiệu đề tài

Chương 2: Tổng quan giải pháp

Chương 3: Phương pháp giải quyết

Chương 4: Quy trình thiết kế

Chương 5: Thi công mô hình

Chương 6: Đánh giá kết quả, kết luận

TỔNG QUAN GIẢI PHÁP

Định nghĩa xe Hybrid (PHEV)

Xe lai sạc điện PHEV là loại xe kết hợp giữa động cơ đốt trong và động cơ điện, sử dụng pin sạc hoặc thiết bị lưu trữ năng lượng có thể nạp lại từ nguồn điện bên ngoài Đặc điểm nổi bật của xe PHEV là khả năng phục hồi năng lượng, giúp tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải Mặc dù phần lớn xe PHEV hiện có là xe chở khách, nhưng cũng tồn tại các phiên bản PHEV cho xe thương mại, xe tải nhỏ, xe buýt, xe máy và xe quân sự.

Hình 2.1: Xe máy Yamaha Grande Hybrid [13]

Cấu tạo và chức năng của xe Hybrid

2.2.1 Các bộ phận chính trên xe Hybrid

Hệ thống Hybrid xăng - điện trên xe máy có thiết kế khác nhau giữa các hãng, nhưng cơ bản bao gồm các thành phần chính: động cơ xăng cung cấp năng lượng chính, mô tơ điện hỗ trợ động cơ xăng, bộ kiểm soát công suất PCU, bình điện 12V và bình điện Hybrid.

Hệ thống Hybrid thường được lắp đặt với bình điện Hybrid ở phía sau hộc đồ dưới yên xe, trong khi PCU được đặt bên trong hộc đựng hồ.

Hệ thống Hybrid mang lại mô men xoắn cao trong thiết kế nhỏ gọn nhờ vào bộ khởi động AGG, được cấp nguồn bởi bình điện Hybrid công suất lớn.

Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống xe PCX Hybrid [14]

Bộ khởi động AGG có nhiệm vụ khởi động động cơ và máy phát điện, đồng thời tích hợp mô tơ hỗ trợ cung cấp mô men xoắn cho động cơ xăng Hệ thống Hybrid sử dụng bình điện Hybrid làm nguồn năng lượng, được hỗ trợ bởi bộ khởi động AGG thông qua bộ kiểm soát công suất PCU Mô tơ hỗ trợ này sử dụng bình điện Hybrid công suất cao với điện áp 48V, tạo ra mô men xoắn lớn cho động cơ Các bình điện Hybrid được thiết kế nhỏ gọn, phù hợp lắp đặt trên xe máy 125/150cc một cách dễ dàng.

Hình 2.3: Bộ khởi động AGG [14]

Khi xe được tăng ga từ trạng thái đứng yên hoặc khi tăng ga đột ngột, mô tơ hỗ trợ sẽ được kích hoạt, tạo ra mô men xoắn hỗ trợ cho động cơ xăng, giúp xe tăng tốc mạnh mẽ.

Mô tơ hỗ trợ được thiết kế để tăng cường hiệu suất động cơ trong một khoảng thời gian ngắn, thường là vài giây, ngay sau khi tay ga được kích hoạt Sự hỗ trợ này được điều chỉnh tương ứng với góc bướm ga, giúp xe tăng tốc nhanh chóng và dễ dàng kiểm soát.

PCU tích hợp chức năng điều khiển hỗ trợ và giám sát bình điện Hybrid, mang lại nhiều tính năng hơn và khả năng thích ứng với nguồn điện áp cao Dù được trang bị nhiều chức năng, PCU vẫn giữ thiết kế nhỏ gọn tương tự như bộ điều khiển động cơ ECU trên các phiên bản chạy xăng Điều này cho phép PCU dễ dàng lắp đặt trong không gian hạn chế của những chiếc xe máy 125/150cc.

2.2.3 Lợi ích của hệ thống Hybrid

Hệ thống HYBRID được thiết kế để cung cấp phản ứng nhanh nhạy với tay ga, đồng thời nâng cao hiệu suất hoạt động và cải thiện sự thân thiện với người dùng.

Hình 2.4: Biểu đồ mô men xoắn hỗ trợ xe PCX Hybrid [14]

Mô-men xoắn của phiên bản Hybrid đã được cải thiện đáng kể so với phiên bản động cơ xăng cùng dung tích xy lanh, với tối đa 26% công suất tăng thêm Cải tiến này giúp động cơ phản ứng nhanh chóng với sự thay đổi của tay ga, mang lại khả năng tăng tốc mạnh mẽ ở dải tốc độ thấp và vừa.

Thời gian ngắt tạm thời hoạt động của động cơ đã được giảm xuống dưới 1 giây, so với 3 ÷ 5 giây ở phiên bản xăng Sự cải tiến này không chỉ giúp giảm tiêu hao nhiên liệu mà còn tiết kiệm chi phí cho người dùng và bảo vệ môi trường hiệu quả hơn.

Mô tơ hỗ trợ đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành động cơ hỗn hợp đặc biệt, giúp nâng cao hiệu suất hoạt động Bằng cách tận dụng đặc tính của mô tơ, động cơ có thể đạt được mô men xoắn cao ngay ở vòng tua máy thấp, từ đó đảm bảo phản ứng nhanh chóng với các thay đổi của tay ga.

Hình 2.5: Các bộ phận chính trên xe [14]

Hệ thống Hybrid không chỉ tăng cường sức mạnh và tiết kiệm nhiên liệu mà còn cung cấp tính năng đa chế độ lái cho khách hàng Người dùng có thể lựa chọn giữa các chế độ D, S hoặc Idling tùy theo nhu cầu và sở thích cá nhân Việc chuyển đổi giữa các chế độ này rất dễ dàng thông qua công tắc trên tay lái bên trái.

Các phương pháp truyền động trên xe Hybrid

Tùy theo sự phối hợp giữa động cơ đốt trong và động cơ điện mà có bốn phương pháp hệ thống kết nối sau đây được sử dụng

2.3.1 Kiểu nối tiếp Động cơ điện truyền lực đến bánh xe, công việc duy nhất của động cơ nhiệt là sẽ kéo máy phát điện để phát sinh ra điện năng nạp cho ắc quy hoặc cung cấp cho động cơ điện Dòng điện sinh ra chia làm hai phần, một để sạc bình ắc quy và một sẽ dùng chạy động cơ điện Động cơ điện ở đây có vai trò truyền công suất tới truyền lực chính và bánh xe chủ động để đẩy xe, nhưng nó cũng có thể hoạt động như một máy phát điện (tái sinh năng lượng) khi xe xuống dốc và thực hiện quá trình phanh

Hệ thống truyền động song song kết hợp giữa động cơ đốt trong và mô tơ điện, cho phép cả hai cùng truyền lực tới trục bánh xe tùy theo điều kiện hoạt động Động cơ đốt trong là nguồn năng lượng chính, trong khi mô tơ điện hỗ trợ khi tăng tốc hoặc vượt dốc Hệ thống này không cần máy phát điện riêng nhờ vào khả năng hai chiều của động cơ điện, giúp nạp điện cho ắc quy trong các chế độ hoạt động bình thường Năng lượng được truyền đi với ít tổn thất, và có thể bổ sung một động cơ điện nhỏ hơn để khởi động động cơ đốt trong và nạp điện cho ắc quy.

2.3.3 Kiểu nối tiếp – song song

Hệ thống hybrid nối tiếp kết hợp cả hai phương thức nối tiếp và song song để tối ưu hóa lợi ích Trong hệ thống này, thiết bị phân chia công suất điều chỉnh tỷ lệ công suất giữa động cơ nhiệt và động cơ điện, truyền tải đến các bánh xe chủ động Đặc biệt, xe có khả năng hoạt động "êm dịu" chỉ với động cơ điện.

Hệ thống lai hỗn hợp có cấu trúc tương tự như lai nối tiếp – song song, với sự khác biệt chính là kết nối điện được chuyển từ bộ chuyển đổi tới ắc quy, và thêm một bộ chuyển đổi giữa động cơ điện/máy phát và ắc quy Điều này cho phép hệ thống linh hoạt chuyển đổi giữa hai kiểu nối tiếp và song song Mặc dù hệ thống này có những ưu, nhược điểm tương tự như kiểu lai khác, nhưng cấu trúc phức tạp hơn cũng dẫn đến yêu cầu cao hơn cho ắc quy, làm tăng chi phí So sánh giữa ba phương pháp phối hợp công suất cho thấy sự khác biệt rõ rệt trong hiệu suất và chi phí.

Dựa trên các tiêu chí về tiết kiệm nhiên liệu và truyền lực chúng ta rút ra được bảng so sánh giữa ba kiểu phối hợp công suất

Bảng 2.1: Bảng so sánh các kiểu phối hợp công suất

Kiểu lai Tiết kiệm nhiên liệu Thực hiện truyền động

Sự dừng không tái sinh

Hoạt động hiệu suất cao

Tổng hiệu suất Gia tốc

Công suất phát ra cao Nối tiếp

Ghi chú : Tính tối ưu cao Tốt Bất lợi

2.3.5 Xu hướng phát triển xe Hybrid ở Việt Nam

Hiện nay, xu hướng toàn cầu đang chuyển dịch sang các loại xe thân thiện với môi trường nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực từ phương tiện sử dụng xăng dầu Tại Việt Nam, một số doanh nghiệp sản xuất và nhập khẩu ô tô, xe máy đã bắt đầu thử nghiệm và nhập khẩu các mẫu xe hybrid.

Một nghiên cứu kéo dài 2 tháng tại Hà Nội đã so sánh khả năng tiết kiệm nhiên liệu của hai chiếc Toyota Corolla Cross, một chiếc sử dụng động cơ xăng và một chiếc sử dụng động cơ hybrid (xăng và điện) Kết quả cho thấy, trong giờ cao điểm, xe hybrid tiêu thụ trung bình 5,6 lít/100km, trong khi xe xăng tiêu thụ 10,3 lít/100km Ở giờ bình thường, xe hybrid tiêu thụ 4,8 lít/100km so với 11,2 lít/100km của xe xăng, và trên cao tốc, xe hybrid tiêu thụ 4,6 lít/100km, trong khi xe xăng là 5,7 lít/100km Điều này chứng tỏ xe hybrid tiết kiệm nhiên liệu vượt trội hơn, đồng thời giảm lượng phát thải ra môi trường từ 18,5% đến 57,4%.

Một số kiểu xe máy Hybrid đã được thiết kế chế tạo trên thế giới

Honda đã ra mắt chiếc xe tay ga hybrid đầu tiên, PCX 150, tại Tokyo Show 2018 Với động cơ 150 phân khối và hệ thống truyền động hybrid, PCX 150 là mẫu xe hai bánh đầu tiên sử dụng nhiên liệu kép Mẫu xe này nhắm đến những người tiêu dùng quan tâm đến bảo vệ môi trường, tuy nhiên hiện tại chỉ được bán tại Nhật Bản và Việt Nam với giá khoảng 90 triệu đồng.

Tạp chí Top Speed đã giới thiệu mẫu xe TVS 310R, sản phẩm của TVS, nhà sản xuất xe máy hàng đầu Ấn Độ Chiếc xe hybrid thể thao này kết hợp năng lượng từ động cơ điện 1200W và động cơ đốt trong 220cc, giúp giảm thiểu khí thải TVS 310R là mẫu xe hybrid đầu tiên được ra mắt tại triển lãm Auto Expo 2018.

Eko ET-120 là một mẫu xe máy hybrid với tốc độ tối đa 64 km/h, nổi bật với khả năng tiết kiệm nhiên liệu nhờ sự kết hợp giữa động cơ xăng và động cơ điện Ra mắt vào năm 2011 với mức giá hợp lý, Eko ET-120 được ưa chuộng như một lựa chọn lý tưởng cho người đi làm.

MP300ie là mẫu xe máy hybrid ba bánh độc đáo của Piaggio, sở hữu thiết kế phần đầu mới lạ và hai bánh trước giúp nghiêng và lái dễ dàng Phiên bản này sử dụng động cơ Piaggio Quasar mạnh mẽ với công suất lên tới 15 mã lực, kết hợp với động cơ điện không chổi than có mô men xoắn cao Xe có thể được sạc qua ổ cắm 12V hoặc bằng động cơ xăng, với thời gian sạc khoảng 3 giờ.

Hình 2.9: Mẫu xe Piaggio MP300ie Hybrid [17]

Các chế độ vận hành của hệ thống Hybrid

Hệ thống Plug-in Hybrid EV cho phép xe chạy hoàn toàn bằng điện trong khoảng cách 50km nhờ vào năng lượng từ ắc-quy, giúp xe hoạt động như một chiếc xe điện trong hầu hết các tình huống hàng ngày Tài xế có thể kích hoạt chế độ sạc bình để sử dụng động cơ xăng như một máy phát điện, cung cấp năng lượng cho ắc-quy khi cần thiết.

2.5.1 Chế độ vận hành hoàn toàn bằng điện Ở chế độ này động cơ điện một mình truyền năng lượng để kéo xe chạy Chế độ này được sử dụng khi xe chạy ở chế độ khởi hành, vận hành xe ở tốc độ thấp, hoặc những địa hình hạn chế phát thải ô nhiễm Do đặc tính động cơ điện có mômen lớn ở số vòng quay thấp vì nên được tận dụng Thêm vào đó là khi ở số vòng quay thấp động cơ đốt trong có mức tiêu thụ nhiên liệu lớn do đó sử dụng động cơ điện sẽ tiết kiệm nhiên liệu ,và không phát sinh phát thải độc hại

2.5.2 Chế độ vận hành bằng động cơ đốt trong Ở chế độ này động cơ đốt trong một mình truyền năng lượng tới để kéo xe chạy Chế độ này được sử dụng trong vùng tối ưu Khi xe đã đạt tốc độ được xác định từ đặc tính động cơ, và chạm tới được số vòng quay ở vùng tối ưu thì động cơ điện sẽ tắt và xe được chạy hoàn toàn bằng

Chế độ lai

Cả động cơ đốt trong và động cơ điện đều đóng vai trò quan trọng trong việc truyền năng lượng để đẩy xe Trong quá trình tăng tốc hoặc khi leo dốc, động cơ điện sẽ được kích hoạt để bổ sung năng lượng khi động cơ đốt trong vượt quá dải tối ưu Sự kết hợp công suất của hai động cơ này giúp xe tăng tốc tối đa và cung cấp mô men cần thiết để vượt qua các đoạn đường dốc.

Ưu điểm và nhược điểm của xe PHEV

Trong đặc tính động lực học của xe, khi khởi hành, xe chỉ sử dụng động cơ điện, cho thấy mômen của động cơ cao ở số vòng quay nhỏ, rất phù hợp cho việc khởi động Tuy nhiên, khi số vòng quay vượt quá mức định mức, mômen sẽ giảm theo đường hyperbol bậc 2 khi số vòng quay tăng, điều này cũng tương thích với đặc tính động lực học của xe.

Hình 2.10: Đặc tính momen động cơ điện [1]

Xe hybrid giúp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm bằng cách tối ưu hóa dải hoạt động của động cơ đốt trong Ở tốc độ vòng quay thấp, mômen nhỏ không đủ để vượt qua cản, do đó cần hộp số cho xe ô tô thông thường Đặc tính tiêu thụ nhiên liệu cho thấy chỉ có một vùng hoạt động tối ưu với mômen lớn và mức tiêu thụ thấp Bộ điều khiển của xe hybrid sẽ quyết định trạng thái hoạt động của động cơ, giúp điều chỉnh dải làm việc của động cơ trong vùng tối ưu.

Đặc tính kinh tế nhiên liệu của động cơ CR12DE trên xe Nissan Cube, như thể hiện trong Hình 2.11, cho thấy mối quan hệ giữa công suất ngoài và mức tiêu thụ nhiên liệu Đường kinh tế nhiên liệu, được xác định từ công suất và mức tiêu thụ này, cho thấy rằng khi động cơ hoạt động trong vùng có công suất lớn và mức tiêu thụ nhỏ, sẽ tiết kiệm nhiên liệu và giảm phát thải độc hại.

Hình 2.11: Đặc tính của động cơ đốt trong [1]

Những giải pháp khác

Khí CNG (Compressed Natural Gas) là khí tự nhiên nén, tồn tại ở trạng thái khí dưới áp suất cao và chủ yếu chứa metan CNG có thể được sử dụng thay thế cho xăng và dầu, mang lại lợi ích về việc giảm phát thải khí độc hại trong quá trình đốt cháy so với các loại nhiên liệu truyền thống Việc sử dụng CNG không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn mang lại hiệu quả kinh tế cho người tiêu dùng.

- Thải khí ô nhiễm ra môi trường ít hơn xăng, dầu;

- chi phí bảo trì thấp cho xe sử dụng CNG;

- Thiệt hại nhiên liệu thông qua sự cố tràn hoặc bay hơi là tối thiểu;

- Trộn dễ dàng và đồng đều với không khí;

- An toàn khi sử dụng do sản xuất ít khí độc hại và ít ô nhiễm;

- Phương tiện cần không gian rộng để lưu trữ nhiên liệu;

- Lượng khí CNG mà phương tiện tiêu thụ tương đối cao.

Hình 2.12: Bình chứa khí CNG [21]

LPG (Khí hóa lỏng dầu mỏ) là một nguồn nhiên liệu sạch, chủ yếu bao gồm propan và butan, được chiết xuất từ dầu mỏ Với khả năng giảm thiểu ô nhiễm môi trường so với xăng và dầu, LPG ngày càng trở nên phổ biến trong việc sử dụng cho các phương tiện giao thông hiện đại Những ưu điểm nổi bật của LPG bao gồm hiệu suất cao, tiết kiệm chi phí và thân thiện với môi trường.

- Khí LPG an toàn hơn nhờ bình chứa nhiên liệu dày và chắc chắn;

- LPG rẻ hơn một nửa so với xăng;

- Khí LPG cháy hoàn toàn và sạch trơn nên chi phí bảo dưỡng và tu sửa sẽ ít hơn xe sử dụng nhiên liệu xăng

- Nhược điểm lớn nhất của phương tiện sử dụng khí LPG là xe ít khoảng trống hơn xe sử dụng động cơ xăng vì bình chứa nhiên liệu lớn;

- Chi phí mua bình chứa nhiên liệu đắt;

- Cây xăng lắp đặt LPG khá ít, gặp khó khăn trong việc cung cấp nhiên liệu kịp thời.

Phương án thiết kế

Ý tưởng thiết kế hoán cải

Xe nhiên liệu kép được thiết kế với đầy đủ tính năng tương tự như xe máy sử dụng động cơ đốt trong truyền thống, nhưng với cải tiến giúp tiết kiệm nhiên liệu nhờ vào việc sử dụng đồng thời hai động cơ truyền động Quá trình thiết kế bao gồm các bộ phận cấu thành chính của xe nhiên liệu kép.

- Hộp chứa ắc-quy (nguồn);

- Pát gá lắp thắng, ống dây thắng;

Phương án lắp bánh điện

Bánh điện Xmen 1000W được lắp vào bánh trước của xe với kích thước 12 inch, tương thích hoàn hảo với mâm bánh xe phía trước Kích thước lốp bánh trước của xe SCR là 90/90-12, đảm bảo hiệu suất và độ ổn định khi di chuyển.

Sơ lược bánh xe điện 1000W:

- Động Cơ Xmen Vành 12, bao gồm phanh tang trống;

- Lắp cho các loại xe điện dùng lốp 99/90÷12;

- Công xuất: 800÷1000W, sử dụng ic 800÷1000W, 12 sò;

- Loại: 3 pha không chổi than.

Hình 3.1: Bánh xe điện lắp phía trước

Vỏ hợp kim cao cấp không chỉ có khả năng chịu lực tốt mà còn được thiết kế với lớp sơn cao cấp, giúp bảo vệ động cơ khỏi sự oxy hóa do các tác nhân từ thời tiết và môi trường.

Cụm dây động cơ gồm tổng cộng 8 đầu dây:

- 3 Đầu dây to màu xanh dương, xanh lá, vàng là dây pha;

- 5 đầu dây con gồm dây đỏ và đen cấp nguồn cho mắt động cơ;

- 3 dây nhỏ xanh lá, xanh dương, vàng là dây tín hiệu hall động cơ

Sản phẩm tương thích với tất cả các loại IC điều tốc từ 500W 9 sò và 500W 12 sò, bao gồm cả các dòng IC đa năng và IC thường Đặc biệt, nó rất phù hợp với IC Humi, giúp triệt tiêu tiếng động cơ, kích hoạt chế độ siêu tiết kiệm điện và tăng quãng đường di chuyển lên từ 15% đến 20%.

Phương án lắp IC điều khiển bánh điện

- Bộ điều khiển xe đạp điện xe máy điện hoặc xe 3 bánh điện 48/60V÷1000W÷40A, bo mạch có thể dùng chung xe máy điện hoặc xe 3 bánh điện công suất lớn

- Bo sử dụng động cơ 3 pha không chổi than, điều tốc đa năng

- Có thể sử dụng cảm biến hoặc không sử dụng cảm biến có dây reset tới hoặc lùi bo có chức năng lùi sau (tốc độ chậm).

- IC điều khiển bánh điện được đặt vào trong cốp xe

Hình 3.2: IC điều khiển bánh điện

Hình 3.3: Sơ đồ điều khiển bánh điện [20]

Hình 3.4: Ký hiệu bản đồ kỹ thuật bánh điện [20]

Phương án bố trí nguồn điện ắc quy

3.4.1 Ý tưởng sử dụng hộp chuyên dụng Đa phần các dự án chế tạo xe hybrid các nhà thiết kế họ thường đặt trong xe một hộp chuyên dụng để chứa bình ắc-quy Nhưng không thể bỏ qua việc các sản phẩm hộp chuyên dụng chỉ dùng cho các mẫu xe tiêu chuẩn do nhà sản xuất chế tạo với thiết kế không gian lắp đặt một cách phù hợp Cho nên khi sử dụng vào xe nhiên liệu kép thiên về hoán cải thì phải tác động làm thay đổi, cải tạo lại sao cho phù hợp với không gian trên xe, chính điều này có thể giảm độ bền, tính thẩm mỹ ban đầu của sản phẩm Từ đó, nhóm quyết định sử dụng phương án chế tạo nguồn nguyên liệu sẵn có

Hình 3.5: Hộp chứa ắc quy chuyên dùng 3.4.2 Sử dụng gỗ thông chế tạo hộp đựng ắc quy

Trong bối cảnh dịch bệnh hạn chế di chuyển, nhóm đã quyết định sử dụng hộp ắc quy chuyên dụng với vật liệu gỗ thông thay vì cao su, do gỗ thông có tính cách điện phù hợp hơn.

- Bền, đảm bảo tính thẩm mỹ;

Sản phẩm có khả năng cố định chắc chắn vào cốp xe, ngăn chặn mọi rung lắc trong suốt quá trình di chuyển, đồng thời đảm bảo chống sốc hiệu quả cho ắc quy.

- Dễ gia công, tháo lắp

Hình 3.6: Gỗ thông dùng chế tạo hộp chứa ắc quy

Với kích thước của ắc quy hiện tại, việc thi công một hộp chứa không chỉ giúp đảm bảo hoạt động ổn định của ắc quy trong quá trình di chuyển mà còn tạo ra sản phẩm dễ dàng lắp đặt cố định vào không gian cốp một cách tối ưu.

Phương án thay thế hệ thống phanh trước

3.5.1 Phanh bánh trước trên xe nguyên thủy

Xe cơ sở được trang bị phanh dẫn động thủy lực với hệ thống phanh đĩa, có cấu tạo phức tạp và bao gồm nhiều bộ phận với chức năng riêng biệt, nhằm đảm bảo sự vận hành ổn định cho toàn bộ hệ thống.

Về cơ cấu phanh đĩa bao gồm:

Phanh đĩa được gắn với trục bánh xe và được thiết kế với các lỗ, rãnh nhằm tản nhiệt trong quá trình sử dụng Điều này giúp giảm thiểu sự mài mòn và hư hỏng của phanh, đảm bảo hiệu suất hoạt động tốt hơn.

- Hai má phanh: Là một khối thống nhất từ hợp kim, gốm, kevlar, được kẹp ở hai bên đĩa phanh;

- Tay phanh, ống dầu, khay đựng dầu phanh;

- Xi lanh-piston phanh: Có tác dụng truyền lực bộ phận phanh, tạo lực ép lên má Nhờ đó

Hình 3.7: Hệ thống phanh đĩa trên xe cơ sở

Các bộ phận này được tháo rời để thay thế bánh điện và phanh tang trống để phù hợp với ý tưởng thiết kế ban đầu

3.5.2 Phanh bánh trước sau hoán cải

Phanh trước sau hoán cải là phanh dẫn động cơ khí, có cấu phanh là loại phanh guốc

Hình 3.8: Cấu tạo của phanh tang trống của xe máy [13]

Phanh trên bánh điện kéo bằng cáp

- Guốc phanh gián tiếp đẩy má phanh;

- Má phanh bề mặt tiếp xúc tạo ra ma sát;

- Trục đẩy má phanh trực tiếp đẩy guốc phanh và má phanh vào bề mặt tác dụng;

- Cầu phanh bộ phận kết nối giữa đũa phanh và trục đẩy;

- Đũa phanh được nối với dây cáp;

- Lò xo hồi vị có tác dụng ép piston trở về vị trí ban đầu khi áp suất dầu giảm

Nguyên lý làm việc của phanh tang trống:

Khi người lái bóp phanh bên tay trái, dây cáp sẽ kéo cần đũa phanh, làm cho trục đẩy má phanh hoạt động như một đòn bẩy, ép guốc phanh vào bề mặt tang trống của bánh xe Quá trình này tạo ra ma sát, giúp giảm tốc độ quay của bánh xe Khi người lái buông phanh, lò xo sẽ kéo guốc phanh trở về vị trí ban đầu.

- Ưu điểm và nhược điểm của phanh tang trống: Ưu điểm

+ Rẻ tiền và lúc phanh không sợ bị sốc;

+ Chi phí sửa chữa thấp, ít hư hỏng hơn phanh đĩa do được bọc bởi trống phanh

+ Hiệu quả phanh kém hơn phanh đĩa;

+ Do được bọc trong trống phanh nên khó làm mát vì vậy mà làm ảnh hưởng đến các chi tiết bên trong;

+ Trọng lượng lớn hơn phanh đĩa.

Ý tưởng sơ bộ

Trước khi thực hiện phương pháp thay đổi chế độ điều khiển thì xe cơ sở hoạt động bằng động cơ xăng, các thông số bao gồm:

- Động cơ bốn kỳ, một xylanh;

- Công suất tối đa 6.4 kW/7,500 rpm

- Momen cực đại 9.2 Nm/6,000 rpm

Xe sau khi hoán cải được trang bị thêm một động cơ điện ở phía bánh trước

- Lắp phanh tang trống vào bánh trước của xe;

Hình 3.9: Phanh tang trống được lắp đặt

- Thay thế bánh cũ của xe cơ sở thành bánh xe điện công suất 1000W;

Hình 3.10: Bánh điện sau khi lắp

- Lắp IC điều khiển bánh điện vào cốp xe;

Hình 3.11: Nối dây IC vào nguồn ắc quy

- Đặt hộp đựng ắc quy 48V vào cốp xe;

Các chế độ điều khiển

Cấp nguồn 12V từ ắc quy để khởi động màn hình LCD hiển thị chữ OFF, trong khi các chức năng chờ của vi điều khiển STM-32 được bật Khi người dùng nhấn nút Down để chọn chế độ bên tay ga, màn hình LCD sẽ hiển thị chế độ nhưng chương trình vẫn không chạy Khi người dùng nhấn nút Set, LCD sẽ chuyển từ OFF sang ON và chế độ được chọn sẽ bắt đầu chạy chương trình tương ứng.

Chế độ hiển thị chạy điện được gọi là Mode 0 trên màn hình LCD Khi người dùng nhấn nút set ở chế độ này, mạch điện sẽ kích hoạt rơ le để cắt khóa xe máy, ngăn không cho xe hoạt động và đồng thời khóa xe điện.

Kích rơ le Đóng khóa ĐCĐT tắt Đ ĐCĐ hoạt động

3.7.3 Chế độ chạy xăng Ở chế độ chạy xăng được đặt là Mode 1 trên màn hình LCD Ở mode 1 nếu người dùng đã bấm nút set rồi thì không cần bấm lại chỉ cần bấm nút Down để chuyển chế độ từ mode 0 qua mode 1 thì mạch điện sẽ nhận được tín hiệu thay đổi, sau đó sẽ kích rơ le cắt khóa của bánh điện không cho xe điện hoạt động và đóng tay ga xe máy

Hình 3.14: Lưu đồ thuật toán chế độ chạy xăng

Kích rơ le Đóng khóa ĐCĐT hoạt động Đ ĐCĐ tắt

3.7.4 Chế độ chạy kết hợp xăng và điện

Giữ nguyên trạng thái ĐCĐ hoạt động Kích rơ le Đ

Ngắt ĐCĐ ĐCĐT hoạt động

Chế độ chạy xăng và điện Đ

Chế độ chạy kết hợp giữa xăng và điện, được gọi là Mode 2, cho phép người dùng chuyển đổi giữa hai nguồn năng lượng Khi chuyển sang Mode 2, mạch điều khiển sẽ khóa xe điện và cắt khóa xe máy, đồng thời kiểm tra tốc độ bánh xe Nếu tốc độ vượt quá 30 km/h và tay ga giữ ổn định, mạch điều khiển sẽ chờ tay ga về dưới 10% để thực hiện thao tác kích đề xe Sau khi kích đề xong, mạch sẽ kiểm tra lại tốc độ và tay ga Trong trường hợp xe chở quá tải hoặc lên dốc, nếu tay ga về dưới 10%, mạch điều khiển sẽ kích hoạt bánh điện, giúp trợ lực cho cả hai bánh cùng hoạt động.

QUY TRÌNH THIẾT KẾ

Kết quả của việc thiết kế, chế tạo cơ khí các bộ phận cấu thành xe 2 bánh sử dụng động cơ PHEV

4.1.1 Thiết kế kết hợp tay ga cơ - điện

Tay ga điện và tay ga cơ khác nhau về cách điều khiển, nhưng nhờ cấu trúc kỹ thuật tương đồng, việc thiết kế tay ga tích hợp trở nên đơn giản hơn Sản phẩm này không chỉ đáp ứng đầy đủ các chức năng và nhiệm vụ mà còn đảm bảo tính thẩm mỹ cao.

Tay ga cơ hoạt động dựa trên cơ cấu lực kéo tác động lên tay vặn, kết nối với dây ga để điều chỉnh bướm ga, từ đó kiểm soát độ mở phù hợp với tốc độ mong muốn Các bộ phận chính của tay ga cơ bao gồm

- Cuộn dây ga cơ có góc quay 90 0 điều khiển độ mở cánh bướm ga từ mức thấp tới mức cao

Hoạt động của tay ga dựa trên hiệu ứng Hall, sử dụng cảm biến Hall để đo độ lớn từ trường của nam châm định vị trên tay vặn khi góc quay tay ga thay đổi Điện áp đầu ra của cảm biến tỉ lệ thuận với độ lớn từ trường tại vị trí tiếp giáp.

Cảm biến Hall hoạt động bằng cách gửi tín hiệu điện áp tới bộ xử lý trung tâm, với điện áp thay đổi theo góc quay của tay ga Nhờ đó, bộ xử lý có khả năng điều khiển tốc độ của motor điện Tay ga điện được xem như một biến trở và bên trong tay lái có ba bộ phận chính.

- Rãnh từ làm bằng nam châm;

- Giá trị điện áp của tay lái đo được nằm trong khoảng 0.843÷3.657 V.

Thiết kế tay ga cơ - điện

Dựa vào đặc tính đối lập về mặt cấu tạo trong quá trình vận hành

Tay ga cơ phải dùng lực để tác động kéo bướm ga và hồi vị nhờ lò xo bướm ga; Tay ga

Khi tích hợp cảm biến vào cùm ga cơ, việc hồi vị nam châm trên tay ga hoàn toàn phụ thuộc vào cơ cấu của tay ga cơ trong động cơ xăng.

Sử dụng phần mềm Autocad để tạo bản vẽ cơ sở giúp kết nối hai đối tượng một cách hợp lý về mặt kỹ thuật, từ đó nâng cao tính khả thi trong quá trình sản xuất.

Hình 4.1: Bản vẽ cùm ga cơ và điện 4.2.1 Gia công viền nhựa chứa cảm biến Hall

Viền nhựa được gia công cắt gọt từ thiết bị điều khiển ga chuyên dụng nhằm cải tiến xe điện, mang lại cảm giác vặn ga chân thực hơn Thiết bị này hoạt động tương tự như tay ga điện thông thường, nhưng sử dụng dây cáp trung gian để điều chỉnh ga Lò xo hồi với độ cứng cao giúp cảm giác lái khi tăng tốc giống như khi sử dụng tay ga trên xe máy.

Việc kế thừa chi tiết có cảm biến Hall để gia công định vị trên cùm ga cơ yêu cầu sự tỉ mỉ và chính xác trong việc đảm bảo kích thước khoảng cách Điều này giúp khi lắp tay vặn vào ống ga, vị trí của cảm biến và rãnh từ sẽ tương thích, từ đó đảm bảo hoạt động ổn định trong quá trình vận hành.

4.2.2 Cố định viền nhựa vào cùm ga

Sử dụng keo AB lắp 2 chi tiết vào nhau, dựa vào cấu trúc bền vững của keo sau khi đóng

Thiết kế hộp chứa acquy dùng cho động cơ điện

Acquy không chỉ có vai trò khởi động động cơ xe mà còn cung cấp điện cho hệ thống điều khiển, hiển thị và các thiết bị điện khác Ngoài ra, acquy còn hoạt động như một nguồn điện dự phòng khi hệ thống xăng không đủ để vận hành.

Acquy cho xe nhiên liệu kép là loại acquy axit với dung lượng 12V/bình, do đó, việc thiết kế hộp chứa để bảo vệ acquy khỏi sốc trong quá trình di chuyển là rất quan trọng Hơn nữa, việc cố định hộp chứa acquy vào cốp xe sẽ đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn trong quá trình sử dụng.

Hộp chứa acquy được gia công từ vật liệu gỗ thông với các đặc tính:

+ Dễ gia công cắt gọt;

+ Chịu lực tổng thể tốt;

+ Khối lượng nhẹ, bám dính đinh ốc;

4.3.1 Nghiên cứu phương án gá lắp phanh tang trống hãm bánh điện

Do sự không phù hợp giữa pát định vị bánh điện và phanh tang trống, cần thiết phải thêm một pát trung gian để liên kết và cố định vị trí của đùm phanh Việc này sẽ đảm bảo quá trình thao tác diễn ra ổn định, tránh tình trạng phanh bị xê dịch, từ đó nâng cao tính an toàn cho hệ thống phanh.

Hình 4.4: Pát định vị bánh xe phía bên phải

Hình 4.5: Pát định vị bánh xe phía bên trái

Hình 4.6: Bản vẽ 2D pát cố định phanh tang trống

Thiết kế mạch điện điều khiển

Lấy cảm hứng từ xe hybrid, nhóm em đã cải tạo xe máy sử dụng động cơ đốt trong thành xe nhiên liệu kép, kết hợp xăng và điện Xe được trang bị động cơ đốt trong truyền thống làm nhiệm vụ chính, cùng với bình chứa nhiên liệu, khối pin và mô tơ điện Đặc biệt, xe nhiên liệu kép có khả năng tự sạc trong quá trình vận hành bằng xăng hoặc sạc trực tiếp từ nguồn điện lưới 220V.

Thiết kế mạch điều khiển xe nhiên liệu kép kết hợp hợp lý giữa động cơ xăng và động cơ điện nhằm tối ưu hóa các chế độ hoạt động như khởi hành, leo dốc và chạy trong đô thị Điều này không chỉ giúp giảm mức tiêu hao nhiên liệu mà còn nâng cao khả năng vận hành của xe.

Phần mềm thiết kế

Phần mềm Altium Designer được sử dụng để thiết kế mạch điện ECU, giúp tính toán và lựa chọn linh kiện phù hợp Đây là công cụ chuyên dụng, hỗ trợ thiết kế mạch điện một cách hiệu quả và tối ưu hóa theo mô hình yêu cầu.

Hình 4.8: Phần mềm Altium Designer

Hình 4.9: Mạch cảm biến Hall 3 pha

Cảm biến Hall lệch pha 90 độ hoạt động bằng cách thu tín hiệu từ bánh điện và truyền về IC của xe điện qua các cổng Hall A, Hall B, Hall C và một cổng nối đất Tín hiệu này được IC điều khiển sử dụng để đọc số xung trong một vòng quay, từ đó tính toán vận tốc của bánh xe điện.

Vì mạch điện tổng cần nguồn điện áp 5V để nuôi các linh kiện nên, mạch hạ áp đóng vai trò hạ điện áp 48V xuống còn 5V

Hình 4.11: Mạch cảm biến ga

Sử dụng bộ khuếch đại LM358 để so sánh giá trị tay ga, tín hiệu từ THL được lọc qua R32, R33 và tụ điện C3 trước khi vào cổng số 3 Quá trình này giúp khuếch đại tín hiệu vào IC điều khiển STM-32, cho phép đo dải tay ga từ 0.843 đến 3.657 V.

Mạch LCD hoạt động với điện áp từ 2.5 đến 6V và sử dụng giao tiếp I2C thông qua các chân SDA và SCL kết nối với vi điều khiển.

Hình 4.13: Mạch điện hoàn chỉnh và màn hình LCD

THI CÔNG MÔ HÌNH

Thi công sơn xe

- Bước 1: Tháo gỡ những phần áo xe có khiếm khuyết do va quẹt, té ngã,

Để xử lý các vùng trầy xước lớn, hãy sử dụng giấy nhám 400 để mở rộng mí và loại bỏ nhanh chóng màu sơn cũ Đối với các vết trầy nhỏ và cạn, sử dụng giấy nhám 1200 mà không cần phải loại bỏ hoàn toàn lớp sơn cũ.

Áo xe máy được làm bằng nhựa, vì vậy không cần thực hiện quá trình sơn lót chống ăn mòn như xe ô tô Sau khi làm sạch bề mặt cần sơn, chỉ cần trét matit để lấp đầy các vị trí lõm và xả nhám cho phẳng nhất có thể Việc xả matit cần được thực hiện dễ dàng, tránh trét quá dày để không tốn thời gian và công sức cho việc làm phẳng bề mặt matit.

Hình 5.1: Vệ sinh sạch bề mặt khiếm khuyết

Hình 5.2: Vị trí đã được trét matit

Hình 5.3: Xả nhám làm phẳng bề mặt

Hình 5.4: Sơn hoàn thiện bề mặt

Hình 5.5: Lắp ráp các bộ phận

Thi công lắp pát gá bánh điện vào trục trước xe máy

Pát gá lắp cần được thiết kế tương thích với phuộc và bánh xe điện, đồng thời đảm bảo khoảng sáng gầm xe phù hợp Thiết kế này cũng phải đảm bảo độ cứng và vững chắc, khả năng đánh lái an toàn, cũng như khả năng chịu đựng tác động từ mặt đường trong quá trình vận hành thực nghiệm.

Vật liệu dùng chế tạo là loại thép tấm cán nóng có thể chịu được nhiều điều kiện môi trường Đặc biệt dễ bảo quản với độ bền cao

Sử dụng thép tấm 4 ly gia công chế tạo pát gá lắp bánh điện.

Hình 5.8: Hoàn thiện pát định vị bánh điện bên trái và bên phải

Hình 5.9: Pát cố định phanh tang trống hoàn thiện và lắp ráp

Hình 5.10: Gá lắp bánh điện vào pát

Kiểm tra 3 chế độ vận hành tại chỗ

5.3.1 Chế độ chạy bằng động cơ đốt trong Ở chế độ này khi đề máy động cơ hoạt động tốt cho thấy các bộ phận như: Rơ-le, chổi than, củ đề, hoạt động hiệu quả Động cơ không có các hiện tượng bị rò rỉ nước, dầu bôi trơn, nhiên liệu Động cơ làm việc ở tốc độ vòng quay thấp (khoảng 30% tốc độ quay định mức) cho thấy các bộ bận lắp chặt của các thiết bị lên động cơ ở mức ổn định ở tốc độ này động cơ không gây ra tiếng gõ, khí xả không màu Động cơ làm việc ở tốc độ vòng quay cao ở vòng tua 6000 vòng/phút mô men xoắn cực đại là 9.2Nm và công suất cực đại đạt 6,4kW ở vòng tua 7,500 vòng/phút Ở tốc độ vòng quay này xe hoạt động ổn định không có hiện tượng rung lắc Nhiệt độ nước làm mát trong lòng động cơ hoạt động ổn định ở mức 90 0 C

5.3.2 Chế độ chạy bằng điện Ở chế độ này khi vận tốc ở dưới 30km/h thì hệ thống sẽ tự động chuyển sang chạy điện và trong trường hợp vận tốc vượt qua 30km/h thì hệ thống sẽ tự động ngắt chế độ chạy bằng điện mà chuyển sang sử dụng động cơ xăng Chế độ này phù hợp khi di chuyển ở trong nội thành, nơi có tốc độ di chuyển thấp, với chế độ này xe có trọng lượng lớn là 114kg nên quãng đường di chuyển vào khoảng 55km/ 1 lần sạc thấp hơn những loại xe điện thông thường với quãng đường là 90km/ 1 lần sạc

5.3.3 Chế độ hỗn hợp Ở chế độ này cả hai động cơ hoạt động tốt, khi tài xế muốn tăng tốc độ cao vượt qua dải tốc độ tối ưu ở trên đường bằng phẳng hoặc trường hợp vượt dốc thì bộ điều khiển trung tâm sẽ kết hợp cả hai động cơ là động cơ xăng và động cơ điện cùng hoạt động chung với nhau cung cấp thêm mô men để xe vượt dốc.

Kết quả vận hành và độ an toàn

Kết quả vận hành cho thấy xe hoạt động ổn định với động cơ xăng và động cơ điện tối ưu hóa công suất Các bộ phận an toàn đạt tiêu chuẩn, bao gồm hệ thống chiếu sáng và phanh trước sau không bị rò rỉ Khe hở phanh ngắn và áp suất lốp đạt yêu cầu, với lốp trước 1,75 kg/cm² và lốp sau 2,25 kg/cm².

ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN

Kết quả đạt được

Đề tài “Nghiên cứu thiết kế chế tạo xe nhiên liệu kép trên phương tiện hai bánh” đã hoàn thành mục tiêu và tiến độ mà nhà trường đề ra, mặc dù gặp nhiều khó khăn do dịch bệnh Sự nỗ lực không ngừng của các thành viên cùng với sự hỗ trợ tận tình từ thầy Th.S Nguyễn Văn Bản đã giúp nhóm đạt được kết quả khả quan Nhóm đã đạt được những kết quả đáng kể trong quá trình thực hiện đề tài.

- Nghiên cứu thành công mô hình hoàn thiện xe nhiên liệu kép;

- Thiết kế - chế tạo các bộ phận, linh kiện cấu thành xe nhiên liệu kép thông qua việc hoán cải trên một xe máy SCR phổ thông;

- Giảm lượng khí thải gây ô nhiễm môi trường trong quá trình vận hành xe nhiên liệu kép so với việc dùng thuần động cơ đốt trong;

- Cắt giảm nguồn phát thải dư thừa bằng việc có thể linh hoạt giữa các chế độ chạy;

- Gia tăng quãng đường di chuyển khi sử dụng 2 nguồn cấp động năng trên xe;

- Các chế độ điều khiển linh hoạt, đáp ứng được các điều kiện vận hành như mục tiêu đề ra

Kết quả về mặt lý thuyết:

Tổng hợp kiến thức về xe hybrid và cung cấp thông tin chi tiết về thiết kế, chế tạo cũng như hoàn thiện xe PHEV.

+ Nắm được cơ bản về mặt cấu tạo, chức năng và nguyên lý hoạt động trên xe nhiên liệu kép;

+ Chủ động trong cách tìm ra hướng giải quyết, phân tích tài liệu, phân tích tình huống dựa trên kiến thức có sẵn để thực hiện đề tài;

+ Sử dụng các phần mềm trong thiết kế chi tiết làm tiền đề cho quá trình chế tạo, đo đạc Kết quả về mặt thực hành:

+ Thiết kế, chế tạo được mô hình xe nhiên liệu kép dựa trên mục tiêu ban đầu;

Chúng tôi chuyên chế tạo và cải tạo các chi tiết theo kích thước và yêu cầu hoạt động cụ thể Ngoài ra, chúng tôi thực hiện mô phỏng mạch điện điều khiển chế độ bằng phần mềm Fritzing và Autocad Đặc biệt, chúng tôi thiết kế và chế tạo xe nhiên liệu kép với ba chế độ hoạt động: xăng, điện và kết hợp.

+ Mô hình hoạt động ổn định thông qua kiểm nghiệm các chế độ chạy;

+ Mô hình xe nhiên liệu kép đã thực tế đã được hoàn thành dựa trên phương án hoán cải từ xe Honda SCR

Đánh giá mô hình

- Xe hoạt động êm dịu với chế độ thuần động cơ điện, khả năng tăng tốc với momen lớn là ưu điểm của chế độ này;

- Thông qua việc hoán cải thì chi phí lắp đặt và chế tạo ra một xe nhiên liệu kép là khá thấp so với những tính năng mang lại;

- Sinh viên có thể tiếp cận trực quan mô hình xe PHEV qua vận hành và trải nghiệm thực tế

- Tình hình dịch phức tạp và nguồn kinh phí có hạn nên một số chi tiết không thể đảm bảo đúng yêu cầu thẩm mỹ mà nhóm mong muốn;

Xe Honda SCR và các linh kiện, phụ kiện của nó không phải lúc nào cũng mới, dẫn đến chất lượng và khả năng vận hành có thể gặp một số vấn đề Những lỗi không mong muốn như khó khởi động, tín hiệu chập chờn và sự lỏng lẻo ở các bộ phận lắp ghép đôi khi xảy ra.

Thuận lợi và khó khăn

Nhờ sự hướng dẫn tận tình từ thầy Th.S Nguyễn Văn Bản và các giảng viên tại Viện Kỹ Thuật Hutech, nhóm đã nhận được sự hỗ trợ quý báu, góp phần quan trọng vào thành quả đạt được.

Mặc dù tình hình dịch bệnh gặp nhiều khó khăn, nhưng nhờ vào chuỗi cung ứng hàng hóa, các linh kiện và phụ tùng sửa chữa vẫn có thể đặt hàng Dù tốn nhiều thời gian và chi phí cao, nhóm đã nỗ lực hết mình để tìm kiếm và thu thập các vật tư cần thiết nhằm thực hiện mô hình.

Nhóm gặp phải khó khăn lớn về nhân lực và vật lực do thời gian thực hiện hạn chế Tình hình dịch bệnh khiến các thành viên phải làm việc ở những nơi khác nhau, trong khi các linh kiện và phụ tùng cần thiết phải đặt hàng mất nhiều thời gian và có giá thành cao hơn bình thường.

- Đề tài xe nhiên liệu kép rất ít tài liệu từ các công trình nghiên cứu nên quá trình tìm hiểu và thu thập thông tin khá khó khăn.

- Xe dùng cả động cơ xăng và điện nên các chi phí phụ tùng, linh kiện khá cao so với kinh phí thực hiện mà nhóm đề ra

- Thời gian thực hiện rất tốn nhiều thời gian do không linh hoạt được trong khâu chuẩn bị dụng cụ và linh kiện, phụ tùng thay thế sửa chữa

- Viết code, vẽ thiết kế và tính toán lắp đặt khá mất thời gian do thiếu nhân lực hỗ trợ trực tiếp.