NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
Hà Nội, Ngày........tháng........năm 2015
Giảng viên hướng dẫn
(ký và ghi họ tên)


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................

Trong quá trình nghiên cứu, do chưa có nhiều kinh nghiệm chuyên môn nên nhóm còn
nhiều thắc mắc và sai sót. Chúng tôi xin gửi lời cảm ơn đến thầy Khổng Minh – Bộ
môn Cơ Điện Tử, Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội đã tận tình giải đáp và giúp
đỡ nhóm thực hiện và hoàn thành đề tài này. Xin chân thành cảm ơn !
Nhóm sinh viên thực hiện :
Nguyễn Văn Huy
Nguyễn Xuân Hiệp
Nguyễn Trung Thuy
Nguyễn Tiến Huy


Mục Lục
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG ..........................................................................1
1.1 Đặt vấn đề ...........................................................................................................1
1.2 Mục tiêu của đề tài ............................................................................................1
1.3 Nội dung nghiên cứu của đề tài ........................................................................2
1.4 Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................2
1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ..........................................................................2
CHƯƠNG II : TỔNG QUAN .......................................................................................4
2.1

Tình hình phát triển của các loại xe điện trên thế giới .................................4

2.2 Các loại xe điện hiện nay tại Việt Nam ...........................................................8
2.3 Một số đề tài đã nghiên cứu về xe điện tại Việt Nam .....................................9
2.3.1 Thiết kế chế tạo ô tô điện 4 chỗ ngồi ( chuyển đổi từ ô tô thông thường chạy
bằng động cơ đốt trong – Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM) ....................................9
2.3.2 Đồ án thiết kế và chế tạo xe lai ......................................................................10
2.4 Đề tài chế tạo xe điện mini chạy trong khu du lịch ........................................11
CHƯƠNG III : MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ..........................13



Danh Mục Hình Ảnh Và Bảng Biểu
Hình 2. 1 Các loại phương tiện giao thông điện đang thay đổi thế giới..........................4
Hình 2. 2 Các thành tựu đột phá trong lĩnh vực chế tạo xe điện đã đạt được (phần 1 ) ..5
Hình 2. 3 Các thành tựu đột phá trong lĩnh vực chế tạo xe điện đã đạt được ( phần 2) ..6
Hình 2. 4 Các mặt lợi và những điểm còn hạn chế của xe điện ......................................7
Hình 2. 5 Xe điện Burby’s 50 ..........................................................................................8
Hình 2. 6 Xe sân golf 4 chỗ Eagle ...................................................................................8
Hình 2. 7 Xe điện Tùng Lâm 2 chỗ VNE.CAR 02 ( xuất xứ Việt Nam ) .......................9
Hình 2. 8 Xe điện Tùng Lâm 4 chỗ VNE.CAR 04B2 .....................................................9

Hình 3. 1 Sơ đồ hệ thống xe điện ..................................................................................13
Hình 3. 2 Tọa độ của xe trong không gian ....................................................................16
Hình 3. 3 Mô hình xe thành một hệ nhiều vật ...............................................................18
Hình 3. 4 Sơ đồ mạch điều khiển ..................................................................................25
Hình 3. 5 Lập trình Arduino ..........................................................................................26
Hình 3. 6 Lập trình Arduino trên điện thoại ..................................................................27
Hình 3. 7 Mô phỏng hoạt động của mạch .....................................................................28

Hình 4. 1 Bản thiết kế hoàn chỉnh .................................................................................29
Hình 4. 2 Khung ............................................................................................................30
Hình 4. 3 Bánh xe ..........................................................................................................31
Hình 4. 4 Động cơ .........................................................................................................32
Hình 4. 5 Động cơ MY1016Z3 .....................................................................................37
Hình 4. 6 Đường đặc tính của động cơ ..........................................................................38
Hình 4. 7 Thông số và kích thước động cơ MY1016Z3 ..............................................38
Hình 4. 8 Ác quy............................................................................................................39
Hình 4. 9 Trục ................................................................................................................39
Hình 4. 10 Bảng đường kính trục theo tiểu chuẩn TCVN 142-64 ................................40



Các Ký Hiệu

Tên
Khối lượng bánh
Khối lượng thân
Tải trọng
Vận tốc bánh xe
Bán kính bánh xe
Vận tốc thân xe
Độ dốc
Hệ số ma sát lăn
Hiệu suất
Động năng
Thế năng
Momen ma sát
Công suất
Tâm quay tức thời
Bán kính quay tức thời
Ứng suất
Ứng suất cho phép
Ứng suất xoắn

Ký hiệu
m(b)
𝑚𝑡
𝑚𝑡𝑡
V(b1) (V1) , V2, V3,..
𝑟1 , 𝑟2 , 𝑟3 , 𝑟4 , 𝑟



CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Đặt vấn đề
Cuộc sống hiện đại và ngày càng phát triển kéo theo nhu cầu sử dụng của con người đối
với sản phẩm công nghệ ngày càng gia tăng cả về số lượng và chất lượng. Hiện nay việc
sử dụng các phương tiện để đi lại trở nên cực kỳ thiết yếu đối với chúng ta. Nó không
chỉ đơn giản là chiếc ô tô, xe máy để đi làm, để vận chuyển hàng hóa mà ngày nay đến
cả các khu du lịch, công viên giải trí… cũng cần một chiếc xe có thể giúp du khách di
chuyển dễ dàng mà nhanh chóng thuận tiện. Để đáp ứng nhu cầu đó, nhóm chúng tôi đã
quyết định nghiên cứu chế tạo một loại xe điện mini để phù hợp sử dụng trong các khu
công viên du lịch. Điểm cốt lõi của chiếc xe là nó chạy trong các khu vui chơi, giải trí
nên ngoài việc nó thuận tiện, dễ sử dụng, thân thiện với môi trường thì nó còn phải có
một thiết kế mới mẻ, tinh tế để hấp dẫn du khách. Hiện nay, trên thị trường đã có nhiều
sản phẩm xe điện chế tạo theo mô hình này và tại nhiều khu du lịch đã bắt đầu áp dụng
vào thực tế, song hầu hết chúng là các loại xe theo kiểu như mô hình xe bus với nhiều
chỗ ngồi, dẫn động bằng động cơ lắp ở bánh sau và điều hướng bằng 2 bánh trước (
giống như trên ô tô ). Điều này dẫn đến một hạn chế là nếu đi trong địa hình rừng núi,
trong các vườn quốc gia có nhiều vùng đất nhão nên nếu xe bị lầy bánh sau thì sẽ không
di chuyển được và đặc biệt là những xe này thường có trên 10 chỗ ngồi nên khá lớn
khiến cho việc di chuyển khá khó khăn. Biết được điều đó nên nhóm đã quyết định thiết
kế động cơ nằm ở giữa thân xe và sẽ truyền chuyển động đến các bánh sau và bánh trước
bằng bộ truyền động đai răng. Điều này sẽ khắc phục được các nhược điểm đã nêu ở
trên nhưng lại khiến cho việc thiết kế trở nên khó hơn. Phần này là mục tiêu nghiên cứu
chủ chốt của đề tài.

1.2 Mục tiêu của đề tài
Thiết kế và chế tạo chiếc xe với các thông số dự kiến :
 Tải trọng : 2 người ( 140kg )

o

1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
 Ý nghĩa khoa học :
o Xây dựng các bài toán động học và động lực học cho xe điện mini 4 bánh
o Mô hình hóa chuyển động hệ nhiều vật cho xe 4 bánh

2


 Ý nghĩa thực tiễn
o Góp phần nâng cao chất lượng dịch vụ tại các khu du lịch, vui chơi, giải
trí
o Mang đến một làn gió mới trong việc thiết kế chế tạo các phương tiện vận
chuyển. Đáp ứng nhu cầu về một sản phẩm đột phá, sáng tạo ngày càng
cao của con người
o Giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường, tiếng ồn. Bước đầu thay đổi thói
quen của con người trong việc bảo vệ môi trường

3


CHƯƠNG II : TỔNG QUAN

2.1

Tình hình phát triển của các loại xe điện trên thế giới

Chúng ta cùng nhìn lại sự phát triển của các loại xe điện hiện nay trên thế giới qua các
infographic vui dưới đây :


8


Hình 2. 7 Xe điện Tùng Lâm 2 chỗ VNE.CAR 02 ( xuất xứ Việt Nam )
Nguồn : http://www.tunglamco.com.vn/

Hình 2. 8 Xe điện Tùng Lâm 4 chỗ VNE.CAR 04B2
Nguồn : http://www.tunglamco.com.vn/

2.3

Một số đề tài đã nghiên cứu về xe điện tại Việt Nam

2.3.1 Thiết kế chế tạo ô tô điện 4 chỗ ngồi ( chuyển đổi từ ô tô thông thường chạy
bằng động cơ đốt trong – Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM)
Đề tài này nghiên cứu cách chế tạo ra một chiếc xe ô tô 4 chỗ ngồi bằng cách thay
thế động cơ đốt trong của chiếc xe bằng một động cơ điện có công suất tương ứng
9


,nghiên cứu sử dụng bộ nguồn, sạc cho động cơ này và giữ nguyên thiết kế của
chiếc xe.

 Những điểm đã làm được :
 Chuyển đổi xe ô tô sử dụng động cơ đốt trong sang động cơ điện.
 Nghiên cứu tính toán ra các thông số kỹ thuật của xe sau khi chuyển đổi,
so sánh kết quả thu được với việc sử dụng động cơ đốt trong mang lại
nhiều kết quả tích cực.
 Những ưu điểm của đề tài :

 Những điểm còn hạn chế :
 Thiết kế và chế tạo khó khăn do phải kết hợp 2 kiểm động cơ.
 Mới dừng ở chế tạo mô hình, chưa thể đưa vào hiện thực hóa thương mại
do đòi hỏi yếu tố kỹ thuật cao so với điều kiện thực tế tại nước ta hiện
nay.
2.4 Đề tài chế tạo xe điện mini chạy trong khu du lịch
 Những điểm kế thừa các đề tài trước :
 Mục đích nghiên cứu là để chế tạo một chiếc xe điện có giá thành rẻ, tiêu
thụ ít năng lượng trong bối cảnh nguồn tài nguyên thiên nhiên là xăng
dầu đang ngày càng cạn kiệt, đặc biệt là nó không gây tiếng ồn và ô
nhiễm môi trường.
 Những điểm mới trong đề tài :
 Chiếc xe hoàn toàn chạy bằng động cơ điện.
 Thiết kế chế tạo khung xe phù hợp với không gian các khu du lịch .
 Điều hướng bằng vô lăng nhưng không theo cách thông thường trên các
loại xe ô tô ,mà sử dụng encoder để đo góc quay của vô lăng qua đó điều
chỉnh thay đổi vận tốc giữa 2 bánh dẫn đến chuyển động quay của xe.
 Sử dụng bộ truyền đai răng để truyền chuyển động từ động cơ đến bánh
trước và bánh sau ,thay vì chỉ bánh sau như các loại xe truyền thống.
Điều này giúp xe vẫn có thể đi được nếu bánh sau bị kẹt lầy ( điều hay
gặp trong các khu vườn quốc gia sau khi mưa đất ở đây thường bị nhão
ra dẫn đến xảy ra trường hợp các xe dẫn động bằng bánh sau không di
chuyển được nếu bánh sau kẹt ).

11


 Những điều đúc kết lại được sau khi hoàn thành đề tài :
 Việc các loại xe điện chưa thực sự phổ biến tại nước ta hiện nay cũng
như tại các khu du lịch thì việc nghiên cứu chế tạo chúng hoàn toàn có

Động cơ

Năng lượng 2

Bánh

Hình 3. 1 Sơ đồ hệ thống xe
điện
Liên kết năng lượng

Khối điện tử

Liên kết tín hiệu, điện
Liên kết cơ khí



Khối cơ khí

Khối năng lượng 1 : Dùng để cấp nguồn duy trì hoạt động cho tay ga và

encoder. Ta sử dụng nguồn 5V để duy trì cho các thiết bị trên
Yêu cầu :
 Khối nguồn có độ ổn định cao về dòng và điện áp
 Có kích thước nhỏ gọn
13


 Đảm bảo dễ dàng nạp điện cho khối nguồn
 Có thời gian sử dụng cho mỗi lần nạp từ 3-5 giờ

 Tốc độ xử lý cao, có bộ nhớ chương trình đủ lớn để lưu trữ hoạt động của chiếc
xe.
 Hoạt động ổn định, có độ bền và tuổi thọ cao.
 Khối lượng nhỏ, gọn nhẹ phù hợp với yêu cầu thẩm mỹ của chiếc xe.
 Động cơ điện
Động cơ điện là phần quan trọng nhất của chiếc xe. Nó quyết định khả năng di chuyển
của chiếc xe.
Yêu cầu :
 Đảm bảo chiếc xe hoạt động ổn định, êm ái, dễ dàng di chuyển lên dốc và có
thể chịu thêm tải trọng 140kg.
 Hoạt động ổn định, có tuổi thọ cao.
 Gọn nhẹ, dễ dàng lắp đặt phù hợp với thẩm mỹ của chiếc xe.
 Cơ cấu truyền chuyển động từ động cơ ra bánh
Để tận dụng cả sức kéo và sức đẩy của động cơ ta thiết kế xe với động cơ đặt ở giữa
thân và truyền chuyển động đến 2 bánh trước và sau thông qua bộ truyền đai răng.
Yêu cầu :
 Bộ truyền đai thiết kế đúng tiêu chuẩn.
 Lắp đặt hợp lý để hoạt động tốt nhất, tránh trường hợp bị tuột đai khi xe đi vào
nơi xóc, gồ ghề.
 Dây đai và puli đủ khỏe để chịu được tải trọng lớn của chiếc xe.
 Bánh
Bánh xe là phần quan trọng của một chiếc xe. Nó là điểm đặt toàn bộ lực của chiếc xe
lên mặt đất tiếp xúc. Vì vậy việc lựa chọn bánh xe sao cho phù hợp là điều vô cùng
cần thiết.
Yêu cầu :
 Bánh xe thiết kế đúng theo tiêu chuẩn, cân đối với ngoại hình chiếc xe.
 Chịu được tải trọng lớn.
 Phần lốp có độ bền cao.
15



𝑉3
𝑅+

𝐿
2

16


𝑉1 , 𝑉3 𝑙ầ𝑛 𝑙ượ𝑡 𝑙à 𝑣ậ𝑛 𝑡ố𝑐 𝑑à𝑖 𝑐ủ𝑎 𝑏á𝑛ℎ 1 𝑣à 𝑏á𝑛ℎ 3

𝐿
𝐿
⇒ 𝑉1 . (𝑅 + ) = 𝑉3 . (𝑅 − )
2
2
𝐿
⇒ (𝑉3 − 𝑉1 ). 𝑅 = (𝑉3 + 𝑉1 ).
2
𝑇ℎ𝑎𝑦 𝑅 𝑣à𝑜 𝜔(𝑡 )𝑡𝑎 đượ𝑐

⇒𝑅=

𝜔 (𝑡 ) =

𝑉3 + 𝑉1 𝐿
.
𝑉3 − 𝑉1 2


 Ta không điều hướng quay cho chiếc xe theo kiểu điều khiển 2 động cơ quay
cùng vận tốc và ngược chiều giống như trên các robot vượt địa hình vì nó sẽ
gây ra hiện tượng trượt bánh, do đó không an toàn cho người ngồi.

3.1.2 Mô phỏng chuyển động của xe

17

Trích đoạn Bo mạch điều khiển Arduino

---