MỤC LỤC
MỤC LỤC…1
MỞ ĐẦU.. 2
Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ Ô TÔ ĐIỆN CHEVROLET BOLT EV 3
1.1. Giới thiệu chung về ô tô Chevrolet Bolt EV.. 3
1.2. Các hệ thống chính trên ô tô điện Chevrolet Bolt EV.. 4
1.3. Thông số kỹ thuật cơ bản của ô tô điện Chevrolet Bolt EV.. 15
Chương 2: PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG ĐỘNG TRUYỀN LỰC Ô TÔ ĐIỆN CHEVROLET BOLT EV.. 16
2.1. Hệ thống động truyền lực trên xe ô tô điện Chevrolet Bolt EV.. 16
2.2. Kết cấu động cơ điện ô tô điện Chevrolet Bolt EV.. 17
2.3. Kết cấu hộp giảm tốc ô tô điện Chevrolet Bolt EV.. 19
2.4. Kết cấu cầu chủ động và truyền lực chính ô tô điện Chevrolet Bolt EV.. 22
2.5. Kết cấu các đăng ô tô điện Chevrolet Bolt EV.. 26
Chương 3: KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC CHUYỂN ĐỘNG THĂNG Ô TÔ ĐIỆN CHEVROLET BOLT EV.. 28
3.1. Nhiệm vụ xây dựng mô hình hệ thống. 28
3.2. Xây dựng mô hình hệ thống. 31
3.3. Khảo sát động lực học chuyển động thẳng ô tô điện Chevrolet Bolt EV.. 42
Chương 4: HƯỚNG DẪN KHAI KHÁC HỆ THỐNG ĐỘNG TRUYỀN LỰC Ô TÔ ĐIỆN CHEVROLET BOLT EV.. 52
4.1. Những lưu ý khi khai khác ô tô điện Chevrolet Bolt EV.. 52
4.2. Động cơ điện Chevrolet Bolt EV.. 52
4.3. Hộp giảm tốc ô tô điện Chevrolet Bolt EV.. 53
4.4. Các nội dung chính trong khai thác trục các đăng. 56
4.5. Các nội dung chính trong khai thác cầu xe……………………………...56
4.6. Các nội dung chính trong khai thác Pin Lithium – ion………………….57
KẾT LUẬN.. 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 60
MỞ ĐẦU
Hiện nay, trên thế giới cùng với sự phát triển của các ngành khoa học công nghệ khác như vô tuyến điện tử, chế tạo máy với các bộ phận điều khiển tinh vi, các robot công nghiệp thế hệ thông minh, ngành tin học, ngành chế tạo ô tô đang có những bước tiến lớn với sự ứng dụng công nghệ tin học, điều khiển, khoa học mô phỏng, vật liệu mới. Các hãng xe trên thế giới đang tập trung nghiên cứu và đưa ra thị trường các mẫu xe mới đó là các loại xe lai, xe điện thân thiện với môi trường.
Một trong vấn đề cần nghiên cứu và phát triển trên xe là nghiên cứu khảo sát động lực học chuyển động thẳng của ô tô.
Xuất phát từ những yêu cầu và đặc điểm đó, em đã được giao thực hiện nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp với đề tài: "Khảo sát động lực học chuyển động thẳng ô tô điện Chevrolet Bolt EV”. Nội dung chính của thuyết minh đồ án bao gồm:
- Mở đầu.
- Chương 1. Giới thiệu chung về ô tô điện Chevrolet Bolt EV.
- Chương 2. Phân tích kết cấu hệ thống động truyền lực ô tô điện Chevrolet Bolt EV.
- Chương 3. Khảo sát động lực học chuyển động thẳng ô tô điện Chevrolet Bolt EV.
- Chương 4: Hướng dẫn khai thác hệ thống động truyền lực ô tô điện Chevrolet Bolt EV.
- Kết luận.
Với sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy đã giúp em thực hiện đồ án này. Trong quá trình làm đồ án, mặc dù có cố gắng nhưng không khỏi có nhiều chỗ còn thiếu sót, em rất mong được sự đóng góp chỉ bảo của thầy hướng dẫn cũng như các thầy trong bộ môn để đồ án này hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Chương 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ Ô TÔ ĐIỆN Chevrolet Bolt EV
1.1. Giới thiệu chung về ô tô Chevrolet Bolt EV
Ô tô điện Chevrolet Bolt EV là một mẫu hatchback được sản xuất bởi hãng Chevrolet tại Mỹ từ năm 2016 và nhanh chóng được thị trường châu Âu, Mỹ tiếp nhận.
Chevrolet là một hãng xe nổi tiếng trên thế giới với nhiều chủng loại xe đã có mặt trên tất cả các quốc gia trên thế giới. Một trong những dòng sản phẩm đang được bán hiện nay là ô tô điện Chevrolet Bolt EV.
1.2. Các hệ thống chính trên ô tô điện Chevrolet Bolt EV
1.2.1. Động cơ ô tô điện Chevrolet Bolt EV
Ô tô điện Chevrolet Bolt EV là loại xe chạy hoàn toàn bằng điện do đó các loại động cơ đốt trong đã được thay thế bằng động cơ điện. Đây là loại động cơ do hãng Chevrolet nghiên cứu và phát triển cho riêng hãng. Với công suất tối đa là 150kW tại 3979 (vòng/phút) và mô men xoắn cực đại là 350Nm tại 3979 (vòng/phút). Động cơ điện trên xe Chevrolet Bolt EV là động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (Permanent Magnet Synchronous Motor - PMSM) là một dạng đặc biệt của động cơ đồng bộ.
Cấu tạo: Về cơ bản cấu tạo của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu giống như động cơ đồng bộ thông thường bao gồm:
+ Stator đều sử dụng dựng các lá thép kỹ thuật ghép lại với nhau, bên trong có xẻ rãnh để đặt dây quấn. Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu có 3 cuộn dây quấn phân tán trên chu vi stator. Ba cuộn dây được cấp 3 điện áp xoay chiều. Dạng dòng điện trong cuộn dây là hình sin hoặc gần hình sin.
+ Rotor trong động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu là một nam châm vĩnh cửu được cấu trúc sao cho sự phân bố tự cảm (hoặc mật độ từ thông) là hình sin. Các thanh nam châm được làm bằng đất hiếm ví dụ như Samarium Cobalt (SmCo), Neodymium IronBoride (NdFeB).
* Thông số cơ bản của động cơ điện trên xe:
- Công suất cực đại: 150 kW
- Mô men xoắn cực đại: 360 N.m
- Nguồn điện sử dụng: Điện 3 pha xoay chiều 360 V.
- Điều chỉnh tốc độ động cơ: Dùng biến tần để thay đổi tốc độ động cơ. Hình ảnh thực tế động cơ điện Chevrolet Bolt EV
1.2.2. Hệ thống truyền lực
Hệ thống truyền lực trên xe Chevrolet Bolt EV bao gồm: hộp giảm tốc, cầu xe, truyền động các đăng. Hộp giảm tốc của ô tô điện Chevrolet Bolt EV nối giữa động cơ điện và truyền lực chính cầu xe. Trong đó hộp giảm tốc và truyền lực chính cầu xe được tích hợp liền và đặt trong một khối.
Trục các đăng nối giữa cầu chủ động và bánh xe chủ động. Công thức bánh xe là 4x2 dẫn động cầu trước.
1.2.3. Hệ thống phanh
Hệ thống phanh trên xe Chevrolet Bolt EV gồm có hệ thống phanh công tác (phanh chân), hệ thống phanh dừng (phanh tay) và hệ thống phanh tái sinh (Regenerative Braking System).
- Hệ thống phanh công tác (phanh chân): dùng để giảm vận tốc chuyển động của ô tô đến khi dừng hẳn hoàn toàn. Hệ thống phanh công tác trên xe Chevrolet Bolt EV có hiệu quả nhất và nó thường được sử dụng để phanh thường xuyên và cấp tốc. Hệ thống phanh công tác thường được gọi là hệ thống phanh chân vì người điều khiển tác dụng phanh bằng chân người lái. Hệ thống phanh công tác trên ô tô điện Chevrolet Bolt EV có dẫn động phanh thủy lực có trợ lực điện, sử dụng cơ cấu phanh đĩa ở cầu trước và cầu sau.
- Hệ thống phanh tái sinh (Regenerative Braking System): đây là hệ thống phanh mới nó biến đổi động năng của quá trình phanh sinh ra điện để sử dụng lại. Khi phanh động cơ điện sẽ chuyển sang chế độ máy phát, nó biến đổi động năng của các bánh xe thông qua hệ thống truyền lực đến động cơ để tạo ra điện sau đó được lưu trữ trong bình điện. Ưu điểm: làm tăng thêm phạm vi hoạt động của xe cho mỗi lần sạc điện, hạn chế quá tải, hư hỏng các chi tiết của hệ thống phanh công tác.
1.2.4. Hệ thống lái
Hệ thống lái của ô tô điện Chevrolet Bolt EV bao gồm cơ cấu lái, dẫn động lái và trợ lực lái.
- Cơ cấu lái là cơ cấu thanh răng – bánh răng .
- Dẫn động lái gồm có: Vành tay lái, vỏ trục lái, truyền động các đăng, thanh lái ngang, cam quay và các khớp nối.
- Trợ lực lái điện (Electrically Power Steering – EPS) sử dụng một motor điện để đẩy thanh răng của hệ thống lái khi xe được đánh lái. Do đó người lái sẽ điều khiển xe nhẹ nhàng hơn khắc phục lực cản điều khiển xe an toàn.
1.2.5. Hệ thống treo
Là hệ thống kết nối giữa khung xe với bánh xe. Hệ thống treo trước và treo sau của xe Chevrolet Bolt EV đều sử dụng hệ thống treo độc lập kiểu MacPherson.
1.2.6. Hệ thống làm mát
Hệ thống làm mát ô tô điện Chevrolet Bolt EV 2017 có công dụng làm mát cho các thiết bị điện như bộ chuyển đổi DC-DC, động cơ kéo, bộ biến tần và các thiết bị khác giúp cho các bộ phận làm việc trong vùng nhiệt độ ổn định.
Hệ thống làm mát bằng nước kiểu kín, tuần hoàn cưỡng bức, bao gồm áo nước, két nước, bơm nước, van hằng nhiệt, quạt gió, các đường ống. Hệ thống làm nước sử dụng nước sạch có pha phụ gia chống gỉ.
1.2.7. Hệ thống điện
1.2.7.1. Hệ thống điện thấp áp
Hệ thống điện thấp áp trên ô tô điện Chevrolet Bolt EV có nhiệm vụ cung cấp năng lượng cho các thiết bị sử dụng điện có điện áp thấp và hệ thống tín hiệu, hệ thống điều khiển trên xe. Hệ thống điện thấp áp được cung cấp năng lượng bởi ắc quy trên xe có điện áp là 12V. Ắc quy được cung cấp điện từ bộ lưu trữ năng lượng lớn trên xe và được chuyển đổi điện áp thông qua bộ biến đổi DC-DC để lưu trữ năng lượng khi xe không hoạt động.
1.2.7.2. Hệ thống điện cao áp
- Hệ thống lưu trữ năng lượng: Pin Lithium - ion do hãng LG chế tạo bao gồm 96 mô đun pin. Trong mỗi mô đun pin lại có 3 cell pin, tổng thể có tất cả 288 cell pin. Đây là hệ thống lưu trữ năng lượng dòng điện 1 chiều DC có hiệu điện thế lớn đến 350V có dung lượng là 60 kW.h Vấn đề an toàn đặt ra là phải cách ly được nguồn điện cao áp này với các thiết bị khác và với thân xe tránh nguy hiểm cho người.
1.2.8. Hệ thống chuyển đổi dòng điện và điều khiển tốc độ động cơ
a. Bộ sạc pin
- Sạc thường: Có hai phương pháp sạc đó là sạc thông thường và sạc chậm. Cả hai phương pháp sạc dưới đây đều sử dụng dây sạc điện thông thường kết nối với cổng sạc nhỏ của bộ sạc trên xe.
+ Sạc thông thường: sử dụng thiết bị sạc kết nối với nguồn điện gia đình dùng nguồn điện 220-240 V. Thời gian để sạc đầy pin từ 8-10 giờ kể từ lúc bắt đầu sạc.
+ Sạc chậm: Khi sạc chậm sử dụng dòng điện 110 V với cường độ dòng điện định mức 15A. Đây là chế độ sạc với thời gian rất dài từ 26-32 giờ. Chế độ sạc này thường sử dụng trong chế độ cất giữ, bảo quản.
b. Bộ chuyển đổi DC-DC
Bộ chuyển đổi DC-DC được tích hợp trong bộ chuyển đổi công suất dưới đây có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp một chiều DC thành điện áp một chiều DC khác. Trên ô tô điện Chevrolet Bolt EV bộ chuyển đổi DC-DC được sử dụng với nhiều vai trò khác nhau:
- Chuyển đổi điện áp một chiều của bộ lưu trữ năng lượng có điện áp cao là Pin Lithium- ion thành điện áp một chiều có điện áp thấp hơn để sạc vào bình ắc quy và cung cấp cho các thiết bị sử dụng điện áp thấp khi xe hoạt động.
- Thực hiện chức năng sạc điện cho Pin Lithium - ion khi phanh tái tạo, khi điện áp trong Pin Lithium - ion có lưu trữ năng lượng nhỏ hơn 80%.
Chương 2
PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG ĐỘNG TRUYỀN LỰC Ô TÔ ĐIỆN CHEVROLET BOLT EV
2.1. Hệ thống động truyền lực trên xe ô tô điện Chevrolet Bolt EV
2.1.1. Công dụng
Hệ thống động truyền lực trên xe là tổ hợp các cụm, các cơ cấu được liên kết với nhau có nhiệm vụ:
+ Sản sinh ra nguồn động lực cần thiết theo yêu cầu của người điều khiển xe.
+ Truyền các mô men xoắn từ động cơ tới các bánh xe chủ động.
+ Ngắt mô men xoắn khi cần thiết.
+ Biến đổi mô men xoắn phù hợp với điều kiện đường xá và làm tăng tính năng thông qua của xe.
2.1.2. Bố trí hệ thống truyền lực
Ô tô điện Chevrolet Bolt EV được dẫn động cầu trước, động cơ đặt ở cầu trước và được bố trí ngang xe.
* Ưu điểm:
- Động cơ, hộp giảm tốc, cầu xe, các đăng bố trí theo phương ngang trước đầu xe tạo thành cụm tổng thành làm giảm diện tích bố trí các cụm hệ thống trên xe.
- Thuận tiện trong việc truyền lực.
* Nhược điểm:
- Khó khăn trong việc sửa chữa do các cụm bố trí gần nhau.
2.2. Kết cấu động cơ điện ô tô điện Chevrolet Bolt EV
- Động cơ ô tô điện Chevrolet Bolt EV là loại động cơ điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu cực ẩn sử dụng dòng điện 3 pha có điện áp là 360V được điều khiển bởi biến tần.
* Cấu tạo:
- Động cơ điện được dử dụng trên ô tô điện Chevrolet Bolt EV có kết cấu hai mặt vỏ động cơ được lắp với thân động cơ thông qua bu lông. Vỏ động cơ được đúc bằng hợp kim nhôm có biên dạng là hình trụ bên trong có áo nước để đưa nước vào làm mát động cơ.
- Trục động cơ điện là trục rỗng thân trục được lắp với Rotor của động cơ, đầu trục và đuôi trục được lắp trên hai mặt của động cơ và tỳ lên các ô bi. Phần đầu của trục động cơ có dạng trụ bậc có biên dạng then hoa để ăn khớp với hộp giảm tốc.
2.3. Kết cấu hộp giảm tốc ô tô điện Chevrolet Bolt EV
Hộp giảm tốc là một thiết bị dùng để giảm tốc độ của các vòng quay. Đây là thiết bị trung gian giữa động cơ và các bộ phận khác của máy, với chức năng điều chỉnh tốc độ của máy phù hợp với yêu cầu sử dụng. Động cơ điện thường có tốc độ vòng quay lớn, nhưng khi ứng dụng vào sản xuất thực tế thì ta cần tốc độ nhỏ hơn nhiều.
2.3.1. Công dụng, yêu cầu
a. Công dụng
- Hộp giảm tốc dùng để thay đổi lực kéo tác dụng lên bánh xe bằng cách thay đổi tỷ số truyền động giữa bánh xe chủ động với động cơ.
- Thay đổi chiều chuyển động của xe (chiều tiến hoặc chiều lùi) bằng cách thay đổi chiều quay của động cơ điện.
b. Yêu cầu
- Có tỷ số truyền hợp lý, đảm bảo tính động lực học.
- Không sinh ra lực va đập lên hệ thống truyền lực.
2.3.2. Kết cấu của hộp giảm tốc ô tô điện Chevrolet Bolt EV
a. Kết cấu vỏ hộp giảm tốc
Vỏ hộp giảm tốc là giá đỡ để lắp ráp các chi tiết của hộp giảm tốc như bánh răng, trục, ổ. Loại vỏ hộp giảm tốc được đúc bằng hợp kim nhôm. Là loại làm rời được ghép nối với nhau bằng bu lông – đai ốc, có độ cứng vững cao, dễ chế tạo, lắp ghép.
b. Kết cấu trục và bánh răng
* Trục và bánh răng sơ cấp:
Trục sơ cấp hộp giảm tốc được chế tạo rời với bánh răng. Là trục chủ động của hộp giảm tốc. Đầu trục được chế tạo rỗng có các răng then hoa để bắt với bánh răng sơ cấp.
2.3.3. Nguyên lý làm việc của hộp giảm tốc ô tô điện Chevrolet Bolt EV
Trên xe ô tô điện Chevrolet Bolt EV chỉ thực hiện 2 chuyển động đó là chiều tiến và chiều lùi.
* Thực hiện chuyển động tiến:
Người lái xe gạt núm điều khiển về số D (Driver). Lúc đó động cơ điện được điều khiển bởi bộ điều khiển động cơ (VCM) thực hiện biến đổi tần số và dòng điện làm quay động cơ.
* Thực hiện chuyển động lùi:
Khi xe muốn thực hiện chuyển động lùi yêu cầu xe phải dừng hoàn toàn trước khi người lái xe gạt núm điều khiển về số R (Reverse). Lúc đó động cơ điện được điều khiển bởi bộ điều khiển động cơ thực hiện biến đổi tần số và dòng điện làm quay động cơ theo chiều ngược lại với chiều tiến.
* Thực hiện chế độ trung gian N (Neutral) :
Người lái xe gạt núm điều khiển về N lúc đó bộ điều khiển sẽ không cung cấp điện cho động cơ và xe dừng tại chỗ. Lúc đó hệ thống phanh tái tạo không hoạt động tuy nhiên phanh xe vẫn làm nhiệm vụ dừng xe.
2.4. Kết cấu cầu chủ động và truyền lực chính ô tô điện Chevrolet Bolt EV
Cầu chủ động của ô tô điện Chevrolet Bolt EV bao gồm 2 thành phần chính là truyền lực chính và vi sai, chúng bố trí tích hợp thành một cụm với hộp giảm tốc.
2.5. Kết cấu các đăng ô tô điện Chevrolet Bolt EV
Các đăng ô tô điện Chevrolet Bolt EV sử dụng các đăng đồng tốc kiểu Tripod
Cấu tạo gồm: 1 thân bao hình trụ, trên đó xẻ 3 rãnh dọc theo đường sinh.
Thân bao hình trụ nối trục bị động bằng các then hoa. Trục chủ động được lắp then hoa với chạc 3 bố trí các con lăn với hình bao con lăn dạng cầu. Con lăn vừa quay theo trục vừa dịch chuyển dọc theo trục. Các con lăn bị hạn chế bởi gờ cao trên rãnh của thân hình trụ. Toàn bộ khớp được bọc trong bởi một cao su đàn hồi.
* Ưu điểm:
So với các kiểu các đăng đồng tốc khác, loại các đăng này có công nghệ chế tạo đơn giản và giá thành thấp hơn.
Chương 3
KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC CHUYỂN ĐỘNG THẲNG Ô TÔ ĐIỆN CHEVROLET BOLT EV
Chất lượng động lực học của ô tô là một trong các nhóm thông số kỹ thuật có ảnh hưởng nhất định đến hiệu quả sử dụng xe trong điều kiện cụ thể. Đối với ô tô vận tải nói chung và ô tô chở khách nói riêng thì chất lượng động lực học là các nhóm thông số khai thác chủ yếu đánh giá khả năng và mức độ hoàn thành nhiệm vụ trong quá trình vận hành.
3.1. Nhiệm vụ xây dựng mô hình hệ thống
3.1.1. Khái quát chung
Đầu tiên khi thực hiện khảo sát động lực học chuyển động thẳng ô tô điện Chevrolet Bolt EV là phải xây dựng được mô hình toán học của hệ thống. Các mối quan hệ toán học trong mô hình toán học được xây dựng sẽ mô tả trạng thái hoạt động của hệ thống truyền lực, chúng được biểu dưới dạng các đẳng thức, phương trình, bất phương trình. Qua đó mô tả được bản chất vật lý của hệ thống theo đúng yêu cầu và phạm vi nghiên cứu.
Mô hình toán của hệ thống động khảo sát động lực học chuyển động thẳng ô tô điện Chevrolet Bolt EV được xây dựng dựa trên các cơ sở sau:
- Yêu cầu nhiệm vụ bài toán.
- Mô hình vật lý của hệ thống.
- Tính chất của tín hiệu đầu vào, tín hiệu trạng thái và tín hiệu đầu ra.
- Các giả thiết được sử dụng trong tính toán.
3.1.2. Khái quát chung về mô phỏng, phần mềm Malab-Simulink và mô đun SimDriveline
a. Khái quát chung về mô phỏng
Trong kỹ thuật có thể hiểu mô phỏng là sự nghiên cứu hệ thống thực thông qua mô hình trạng thái, đảm bảo tính tương tự giữa kết quả trên mô hình và kết quả của hệ thống thực trong cùng một điều kiện khảo sát với một sai số có thể chấp nhận được.
b. Khái quát về phần mềm Matlab-Simulink và mô đun SimDriveline
Simulink là một Toolbox của MATLAB dung để mô hình hóa, mô phỏng và phân tích một hệ thống động. Thông thường Simulink được dùng để thiết kế hệ thống điều khiển, hệ thống thông tin và các ứng dụng mô phỏng khác. Simulink cho phép mô tả hệ thông phi tuyến tính, hệ phi tuyến, các mô hình trong miền thời gian liên tục và gián đoạn. Để mô hình hóa, Simulink cung cấp một giao diện đồ họa để sử dụng và xây dựng mô hình thao tác “nhấn và kéo” chuột.
3.2. Xây dựng mô hình hệ thống
3.2.1. Xây dựng mô hình động lực học chuyển động thẳng ô tô điện Chevrolet Bolt EV
* Sơ đồ tổng quát của ô tô khi chuyển động thẳng:
- Khi khảo sát chuyển động thẳng của ô tô, thừa nhận các giả thiết sau đây:
+ Xe có tất cả các cầu là chủ động.
+ Bài toán được giải ở dạng hình phẳng, do vậy sơ đồ khảo sát là hình chiếu đứng của ô tô, bánh xe trái, phải của một cầu được coi là một.
* Với các giả thiết trên sơ đồ ngoại lực và mô men ngoại lực tác dụng lên ô tô trong trường hợp chuyển động thẳng cá dạng như hình sau:
* Sơ đồ khảo sát được đặt trong hệ trục tọa độ XOZ. Trục OX nằm song song với mặt đường, trục OZ vuông góc với mặt đường và đi qua trọng tâm xe.
Theo sơ đồ này các ngoại lực tác dụng lên ô tô bao gồm:
+ G - trọng lượng ô tô;
+ Pmk - lực cản kéo móc;
+ Pw - lực cản không khí;
+ Pi - lực cản lên dốc;
+ Pf - lực cản lăn;
+ Mf1, Mf2 - mô men cản lăn;
+ Pj - lực quán tính;
+ R1, R2 - phản lực pháp tuyến của đường;
+ Pk - lực kéo tiếp tuyến (phản lực tiếp tuyến của đường).
* Các ngoại lực và mô men ngoại lực tác dụng lên ô tô khi chuyển động thẳng.
1) Trọng lượng ô tô (G)
Trọng lượng ô tô đặt tại trọng tâm của nó. Khi tính toán, trọng lượng ô tô được xác định theo công thức sau;
G = Ga + Gt
Trong đó:
+ Ga - trọng lượng bản thân ô tô :
Ga = G0 + Gnv +Gnl +Gtb
+ G0 - trọng lượng cơ bản của ô tô;
+ Gnv - trọng lượng người lái xe;
2) Lực cản lên dốc (Pi )
Khi xe chuyển động lên dốc, trọng lượng của xe được phân ra hai thành phần:
+ Song song với mặt đường: G.sinα.
+ Vuông góc với mặt đường: G.cosα.
Thành phần song song với mặt đường, hướng ngược chiều chuyển động tạo thành lực cản lên dốc:
Pi = G.sinα
4) Lực cản lăn (Pf )
Lực cản lăn của ô tô bằng tổng lực cản lăn của các bánh xe:
Pf = Pf1 + Pf2 = f1.G1.cosα + f2. G2. Cosα
Trong đó:
+ Pf - lực cản lăn của ô tô.
+ Pf1, Pf2 - lực cản lăn ở các bánh xe cầu trước, cầu sau;
+ f1, f2 - hệ số cản lăn của bánh xe cầu trước, cầu sau;
5) Mô men cản lăn ( Mf )
Mô men cản lăn của ô tô được xác định theo công thức sau:
Mf = Mf1 +Mf2 = rd.f1.G1.cosα = rd.f2.G2.cosα = rd.f.G.cosα
Trong đó:
Mf1, Mf2 - mô men cản lăn ở các bánh xe cầu trước, cầu sau;
f1 = f2 = f – hệ số cản lăn;
rd – bán kính động lực học của bánh xe.
7) Lực quán tính ( Pj )
Khi ô tô chuyển động có gia tốc, lực quán tính của các khối lượng chuyển động tịnh tiến và khối lượng chuyển động quay xuất hiện.
Lực quán tính sẽ trở thành lực cản khi xe chuyển động nhanh dần (tăng tốc) và trở thành lực đẩy khi xe chuyển động chậm dần (giảm tốc).
* Xây dựng mô hình động lực học chuyển động thẳng ô tô điện Chevrolet Bolt EV.
Dựa trên lý thuyết chuyển động thẳng của ô tô và phương trình cân bằng lực kéo của ô tô ta xây dựng như hình.
- Trong mô hình khối động lưc học chuyển động thẳng ô tô điện Chevrolet Bolt EV bao gồm các khối sau:
+ Khối Braking Torque (Mô men phanh).
+ Khối Gravitational and Rolling fordces (Trọng lực và bánh xe).
+ Khối Aerodynamic drag (Khí động lực học).
+ Khối Measurement (Kết quả do lường).
* Các thông số của mô hình khối động lực học thân xe:
- Tín hiệu bàn đạp chân ga.
- Tín hiệu bàn đạp chân phanh.
- Tín hiệu tốc độ gió.
3.2.2. Xây dựng mô hình mô phỏng
3.2.2.1. Mô hình động cơ
Trong phạm vi nghiên cứu của đồ án, khối động cơ được xây dựng dựa trên khối SimPowerSystems trong thư viện sẵn có của mô đun SimDiveline. Khối này được tùy chỉnh cho phù hợp với mô phỏng mô hình này có dạng như hình 3.1.
* Khối động cơ điện trên được mô hình hóa như sau:
- Tín hiệu đầu vào là mô men động cơ đạt được với các mức khi chạy thử với các chu trình chạy thử xe.
- Tín hiệu đầu ra là thông số tốc độ góc, gia tốc góc, số vòng quay của động cơ khi chạy.
3.2.2.2. Mô hình khối hộp giảm tốc
- Hộp giảm tốc xe ô tô điện Chevrolet Bolt EV là hộp giảm tốc một cấp có tỷ số truyền 1.72.
* Các thông số chính cần nhập vào là:
+ Tỷ số truyền của hộp giảm tốc ô tô điện Chevrolet Bolt EV là 1.72.
3.3. Khảo sát động lực học chuyển động thẳng ô tô điện Chevrolet Bolt EV
3.3.1. Thông số ban đầu
Thông số khảo sát động lực học chuyển động thẳng ô tô điện Chevrolet Bolt EV như bảng 3.1.
Trong quá trình khảo sát và phân tích tính năng ô tô điện Chevrolet Bolt EV dưới đây là một số thông số tính năng động lực học chính của xe do nhà sản xuất cung cấp:
- Thời gian tăng tốc từ 0- 50 km/h: 3,4 giây.
- Thời gian tăng tốc từ 0- 100 km/h: 6,5 giây.
3.4. Kết quả khảo sát
3.4.1. Khảo sát động lực học chuyển động thẳng ô tô điện Chevrolet Bolt EV trong trường hợp trên đường nằm ngang
Chế độ mô phỏng trình khảo sát động lực học chuyển động thẳng ô tô điện Chevrolet Bolt EV trong trường hợp xe tăng tốc trên đường nằm ngang có các thông số như sau :
- Thời gian mô phỏng: 200 giây.
- Góc quay vành tay lái: 00
- Góc dốc trong quá trình mô phỏng: α = 00 (mô phỏng ở chế độ đường bằng
không có độ dốc)
- Tay số: Chế độ D (Driver)
- Hệ số cản lăn: f = 0,018
* Kết quả:
- Vận tốc lớn nhất đạt được: v = 152 (km/h) / 147 (km/h)
- Gia tốc lớn nhất đạt được: a = 6,7 (m/s2)
- Quãng đường ô tô đi được: s = 7260 (m)
* Nhận xét kết quả mô phỏng chuyển động thẳng:
Ứng với chế độ mô phỏng nhất định (điều kiện khảo sát), ta thấy các kết quả đáp ứng đầu ra của xe tương đối phù hợp với các thông số đầu ra mà nhà sản xuất đưa ra, các thông số mô phỏng cụ thể như sau:
- Vận tốc lớn nhất đạt được: v = 152 km/h (Thông số kỹ thuật là: 147 km/h)
- Gia tốc lớn nhất đạt được: a = 6,78 m/s2
- Thời gian xe tăng tốc từ 0 - 100 km/h là: t = 6,27 s.
- Quãng đường xe tăng tốc đến vận tốc 100 km/h là: 110 m.
- Quãng đường xe đi được trong quá trình mô phỏng (t = 200 s) là: 7260 m
3.4.2. Khảo sát động lực học chuyển động thẳng ô tô điện Chevrolet Bolt EV trong trường hợp xe lên dốc - xuống dốc
Chế độ mô phỏng chương trình khảo sát động lực học chuyển động thẳng ô tô điện Chevrolet Bolt EV trong trường hợp xe lên dốc – xuống dốc có các thông số như sau :
- Thời gian mô phỏng: 200 giây.
- Góc quay vành tay lái: 00
- Tay số: Chế độ D (Driver)
- Hệ số cản lăn: f = 0,018
* Kết quả:
- Vận tốc lớn nhất đạt được: v = 90 (km/h)
- Gia tốc lớn nhất đạt được: a = 6,7 (m/s2)
- Quãng đường ô tô đi được: s = 4189 (m)
*Kết Luận:
Quá trình khảo sát động lực học chuyển động thẳng của ô tô trong trường hợp xe lên dốc - xuống dốc, điều kiện môi trường và các lực cản ở điều kiện lý tưởng thì thu được kết quả xe có thể vượt dốc 150
Chương 4
HƯỚNG DẪN KHAI KHÁC HỆ THỐNG ĐỘNG TRUYỀN LỰC Ô TÔ ĐIỆN CHEVROLET BOLT EV
4.1. Những lưu ý khi khai khác ô tô điện Chevrolet Bolt EV
4.1.1. Khi xe hoạt động trên đường lầy, đường băng tuyết
Đường lầy, băng tuyết nên các chi tiết của hệ thống truyền lực sẽ tiếp xúc với bùn đất, ngâm trong nước nên dễ bị han rỉ, hao mòn nhanh chóng dẫn đến nước và bẩn có thể lọt vào vùng chắn mỡ làm hư hỏng các ổ, các bề mặt lắp ghép. Do đường lầy lội nên vỏ cầu dễ bị quệt vào mô đá, gốc cây nên hư hỏng vỏ cầu và trục các đăng. Do đó cần phải thực hiện:
- Bảo dưỡng định kỳ sớm hơn từ 2 ÷ 3 lần.
- Thường xuyên kiểm tra sự bao kín của các chi tiết.
- Luôn làm sạch các cụm cơ cấu, kiểm tra các lỗ thủng.
- Kiểm tra số lượng và chất lượng của dầu bôi trơn..
4.1.2. Khi xe hoạt động ở vùng núi
Do địa hình phức tạp, nhiều dốc nhiều đèo, đường khó khăn nên hệ thống truyền lực phải làm việc nặng. Do vậy cần phải thực hiện:
- Kiểm tra xiết chặt các mối ghép của hệ thống.
- Kiểm tra nhiệt độ làm việc của các cụm.
4.2. Động cơ điện Chevrolet Bolt EV
Động cơ ô tô điện Chevrolet Bolt EV có thể làm việc kém hiệu quả trong các trường hợp sau:
- Động cơ quá nóng do hệ thống làm mát bị quá nhiệt lúc đó VCM sẽ điều khiển động cơ làm việc chậm lại không theo ý muốn của người lái xe. Khi đó trên đồng hồ taplo sẽ báo nhiệt độ nước làm mát sẽ báo đỏ.
- Bộ biến tần động cơ quá nóng. Có thể do nước làm mát không đủ hoặc biến tần động cơ hoạt động không ổn định. Bộ điều khiển động cơ VCM sẽ điều khiển động cơ hoạt động chậm lại không theo ý muốn của người lái xe. Lúc đó nên dừng xe lại kiểm tra hệ thống làm mát.
4.3. Hộp giảm tốc ô tô điện Chevrolet Bolt EV
4.3.1. Những lưu ý khi sử dụng hộp giảm tốc ô tô điện Chevrolet Bolt EV
- Khi dừng hoặc đổ xe phải cho về số P và kéo phanh tay.
- Kiểm tra dầu hộp giảm tốc.
4.3.2. Nội dung bảo dưỡng hộp giảm tốc
a. Bảo dưỡng hàng ngày
Hằng ngày phải kiểm tra sự vận hành bình thường của hộp giảm tốc.
b. Bảo dưỡng cấp I
Tiến hành sau 4000 km.
Kiểm tra hộp giảm tốc và xiết chặt lại các bulông nếu cần thiết, kiểm tra mức dầu, nếu cần thiết châm thêm dầu tới mức quy định, kiểm tra sự làm việc của hộp giảm tốc sau khi bảo dưỡng xong.
c. Bảo dưỡng cấp II
Tiến hành sau 8.000 km.
Xem xét kỹ hộp giảm tốc, kiểm tra và nếu cần thiết thì xiết chặt hộp giảm tốc với cacte, nắp hộp giảm tốc, kiểm tra và xiết chặt các nắp vòng bi của trục thứ cấp và trục thứ cấp.
4.3.3. Những dạng chính hỏng của hộp giảm tốc, nguyên nhân và cách khắc phục
Hộp giảm tốc khi bị trục trặc hoặc hỏng hóc bên trong sẽ hoạt động không bình thường, thể hiện qua một số hiện tượng như khó chuyển số, hộp giảm tốc kêu trong quá trình hoạt động hoặc không truyền động được.
4.4. Các nội dung chính trong khai thác trục các đăng
4.4.1. Bảo dưỡng trục các đăng
Theo định kỳ phải bơm mỡ vào các khớp các đăng và mối nối then trượt.
Khi mòn hoặc hư hỏng các phớt của ổ bi kim cần thay thế mới, bởi vì các cổ trục của chạc chữ thập và các ổ bi sẽ bị mòn rất nhanh do bẩn và chảy mỡ bôi trơn. Cũng cần kiểm tra trạng thái của phớt ở cuối ống trượt, nếu phớt bị hỏng thì mài mòn rất nhanh và tăng độ đảo của trục các đăng.
Kiểm tra xiết chặt của các bu lông mặt bích các đăng.
4.4.2. Những hư hỏng thường gặp của trục các đăng và cách khắc phục
Hư hỏng, nguyên nhân và cách khắc phục của trục các đăng như bảng 4.2.
4.5. Các nội dung chính trong khai thác cầu xe
4.5.1. Bảo dưỡng kỹ thuật
Bao gồm việc thương xuyên kiểm tra mức dầu trong vỏ cầu, kiểm tra độ kín, kiểm tra độ rơ dọc trục của các bánh răng truyền lực chính, định kỳ làm sạch van an toàn, kiểm tra xiết chặt các ốc, làm sạch các mạt kim loại khi thay dầu. Mức dầu trong vỏ cầu phải nằm ngang mép dưới của lỗ bổ xung dầu.
Khe hở dọc trục của bánh răng bị động được điều chỉnh bằng xiết đai ốc của bộ vi sai, trước đó phải tháo đệm hãm.
Yêu cầu kỹ thuật sau bão dưỡng:
- Không được chảy dầu.
- Cầu không quá nóng trong quá trình làm việc.
4.5.2. Những hư hỏng thường gặp
Hiện tượng hư hỏng, nguyên nhân, cách khắc phục cầu xe bnagr 4.3.
4.6. Các nội dung chính trong khai thác Pin Lithium - ion
Pin sử dụng cho xe điện là pin lithium-ion. So với pin thông thường, pin xe điện nhẹ hơn và có thể lưu trữ được nhiều năng lượng hơn, điều này có nghĩa rằng chúng có thể phát ra một lượng năng lượng lớn hơn từ một cục pin nhỏ. Loại pin này cũng ít nguy cơ bị sụt pin khi không sử dụng xe.
Dung lượng pin EV được đo bằng kilowatt-giờ, hoặc kWh. Pin có kWh càng cao, thì có thể lái xe càng lâu sau mỗi lần sạc. Dung lượng này được gọi là “dung lượng pin”.
KẾT LUẬN
Trong phạm vi một đồ án tốt nghiệp đại học, trong thời gian không nhiều với những kiến thức đã được học tại Học Viện và được sự giúp đỡ rất nhiệt tình của thầy giáo:Ths……………, các thầy trong bộ môn xe quân sự, các thầy trong khoa động lực và các bạn đồng nghiệp tôi đã hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp: “Khảo sát động lực học chuyển động thẳng ô tô điện Chevrolet Bolt EV’’ đã hoàn thành.
Qua các nội dung đã được tìm hiểu về hệ thống truyền lực trên xe ô tô điện Chevrolet Bolt EV và khảo sát động lực học chuyển động thẳng ô tô điện Chevrolet Bolt EV nhận thấy nó có ưu điểm chính như làm việc ổn định và tin cậy, khả năng tăng tốc tốt, phù hợp với điều kiện hoạt động trong môi trường đô thị do dự trữ hành trình của xe khá ngắn 383 km.
Qua quá trình tìm hiểu và khảo sát động lực học chuyển động thẳng ô tô điện Chevrolet bolt ev, bản thân cũng mở mang thêm nhiều kiến thức bổ ích giúp cho công việc thực tế sau này. Vì thời gian nghiên cứu không nhiều, kiến thức bản thân còn hạn chế nên trong nội dung đồ án không thể tránh những thiếu sót nhất định. Kính mong được sự chỉ bảo và các ý kiến đóng góp để đồ án được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng là lời cảm ơn trân thành nhất đến các thầy giáo trong Bộ môn Ô tô Quân Sự - Khoa Động Lực - Học viện kỹ thuật quân sự đã tận tình giúp đỡ để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Hà Nội, ngày … tháng … năm 20…
Học viên thực hiện
……………
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Vũ Đức Lập - Ứng dụng máy tính trong tính toán xe quân sự.
2. Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự - Lý thuyết ô tô quân sự.
3. Vũ Đức Lập - sổ tay tính năng kỹ thuật ô tô.
4. Phạm Đình Vi, Vũ Đức Lập, Cấu tạo ô tô quân sự Tập I, II Học Viện kỹ thuật quân sự, Hà Nội, 1996.
5. Vũ Đức Lập, Cấu tạo ô tô - Tập I, Nhà xuất bản quân đội nhân dân, Hà Nội, 2011.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"