500 MB Bao gồm tất cả file CAD, 2D, 3D, thuyết minh THIẾT KẾ Ô TÔ ĐIỆN 4 CHỖ NGỒI, quy trình sản xuất, bản vẽ nguyên lý THIẾT KẾ Ô TÔ ĐIỆN 4 CHỖ NGỒI, thiết kế, các chi tiết trong máy, kết cấu, ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ô TÔ THIẾT KẾ Ô TÔ ĐIỆN 4 CHỖ NGỒI
LỜI NÓI ĐẦU
Vấn đề giá xăng, dầu trên thế giới ngày càng tăng, các mỏ dầu cũng dần cạn kiệt, lượng phương tiện giao thông tăng lên hàng năm tại mỗi quốc gia. Tại Việt Nam, trong 10 năm qua, phương tiện giao thông tăng gấp 4 lần. Lượng phương tiện giao thông ngày một tăng kéo theo hệ lụy là lượng khí thải ra môi trường cũng ngày càng tăng điều này ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người, làm biến đổi khí hậu, ảnh hưởng đến hệ cây trồng vật nuôi và các công trình xây dựng, hạn chế các hoạt động du lịch, thương mại và hạn chế thu hút nguồn nhân lực cao… Theo báo cáo môi trường quốc gia năm 2007, ô nhiễm không khí ở đô thị do giao thông gây ra chiếm 70%. Xét theo các nguồn thải gây ô nhiễm trên toàn quốc, hoạt động giao thông đóng góp khoảng 85% lượng CO, 95% VOCs. Phát thải chủ yếu từ phương tiện giao thông cơ giới đường bộ là CO, HC, BOx (đối với động cơ xăng) và PM, NOx (đối với động cơ diesel). Do sự phát triển kinh tế, số lượng ô tô tại các thành phố lớn được dự đoán càng tăng lên kéo theo tình trạng ô nhiễm môi trường không khí ngày càng nghiêm trọng.
Vì thế việc tìm ra phương án chế tạo xe ô tô sinh thái để giảm tối thiểu lượng khí gây ô nhiễm môi trường, tiết kiệm nhiên liệu và dần xóa bỏ sự lệ thuộc của con người vào nguồn nhiên liệu từ dầu mỏ là một vấn đề thiết thực rất được quan tâm trong nhưng năm gần đây của người dân cũng như các nhà khoa học, kĩ sư, và các tập đoàn sản xuất ô tô trên thế giới
Chính vì vậy mà em đã chọn đề tài “Thiết kế ôtô điện bốn chổ ngồi ”. Nhưng do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên em không thể thiết kế và tính toán hết nội dung của đề tài nên em đã tìm hiểu và tính toán thiết kế theo hướng “Chuyển đổi ô tô sử dụng động cơ đốt trong sang ô tô sử dụng động cơ điện dùng pin nhiên liệu” và em chuyển tên đề tài là: “ Chuyển đổi xe điện” để góp phần tạo ra một chiếc xe điện với giá thành vừa phải, không gây ô nhiễm môi trường và tiết kiệm nhiên liệu.
LỜI CẢM ƠN
Sau 3 tháng nỗ lực thực hiện luận văn tốt nghiệp “Thiết kế ô tô điện bốn chỗ ngồi” theo hướng “ Chuyển đổi xe điện” đã phần nào hoàn thành. Ngoài sự cố gắng của bản thân, em đã nhận được sự khích lệ giúp đở tận tình từ thầy giáo hướng dẫn, thầy cô trong khoa, gia đình và bạn bè.
Trước hết em xin cảm ơn ba mẹ đã luôn động viên và tạo mọi điều kiện để con học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Trần Quang Khải và PGS.TS Nguyễn Văn Phụng đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đề tài và em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa đã giúp đỡ em hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình. Do kiến thức còn hạn chế, nhiều điều còn mới mẽ nên trong quá trình làm đồ án không tránh khỏi những sai sót, em kính mong sự chỉ bảo tận tình của quý thầy cô giáo để em có thể hoàn thành tốt hơn nữa nhiệm vụ của mình.
Em xin chân thành cảm ơn.
TRƯỜNG ĐHCN TPHCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA CN ĐỘNG LỰC Độc Lập-Tự Do-Hạnh Phúc
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên: MSSV:
Ngành: Công nghệ Ô TÔ Niên khoá:
Tên đề tài: Thiết kế ô tô điện 4 chỗ ngồi
- Yêu cầu:
- Vận dụng những kiến thức đã học để tính toán, chuyển đổi ô tô sử dụng động cơ đốt trong sang xe sử động cơ điện sử dụng hệ thộng pin năng lượng.
- Nội dung:
- Giới thiệu chung về ô tô điện trên thế giới
- Lựa chọn phương án bố trí hệ thống truyền động của xe điện
- Chọn, bố trí các nội dung cần thiết trong chuyển đổi động cơ điện
- Tinh toán động lực học
- Kết luận (đánh giá kết quả đề tài)
- Viết thuyết minh, xây dựng các trang PowerPoint để báo cáo
- Đĩa mềm lưu kết quả đồ án
- Ngày giao nhiệm vụ: 20/4
- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 10/7
5. Giáo viên hướng dẫn: Phạm Quang Khải
KHOA CÔNG NGHỆ ĐỘNG LỰC
NHẬN XÉT
(Của giáo viên hướng dẫn )
....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
NHẬN XÉT
(Của giáo viên phản biện )
....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
MỤC LỤC
Chương I: Giới thiệu về ô tô điện......................................................................................... 1
1.1 Xu hướng sử dụng nhiên liệu sạch chô ô tô trên thê giới 1
1.1.1 Hoàn thiện động cơ diesel 1
1.1.2 Ô tô chạy bằng các loại nhiên liệu lỏng thay thế. 1
1.1.3 Ô tô chạy bằng khí thiên nhiên. 2
1.1.4 Ô tô chạy bằng khí dầu mỏ hóa lỏng. 2
1.1.5 Ô tô chạy bằng pin nhiên liệu và ắc quy. 2
1.1.6 Ô tô chạy bằng tế bào quang điện. 2
1.1.7 Ô tô lai 3
1.2 Lịch sử phát triển của ô tô điện trên thế giới 3
1.3 Nhu cầu sử dụng ô tô điện trong các lĩnh vực. 6
1.3.1 Phương tiện cá nhân. 7
1.3.2 Các phương tiện công cộng. 7
1.3.3 Các phương tiện trong các lĩnh vực vui chơi giải trí, thể thao, du lịch. 7
1.3.4 Các loại phương tiện phục vụ trong y tế. 7
1.4 Một số mẫu xe điện được phát triên gần đây trên thế giới 7
1.4.1 Chevrolet Volt 7
1.4.2 Nissan Leaf. 8
1.4.3 Focus Electric 9
1.4.4 Mercedes Benz SLS AMG E-Cell 10
1.4.5 Audi R8 e-tron. 12
1.5 Xe điện ở Việt Nam... 13
1.5.1 Xe điện và mini buýt điện của hãng Mai Linh. 14
1.5.2 Mini buýt điện ở Hà Nội 15
1.5.3 Xe điện đầu tiên do Việt Nam chế tạo 15
Chương II: So sánh xe điện và xe sử dụng động cơ đốt trong..................................... 16
2.1 Chi phí hoạt động và bảo dưỡng. 16
2.2 Năng lượng điện và nhiên liệu Hydrocacbon. 16
2.3 Phạm vi hoạt động và thời gian tiếp nhiên liệu. 16
2.4 Vấn đề ô nhiễm môi trường. 16
2.5 Hiệu quả năng lượng. 16
2.6 Tính an toàn của xe điện. 16
2.7 Phát triển trong thiết kế xe điện. 16
2.8 Những ưu điểm của xe điện so với xe dùng động cơ đốt trong. 19
Chương III: Lựa chọn phương án thiết kế. 21
3.1 Lựa chọn phương án thiết kế xe điện. 21
3.1.1 Thiết kế xe điện mới 21
3.1.2 Thiết kế xe điện dựa trên khung gầm của xe cơ sở. 21
3.1.3 Chuyển đổi xe điện. 21
3.2 Chọn phương án bố trí hệ thống động lực của xe điện chuyển đổi 21
3.2.1 Phương án 1. 21
3.2.2 Phương án 2. 22
3.2.3 Phương án 3. 22
3.2.4 Phương án 4. 23
3.2.5 Phương án 5. 23
3.2.6 Phương án 6. 23
3.3 Cấu hình chung của xe điện chuyển đổi 24
3.4 Nguyên lý hoạt động của xe điên. 25
3.4.1 Xe sử dụng động cơ điện một chiều. 25
3.4.2 Xe sử dụng động cơ điện xoay chiều. 26
Chương IV: Tính toán chọn và bố trí các nội dung cần thiết cho việc chuyển đổi xe điện 27
4.1 Tính toán chọn các nội dung cần thiết cho việc chuyển đổi 27
4.1.1 Chọn xe chuyển đổi 27
4.1.2 Chọn động cơ điện 30
4.1.3 Chọn hệ thống pin nhiên liệu. 37
4.1.4 Chọn bộ điều khiển động cơ. 40
4.1.5 Bảng tổng chi phí để chuyển đổi và chọn một số bộ phận phụ cần thiết trong việc chuyển đổi 43
4.2 Bố trí các nội dung cơ bản trong chuyển đổi xe. 44
4.2.1 Bố trí động cơ và hệ thống động lực 44
4.2.2 Bố trí hệ thống pin năng lượng và bộ điều khiển đông cơ. 45
4.2.3 Bảng so sánh xe chuyển đổi và xe cơ sở. 47
Chương V: Tính toán động lực học. 49
5.1 Tính lực kéo bánh xe chủ động. 49
5.2 Tính vận tốc ô tô. 51
5.3 Tính lực cản không khí khi ô tô di chuyển. 52
5.4 Nhân tố động lực học của ô tô. 54
5.5 Khả năng vượt dốc. 55
5.6 Gia tốc di chuyển. 56
5.7 Thời gian tăng tốc. 58
5.8 Quãng đường tăng tốc. 58
KẾT LUẬN
DANH SÁCH TÀI LIỆU THAM KHẢO
DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ, HÌNH
BẢNG 1.1 Tổng công suất tiêu thụ của các tải như sau
BẢNG 3.1 Bảng so sánh xe chuyển đổi với xe cơ sở
BẢNG 4.1 Thông số kỉ thuật cơ bản của xe: Honda Civic Ferio 1995
BẢNG 4.2 Dựa trên đồ thị ta có bảng đặc tính ngoài của động cơ
BẢNG 5.1 Lực kéo bánh xe chu động
BẢNG 5.2 Vận tốc ô tô
BẢNG 5.3 Lực cản không khí
BẢNG 5.4 Nhân tố động lực học
BẢNG 5.5 Khả năng vượt dốc
BẢNG 5.6 Gia tốc di chuyển
BẢNG 5.7 Thời gian và quảng đường tăng tốc của xe
HÌNH 1.1 Xu hướng phát triển ôtô sạch
HÌNH 2.1 Bảng so sánh kỹ thuật ắc quy
HÌNH 2.2 Ưu điểm của xe điện
HÌNH 2.3 Nhược điểm của động cơ xăng
HÌNH 2.4 Ưu điểm của xe điện
HÌNH 2.5 Cấu hình xe điện
HÌNH 2.6 Hệ thống dùng động cơ điện một chiều
HÌNH 2.7 Các xung điện điều khiển động cơ điện
HÌNH 3.1 Hệ thống dung động cơ điên xoay chiều AC
HÌNH 4.1 Bảng so sánh động cơ một chiều và xoay chiều
HÌNH 4.2 Bản vẽ của độn cơ điện
HÌNH 4.3 Động cơ điện Warp 9
HÌNH 4.4 Đồ thị đặc tính kỹ thuật động cơ điện Warp9 do nhà sản xuất cung cấp hoạt động ở điện áp 72V
HÌNH 4.7 Đồ thị đặc tính ngoài động cơ động cơ điện hoạt động ở 72V
HÌNH 4.8 Màn hình kỉ thuật số thông báo các chỉ số của hệ thống Pin.
HÌNH 4.9 Đồ thị thông số sạc của hệ thống pin
HÌNH 4.10 Bảng thông số sạc của hệ thống pin
HÌNH 4.11 Controller Kelly 24-144 Volt 400 Amp
HÌNH 4.12 Chi phí chuyển đổi xe điện
HÌNH 4.13 Bố trí hệ thống động lực
HÌNH 4.14 Kết nối giửa động cơ và hộp số
HÌNH 4.15 Bản vẽ bố trí động cơ điện và hộp số
HÌNH 4.16 Bố trí hệ thống pin ở phía sau
HÌNH 4.17 Sơ đồ bố trí phía trước: Gồm bộ điêu khiển động cơ, bộ chuyển đổi điên 96-12 volt
HÌNH 4.18 Bản vẽ bố trí hệ thống pin và bộ điều khiển
HÌNH 5.1 Đồ thị
HÌNH 5.2 Đồ thị V
HÌNH 5.3 Đồ thị Pw
HÌNH 5.4 Đồ thị D
HÌNH 5.5 Đồ thị khả năng vượt dốc
HÌNH 5.6 Đồ thị gia tốc
HÌNH 5.7 Đồ thị quãng đường tăng tốc
HÌNH 5.8 Đồ thị thời gian tăng tốc
Chương I: Giới thiệu chung về ô tô điện
1.1 Xu hướng sử dụng nhiên liệu sạch cho ôtô trên thế giới
Đối diện với ô nhiễm môi trường, nguồn nhiên liệu hóa thạch ngày càng cạn kiệt thì ô tô sạch không gây ô nhiễm (Zero emission) là mục tiêu hướng tới của các nhà nghiên cứu và chế tạo ôtô ngày nay. Có nhiều giải pháp đã được công bố trong những năm gần đây, tập trung vào việc hoàn thiện quá trình cháy động cơ Diesel, sử dụng các loại nhiên liệu thay thế như LPG, khí thiên nhiên, methanol, ethanol, biodiesel, điện, pin nhiên liệu, năng lượng mặt trời, ôtô lai (hybrid). Xu hướng phát triển ôtô sạch có thể tổng hợp như sau:
1.1.1 Hoàn thiện động cơ diesel
Các kỹ thuật mới để hoàn thiện động cơ diesel đã cho phép nâng cao rõ rệt tính năng của nó bao gồm áp dụng hệ thống phun ray chung (common rail) điều khiển điện tử, lọc bồ hóng và xử lý khí trên đường xả bằng bộ xúc tác ba chức năng, hoặc nâng cao chất lượng nhiên liệu, sử dụng nhiên liệu diesel có hàm lượng lưu huỳnh cực thấp. Việc dùng động cơ diesel sử dụng đồng thời nhiên liệu khí và nhiên liệu lỏng (dual fuel) cũng là một giải pháp nâng cao tính năng của động cơ diesel.
1.1.2 Ôtô chạy bằng các loại nhiên liệu lỏng thay thế
Các loại nhiên liệu lỏng thay thế quan tâm hiện nay là cồn, colza,... có nguồn từ thực vật. Do thành phần C trong nhiên liệu thấp nên quá trình cháy sinh ra ít chất ô nhiễm có gốc carbon, đặc biệt là giảm CO2, chất khí gây hiệu ứng nhà kính. Ngày nay việc ứng dụng các loại nhiên liệu lỏng thay thế trên phương tiện vẫn còn rất hạn chế do giá thành của nhiên liệu còn cao. Tuy nhiên giải pháp này có lợi ở những nơi mà nguồn nhiên liệu này dồi dào hoặc các loại nhiên liệu trên được chiết xuất từ các chất thải của quá trình sản xuất công nghiệp.
Một loại nhiên liệu lỏng thay thế khác mới đây được công bố là Dimethyl ether (DME) được chế tạo từ khí thiên nhiên. Đây là loại nhiên liệu thay thế cực sạch có thể dùng cho động cơ diesel giống như LPG. Thử nghiệm trên ôtô cho thấy, ôtô dùng DME có mức độ phát ô nhiễm thấp hơn nhiều so với tiêu chuẩn ôtô phát ô nhiễm cực thấp California ULEV. Nếu việc sản xuất DME trên qui mô công nghiệp thành hiện thực thì trong tương lai nó sẽ là nhiên liệu lỏng lý tưởng nhất vì khí thiên nhiên phân bố đều khắp trên trái đấ t và có trữ lượng tương đương dầu mỏ.
1.1.3 Ôtô chạy bằng khí thiên nhiên
Sử dụng ôtô chạy bằng khí thiên nhiên là một chính sách rất hữu ích về năng lượng thay thế trong tương lai, đặc biệt về phương diện giảm ô nhiễm môi trường trong thành phố. Cho tới nay có hai giải pháp sử dụng khí thiên nhiên trên xe buýt, đó là khí thiên nhiên dưới dạng khí và khí thiên nhiên dưới dạng lỏng. Một trong những khó khăn khiến cho nguồn năng lượng này chưa được áp dụng rộng rãi trên phương tiện vận tải là vấn đề lưu trữ khí thiên nhiên (dạng khí hay dạng lỏng) trên ôtô. Ngày nay việc chế tạo bình chứa khí thiên nhiên đã được cải thiện nhiều cả về công nghệ lẫn vật liệu, chẳng hạn sử dụng bình chứa composite gia cố bằng sợi carbon.
1.1.4 Ôtô chạy bằng khí dầu mỏ hóa lỏng LPG
Việc chuyển đổi ôtô chạy bằng nhiên liệu lỏng sang dùng LPG có thể được thực hiện theo ba hướng: sử dụng duy nhất nhiên liệu LPG, sử dụng hoặc xăng hoặc LPG, sử dụng đồng thời diesel và LPG (dual fuel). Việc tạo hỗn hợp LPG không khí có thể thực hiện bằng bộ chế hoà khí kiểu Venturie thông thường hay phun LPG trên đường nạp. Những hệ thống phun mới đang được nghiên cứu phát triển là phun LPG dạng lỏng trong buồng cháy để tăng tính năng công tác của loại động cơ này.
1.1.5 Ôtô chạy bằng ắc quy, pin nhiên liệu
Ôtô chạy bằng ắc quy và pin về nguyên tắc là ôtô sạch tuyệt đối (zero emission) đối với môi trường không khí trong thành phố. Nguồn điện dùng để chạy ôtô được nạp vào ắc quy hoặc hệ thống pin và quãng đường hoạt động độc lập của ôtô phụ thuộc vào khả năng tích điện của ắc quy và hệ thống pin nhiên liệu.
1.1.6 Ôtô chạy bằng tế bào quang điện
Một trong những giải pháp của nguồn năng lượng sạch cung cấp cho ôtô trong tương lai là tế bào quang điện. Tế bào quang điện là hệ thống điện hóa biến đổi trực tiếp hóa năng trong nhiên liệu thành điện năng. Do không có quá trình cháy xảy ra nên sản phẩm hoạt động của pin nhiên liệu là điện, nhiệt và hơi nước. Vì vậy có thể nói ôtô hoạt động bằng pin nhiên liệu là ôtô sạch tuyệt đối theo nghĩa phát thải chất ô nhiễm trong khí xả.
- Ôtô lai (hybrid)
Ô tô lai là loại ôtô sử dụng ít nhất hai nguồn sức kéo bổ sung cho nhau. Ôtô lai dạng này sử dụng động cơ điện một chiều chạy bằng accu được nạp điện bằng điện lưới khi ôtô dừng và nạp điện bổ sung từ cụm động cơ nhiệt-mát phát điện một chiều bố trí trên xe.
Hình 1.1 Xu hướng phát triển ôtô sạch
1.2 Lịch sử phát triển của ô tô điện trên thế giới
Trên thế giới xe sử dụng nguông năng lượng điện đã có quá trình phát triển từ rất lâu. Trong thời kì đầu xe chạy điện rất phát triển thấm chí nó còn lấn át xe chạy bằng động cơ đốt trong.
Trong năm 1828, Hungary, Ányos Jedlik đã phát minh ra một chiếc xe mô hình với quy mô nhỏ được hỗ trợ bởi một động cơ điện mà ông thiết kế. Năm 1835, một chiếc xe điện có quy mô nhỏ được thiết kế bởi Giáo sư Stratingh Groningen, Hà Lan, và được xây dựng bởi trợ lý của ông Christopher Becker. Năm 1835, Thomas Davenport, một thợ rèn người Brandon, Vermont, đã chế tạo một chiếc xe điện với quy mô nhỏ. Davenport cũng là nhà phát minh đầu ứng dụng động cơ điện một chiều đầu tiên tại Mỹ . Khoảng 1842 Thomas Davenport và Scotsmen Robert Davidson đã sử dụng tế bào pin mới nhưng không sạc lại được. Tại Pháp Gaston Plante phát minh ra một loại pin lưu trữ tốt hơn trong năm 1865 và Camille Faure đã cải thiện pin với khả năng lưu trử dài hơn vào 1881. Năm 1899, một chiếc xe đua được thiết kế tại Bỉ được gọi là "La Jamais Contente" thiết lập một kỷ lục thế giới đạt tốc độ 68 mph được thiết kế bởi CamilleJénatzy. Mãi đến 1895, người Mỹ bắt đầu dành sự chú ý cho xe điện sau khi một xe ba bánh điện được thiết kế bởi AL Ryker và William Morrison xây dựng một toa xe sáu hành khách vào năm 1891. Nhiều đổi mới và quan tâm đến xe có động cơ tăng lên rất nhiều trong cuối những năm 1890 và đầu những năm 1900. Năm 1897, xe điện được sản xuất với mục đích thương mại đầu tiên là đội xe taxi ở thành phố New York . Xe điện được sản xuất tại Mỹ bởi Anthony, Baker, Columbia, Anderson, Edison, Fritchle, Studebaker, Riker, Milburn, và những người khác trong những năm đầu thế kỷ 20. Đầu năm 1900 mặc dù tốc độ tương đối chậm, nhưng xe điện vẫn có một số ưu điểm hơn so với các đối thủ cạnh tranh của nó như : xe điện hoạt động êm, không có mùi hôi, tiếng ồn so với các xe chạy xăng. Xe điện được bán trên thị và được giới phụ nữ yêu thích vì nó dễ sử dụng.
Từ năm 1990 đến nay : Các tập đoàn ô tô hàng đầu thế giới đa và đang ra sức nghiên cứu và phát triển xe điện. Sau đây là 5 chiếc xe tiêu biểu trong thời gian này:
- Detroit Electric model 90
Detroit Electric được sản xuất từ năm 1907 đến 1942. Xe này đã đạt đến đỉnh cao trong sản xuất và bán hàng trong giai đoạn từ năm 1912 đến 1920. Thành công của chiếc xe này phần lớn là do nhu cầu của phụ nữ cho một chiếc xe đơn giản để sử dụng trong đô thị. Đã được bán hơn 1000 chiếc xe mỗi cho đến Chiến tranh thế giới thứ I. Detroit Electric được trang bị 14 gói pin 6 Volt được sản xuất bởi Công ty Thomas Edison.
Detroit Electric có thể chạy được 100 - 130km sau mỗi lần sạc và có tốc độ tối đa 32 km/h.
- 1974 Serbing-Vanguard Citicar
Trong thời kỳ xảy ra khủng hoảng năng lượng những năm 1970, Serbing - Vanguard Citicar được lựa chọn thay cho các phương tiện giao thông khác, tạo nên cơn sốt xe cỡ nhỏ. Cho tới 1977, nhà sản xuất đã bán được tới 2.300 chiếc Citicar có giới hạn chạy 80 km và tốc độ tối đa 45 km/h. Khách hàng cũng có thể lựa chọn nâng cấp từ phiên bản 3,5 mã lực lên 5 mã lực với tốc độ tối đa lên khoảng 60 km/h.Vỏ nhựa có tới 5 lựachọn màu. Thiết kế nhỏ gọn giúp bán kính quay xe chỉ có 3m.
Đến 1976, số lượng Citicar tiêu thụ đã đưa Serbing - Vanguard lên vị trí thứ 6 tại Mỹ (sau GM, Ford, Chrysler, AMC và Checker). Sau đó, tập đoàn Commuter Vehicles đã mua lại thiết kế Citicar và đổi tên là Commuta - Car. Phiên bản nâng cấp được tiếp tục sản xuất vào năm 1979, có khoảng 2 nghìn chiếc Comuta-car và Comuta-van đã được xuất xưởng. Với 4.300 chiếc, Citicar, hay Comuta-car, hiện đang giữ kỷ lục về lượng xe điện sản xuất trong lịch sử ngành ôtô.
- General Motor EV1
Những năm đầu thập kỷ 90, GM đã đổ hàng tỷ USD vào nghiên cứu xe điện và cho ra đời mẫu xe điện đầu tiên của hãng - EV1. Thế hệ đầu tiên của EV1 gắn ắc quy chì - axit, giới hạn chạy từ 120 đến 160 km. Thế hệ thứ 2 thay bằng ắc quy niken hydrua nâng giới hạn chạy lên 120 đến 240 km và tốc độ thời gian 130km/h nhưng vẫn không đáp ứng được nhu cầu của người dùng khi đó. Mặc dù được coi là chiếc xe điện tốt nhất thế giới nhưng EV1 vẫn không thể so sánh với động cơ đốt trong.
Một vấn đề nữa là giá của chiếc xe. GM chỉ cho phép thuê EV1 trong 3 năm hoặc 48 nghìn km với giá từ 34 nghìn đến 44 nghìn USD. Giải pháp duy nhất cho EV1 là ngừng sản xuất do không thể hòa vốn.
- 2002 - Ford Th!nk City
Cháu trai của Henry Ford, Bill Ford, đã mạo hiểm đưa tập đoàn của mình vào nghiên cứu công nghệ xe sạch sau khi ông lên làm chủ tịch kiêm Tổng Giám đốc Ford. Khởi đầu bằng việc mua lại hãng sản xuất xe điện Nauy - Th!nk. Th!nk từng nổi tiếng từ trước đó với những chiếc xe sân gôn đáng tự hào, nhưng với City, thương hiệu này mới có được một chiếc xe thực thụ. Th!nk City là chiếc xe điện đầu tiên trên thế giới vượt qua kiểm tra va đập và đủ chất lượng chạy đường cao tốc năm 2008. Tốc độ tối đa 105 km/h và giới hạn chạy 210 km/1 lần sạc, tăng tốc lên 50 km/h trong 6,5 giây và lên 80 km/h trong 16 giây.
Tuy nhiên, vào năm 2002, khi Th!nk vẫn còn trong tay Ford, City từng bị thu hồi rất nhiều do các lỗi kỹ thuật. Ford đã quyết định dừng chiến dịch quảng bá cho City và bán lại cho một tập đoàn sản xuất xe điện của Thụy Sĩ, những chiếc City được xuất khẩu ngược lại Nauy do nhu cầu xe điện tại đây đang cao. Th!nk City được sản xuất tiếp vào năm 2007.
- 2008 - GEM e4
Chrysler đã đầu tư vào hãng sản xuất xe điện Global Electric Motocar họ nhận thấy tiềm năng của thị trường xe điện tốc độ thấp hay còn gọi là NEV (Neighborhood electric vehicle).
Mặc dù chỉ có vận tốc tối đa 40 km/h và giới hạn chạy 48 km nhưng những chiếc xe của GEM được ứng dụng khá rộng rãi và phù hợp yêu cầu của nhiều loại hình công việc. 6 mẫu xe cơ bản của GEM là e2 (2 chỗ), e4 (4 chỗ), e6 (6 chỗ), eS, eL, eL XD (thêm giá chở hàng phía sau) được sử dụng hàng ngày trong các mục đích như đi dạo, tuần tra đường phố hoặc công viên, chớ khách du lịch, bán hàng lưu động, sử dụng trong bệnh viện, sân bay hay sân gôn…Đến nay, hơn 35 nghìn chiếc GEM đã được sản xuất và tiêu thụ và tiềm năng của GEM vẫn còn rất lớn.
1.3 Nhu cầu sử dụng ô tô điện
Xe điện là loại phương tiện giao thông đã có từ rất lâu của thế kỷ trước, và được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới trong nhiều loại phương tiện. Đặt biệt ngày nay, xe điện không còn đơn thuần là xe điện công cộng và tàu điện như thế kỷ trước nữa. Ngày nay, việc đối diện với ô nhiễm môi trường và nguồn nhiên liệu hóa thạch ngay cang can kiệt thì xe điện đã được ứng dụng trên nhiều loại phương tiện, các phương tiện này dùng động cơ điện để dần thay thế phương tiện sử dụng động cơ đốt trong ( ICE). Có thể liệt kê một số loại xe điện theo lĩnh vực và theo cách sử dụng của chúng như sau:
1.3.1 Phương tiện cá nhân
- Xe ô tô điện : xe điện sử dụng nguồn điện acqui, pin, dùng năng lượng mặt trời. Các loại xe này được ứng dụng trên ô tô cá nhân, ô tô tải, ô tô tải.
- Xe máy điện và xe đạp điện: là phương tiện được nhiều người ưa thích, và được phát triển mạnh mẽ thơi gian gần đây.
1.3.2 Các phương tiện công cộng
- Tàu điện cao tốc : tàu điện được ứng dụng từ rất lâu là loại phương tiện dùng chở khách trong thành phố và khá phổ biến ở các nước phát triểntrên thế giới
- Xe buýt điện: là loại xe khá phổ biến trong các thành phố lớn trên thế giới
1.3.3 Các phương tiện dùng các lĩnh vực vui chơi giải trí, thể thao và du lịch
- Xe điện dùng trong công viên, khu vui chơi giải trí là loại xe điện dùng chuyên chở hành khách. Các loại tàu điện cao tốc, cảm giác mạnh trong công viên.
- Loại xe điện dùng trong thể thao: phục vụ các mục đích khác nhau, như trong lĩnh vực Golf…
1.3.4 Các loại phương tiện phục vụ trong y tế
Xe điện sẽ được sử dụng trong các bệnh viên vận chuyển nhanh chóng bệnh nhân cũng như các y bác sĩ để kịp thời cứu chữa bệnh nhân, đây là một hướng mới của đề tài. Tuy nhiên để có thể áp dụng hợp lí có hiệu quả cần nghiên cứu thay đổi kết cấu, bố trí lại các trang thiết bị để phù hợp với điều kiện sử dụng trong y tế.
- Một số mẫu xe điện được phát triển gần đây trên thế giới
1.4.1 Chevrolet Volt
Bước phát triển tiếp theo của ngành công nghiệp xe điện được trông chờ vào Chevy Volt, hứa hẹn sẽ được đưa ra thị trường với phiên bản 2011. Mặc dù được Hiệp hội kỹ sư ngành ôtô xếp loại vào xe plug-in hybrid (hybrid sạc điện gia dụng), nhưng nhà sản xuất lại tránh dùng từ “hybrid” để chỉ chiếc xe của họ.
Thay vào đó, nó được mô tả là chiếc “xe điện được mở rộng giới hạn nhờ động cơ đốt trong”. Ý kiến này bắt nguồn từ việc Volt không nối trực tiếp giữa động cơ đốt trong và trục xe, động cơ chỉ đóng vai trò như một máy phát điện, khác với thiết kế hybrid hiện nay. Giới hạn chạy điện của xe là 65 km sau đó xe sẽ được chuyển sang chạy xăng. Điều đó có nghĩa là với những người đi quãng đường ngắn trong nội thành thì về cơ bản Volt là xe điện!
Khác với chiếc xe điện đầu tiên - EV1, lần này Volt có thiết kế 4 chỗ, dung tích ắc quy cũng được giảm từ 300L ở EV1 xuống 100L . Xe sử dụng hệ thống động lực Voltec sau này sẽ trở thành hệ thống tiêu chuẩn chế tạo cho xe điện trong tương lai. Xe được trang bị hệ thống pin lithium-ion 16Kwh và mô tơ điện trang bị cho xe này có 150 mã lực và mô men xoắn 370Nm, cho khả năng tăng tốc từ 0 đến 100 km/h trong khoảng thời gian 9 giây với tốc độ tối đa có thể đạt được là 161 km/h. Khi ở chế độ chạy điện hoàn toàn, hai chiếc này đều có thể chạy được quãng đường từ 40 đến 80 km, và tiếp tục hoàn thành 600 km khi sử dụng chế độ động cơ xăng điện song hành. Bộ pin này có thể nạp điện dễ dàng với nguồn điện gia đình 230V trong khoảng 3 đến 4 tiếng.
Tuy nhiên một lần nữa giá cả lại là vấn đề với GM. Volt từng được ấn định giá khởi điểm 40 nghìn USD nhưng mức giá đó không thể giúp GM sinh lãi. Với hỗ trợ từ phía chính quyền, giá của chiếc xe có thể giảm xuống mức 32.500 USD. Liệu Volt có phải lựa chọn tốt trong danh sách xe hybrid ngày một dài hay không còn là câu hỏi khó. Chevrolet Volt 2011 tại Đức với mức giá khởi điểm từ 41.950 Euro (tương đương 58.560 USD) bao gồm cả VAT.
1.4.2 Nissan Leaf
Với kiểu dáng hatchback 5 cửa nhỏ gọn, thân xe khí động học, hệ thống pin Laminated lithium–ion 24Kwh được thiết kế dưới sàn và giữa các trục xe đem lại một không gian rộng rãi bên trong. Sự yên tĩnh và không gây ô nhiễm đúng nghĩa đối với một chiếc xe điện thì Nissan Leaf được trang bị động cơ điện AC syncronous cung cấp 80Kw/280Nm giúp chiếc xe tăng tốc từ 0 lên 100km/h trong 11,9 giây và đạt tốc độ tối đa 145km/h. Và nó tiêu tốn 30,275 Kwh cho 175 km. Nissan Leaf xứng đáng là một khuôn mẫu cho dòng xe điện hiện đại.
Điều này đảm bảo một trải nghiệm thú vị để lái xe cao đáp ứng phù hợp với những gì người tiêu dùng mong đợi từ một chiếc xe chạy xăng truyền thống.
Không giống như các động cơ đốt trong (ICE) được trang bị xe, hệ truyền động Nissan LEAF không có ống xả, vì vậy không có khí thải của các phát thải khí CO2 hoặc gây hiệu ứng nhà kính. Kết hợp phanh Hệ thống Nissan LEAF và gói pin lithium-ion cải tiến pin cho phép một chiếc xe để cung cấp cho các phạm vi lái xe hơn 160 km (100 dặm) phụ trách một.
Mở rộng nghiên cứu với người tiêu dùng cho thấy rằng phạm vi này để đáp ứng nhu cầu của lái xe hàng ngày hơn 70% của người tiêu dùng trên toàn thế giới những người lái xe ô tô. Và Nissan làm cho cách tiếp cận đơn giản và thiết thực để định giá. Tờ Nissan có thể được tính phí lên đến 80% công suất ít hơn 30 phút với một bộ sạc nhanh . Sạc tại nhà với dòng điện 220V 16A ước tính vào khoảng 8 giờ. Theo hãng xe đến từ đất nước mặt trời mọc, giá bán lẻ đề xuất dành mẫu xế điện Leaf 2012 khởi điểm từ 35.200 USD, tăng hơn 2.000 USD so với con số 32.780 USD cũ. Tương tự bản SV thấp nhất, Nissan Leaf SL 2012 cũng được tăng giá từ 33.720 USD lên 37.250 USD.
1.4.3 Focus Electric
Với mục tiêu cạnh tranh cùng Nissan Leaf và Chevrolet Volt, hãng Ford đã chính thức trình làng mẫu xe điện của riêng mình mang tên Focus Electric.
Là mẫu xe du lịch chạy hoàn toàn bằng điện đầu tiên của Ford, Focus Electric được phát triển dựa trên bản tiêu chuẩn 5 cửa. Nằm bên trong lưới tản nhiệt kiểu Aston Martin là hệ dẫn động điện bao gồm một môtơ sản sinh công suất 123 mã lực và mô men xoắn 250Nm cùng hộp số đơn cấp.
Năng lượng dùng để chạy môtơ được lấy từ cụm pin lithium-ion do Ford và LG Chem kết hợp sản xuất. Theo hãng Ford, với nguồn điện 240V, cụm pin có thể sạc đầy trong 3-4 giờ, rút ngắn một nửa thời gian nạp so với Nissan Leaf. động cơ có công suất 105 kw và mô-men xoắn 320 Nm tại vòng tua 7.500vòng/phút.
Focus Electric có khả năng đạt vận tốc tối đa 136 km/h với phạm vi hoạt động sau một lần sạc đầy chưa được tiết lộ cụ thể. Trước đó, hãng Ford từng khẳng định Focus Electric có thể duy trì hoạt động trong khoảng 160 km.
Ngoài ra, Focus Electric còn đi kèm một số trang thiết bị và công nghệ mới, bao gồm hệ thống kết nối người lái MyFord Touch phiên bản độc nhất vô nhị được phát triển dành riêng cho xế điện và ứng dụng điện thoại thông minh mang tên MyFord Mobile cho phép người sử dụng điều khiển xe từ xa.
Theo kế hoạch, Focus Electric bản Mỹ sẽ được lắp ráp tại nhà máy Michigan của Ford đặt ở Wayne, bang Michigan và xuất hiện trên thị trường vào cuối năm 2011. Ford cho biết, hiện nay hãng vẫn chưa quyết định có phân phối Focus Electric tại thị trường Châu Âu hay không. Nếu có thì người tiêu dùng tại lục địa già cũng phải đợi đến tận năm 2013 mới.
1.4.4 Mercedes-Benz SLS AMG E-Cell
Mercedes-Benz và AMG chính thức lên tiếng thách thức với tương lai ngành ôtô: Siêu phẩm xanh SLS AMG E-Cell Concept là minh chứng rõ nét về khả năng của một siêu xe thể thao công nghệ cao không khí thải.
Thật khó có thể tin sức mạnh 525 mã lực, mô-men xoắn 880Nm được sản sinh ra chỉ từ hệ thống động cơ điện trên Mercedes SLS AMG E-Cell.
Trên thực tế, phiên bản ý tưởng của SLS AMG chạy điện đã được trình diễn tại Triển lãm Frankfurt 2009 dựa trên dự án siêu xe SLS AMG chạy điện của Mercedes-Benz hợp tác với nhà độ AMG. Cho tới cuối năm 2010, phiên bản chạy thử lộ diện, và khách hàng bắt đầu có thể đặt hàng SLS AMG chạy điện từ năm 2013.
Vận hành ấn tượng
“Cánh chim” Mercedes SLS AMG E-Cell chỉ cần 4 giây để chạm đích 100km/h từ vị trí xuất phát - con số đáng mơ ước của nhiều siêu xe chạy xăng khác. Với thành tích này, khối động cơ điện trên SLS AMG có thể sánh ngang vai với động cơ xăng 6.3L V8 571 mã lực của Mercedes SLS AMG tiêu chuẩn, cần 3,8 giây.
Đạt được thành tích ấn tượng này, Mercedes-Benz SLS AMG E-Cell chỉ đơn thuần dựa trên hệ thống 4 mô-tơ được gắn vào 4 bánh, mỗi động cơ sẽ truyền chuyển động đến các bánh. Mô-tơ điện này có thể đạt tốc độ 12.000 vòng/phút. Điều này đủ giúp khách hàng hiểu và tin tưởng quá trình làm việc hiệu quả của hệ thống động cơ điện.
Cấu trúc thiết kế 4 mô-tơ điện ở 4 bánh tạo ra hệ dẫn động 4 bánh thông minh bảo đảm động lực học luôn dễ dàng đạt mức đỉnh điểm, trong khi còn mang lại những vòng lăn bánh an toàn hơn. Vì vậy, độ bám đường hoàn hảo được duy trì đồng đều cho cả 4 bánh cho dù trong bất kỳ thời tiết nào.
Hệ thống pin và làm mát tân tiến
Thay thế động cơ V8 trên SLS AMG tiêu chuẩn là 324 tế bào pin polymer lithium-ion công suất 480 kW, làm mát bằng chất lỏng và điện áp 400 V, cũng nhờ đó SLS AMG E-Cell chỉ cần thêm 7.0 giây để tăng tốc từ 100 km/h lên 200 km/h.
Đây thực sự là giá trị tốt nh ất trong nền công nghiệp sản xuất xe hơi. Một tiến bộ kỹ thuật khác của hệ thống động cơ điện mạnh mẽ này chính là mạng thông minh song song của module pin, giúp tối ưu tính năng an toàn, độ đáng tin cậy và tuổi thọ của pin. Hệ thống pin 400V còn được sạc trực tiếp từ nguồn năng lượng thu hồi trong quá trình phanh, nghĩa là ngay sau khi xe chuyển bánh.
Khi quyết định trang bị cho SLS AMG E-Cell hệ thống pin cung cấp năng lượng điện cỡ lớn, Mercedes-Benz cũng phải nghĩ tới phương án cho hệ thống làm mát tối ưu. Một mạch điện riêng biệt sẽ chuyển đổi dòng điện trực tiếp từ hệ thống pin cao áp thành dòng điện 3 pha để đảm bảo dòng năng lượng cung cấp đều khi hoạt động.
Một mạch điện thấp riêng biệt được đảm đương nhiệm vụ làm mát hệ thống các pin lithium-ion cao áp. Khi nhiệt độ ngoài trời xuống thấp, hệ thống pin nhanh chóng đạt đến nhiệt độ hoạt động nhờ sự trợ giúp của phần tử nhiệt điện.
Ngoài ra, điều này giúp bảo vệ tuổi thọ của các tế bào pin. Hoặc nếu nhiệt độ đó quá cao thì ngay lập tức dòng điện làm mát hệ thống pin nhận được sự hậu thuẫn của hệ thống điều hòa không khí.
Những chiếc Mercedes-Benz SLS AMG E-Cell sẽ được cung cấp một hệ thống treo độc lập với các thanh chống trượt. Ngoài ra, siêu xe “xanh” còn có khả năng kiểm soát, giảm tốc độ hiệu quả nhờ hệ thống phanh hợp kim gốm hàng hiệu AMG composite, đảm bảo dừng xe trong thời gian cực ngắn nhưng vẫn an toàn ngay cả trong trường hợp khẩn cấp.
Hệ thống phanh trọng lượng, chính xác
Những đĩa phanh quá khổ, có kích thước 402x39mm cho bánh trước và 306x32mm cho bánh sau, được làm hoàn toàn từ gốm sợi các-bon gia cường, với lối thiết kế thông minh.
Mercedes khẳng định bộ phanh đĩa AMG có trọng lượng nhẹ hơn 40% so với các loại phanh đĩa kim loại thông thường. Ưu thế vượt trội về khối lượng không chỉ giúp hệ thống phanh hoạt động nhẹ nhàng mà độ bám đường của lốp nâng cao rõ rệt.
Hơn nữa, bản thân hệ thống phanh cho phép nhấn nhả cực chính xác, giúp lái xe thuận lợi hơn khi vào cua ở tốc độ cao. Hệ thống cân bằng thân xe điện tử và hệ thống hỗ trợ lực phanh đã được cách tân cho phù hợp với phiên bản chạy điện, là hai “trợ thủ” đắc lực giúp hệ thống phanh hoạt động hiệu quả nhất.
1.4.5 Audi R8 e-tron
Audi vừa công bố kế hoạch giới thiệu phiên bản R8 e-tron vào cuối năm 2012. Mẫu siêu xe chạy điện này sẽ cạnh tranh trực tiếp với Mercedes SLS AMG E-Cell.
Theo thông tin từ nhà sản xuất, Audi R8 e-tron sẽ được trang bị 4 mô-tơ điện đồng bộ, cho công suất 308 mã lực cùng mô-men xoắn cực đại 4.500 Nm. Sự kết hợp trên giúp siêu xe điện này có thể tăng tốc từ 0-100km/h trong vòng 4,8 giây, chậm hơn R8 V8 khoảng 0,2 giây, tuy nhiên vận tốc tối đa được giới hạn ở 200km/h để bảo đảm tuổi thọ của gói pin.
Năng lượng sử dụng để vận hành các mô-tơ được lấy từ bộ pin lithium-ion 53kWh đặt sau khoang hành lý. Mỗi mô-tơ còn có thể hoạt động riêng rẽ với hộp số đơn cấp và được làm mát từ hệ thống điều hòa nhiệt độ. Nhờ cách bố trí này, R8 e-tron có tỉ lệ phân bổ trọng trượng 42:58, tương tự như R8 V8 5.2 lít FSI.
Bên cạnh đó, bộ pin nặng 550kg trên còn có khả năng tích trữ năng lượng, giúp R8 e-tron di chuyển trong phạm vi lên tới 250km và được sạc đầy từ 6 đến 8 giờ từ nguồn điện sinh hoạt hàng ngày.
Audi sẽ bán R8 e-tron theo đơn đặt hàng cá nhân với số lượng giới hạn không quá 1.000 chiếc. Giá mẫu siêu xe thể thao hai chỗ này chưa được tiết lộ, nhưng một giám đốc Audi cho biết R8 e-tron sẽ có giá đắt hơn R8 V8, đang được bán với giá gần 120.000 USD tại châu Âu.
Song song với dự án sản xuất R8 e-tron, hãng xe Đức còn đang dự tính phát triển một mẫu xe thể thao không khí thải, cỡ nhỏ hơn dựa trên bản concept R4 e-tron từng được giới thiệu tại triển lãm Detroit năm nay.
1.5 Xe điện ở Việt Nam
Tại Việt Nam vấn đề năng lượng cũng là một chủ đề đang được xem xét. Theo Phòng Thống kê và Đánh giá Năng lượng Thế giới thuộc Tập đoàn dầu khí quốc gia Anh BP ngày 13/6/2009 công bố báo cáo cho biết, trữ lượng dầu mỏ hiện nay còn đủ để đáp ứng nhu cầu sử dụng thông thường của thế giới trong vòng 40 năm tới. Trữ lượng khí đốt tự nhiên đã được thẩm định cũng tăng nhẹ và đủ để đáp ứng nhu cầu tiêu dùng ở mức độ thông thường trong vòng 60 năm tới.
Riêng tại Việt Nam thì sản lượng dầu của Việt Nam giảm khoảng 3% trong giai đoạn từ năm 2007-2018, sản lượng dầu khí khai thác được sẽ đạt đỉnh cao khoảng 400.000 thùng/ngày trong năm 2009-2010, sau đó sẽ giảm xuống chỉ còn khoảng 330.000 thùng/ngày vào năm 2018. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển các nguồn năng lượng thay thế cho ôtô nhưng cũng đồng thời góp phần bảo vệ môi trường sống là việc rất quan trọng trong quá trình phát triển kinh tế, xã hội ở nước ta.
Để đáp ứng nhu cầu trên, xu hướng hiện nay là xem xét khả năng thay thế động cơ khác nhau, sử dụng các nguồn năng lượng thay thế như nhiên liệu cồn, khí tự nhiên-NG, khí hóa lỏng - LPG, khí thiên nhiên nén - CNG, tế bào quang điện -Fuel Cell, hydro và điện. Tối ưu hóa các thông số thiết kế động cơ để đáp ứng tính kinh tế nhiên liệu, khí thải và sàng lọc sẽ được xem xét, và các công nghệ đốt sạch bên trong động cơ tương lai.
Trong nhưng năm gần đây xe điện ở Việt Nam đã được đưa vào sử dụng khá rộng rãi nhưng chỉ với quy mô nhỏ như trong các khu du lịch, Sân golf, khu vui chơi giải trí như Suối Tiên, Đầm Sen, Đại Nam…
1.5.1 Xe điện và mini buýt điện của hãng Mai Linh
Sáng ngày 4.12.2009, tại Bệnh Viện Bạch Mai, Tập đoàn Mai Linh đã tổ chức lễ trao tặng hai xe điện chở bệnh nhân miễn phí cho Bệnh Viện Bạch Mai. Tham dự buổi lễ có ông Nguyễn Quốc Anh - Giám đốc Bệnh viện Bạch Mai, ông Nguyễn Ngọc Hiền - Phó giám đốc Bệnh viện Bạch Mai. Về phía Tập Đoàn Mai Linh có ông Hồ Chương - Tổng giám đốc Tập đoàn Mai Linh Đông Bắc Bộ, CBNV Bệnh viện Bạch Mai và Tập đoàn Mai Linh.
Theo ông Hồ Minh Châu - Tổng Giám đốc Công ty Cổ phần Mai Linh Nam Trung bộ và Tây Nguyên, việc đưa ô tô điện vào phục vụ đưa khách và người dân những năm qua là nhằm thực hiện việc đầu tư phương tiện thân thiện với môi trường. Tại Nha Trang, hiện nay, ô tô điện hoạt động tại một số tuyến như: đường Trần Phú, Tháp Bà Ponaga, Nhà thờ Núi… Mới đây, Công ty đã đưa vào phục vụ DK tham quan tuyến du lịch đồng quê gồm: Trung tâm TP. Nha Trang - Cầu Dứa - Nha Trang Xưa - Bình Cang - Vĩnh Thái (tham quan nhà cổ) - làng nghề dệt chiếu - làng nghề làm gốm và dọc dòng sông Cái.
Ô tô điện - một loại phương tiện giao thông mới, thân thiện với môi trường được Công ty CPMLNTB-TN sử dụng đưa, đón khách tham quan TP. Nha Trang đã và đang được nhiều người dân cũng như DK ủng hộ. Cùng với xích lô và các loại hình phương tiện giao thông khác, ô tô điện đã góp phần tạo nên diện mạo mới cho du lịch Nha Trang. Thời gian tới, Công ty CPMLNTB-TN sẽ đưa thêm một số xe vào hoạt động. Tuy nhiên, việc bổ sung thêm xe còn phụ thuộc sự cho phép của UBND tỉnh về việc lưu hành tại các tuyến đường trên địa bàn TP. Nha Trang.
1.5.2 Xe mini buýt điện ở Hà Nội
Ngày 17/07/2010, 12 chiếc xe ô tô điện của Công ty Cổ Phần Đồng Xuân đã chính thức được khai trương và đưa vào hoạt động thí điểm trên tuyến du lịch phố cổ, xung quanh hồ Gươm.
Lộ trình hoạt động của ô tô điện dài khoảng 7km, ô tô điện du lịch sẽ đi qua 28 tuyến phố thương mại, 13 phố nghề, 22 đình, 9 đền, 3 chùa, 8 di tích lịch sử, thắng cảnh khu vực hồ Hoàn Kiếm và chợ Đồng Xuân. Khu vực cổng chợ Đồng Xuân và đường đôi Đinh Tiên Hoàng được chọn làm ga đầu và ga cuối của ô tô điện trong lộ trình tham quan.
Mỗi ô tô điện có khả năng chở được 7 người với giá vé là 15.000 đồng/người/lượt và đi trong khoảng thời gian 45 phút/chuyến. Thời gian hoạt động ban ngày từ 8h30 - 16h30, buổi tối từ 19h - 23h; thời gian xe dừng đỗ tại các điểm là 20 giây.
1.5.3 Xe điện đầu tiên do Việt Nam chế tạo
Anh Đặng Thế Minh (vốn kinh doanh khám chữa bệnh tư nhân tại Hà Nội) và nhóm hợp tác vừa chế tạo thành công năm chiếc ôtô điện 12 chỗ ngồi. Đây là những chiếc xe điện đầu tiên do Việt Nam chế tạo.
Nhìn bề ngoài, ôtô điện không khác mấy so với ôtô chạy nhiên liệu xăng, với bốn bánh hơi, vô lăng điều khiển, cần gạt, hộp số và nguyên tắc điều khiển hoàn toàn giống xe ôtô chạy xăng thông thường. Tuy nhiên, về kỹ thuật, hai loại xe này hoàn toàn khác nhau. Ôtô điện chạy bằng động cơ điện. Động cơ này được cung cấp bởi bốn bình ắc quy loại nhỏ. Cứ chạy 100 km xe phải thay ắc quy một lần. Tốc độ cao nhất đạt 45 km/giờ.
Theo lời anh Minh, chiếc xe có 90% phụ tùng nội địa này dài 4,2m, rộng 1,4m, có 11 chỗ ngồi, trọng lượng 800kg và vòng cua hẹp thực hiện trong bán kính 4 m, ôtô điện được đánh giá là rất cơ động, có thể di chuyển trong những ngõ nhỏ.
Theo anh Minh, ôtô điện không chỉ an toàn về môi trường do không thải khói độc hại, không gây ô nhiễm tiếng ồn như ôtô chạy xăng mà còn giúp tiết kiệm đáng kể chi phí nhiên liệu, khoảng trên 80%. (Mỗi 100 km, chi phí nhiên liệu cho ôtô chạy xăng khoảng 70.000-90.000 đồng trong khi ôtô chạy điện chỉ khoảng 15.000-16.000 đồng).
Chương II: So sánh xe điện và xe sử dụng động cơ đốt trong
- Chi phí hoạt động và bảo dưỡng
Hầu hết các chi phí hoạt động một chiếc xe điện có thể được quy cho việc duy trì và thay thế các bộ ắc quy, một chiếc xe điện có khoảng 5 bộ phận chuyển động trong động cơ điện, so với xe sử dụng động cơ đốt trong có hàng trăm bộ phận. Chi phí ắc quy cao nhưng ngược lại chi phí bảo dưỡng là thấp.
Theo báo cáo của công ty Tesla Roadster tại Mỹ rằng trung bình một ngày xe điện chạy khoảng 64 km, hoặc chạy 164.500 km tính trong 7 năm thì chi phí tiêu thụ của ắc quy là 0,1174 $ /1,6 km hoặc 4,70 $ /64 km. Công ty Better Place lại cho thấy một số liệu so sánh khác là 0,08 $ /1,6 km vào năm 2010, vào năm 2010 là 0,04 $ / 1,6 km, vào năm 2020 chi phí sẽ là 0,02 $/1,6 km hay 3,20 $ / 64 km.
- Năng lượng điện và nhiên liệu Hydrocacbon
Theo báo cáo từ công ty Tesla Roadster, một xe điện hoạt động một ngày với quãng đường trung bình khoảng 64 km sẽ sử dụng 11,2 kW.h điện với chi phí khoảng 0,56 $ và 3,184$ tùy thuộc vào thời gian nạp trong ngày. Trong khi đó một động cơ đốt trong với cùng quãng đường 64 km trên sẽ tiêu tốn 1,6 gallon, với gía nhiên liệu 4$/ gallon, xe tiêu tốn chi phí 6,4$.
- Phạm vi hoạt động và thời gian tiếp nhiên liệu
Xe hơi sử dụng động cơ đốt trong được tiếp nhiên liệu một cách nhanh chóng tại các trạm nạp nhiên liệu. Trong khi xe điện mất nhiều thời gian hơn để nạp điện cho ắc quy. Phần lớn những người sử dụng xe điện lo lắng rằng ắc quy trên xe của họ sẽ hết năng lượng trước khi họ đến một nơi nào đó.Vì vậy việc xây dựng mạng lưới các trạm nạp điện nhanh DC từ mạng lưới điện 3 pha là rất cần thiết, xe điện có thể nạp cho ắc quy đầy khoảng 80% trong thời gian khoảng 30 phút và quãng đường chạy được khoảng 160 km.
- Vấn đề ô nhiễm môi trường
Xe điện không gây ô nhiễm môi trường vì không phát thải khí xả sẽ góp phần vào làm sạch bầu không khí hơn tại các thành phố. Lượng khí CO2 phát ra phụ thuộc vào cường độ phát thải của nguồn điện được sử dụng để nạp cho xe.
- Hiệu quả năng lượng
Động cơ đốt trong một phần năng lượng tổn thất dưới dạng nhiệt, trong khi động cơ điện sử dụng hiệu quả hơn trong chuyển đổi năng lượng được lưu trữ từ ắc quy, xe điện không tổn thất năng lượng khi dừng lại hoặc xuống dốc, năng lượng bị mất đi khi phanh được nạp trở lại ắc quy và tái sử dụng thông qua năng lượng tái sinh. Động cơ xăng thông thường sử dụng năng lượng hiệu quả chỉ có 15% nhiên liệu cho xe di chuyển hoặc cho các phụ kiện điện trên xe, động cơ diesel hiệu quả là 20%, trong khi xe điện sử dụng năng lượng hiệu quả khoảng 80%.
Xe điện thường sử dụng 10-23 kW.h/100 km. Khoảng 20% điện năng tổn thất này là do sự thiếu hiệu quả trong quá trình nạp điện cho ắc quy.
- Tính an toàn của xe điện
+ Lưu trữ năng lượng điện thông qua ắc quy lắp đặt theo xe.
+ Tính an toàn, độ tin cậy của phương tiện cao
+ Bảo vệ con người chống lại mối nguy hiểm từ điện.
Trong trường hợp xảy ra tai nạn, xe điện ít có khả năng sảy ra sự cháy và khói xả ra từ ắc quy sẽ thoát ra nhanh chóng, xe điện ít nguy hiểm hơn so với xe sử dụng nhiên liệu xăng hoặc diesel dễ bắt cháy từ nhiên liệu.
- Phát triển trong thiết kế xe điện
Ắc quy là một trong những thành phần đắt nhất của xe điện. Các ắc quy Lithium-ion được sử dụng hiện nay trong xe điện có mật độ năng lượng cao lợi thế đáng kể đối với ắc qui chì –axit và ắc quy Ni-MH đã được sử dụng trong xe điện cho đến bây giờ. Các nhà sản xuất xe hơi như Nissan, Renault và Toyota bắt đầu quan hệ đối tác với các công ty khác để phát triển ắc quy với một mật độ năng lượng tăng lên, tuổi thọ ắc quy, công suất và khả năng lưu trữ năng lượng được lâu, đồng thời trọng lượng ắc quy nhẹ hơn, bền hơn và hiệu quả chi phí. Khi ắc quy lớn hơn dẫn đến chi phí xe cao hơn và tăng trọng lượng. Nhưng nhược điểm của ắc quy Lithium-ion là chi phí tương đối cao.
- Những ưu điểm của xe điện so với xe dùng động cơ đốt trong
Hình 2.2 Ưu điểm của xe điện
Hình 2.3 Nhược điểm của động cơ xăng
Bởi vì xe điện sử dụng năng lượng ít hơn xe chạy xăng, ảnh hưởng của chúng đối với môi trường là ít hơn nhiều so với xe chạy bằng nhiên liệu hóa thạch. Xe điện hiệu quả hơn so với xe chạy bằng xăng nên chi phí cũng ít hơn.
Hình 2.4 Ưu điểm của xe điện
- Sử dụng điện.
- Xe không phát thải khí thải, không có chất gây ô nhiễm.
- Tạo ra ít chất thải độc hại (ắc quy chì – axit có thể tái chế được 98%).
- Có hiệu suất cao (động cơ và bộ điều khiển 90%, ắc quy 75-80%).
Chương III: Lựa chọn phương án thiết kế
- Các phương án được thiết kế xe điện:
3.1.1 Chế tạo xe điện mới:
Với phương án này ta phải thiết kế xe điện đòi hỏi kiến thức sâu rộng về tính toán và thiết kế, tốn rất nhiều thời gian và chi phí cao.
3.1.2 Chế tạo xe điện trên khung gầm của xe cơ sở :
Với phương án này, chỉ sử dụng dàn khung gầm, cầu, phanh, lái nên khối lượng công việc khá lớn, có nhiều tiềm năng kích thích nền công nghiệp ô tô trong nước phát triển.
3.1.3 Chuyển đổi xe điện :
Với phương án này ta giử nguyên cấu hình của xe cũ và chỉ thay động cơ đốt trong bằng động cơ điện và giữ nguyên cấu hình của xe nguyên mẫu.
Nhận xét: Với tình hình kinh tế hiện khó khăn như hiện nay, 2 phương án đầu là tốn nhiều chi phí và thời gian để chế tạo, thiết kế. Với mục tiêu thiết kế xe điện đơn giản tạo ra chiếc xe điện trong thời gian ngắn thì phương án chuyển đổi xe điện là phù hợp và dễ thực hiện. Vậy ta chọn phương án 3 chuyển đổi xe sử dụng động cơ đốt trong đã qua sử dụng sang xe sử dụng động cơ điện và hệ thông pin nhiên liệu.
- Chọn phương án bố trí hệ thống động lựccủa xe điện chuyển đổi
3.2.1 Phương án 1
Đây là sơ đồ bố trí chung của xe điện đầu tiên, trong đó một động cơ điện thay thế cho động cơ đốt trong như hệ thống truyền động trên xe thông thường. Nó bao gồm động cơ điện, ly hợp, hộp số và bộ vi sai. Trong đó ly hợp và hộp số có thể được thay thế bằng một hộp số tự động. Ly hợp được sử dụng để kết nối hoặc ngắt kết nối truyền động từ động cơ điện tới các bánh xe chủ động. Hộp số này cung cấp một dãy các tỷ số truyền để thay đổi tốc độ – công suất (mô-men xoắn) để phù hợp với yêu cầu tải trọng. Vi sai là một thiết bị cơ khí (thường là bộ bánh răng hành tinh), cho phép các bánh xe ở hai bên được chạy ở tốc độ khác nhau khi xe chạy trên dường vòng.
3.2.2 Phương án 2
Với một động cơ điện có công suất không đổi trong một phạm vi dài của tốc độ, một bộ bánh răng cố định có thể thay thế hộp số nhiều cấp độ và làm giảm sự cần thiết của ly hợp. Cấu hình này không chỉ làm giảm kích thước và trọng lượng của truyền động cơ khí, mà còn đơn giản hoá hệ thống truyền động bởi sự thay đổi tỷ số truyền là không cần thiết.
3.2.3 Phương án 3
Hệ thống tương tự phương án 2 cấu tạo gồm động cơ điện, bánh răng cố định và bộ vi sai có thể tích hợp vào một cụm duy nhất nằm trên bán trục của cầu sau. Hệ thống sẽ đơn giản và gọn nhẹ hơn.
.......................................................
|
0.13 |
0.09 |
0.06 |
0.04 |
0.01 |
-0.01 |
-0.03 |
-0.04 |
|
|
0.08 |
0.05 |
0.03 |
0.01 |
-0.01 |
-0.04 |
-0.06 |
-0.08 |
|
|
0.06 |
0.03 |
0.01 |
-0.01 |
-0.03 |
-0.06 |
-0.09 |
-0.11 |
Bảng 5.5 Khả năng vượt dốc
Hình 5.5 Đồ thị: Khả năng vượt dốc
5.6 Gia tốc di chuyển :
(m/s2)
Trong đó: + J (m/s2) – gia tốc di chuyển của ô tô;
+ D – nhân tố động lực học;
+ Y – hệ số cản tổng cộng;
+ – hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng quay;
= 1+0,05*(1+ihi2)
+ ihi – tỷ số truyền ở các tay số;
+ g = 9,81 (m/s2) – gia tốc trọng trường;
|
GIA TỐC DI CHUYỂN |
||||||||
|
2158 |
2387 |
2601 |
2908 |
3425 |
4125 |
5033 |
5582 |
|
|
94.9 |
67.8 |
54.2 |
40.7 |
27.1 |
16.3 |
9.5 |
6.8 |
|
|
24.3 |
19 |
17.3 |
14.1 |
11.1 |
8.6 |
6.7 |
5.8 |
|
|
0.25 |
0.17 |
0.13 |
0.1 |
0.06 |
0.03 |
0.01 |
0 |
|
|
0.18 |
0.12 |
0.09 |
0.07 |
0.03 |
0.01 |
-0.01 |
-0.02 |
|
|
0.12 |
0.08 |
0.05 |
0.04 |
0.01 |
-0.01 |
-0.03 |
-0.04 |
|
|
0.07 |
0.05 |
0.03 |
0.01 |
-0.01 |
-0.04 |
-0.05 |
-0.07 |
|
|
|
0.06 |
0.03 |
0.01 |
-0.01 |
-0.03 |
-0.06 |
-0.08 |
-0.1 |
Bảng 5.6 Gia tốc di chuyển
Hình 5.6 Đồ thị J
5.7 Thời gian tăng tốc:
Thời gian ô tô tăng tốc từ vận tốc V1 đến V2 xác định theo công thức: (giây)
Trong đó: + J (m/s2) – gia tốc di chuyển của ô tô;
Sử dụng phương pháp đồ thị để giải tích phân này. Chia đường cong gia tốc làm nhiều đoạn nhỏ và cho rằng trong mỗi khoảng tốc độ ứng với đoạn đường cong đó thì ô tô tăng tốc với một gia tốc không đổi.
Thời gian tăng tốc của ô tô trong khoảng tốc độ Vi1 đến Vi2: (giây)
Ở đây: (giây)
Trong đó : + Vi1, Vi2 (km/h) – vận tốc tương ứng điểm đầu và điểm cuối đã chọn;
+ (m/s2) – gia tốc tương ứng điểm đầu và điểm cuối đã chọn;
Thời gian tăng tốc tổng cộng từ tốc độ ổn định cực tiểu Vmin đến tốc độ V: (giây)
5.8 Quãng đường tăng tốc:
Quãng đường để ô tô tăng tốc từ vận tốc V1 đến V2 xác định theo công thức:
(m)
Trong đó: + V (m/s) – tốc độ di chuyển của ô tô;
Sử dụng phương pháp đồ thị trên cơ sở đồ thị thời gian tăng tốc vừa lập để giải tích phân này. Chia đường cong thời gian tăng tốc ra làm nhiều đoạn nhỏ và thừa nhận rằng trong mỗi khoảng thay đổi tốc độ ứng với từng đoạn này ô tô chuyển động đều với tốc độ trung bình:
(km/h)
Quãng đường tăng tốc của ô tô trong khoảng tốc tộ từ Vi1 đến Vi2:(m)
Quảng đường tăng tốc tổng cộng từ tốc độ ổn định cực tiểu Vmin đến tốc độ V:
(m)
Tại vị trí lớn nhất của ôtô Vmax thì gia tốc J = 0 do đó 1/J =¥. Vì vậy khi lập đồ thị và tính toán ta chỉ lấy giá trị vận tốc của ôtô trong khoảng từ Vmin đến 95%Vmax.
Tại vị trí vận tốc nhỏ nhất Vmin , t = 0.
Trị số giảm vận tốc chuyển động của ôtô DV tính theo công thức sau:
DV = f.g.tl/di (m/s)
Trong đó : + f – hệ số cản lăn;
+ g =9,81 (m/s2) – gia tốc trọng trường;
+ tl = 2 (giây) – thời gian chuyển số ;
|
THỜI GIAN VÀ QUẢNG ĐƯỜNG TĂNG TỐC CỦA XE |
||||||||
|
V |
30.4 |
33.7 |
36.7 |
41.1 |
48.4 |
58.3 |
71.1 |
78.9 |
|
t |
10 |
18.2 |
36.4 |
78.6 |
135.4 |
129.8 |
131.1 |
121.7 |
|
S |
16.1 |
32.8 |
72.5 |
175.9 |
337.2 |
399.9 |
481.2 |
503.7 |
Bảng 5.7 Thời gian và quảng đường tăng tốc của xe
Hình 5.8 Đồ thị Quảng đường tăng tốc
Hình 5.9 Đồ thị Thời gian tăng tốc
Các kết quả tính toán:
- Các kết quả cơ bản:
|
Thông số |
Giá trị |
|
Nhân tố động lực học lớn nhất Dmax |
0,41 |
|
Nhân tố động lực học Dmin |
0,01 |
|
Vận tốc Vmax thực tế theo hệ số cản của mặt đường (km/h) |
78,9 |
|
Khả năng vượt dốc lớn nhất i max |
39 % |
Nhận xét : Vận tốc và khả năng tăng tốc của xe điện này là khá thấp Vmax = 78,9 km/h. Tuy nhiên xét trong điều kiện làm việc của xe là các tuyến nội quận, vận tốc hoạt động thấp Vtb = 45km/h nên xe đảm bảo được tính năng động lực học và có thể hoạt động tốt.
- So sánh xe cơ sở với xe đã chuyển đổi
|
Động cơ |
Xe cơ sở |
Xe chuyển đổi |
|
Kiểu động cơ |
4 xi lanh thẳng hàng SOHC, Làm mát bằn nước |
Động cơ điện một chiều |
|
Công suất cực đại (Kw/v) |
73/6300 |
32.3/5500 |
|
Mô men xoắn cực đại (Nm/v) |
125/4500 |
94.9/2100 |
|
Dung tích xi lanh ( |
1493 |
96v 300Ah 30kw |
|
Suất tiêu hao nhiêu liệu( năng lượng) /100km |
6,7 lit |
10-23kwh |
|
Tính thành tiền |
140,000VND |
25,000-60,000VND |
|
Hiệu quả năng lượng |
15% |
80% |
)
KẾT LUẬN
Đồ án tốt nghiệp có mục đích là chuyển đổi ô tô sử dụng động cơ đốt trong sang ô tô sử dụng động cơ điện.
Kết quả thu được từ chiếc xe sau khi chuyển đổi xe Honda Civic Feiro là:
- Xe Honda Civic Ferio EV sử dụng động cơ điện một chiều NetGain Warp 9 dùng hệ thống pin Lithium của Aquawatt với giá thành rẻ hơn 2 đến 3 lần so với các xe điện của các hảng ô tô trên thế giới.
- Tiết kiệm chi phí nhiên liệu gần 40% so với xe cơ sở
- Không gây ô nhiễm môi trường, không gây ra tiếng ồn của động cơ.
- Nếu lấy kết quả tiêu hao nhiên liệu của xe
Những hạn chế chưa đạt được : do thời gian và kiến thức hạn chế đề tài không đi sâu vào thiết kế chế tạo một mẫu xe điện, đồ án còn mang nặng tính lý thuyết do thiếu điều kiên nên chưa có các thí nghiệm và thử nghiệm thực tế nên chưa thấy rõ được tính hiệu quả của xe đã chuyển đổi.
Hướng đề xuất phát triển đề tài trong tương lai : Tìm nhà tài trợ để chuyển đổi xe trên thực tế áp dụng các tính toán và thiết kế đã làm trong đề tài để ta có thể tính toán và kiểm nghiệm hệ thống truyền năng lượng và tính hiệu quả và khả thi của đề tài.
DANH SÁCH TÀI LIỆU THAM KHẢO
- Lý thuyết ô tô, PGS. TS Nguyễn Văn Phụng, Đai học Công nghiệp Tp.HCM, 2006
- Lý thuyết ô tô- máy kéo, GS. TSKH Nguyễn Hữu Cẩn, Nhà xuất bản Khoa học Kỉ thuật Hà Nội, 2005
- How to convert a vehicle to electric, By Randy Richmond,
- Electric Vehicle conversion, By Amber Connor, Chris Liescheidt, Jonhnathen McCasland,2007.
- Battery powered electric vehicle conversion final design report, By Ryan J.Bohm, 2006.
- Website: www.go-ev.com
- Website: www.evconvert.com
- Website: www.histomobile.com
- Website: www.aquawatt.at
- Website: www.cloundelectric.com
