Báo cáo nghiên cứu khoa học: THIẾT KẾ XE GẮN MÁY HYBRID

Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm xe gắn máy hybrid được thực hiện tại Đại học Đà Nẵng. Bánh xe trước và bánh xe sau được dẫn động trực tiếp bằng hai động cơ điện có công suất lần lượt 500W và 1000W. Động cơ nhiệt chạy bằng LPG được cải tạo từ động cơ tĩnh tại nguyên thuỷ chạy bằng xăng có công suất 2000W làm nhiệm vụ nạp điện cho bình accu và hỗ trợ công suất cho xe gắn máy khi cần thiết. Xe có thể tận dụng năng lượng...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo nghiên cứu khoa học: " THIẾT KẾ XE GẮN MÁY HYBRID" TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(33).2009 THIẾT KẾ XE GẮN MÁY HYBRID HYBRID MOTORCYCLE DESIGN Bùi Văn Ga – Nguyễn Quân – Nguyễn Hương Đại học Đà Nẵng TÓM T ẮT Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm xe gắn máy hybrid được thực hiện tại Đại học Đà Nẵng. Bánh xe trước và bánh xe sau được dẫn động trực tiếp bằng hai động cơ điện có công suất lần lượt 500W và 1000W. Động cơ nhiệt chạy bằng LPG được cải tạo từ động cơ tĩnh tại nguyên thuỷ chạy bằng xăng có công suất 2000W làm nhiệm vụ nạp điện cho bình accu và hỗ trợ công suất cho xe gắn máy khi cần thiết. Xe có thể tận dụng năng lượng phanh để nạp điện cho accu. Hệ thống điều khiển điện tử được thiết kế cho phép xe gắn máy phối hợp công suất các động cơ ở các chế độ làm việc khác nhau. Kết quả thử nghiệm cho thấy xe đạt được tốc độ 55km/h khi chạy bằng điện, thấp hơn khoảng 10% so với công suất tính toán. Với bình LPG chứa 1kg nhiên liệu và 4 bình accu N12V-35AH nạp đầy xe có thể chạy được 160km. Hệ thống động lực hybrid điện-LPG cho phép xe gắn máy đạt mức độ phát thải ô nhiễm EURO IV. ABSTRACT This paper presents results of theoretical and experimental researches on the hybrid motorcycle at the University of Da Nang. The front wheel and the rear wheel of the motorcycle are driven directly by 500W electrical engine and 1000W electrical engine respectively. The LPG thermal engine is converted from a 2000W gasoline stationary engine which is used for recharging batteries and for supplying an auxiliary power to the motorcycle in case of need. Brake energy can be converted into electrical energy for batteries recharging. An electronic control system is designed so as to help the motorcycle combine power of the engines in different operation regimes. Test results show that the motorcycle can attain a speed of 55km/h when running with electrical engines, about 10% lower than the estimated speed. With an LPG cylinder containing 1kg fuel and 4 N12V-35AH batteries, the motorcycle can run at 160km/h. The LPG-electric hybrid power system can allow the motorcycle to conform with the EURO IV emission regulation. 1. Đặt vấn đề Lượng xe gắn máy ở nước ta trong những năm gần đây gia tăng nhanh chóng, vượt xa so v ới d ự b áo củ a các cơ q uan q u ả lý n nhà nư Hiện tại và trong một tương lai dài ớc. trước mắt, loại phương tiện này vẫn đóng vai trò quan trọng trong di chuyển của người dân do tính cơ động cao, giá cả phù hợp với túi tiền của đại đa số người dân lao động. Phương ti n vận giao thông cơ giới sử ệ dụng động cơ nhiệt nói chung là nguồn phát thải Hình 1. Hybrid scooter Honda 20 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(33).2009 ô nhiễm chính đối với bầu khí quyển. Vì vậy việc làm giảm mức độ phát t hải ô nhiễm của chúng luôn là đối tượng nghiên cứu của các nhà sản xuất ô tô, xe gắn máy. Có nhiều giải pháp được đề xuất trong đó giải pháp hữu hiệu nhất hiện nay là sử dụng công nghệ. Công nghệ này tỏ ra rất thành công đối với các ô tô của hãng Toyota, H onda. Nhờ vậy các hãng này đã duy trì được sản phẩm của mình trong bối cảnh khủng hoảng tài chính toàn cầu trầm trọng như hiện nay. Công nghệ hybrid đã bắt đầu nghiên cứu áp dụng trên mô tô trong những năm đầu của thế kỷ 21. Tháng 3 năm 2005, Honda đã giới thiệu mẫu xe hybrid scooter [1] với tính năng nổi bật về giảm ô nhiễm môi trường và tiết kiệm nhiên liệu (hình 1). Xe hybrid này kết hợp hoạt động của một động cơ đốt trong phun xăng điện tử 50 cc và một động cơ điện kiểu xoay chiều đồng bộ gắn trực tiếp vào bánh sau c xe. Hệ thống sử ủa dụng một bình ắc quy niken-hyđro để lưu trữ n ăn g lượng. Kh i chạy trên đ ườn g bằng phẳng trong thành phố, một mình động cơ điện sẽ dẫn động xe chạy với tốc độ đạt 30 km/h. Khi cần lực phát động lớn như tăng tốc hoặc lên dốc t hì động cơ đốt trong sẽ kết với động cơ điện thông qua bộ truyền động đai vô cấp để tăng thêm công suất kéo. Để tận dụng năng lượng, khi xe giảm tốc hoặc xuống dốc thì động cơ điện sẽ trở thành máy phát điện nạp điện vào accu. Các chủng loại ô tô, xe gắn máy hybrid hiện nay dùng động cơ nhiệt chạy bằng xăng và động cơ điện chạy bằng accu. Nhờ phối hợp sử dụng tối ưu công suất động cơ nên tính năng kinh ế kỹ thuật của động cơ nhiệt được cải thiện đáng kể. Mức độ phát t thải ô nhiễm sẽ giảm đi nhiều hơn nữa nếu chúng ta sử dụng động cơ LPG thay cho động cơ xăng trên xe gắn máy hybrid. Trong các công trình trước đây chúng tôi đã nghiên cứu lý thuyết về hệ thống động lực của xe gắn máy hybrid [3], [4]. Công trình này giới thiệu kết quả tính toán thiết kế chế tạo và thử ngh iệm th ực tế xe gắn máy hybrid điện-LPG. 2. Tính toán công suất các động cơ - Chọn động cơ điện: Xe gắn máy hybrid được tính toán thiết kế có khối lượng tổng cộng 240kg (chở 2 người) chạy với vận tốc tối đa 60km/h. Công suất cần thiết của độn g cơ dùng để tạo ra lực kéo (kí hiệu F M ) thắng lực cản lăn của mặt đường (F L ), lực cản lên dốc (F D ), lực cản gió (F G ) và lực quán tính khi tăng ốc (F Q ). Phương tr nh cân b t ằng lực được ì viết như sau: Hình 2. Động cơ điện DC EBM08 FM = FL + FD + FG + FQ (1) Lực cản lăn được tính: F L = f.G với f là hệ số cản lăn và G =2400N là tổng trọng tải của xe, f= ...