Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình xe ô tô thân vỏ bằng vật liệu composite, sử dụng năng lượng mặt trời và năng lượng điện phục vụ du lịch

Bài báo giới thiệu nội dung nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình xe ô tô sử dụng các nguồn năng lượng mới. Trên cơ sở phân tích, tổng hợp lý thuyết từ đó triển khai thiết kế, chế tạo mô hình chúng tôi đã chế tạo thành công mô hình xe 04 chổ ngồi, thân vỏ bằng vật liệu composit, sử dụng năng lượng điện và năng lượng mặt trời. Kết quả này là tiền đề để có thể tiến tới chế tạo xe thương mại phục vụ du lịch tại thành phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình xe ô tô thân vỏ bằng vật liệu composite, sử dụng năng lượng mặt trời và năng lượng điện phục vụ du lịch Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2016 KEÁT QUAÛ NGHIEÂN CÖÙU ÑAØO TAÏO SAU ÑAÏI HOÏC NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH XE Ô TÔ THÂN VỎ BẰNG VẬT LIỆU COMPOSITE, SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ NĂNG LƯỢNG ĐIỆN PHỤC VỤ DU LỊCH RESEARCH OF DESIGNING AND MANUFACTURING A CAR MODEL WITH COMPOSITE CAR BODY WHICH ELECTRIC AND SOLAR ENERGY SOURCES Phạm Tạo1, Lê Văn Thoại2, Lê Bá Khang3 Ngày nhận bài: 23/7/2015; Ngày phản biện thông qua: 26/8/2015; Ngày duyệt đăng: 15/3/2016 TÓM TẮT Bài báo giới thiệu nội dung nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình xe ô tô sử dụng các nguồn năng lượng mới. Trên cơ sở phân tích, tổng hợp lý thuyết từ đó triển khai thiết kế, chế tạo mô hình chúng tôi đã chế tạo thành công mô hình xe 04 chổ ngồi, thân vỏ bằng vật liệu composit, sử dụng năng lượng điện và năng lượng mặt trời. Kết quả này là tiền đề để có thể tiến tới chế tạo xe thương mại phục vụ du lịch tại thành phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa. Từ khóa: năng lượng mặt trời, năng lượng điện, composite, ô tô điện,... ABSTRACT The article introduces the research of designing and manufacturing a car model using new energy sources. After analysing the theory, we have successfully designed and manufactured a four- seat car model with a composite car body, using electric and solar energy sources. This research is a prerequisite to manufacture commercial vehicles for tourism in Nha Trang city, Khanh Hoa province. Key word: Solar energy source, Electric energy source, Composite, ElectricVehicle,...etc I. ĐẶT VẤN ĐỀ Tốc độ khai thác sử dụng các nguồn nhiên liệu trên so với trữ lượng của chúng đang dấy lên hồi chuông cảnh báo về việc cạn kiệt năng lượng hóa thạch trong tương lai. Vì vậy, việc đa dạng hóa các nguồn năng lượng và tránh sự phụ thuộc vào năng lượng hóa thạch là một trong những mục tiêu hàng đầu của các nhà khoa học trên toàn thế giới. Bên cạnh đó nhiên liệu hóa thạch như dầu, than, khí tự nhiên khi đốt cháy sẽ thải ra CO2, ôxít sunphua (SOx), ôxít nitơ (NO2), methane 1 3 (CH4),…Những khí này là nguyên nhân gây ra tác hại to lớn đối với môi trường sống và ảnh hưởng trực tiếp đến chính con người như: Mưa axit, sự nóng lên toàn cầu, gây ra nhiều bệnh tật, gây ra các tranh chấp trên toàn cầu,…[1]. Trong các nguồn gây ô nhiễm không khí, các chất do động cơ ô tô phát thải như CO, CO2, NOx, HC,..là nguồn gây ô nhiễm lớn nhất, gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người cũng như đến môi trường sinh thái, khí hậu. [1] Nếu chỉ xét từ góc độ bảo vệ môi trường thì sử dụng ô tô chạy bằng năng lượng mặt trời Phạm Tạo, 2Lê Văn Thoại: Cao học Kỹ thuật Cơ khí động lực 2012 - Trường Đại học Nha Trang TS. Lê Bá Khang: Khoa Kỹ thuật giao thông - Trường Đại học Nha Trang TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 117 Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản và ô tô chạy bằng ắc qui điện là giải pháp triệt để nhất. Trong thực tế nghiên cứu, hàng ngàn mẫu ô tô chạy bằng năng lượng mặt trời được thiết kế và chế tạo. Tuy nhiên, tất cả chúng mới chỉ được coi là biểu tượng của khả năng và quyết tâm bảo vệ môi trường của con người. Còn rất nhiều vấn đề kỹ thuật, kinh tế và xã hội cần giải quyết để ô tô điện mặt trời có thể trở thành phương tiện giao thông thông dụng trong tương lai. Mặt khác, giảm chi phí nhiên liệu nhờ giảm khối lượng của xe bằng việc sử dụng các loại vật liệu mới bền, nhẹ như composit sợi thủy tinh, thép siêu nhẹ , hợp kim nhôm,…luôn được các nhà khoa học trong và ngoài nước quan tâm. Cùng đồng hành với chương trình nghiên cứu mang nhiều ý nghĩa và tính thực tế của các nhà khoa học lĩnh vực ô tô trong nước, chúng tôi chọn nội dung “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình xe ô tô thân vỏ bằng Số 1/2016 vật liệu Composite, sử dụng năng lượng mặt trời và năng lượng điện phục vụ du lịch” để tổ chức thực hiện. II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. Đối tượng nghiên cứu Mô hình xe ô tô thân vỏ bằng vật liệu composite, sử dụng năng lượng mặt trời và năng lượng điện phục vụ du lịch. 2. Mục tiêu nghiên cứu Thiết kế mô hình xe 4 chỗ ngồi, thân - vỏ bằng vật liệu Composite, sử dụng năng lượng mặt trời và năng lượng điện chạy với vận tốc tối đa 30 km. 3. Phương pháp nghiên cứu Tổng hợp lý thuyết, khảo sát thực tế các mẫu xe ô tô điện trên thị trường, từ đó triển khai thiết kế, chế tạo mô hình, được tiến hành theo các bước như hình 1: Hình 1. Phương pháp và trình tự thực hiện - Tính chọn động cơ điện và nguồn điện: + Động cơ điện của ô tô mô hình được thiết kế được phải có đặc tính phù hợp với 118 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG các chế độ làm hoạt động của xe và công suất đủ lớn để khắc phục các lực cản sinh ra trong quá trình chuyển động của xe: Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Lực cả lăn, lực cản dốc, lực ma sát, lực quán tính. Từ các yêu cầu trên, động cơ điện một chiều, kích từ nối tiếp, có chổi than hiệu NIKKO được chọn làm động cơ cho xe mô hình, với các thông số: Công suất định mức 2kW, hiệu điện thế định mức 24V. + Nguồn điện được duy trì bởi năng lượng điện lưới nạp vào ắc qui 12V-65Ah mắc nối tiếp khi xe đứng yên và được nạp thêm bởi năng lượng điện từ 2 tấm pin mặt trời hiệu TIDI-SUN có công suất 85W/tấm trong qua trình hoạt động của xe. Tốc độ xe (tốc độ quay của động cơ điện) được điều khiển bằng phương pháp điều chế độ rộng xung PWM (Pulse Width Modulation). Phương pháp này điều chỉnh điện áp ra tải, hay nói cách khác, là điều chế dựa trên sự thay đổi độ rộng của chuỗi xung vuông, dẫn đến sự thay đổi điện áp ra. Trong nghiên cứu này, tác giả đã sử dụng vi điều khiển Atmega32 để điều khiển độ rộng của xung, dựa vào giá trị điện áp đầu vào từ biến trở chân ga vi điều khiển Atmega32 sẽ điều khiển tốc độ động cơ tỉ lệ thuận với giá trị điện áp đầu vào. Khung, vỏ xe: + Vỏ xe: Được thiết kế, chế tạo bằng vật liệu Composite trên cơ sở tính chọn theo các mẫu vỏ của các loại xe điện trên thị trường + Khung xe: Được chế tạo bằng thép cacbon thấp CT3, ...