TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
KHOA KT&CN

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

TÊN ĐỀ TÀI
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO Ô TÔ ĐIỆN SỬ DỤNG NĂNG
LƯỢNG MẶT TRỜI

Xác nhận của cơ quan chủ trì
(ký tên và đóng dấu)

Chủ nhiệm đề tài
(ký tên, họ tên)

Phan Văn Tuân

Trà Vinh, ngày 02 tháng 05 năm 2012


MỤC LỤC
Tên đề mục
Lời cảm ơn.
Tóm tắt
Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

Trang
1
2
3

1.5.3. Phương tiện thiết kế và chế tạo.

7

Chương 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ Ô TÔ ĐIỆN SỬ DỤNG NGUỒN
NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI.

8

2.1. Điều Kiện Làm Việc Của Xe.

8

2.2. Khung Xe.

8

2.3. Hệ Thống Truyền Lực.

8

2.4. Hệ Thống Lái.

8

2.5. Hệ Thống Treo.

9

2.6. Hệ Thống Phanh.


c. Độ chụm của hai bánh xe dẫn hướng.

17

d. Góc nghiêng ngoài của bánh xe dẫn hướng.

17

e. Lắp đặt hệ thống lái.

17

3.1.3. Xác Định Tọa Độ Trọng Lượng Xe

18

3.1.4. Tính Công Suất Của Động Cơ.

19

3.2. Thiết Kế Chế Tạo Khung Lắp Các Tấm Pin Thu
Năng Lượng Mặt Trời.

21

Chương 4: LẮP ĐẶT CÁC HỆ THỐNG TRÊN Ô TÔ ĐIỆN.

22


27

4.3. Mạch Điều Khiển Động Cơ.

28

4.4. Mạch Điều Khiển Tổng Hợp.

28

4.5. Mạch Sạc Bổ Sung Cho Ắc Quy.

28

4.6. Tính Toán Chọn Dây Dẫn.

29

Chương 5: CHẠY THỬ NGHIỆM Ô TÔ ĐIỆN SỬ DỤNG
NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI.
5.1. Điều Kiện Thử Nghiệm.

30
30


5.2. Thử Nghiệm Các Hệ Thống Trê Xe.

30



42

6.2. Vận Hành Ô Tô Điện.

42

6.2.1 Chuẩn bị trước khi vận hành.

42

6.2.2.Vận hành ô tô điện.

43

6.3. Bảo Dưỡng Ô Tô Điện.

43

Chương7:KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ.

44

7.1. Kết Luận.

44

7.2. Đề Nghị.

44


8

7. Hình 2. 7. Hệ thống lái với bánh dẫn hướng

9

8. Hình 2. 8. Lò xo xoắn

9

9. Hình 2. 9. Bộ phận giảm chấn

10

10. Hình 3. 10. Sơ đồ kết cấu chịu lực của khung xe

11

11. Hình 3. 11. Sơ đồ kết cấu chịu lực của thanh AB

11

12. Hinh 3. 12. Biểu đồ nội lực

13

13. Hình 3. 13. mặt cắt ngang của thép.

14

21. Hình 3. 20. Xác định toạ độ trọng lượng theo chiều dọc

18

22. Hinh 3. 22. Lắp đặt động cơ.

20

23. Hình 3. 23. Khung lắp các panelthu năng lượng mặt trời.

21

24. Hình 4. 22. Sơ đồ hệ thống lấy điện từ Panel xuống ắc-quy- động cơ.

22

25. Hình 4. 23.Tấm pin mặt trời.

21

26. Hình 4. 24. Bộ điều khiển sạc ắc quy.

22

27. Hình 4. 25. Ắc quy.

22

28. Hình 4. 26. Hệ Pin mặt trời gồm 4 tấm panel giống nhau


36. Hình 34. Ô tô điện.

29

37. Hình 35. Biểu đồ thể hiện điện áp trong ngày thứ 1

31

38. Hình 36. Biểu đồ thể hiện dòng điện trong ngày thứ 1

31


37. Hình 37. Biểu đồ thể hiện điện áp trong ngày thứ 2

32

38. Hình 38. Biểu đồ thể hiện dòng điện trong ngày thứ 2

33

39. Hình 39. Biểu đồ thể hiện điện áp trong ngày thứ 3

34

40. Hình 40. Biểu đồ thể hiện dòng điện trong ngày thứ 3

34

41. Hình 41. Biểu đồ thể hiện điện áp trong ngày thứ 4


49. Hình 49. Bộ điều khiển sạc bình ắc qui.

41


LỜI CẢM ƠN

Được sự cho phép của Ban Giám hiệu Trường Đại học Trà Vinh, những
người thực hiện đề tài “Thiết kế, chế tạo ô tô điện sử dụng năng lượng mặt trời”.
Đây là một đề tài có tính hiện thực và nếu nghiên cứu thành công nó sẽ góp phần
làm giảm chi phí cho người sử dung, làm giảm sự ô nhiễm môi trường và đa dạng
hóa nguồn năng lượng thay thế cho ô tô.
Những người thực hiện đề tài xin chân thành biết ơn đến Ban Giám hiệu nhà
Trường, quý thầy cô Phòng KHCN&ĐTSĐH, Phòng KH-TV và Bộ môn Cơ khí –
Động lực cùng các bạn đồng nghiệp, các bạn sinh viên đã nhiệt tình giúp đỡ và cùng
làm việc với chúng tôi trong thời gian qua.
Người thực hiện đề tài rất mong nhận được các ý kiến quý báu của quý thầy
cô để giúp cho đề tài được hoàn thiện hơn.
Chân thành cảm ơn!

Người thực hiện

Phan Văn Tuân

1


TÓM TẮT


lắm trong năm. Vào mùa đông, độ dài của ngày ở các vĩ độ trên dưới 11 giờ. Vào
mùa hè độ dài của ngày trên dưới 12 giờ. Số giờ nắng thực tế là rất lớn, trung bình
trong các tháng mùa khô ở dồng bằng nam bộ đạt 8 đến 9 giờ, mùa mưa đạt từ 5 đến
6 giờ. Số giờ nắng/năm ở miền bắc vào khoảng 1.500-1700 giờ, ở đồng bằng nam
bộ đạt 2.200-2.600 giờ. Do vậy trên khắp các vùng lãnh thổ nước ta từ bắc chí nam
đều nhận được một lượng mặt trời rất lớn .
- Trong bối cảnh các nguồn nguyên liệu dầu mỏ và khí đốt trên thế giới đang
có xu hướng giảm mạnh. Do đó vấn đề tìm ra nguồn nguyên liệu mới thay thế cho
nguồn nguyên liệu dầu mỏ củng hết sức cần thiết.
- Mặt khác số lượng ô tô tham gia lưu thông ngày càng tăng. Vấn đề ô nhiễm
đã nảy sinh nghiêm trọng ở các thành phố lớn. Làm sao có thể kiểm soát được ô
nhiễm, bảo vệ sức khỏe của cộng đồng? Một chiến lược tổng thể được đặt ra là: sử
dụng các phương tiện lưu thông sạch, sử dụng nhiên liệu sạch đã được khuyến cáo.
Chính vì vậy, việc “Nghiên cứu, chế tạo ô tô điện sử dụng năng lượng mặt
trời” . Nhằm phuc vụ tại trường Đại học Trà Vinh và nhân rộng ra các khu du lịch
sinh thái, khu vui chơi giải trí. Đồng thời có ý nghĩa rất lớn trong việc giảm ô nhiễm
khí thải từ động cơ xăng, Diezel, góp phần đa dạng hóa nguồn năng lượng thay thế
cho ô tô và đem lại hiệu quả kinh tế cao cho người sử dụng.
1.2. MỘT SỐ Ô TÔ ĐIỆN SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI HIỆN
NAY.
* “Chiếc xe mặt trời” của nhóm sinh viên Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TPHCM.

3


Hình 2. Chiếc xe mặt trời” của nhóm sinh viên Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TPHCM.

+ Ưu điểm: kết cấu gọn nhẹ, dễ chế tạo, chi phí chế tạo thấp...
+ Khuyết điểm: chỉ chở có 1 người, vận tốc thấp, kết cấu xe chưa phù hợp
như: bánh xe nhỏ, khung gầm thấp, không gian trong xe hẹp …

-

Xe chỉ có một chổ ngồi.

-

Nhưng 75% năng lượng cần thiết để cho nó hoạt động được trích từ nguồn
pin mặt trời.
→ Không phù hợp với hướng thiết kế.

1.3. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI:
- Chế tạo xe điện ba chỗ ngồi, sử dụng năng lượng mặt trời.
1.4. NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI:

- Nghiên cứu tổng quan.
- Thiết kế sơ bộ.
- Lắp đặt, thử nghiệm hệ thống năng lượng mặt trời.
- Chế tạo hệ thống khung gầm.
- Lắp đặt hệ thống điện (điều khiển + nạp bổ sung + chiếu sáng + tín hiệu).
- Chạy thử nghiệm ô tô điện sử dụng năng lượng mặt trời.
1.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:
1.5.1. Phương pháp thiết kế:
- Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết:
+ Tham khảo ý kiến của một số chuyên gia về thiết kế ô tô cũng như hệ thống
năng lượng mặt trời.
+ Áp dụng lý thuyết tính toán chế tạo ô tô, phương pháp thiết kế chi tiết máy và
máy trong việc chọn nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo cho ô tô điện.
+ Thực nghiệm, thống kê số liệu.
+ Phần mềm thiết kế đồ họa.
- Sử dụng phương pháp chế tạo thực nghiệm: chế tạo các bộ phận, hệ thống của

chi tiết.

Hình 6. Khung xe.
2.3. HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC.
Với điều kiện làm việc của xe tương đối ổn định, luôn hoạt động trên mặt
đường tương đối bằng phẳng nên loại động cơ có Môtơ gắn trong mayơ của trục sau
bánh xe nên truyền lực trực tiếp cho bánh xe.
2.4. HỆ THỐNG LÁI.
Hệ thống lái dùng để đảm bảo sự chuyển động của ôtô theo hướng ấn định
của người lái, việc thay đổi hướng, chuyển động của ôtô thực hiện bằng cách quay
các bánh xe trước thông qua hệ thống lái.
8


- Phương án sử dụng lái có loại cơ khí không có trợ lực kiểu thanh răng.

Hình 7. Hệ thống lái với bánh dẫn hướng
* Ưu điểm:
- Hệ thống gọn nhẹ, dễ lắp đặt, đều chỉnh, sửa chữa..
- Có tỷ số truyền thấp sẽ tạo cho tay lái phản ứng nhanh hơn, bạn không cần
xoay nhiều vành tay lái khi vào cua gấp, và đây chính là một đặc điểm có lợi cho
các xe đua.
2.5. HỆ THỐNG TREO: sử dụng phuộc xe gắn máy.
Cấu tạo chung của hệ thống treo gồm:
Bộ phận đàn hồi: Tạo điều kiện cho hai bánh xe dao động có thể dùng lò xo
xoắn.

Hình 8. Lò xo xoắn
9


đồ chịu lực giống nhau nên ta chỉ cần kiểm tra bền 1 thanh là được.

Hình 11. Sơ đồ kết cấu chịu lực của thanh AB
Nếu xem các liên kết cứng tại các vị trí M, N, O, Q đủ bền thì khi đó sơ đồ kết
cấu chịu lực thanh AB được đơn giản hóa như sau:

11


Từ sơ đồ kết cấu thanh AB như hình vẽ. Giải phóng liên kết tại các gối đở 1, 2 ta
có:

()


l
P
m
F
 A = YB .l − P. 2 = 0  YB = 2 = 872,5N

 m (F ) = Y .l − P. 2 = 0  Y


B

l

A



m

= YA − P − Qy 2 = 0  Qy 2 = −872,5N

x1

l
l
= −YA.z2 + P( z2 − ) + M X 2 = 0  M X 2 = YA.z2 − P( z2 − )
2
2

+ z2 = 68,75cm Mx2 = 59984,4 (N.cm)
+ z2 = 137,5cm Mx2 = 0

12


Hinh12. Biểu đồ nội lực
Từ biểu đồ nội lực ta có:
+ Mxmax = 59984,4 (N.cm)
+ Qymax = 872,5N
* Kiểm tra ứng suất pháp lớn nhất:

 max =

M x max
(công thức 7.7 trang 59, Giáo trình Sức bền vật liệu, Lê Đức Thanh)
WX

  max = .
 292N / cm2
2 4,48

Theo thuyết bền thế năng biến dạng hình dáng (Thuyết bền 4) thì

 max    =

 max
3

(công thức 7.33 trang 65, Giáo trình Sức bền vật liệu, Lê Đức

Thanh)
  max = 292N / cm2    =

 u   8656N / cm2 . Vậy thanh đảm bảo độ bền cắt.
3

Trên cơ sở đó chúng tôi chọn tiết diện dầm dọc như sau:

Hình 13. Mặt cắt ngang của thép.
Các kích thước của dầm:
Chiều rộng: b=32mm; Chiều cao: h=70mm; Độ dầy:  = 2mm
Độ bền của khung phụ thuộc cơ bản bởi chiều dầy của thép chế tạo dầm dọc và
chiều cao của tiết diện.
* Tính toán trong lượng khung xe.
a. Khung ta chọn thép có mặt cắt là hình chữ nhật :
14


16


chọn m = 200 mm.
Taco: cotgΦ = B/2XL=675/2*0.7*1750 = 0.28
Suy ra: Ư=74036’.
3.1.2.3. Độ chụm của hai bánh xe dẫn hướng:
Do ảnh hưởng của góc nghiêng ngoài nên bánh xe bên trái có xu hướng lăn
về phía bên trái, bánh xe bên phải có xu hướng lăn về phía phải, tức là lệch khỏi
phương chuyển động của ôtô. Do đó, tạo nên sự hao mòn của vỏ xe và hư hỏng các
chi tiết ổ trục và bánh xe dẫn hướng. Để khắc phục hiện tượng này hai bánh xe được
đặt với độ chụm hướng về phía trước của bánh xe. Độ chụm = b-a.

Hình 18. Độ chụm của bánh xe dẫn hướng
Độ chụm trong khoảng (1,5 – 12)mm.
3.1.2.4. Góc nghiêng ngoài của bánh xe dẫn hướng:
Các góc nghiêng ngoài của bánh xe được tạo thành bởi mặt phẳng của bánh
xe với mặt phẳng đứng bằng cách đặt cam nghiêng xuống dưới một góc nhất định
so với mặt ngang. Khi đặt bánh xe với góc nghiêng ngoài thì khoảng cách giữa hai
bánh xe dẫn hướng ở phái dưới nhỏ hơn ơ’ phía trên. Do đó giup’ cho người điều
khiển ôtô quay vòng nhẹ nhàng.

17


Hình 19. Góc nghiên ngoài của bánh xe dẫn hướng

Thông thường góc nghiên ngoài từ 0015’ - 2020.
3.1.3. XÁC ĐỊNH TỌA ĐỘ TRỌNG LƯỢNG XE.
GKtrọng lượng khung xe GK=68.5kg