2: Vị Trí Lắp Đặt Động Cơ Điện Và Ắc Quy Trên Xe Tay Ga.

Hình 22: Vị trí lắp đặt động cơ điện và ắc quy trên xe tay ga.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống được mô tả như sau:

Khởi hành và chạy với tốc độ

thấp (dưới 40km/h):

Chỉ

một mình

động cơ điện hoạt động. Nếu ắc quy hết điện thì động cơ nhiệt sẽ hoạt động.

Chạy với tốc độ cao (trên 40km/h): Chỉ một mình động cơ nhiệt hoạt động, lúc này động cơ điện chuyển sang chế độ máy phát để nạp lại điện

cho

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 118 trang tài liệu này.

ắc quy. Công suất của động cơ

nhiệt được chia làm hai phần, một

phần cung cấp sức kéo cho xe chạy và một phần chuyển thành điện năng

nạp lại cho

ắc quy. Khi

ắc quy nạp đầy điện hoặc xe vượt dốc thì máy

phát (động cơ điện) tạm ngừng hoạt động.

Hình 23: Sơ đồ nguyên lý hệ thống lai được cải tiến từ xe tay ga.

Tăng tốc đột ngột hoặc vượt dốc cao: Cả động cơ điện và động cơ nhiệt cùng phối hợp công suất nhằm tăng cường sức kéo cho xe hoạt động.

Giảm tốc hoặc phanh xe:

Động cơ

điện chuyển sang chế

độ máy

phát và nhận năng lượng quán tính của xe biến thành điện năng nạp lại cho

ắc quy.

Ước tính sơ

bộ, để

xe chạy chỉ

bằng động cơ

điện trong điều kiện

đường thành phố với vận tốc đến 40km/h thì công suất động cơ điện cần thiết là khoảng 1kW và nếu dung lượng ắc quy cung cấp đủ cho xe chạy trong thời gian một giờ thì khối lượng tổng cộng tăng thêm của hệ thống truyền động điện vào khoảng 50kg. Để hệ thống lai tự động phối hợp hoạt động giữa động cơ nhiệt và động cơ điện cần phải thiết kế lắp đặt một

bộ điều khiển điện tử trung tâm. Ngoài ra, động cơ điện lắp đặt trên xe yêu cầu phải làm việc được ở chế độ máy phát với điện áp phát ra đảm bảo nạp điện tốt cho ắc quy.

Ưu nhược điểm của phương án cải tạo này là:

Dễ dàng lắp đặt thêm động cơ điện và ắc quy nhưng kết cấu của xe và hệ thống điều khiển ít thay đổi.

Giảm suất tiêu hao nhiên liệu và hạn chế khí thải gây ô nhiễm môi

trường khi xe chạy trong thành phố, đặc biệt càng tốt hơn nếu ắc quy được nạp đầy bằng điện lưới dân dụng 220V.

Tổng khối lượng của xe tăng thêm từ 3050% nên ảnh hưởng đến độ bền của một số chi tiết bộ phận và đồng thời gây khó khăn hơn trong điều khiển vận hành xe.

Động cơ

điện làm việc thuận nghịch đáp

ứng được yêu cầu hoạt

động của xe có cấu tạo rất phức tạp nên giá thành cao.

Tổng giá thành của xe sau cải tiến chắc chắn là rất cao.

Từ những ưu nhược điểm vừa nêu, với mục tiêu của đề tài là thiết kế chế tạo loại phương tiên giao thông cá nhân mang tính phổ thông thì yếu tố giá thành của mẫu xe này quả thực là một nhược điểm lớn.

2.2.2. Cải tiến xe mô tô bình thường (xe số) thành xe gắn máy lai:

Xe mô tô bình thường hay còn được gọi là xe số được sử dụng phổ biến nhất ở Việt Nam. Loại xe này có mẫu mã rất đa dạng và biên độ giá

bán cũng rất rộng, cụ

thể

giá thấp nhất chỉ

khoảng 6 triệu đồng và cao

nhất cũng lên đến 40 triệu đồng. Trong đó có ba hãng xe được thị ưa chuộng nhiều nhất là Honda, Yamaha và SYM. Đặc trưng của xe số là hình

dáng thon mảnh, độ cao trung bình, trọng lượng vừa phải, bánh xe có

đường kính lớn nhưng tiết diện lốp lại bé, mô men xoắn truyền từ động cơ đến bánh sau bằng bộ truyền động xích.

Hình 24: Vị trí lắp đặt động cơ điện và ắc quy trên xe số.

Như

chúng ta đã biết, bánh xe trên xe số

có đường kính ngoài lớn

nhưng bề ngang hẹp nên rất khó lắp đặt động cơ điện trực tiếp vào bánh

xe. Hiện tại trên thị trường không có mẫu động cơ điện nào tương đồng

với hình dạng của bánh xe này. Để thực hiện được điều đó, cần phải thiết kế riêng một động cơ điện phù hợp và như vậy sẽ làm tăng cao giá thành của xe sau cải tiến. Cho nên, chúng ta có thể lựa chọn vị trí khác để lắp đặt động cơ điện, đó là vị trí phía dưới và sau động cơ, thay thế chỗ của chân

chống giữa trên xe, và tại vị

trí này động cơ

điện có thể

liên kết với bộ

truyền động xích thông qua một bánh xích. Nguồn ắc quy được bố trí trong ngăn đựng hành lý. Hình 24 mô tả vị trí lắp đặt hệ thống truyền động điện và hình 25 mô tả sơ đồ nguyên lý của hệ thống lai được cải tạo từ xe số.

Hình 25: Sơ đồ nguyên lý hệ thống lai được cải tiến từ xe số.

Rõ ràng, với không gian chật hẹp của xe số, công suất của động cơ điện và dung lượng của ắc quy là rất hạn chế. Ước tính sơ bộ công suất của động cơ điện lớn nhất có thể lắp được vào xe là khoảng 800W và ắc

quy có dung lượng tối đa cũng chỉ

cung cấp đủ

cho động cơ

điện hoạt

động trong thời gian 30 phút. Sau khi cải tiến theo phương án này, tổng trọng lượng của xe tăng thêm khoảng 30kg. Nguyên lý hoạt động của hệ thống lai này cũng tương tự như hệ thống lai cải tiến từ xe tay ga, tuy nhiên ưu nhược điểm thì ngược lại, đó là giá thành thấp nhưng rất khó nâng cao công suất của hệ thống truyền động điện.

2.2.3. Cải tiến xe hai bánh chạy điện thành xe gắn máy lai:

Trong những năm gần đây, xe hai bánh chạy điện đã được sử dụng

nhiều ở các thành phố nước ta với đối tượng dùng nhiều nhất là học sinh, sinh viên. Ưu điểm nổi bật của loại xe này là giá mua xe không cao, chi phí sử dụng thấp (tiền nạp điện) và không cần phải học bằng lái theo quy định của luật giao thông. Xe hai bánh chạy điện được phân thành hai loại là xe đạp điện và xe mô tô điện. Xe đạp điện có công suất thấp hơn 500W và xe

có thể

chạy được bằng cách đạp như

xe đạp. Ngược lại xe mô tô điện

thường có công suất từ

500W trở

lên và không có bộ

phận đạp xe bằng

chân. Nhược điểm của xe hai bánh chạy điện là tốc độ thấp, thời gian chạy hết điện là quá ngắn (chỉ đạt khoảng 60 phút) nhưng thời gian nạp lại điện cho ăc quy là rất dài (khoảng 6 giờ), ngoài ra mô men cực đại mà xe có được còn rất hạn chế nên thường gây khó khăn khi xe chạy trên đường có độ dốc lớn.

Để phát huy ưu điểm và hạn chế nhược điểm của mẫu xe này, chúng ta có thể cải tiến nó thành xe lai điện nhiệt bằng cách lắp thêm động cơ nhiệt có kết hợp với một máy phát điện phù hợp. Khi xe cần chạy đường dài, động cơ nhiệt sẽ kéo máy phát cung cấp điện trực tiếp cho xe chạy. Khi xe cần vượt dốc cao, động cơ nhiệt sẽ kết hợp hỗ trợ thêm mô men xoắn với động cơ điện để giúp xe dễ dàng vượt dốc. Vị trí lắp động cơ

nhiệt tốt nhất là ở

dưới yên xe, nơi đang lắp đặt bộ

nguồn

ắc quy theo

nguyên bản. Và như vậy, bộ nguồn ắc quy sẽ được dời đến vị trí mới là tại khoang để chân của người lái. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống được mô tả như ở hình 26 và vị trí lắp đặt động cơ nhiệt được thể hiện như ở hình 27.

Với hệ thống lai cải tạo theo phương án này, động cơ điện là nguồn động lực chính dẫn động xe chạy, động cơ nhiệt chỉ kéo máy phát điện nên

có thể điều chỉnh vận hành ở một tốc độ cố định sao cho đạt hiệu quả cao nhất về hiệu suất và hạn chế phát thải khí gây ô nhiễm môi trường. Động cơ điện thường sử dụng trên xe điện hai bánh là loại một chiều có đường

đặc tính kéo tốt hơn động cơ

đốt trong nên không cần sử

dụng hộp số

nhiều cấp. Do đó trong trường hợp đặt biệt, khi cần vượt dốc quá cao, mô men cực đại của động cơ điện không đủ lớn, động cơ nhiệt sẽ hỗ trợ sức kéo thông qua ly hợp điện từ và bộ truyền động đai như hình 26. Ly hợp điện từ là loại thường mở, chỉ khi cần thiết nó mới được điều khiển đóng lại thông qua lực điện từ.

Hình 26: Sơ đồ nguyên lý hệ thống lai được cải tiến từ xe mô tô điện.

Ưu nhược điểm của phương án cải tạo này là:

Dễ dàng lắp đặt thêm động cơ nhiệt, kết cấu của xe ít thay đổi, tự trọng của xe chỉ tăng khoảng 20%, tổng giá thành thấp hơn so với các phương án khác.

Độ bền của xe là hạn chế và cần phải gia cường cho khung xe.

Hình 27: Vị trí lắp đặt động cơ nhiệt và ắc quy trên xe mô tô điện.

2.2.4. Lựa chọn phương án truyền động lai tối ưu cho xe gắn máy:

Từ các phương án cải tiến nêu trên, rõ ràng hệ thống truyền động lai có được từ việc lắp đặt thêm động cơ nhiệt và máy phát vào xe mô tô điện

là tối ưu nhất bởi giá thành của xe không cao, điều kiện công nghệ kỹ

thuật của nước ta hoàn toàn đáp ứng được, kiểu dáng sang trọng, nguyên tắc vận hành phù hợp với điều kiện cơ sở hạ tầng đô thị của Việt Nam,