ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
------------------------------------

TRẦN LƯƠNG THỤY

NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG XE LAI (HYBRID)
TRÊN XE GẮN MÁY TAY GA
Chuyên ngành: Kỹ thuật Ơ tơ - máy kéo

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2009


ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: .. ...................................................................................

PGS-TS. ĐỖ VĂN DŨNG

Cán bộ chấm nhận xét 1: ...........................................................................................

Cán bộ chấm nhận xét 2: ...........................................................................................

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày ........ tháng ……. năm 2009

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

Tp. HCM, ngày 02 tháng 02 năm 2009

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: TRẦN LƯƠNG THỤY

Phái: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 12-03-1979

Nơi sinh : Đồng Nai

Chuyên ngành: Kỹ thuật Ơ tơ- máy kéo

MSHV: 01307263

I- TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu và ứng dụng xe lai (Hybrid) trên xe gắn máy tay ga.
II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1. Chương I: Tổng quan.
2. Chương II: Khảo sát và đánh giá xe gắn máy tay ga đang sử dụng phổ biến hiện nay
về cấu tạo, công suất, tiêu hao nhiên liệu và ô nhiễm môi trường.
3. Chương III: cơ sở lý thuyết.

4. Chương IV: Thiết kế kết hợp công suất động cơ đốt trong và động cơ điện trên xe lai.
5. Chương V: Thử nghiệm xe lai và so sánh kết quả với lý thuyết.
6. Chương VI: Kết luận, hướng phát triển đề tài.
III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 02-2009
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 30-11-2009
V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS-TS. ĐỖ VĂN DŨNG
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
QL CHUYÊN NGÀNH

PGS-TS. ĐỖ VĂN DŨNG
Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng chuyên ngành thơng qua.
Ngày……tháng ……năm 2009
TRƯỞNG PHỊNG ĐT – SĐH

TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH


GVHD: PGS-TS. Đỗ Văn Dũng

1

HVTH: Trần Lương Thụy

LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên tôi xin dành lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy hướng dẫn
PGS.TS Đỗ Văn Dũng đã giúp tơi hồn thành đề tài “ Nghiên cứu và ứng dụng xe
lai trên xe gắn máy tay ga (hybrid scooter)”. Kết quả đề tài là sản phẩm ứng dụng có
ý nghĩa về mặt nghiên cứu và khoa học có thể đem vào ứng dụng vào thực tiễn. Để

có thể ứng dụng cải tạo xe gắn máy tay ga thành xe lai tay ga tự động là một điều
hồn tồn khơng dễ dàng bởi kết cấu của xe máy tay ga nguyên thủy đã tương đối
hồn chỉnh về bố trí kết cấu và không gian.Tuy nhiên, nhờ những nghiên cứu về
công nghệ xe máy của các hãng xe máy khác nhau tôi đã tìm được những vị trí bố
trí thích hợp để xe lai có thể hoạt động được hiệu quả nhất.
Xin chân thành cảm ơn Phòng Đào Tạo Sau Đại Học ĐHBK-TP.HCM, các
thầy cơ, các bạn đồng nghiệp đã tận tình giúp đỡ tôi trong hai năm học vừa qua. Đặc
biệt, tôi đặc biệt biết ơn thầy Nguyễn Trọng Thức khoa Cơ khí Động lực ĐH.SPKT
TP.HCM đã đóng góp những ý kiến q báu khi tơi thực hiện luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn anh Phạm Thế Khoa trưởng phòng thiết kế động cơ,
anh Nguyễn Tiến Nam chủ nhiệm phòng thử nghiệm cơng ty VMEP đã đóng góp
những ý kiến q báu và giúp đỡ tôi về thời gian khi tôi thực hiện luận văn này.
Xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, vợ và con trai tơi đã cổ vũ động viên tơi
hồn thành cơng trình nghiên cứu này.
Lần nữa tôi trân trọng ghi nhận công lao những người đã giúp tơi hồn thành
luận văn này.
Biên Hịa, ngày 19 tháng 11 năm 2009
Trần Lương Thụy

Đề tài: Nghiên cứu và ứng dụng xe lai (Hybrid) trên xe gắn máy tay ga.


GVHD: PGS-TS. Đỗ Văn Dũng

2

HVTH: Trần Lương Thụy

TÓM TẮT
Sự cạn kiệt dần nguồn nhiên liệu truyền thống, vấn đề ô nhiễm môi trường

và tiếng ồn do các phương tiện vận tải giao thông gây ra đang được sự quan tâm của
toàn thế giới. Ở Việt Nam, nguồn năng lượng dự trữ đang cạn kiệt dần và nước ta sẽ
là nước nhập khẩu năng lượng vào năm 2010. Mặt khác vấn đề ơ nhiễm khơng khí
trầm trọng do các phương tiện giao thơng đặc biệt là xe gắn máy có mật độ giao
thơng dày đặc như TP.HCM.
Để góp phần nhỏ vào việc tạo ra phương tiện giao thông xanh sạch hơn, tôi
đã đề xuất đề tài“ Nghiên cứu và ứng dụng xe lai trên xe gắn máy tay ga (hybrid
scooter)” mục đích là kích thích những nghiên cứu sâu rộng hơn và ứng dụng về các
phương tiện giao thông sạch cho TP.HCM.
Sản phẩm luận văn này là một chiếc xe máy tay ga tận dụng những ưu điểm
của hai nguồn năng lượng xăng và điện, khi xe chạy tốc độ thấp nhỏ hơn 30km/h thì
chạy bằng điện khi tốc độ cao hơn xe sẽ tự động chuyển sang chạy xăng. Mặt khác,
do xe được trang bị bộ truyền động biến thiên liên tục dạng đai được kiểm sốt bằng
điện tử có trang bị các cảm biến tốc độ xe, tốc độ động cơ, cảm biến vị trí bướm ga,
máy phát điện thu hồi năng lượng khi giảm tốc và phanh xe nên đảm bảo xe lai vận
hành ở mọi chế độ tối ưu nhất, kết quả thử nghiệm xe lai cho thấy xe lai tiết kiệm
nhiên liệu so với xe chưa cải tạo khi xe chạy trong thành phố là 30% và 10% khi xe
chạy trên đường cao tốc. Hệ thống cơ khí có kết cấu vững chắc đảm bảo điều kiện
vận hành của xe.

Đề tài: Nghiên cứu và ứng dụng xe lai (Hybrid) trên xe gắn máy tay ga.


1

GVHD: PGS-TS. Đỗ Văn Dũng

HVTH: Trần Lương Thụy

MỤC LỤC

CHƯƠNG I.

TỔNG QUAN

10

1.1. Giới thiệu đề tài nghiên cứu....................................................................10
1.2. Mục tiêu của đề tài nghiên cứu. ..............................................................10
1.3. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước, ngồi nước.......................10
1.4. Tính cấp thiết của đề tài: .........................................................................13
1.5. Ý nghĩa và tính khoa học của đề tài:.......................................................13
1.6. Tính thực tiễn của đề tài:.........................................................................14
1.7. Tình trạng đề tài: .....................................................................................14
1.8. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu: ..........................................................14
1.9. Phương pháp nghiên cứu: .......................................................................14
CHƯƠNG II. KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ XE GẮN MÁY TAY GA
ĐANG SỬ DỤNG PHỔ BIẾN HIỆN NAY VỀ CẤU TẠO, CÔNG SUẤT,
16
TIÊU HAO NHIÊN LIỆU VÀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG.
2.1. Giới thiệu về xe gắn máy tay ga..............................................................16
2.2. Hình dáng, cấu tạo một số bộ phận chính của xe gắn máy tay ga. .........16
2.3. Cơng suất của một số loại xe gắn máy tay ga đang sử dụng phổ biến ở
Việt Nam: ..............................................................................................................17
2.4. Tiêu hao nhiên liệu của một số loại xe gắn máy tay ga đang sử dụng phổ
biến ở Việt Nam: ...................................................................................................19
2.5. Khí thải của một số loại xe gắn máy tay ga đang sử dụng phổ biến ở Việt
Nam: 20
2.6. Nhận xét chung: ......................................................................................21
CHƯƠNG III. CƠ SỞ LÝ THUYẾT


22

A- NGHIÊN CỨU TỔNG THỂ VỀ XE LAI ..............................................22
3.1. Xe lai là gì, phân loại xe lai ....................................................................22

Đề tài: Nghiên cứu và ứng dụng xe lai (Hybrid) trên xe gắn máy tay ga.


GVHD: PGS-TS. Đỗ Văn Dũng

2

HVTH: Trần Lương Thụy

3.2. Lịch sử phát triển của xe lai: ...................................................................28
3.3. Những bộ phận chính của xe lai:.............................................................29
3.4. Xe lai của Honda (Japan) triển lãm tại Việt Nam năm 2004:.................33
3.5. Xe lai của Piagio (Italy) ..........................................................................36
3.6. Một số loại xe lai khác. ...........................................................................37
3.7. Giới thiệu về động cơ điện:.....................................................................39
3.8. Động cơ điện một chiều có chổi than (brushed DC motor):...................39
3.9. Động cơ điện một chiều không chổi than (brushless DC motor)............40
3.10. Động cơ bước:.........................................................................................42
3.11. Máy phát điện xoay chiều AC: ...............................................................44
3.12. Nguồn cung cấp năng lượng (ắcqui):......................................................46
3.13. Khảo sát vi điều khiển Atmega8 .............................................................50
3.14. Giới thiệu cấu trúc phần cứng của Atmega8...........................................57
3.15. Bộ chuyển đổi A/D bên trong Atmega8..................................................64
3.16. Tổng quan về ngôn ngữ lập trình Assembly ...........................................73
3.17. Cảm biến sử dụng cho thiết kế xe lai: .....................................................75

C- NGHIÊN CỨU CẤU TẠO VÀ ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT CỦA XE
GẮN MÁY TAY GA NỀN ATTILA 125cc CẦN CẢI TIẾN THÀNH XE
LAI
.................................................................................................................76
3.18. Thông số kỹ thuật xe SYM-Attila...........................................................76
3.19. Sơ đồ hệ thống điện xe SYM-Attila........................................................81
CHƯƠNG IV. THIẾT KẾ KẾT HỢP CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐỐT
TRONG VÀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN TRÊN XE LAI TRÊN CƠ SỞ XE GẮN MÁY
83
TAY GA NỀN ATTILA 125cc
4.1. Sơ đồ bố trí các bộ phận xe lai................................................................83
4.2. Sơ đồ hệ thống điều khiển xe lai.............................................................84
Đề tài: Nghiên cứu và ứng dụng xe lai (Hybrid) trên xe gắn máy tay ga.


GVHD: PGS-TS. Đỗ Văn Dũng

3

HVTH: Trần Lương Thụy

4.3. Mô tả các chế độ hoạt động của xe máy tay ga lai. ................................91
4.4. Tính tốn và lựa chọn động cơ điện để lắp đặt trên xe Attila 125cc .....92
4.5. Xác định thơng số, lựa chọn và bố trí accu trên xe:................................98
4.6. Thiết kế phanh nạp sử dụng trên xe lai: ..................................................99
4.7. Thiết kế và chế tạo cơ cấu truyền động tích hợp trên bộ truyền động vô
cấp CVT(bộ truyền động đai biến thiên liên tục được kiểm sốt điện tử)............99
4.8. Tính kiểm bền khung xe lai...................................................................107
CHƯƠNG V.


THỬ NGHIỆM XE LAI.

111

5.1. Mục đích u cầu thử nghiệm...............................................................111
5.2. Mơ tả thiết bị thử nghiệm:.....................................................................111
5.3. Hình dáng xe lai thử nghiệm:................................................................113
5.4. Kết cấu các bộ phận chính xe lai thử nghiệm: ......................................114
5.5. Nội dung thử nghiệm. ...........................................................................118
CHƯƠNG VI. KẾT LUẬN-HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
TÀI LIỆU THAM KHẢO
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

Đề tài: Nghiên cứu và ứng dụng xe lai (Hybrid) trên xe gắn máy tay ga.

123


GVHD: PGS-TS. Đỗ Văn Dũng

4

HVTH: Trần Lương Thụy

BẢNG BIỂU-HÌNH ẢNH
Hình I-1: Sự phát triển của xe điện (EV) và xe lai (HEV) tại Mỹ từ năm 1995
đến năm 2005. ...........................................................................................................11
Hình I-2: Sự phát triển của xe lai tại Nhật Bản từ năm 1999 đến năm 2005 ....11
Hình I-3: Biểu đồ so sánh doanh số bán ra theo từng tháng của các thương hiệu
xe khác nhau của Nhật Bản.......................................................................................12

Hình I-4: Mơ tả các dòng xe lai đã nghiên cứu và phát triển của cơng ty Toyota
từ năm 1997 đến năm 2006.......................................................................................12
Hình II-1: Hình dáng và bố trí chung các bộ phận chính xe gắn máy tay ga....16
Hình II-2 Biểu đồ cơng suất các loại xe khác nhau của các hãng xe Honda,
Yamaha, SYM-VMEP. ...............................................................................................17
Hình II-3 Biểu đồ mơ tả mối liên hệ giữa tốc độ động cơ và tốc độ xe của các
loại xe máy tay ga khác nhau....................................................................................18
Hình II-4 Biểu đồ tiêu hao nhiên liệu của các loại xe máy tay ga ứng với các tốc
độ xe khác nhau.........................................................................................................19
Hình II-5:Biểu đồ khí thải CO ứng với các tốc độ động cơ khác nhau của các
loại xe máy tay ga khác nhau....................................................................................20
Hình III-1: Các chế độ vận hành điển hình của xe lai. .......................................22
Hình III-2: Sơ đồ dịng năng lượng kéo xe và dòng năng lượng điện của xe lai tổ
hợp mắc nối tiếp........................................................................................................23
Hình III-3: Sơ đồ dịng năng lượng kéo xe và dòng năng lượng điện của xe lai tổ
hợp mắc song song....................................................................................................24
Hình III-4: Sơ đồ dịng năng lượng kéo xe và dòng năng lượng điện của xe lai tổ
hợp mắc hỗn hợp.......................................................................................................25
Hình III-5: Bộ phân phối cơng suất của Toyota Prius........................................26
Hình III-6: So sánh tỉ lệ sử dụng động cơ nhiệt và động cơ điện của các tổ hợp
xe lai. .........................................................................................................................27
Hình III-7: Những hình ảnh thủa sơ khai về xe lai. ............................................29

Đề tài: Nghiên cứu và ứng dụng xe lai (Hybrid) trên xe gắn máy tay ga.


GVHD: PGS-TS. Đỗ Văn Dũng

5


HVTH: Trần Lương Thụy

Hình III-8: Một cách hình dung về xe lai thơng qua hình ảnh con người. .........30
Hình III-9: Tình trạng sử dụng năng lượng và tích trữ năng lượng của xe lai ứng
với các chế độ vận hành khác nhau. .........................................................................30
Hình III-10: Xe Toyota Prius và hình vẽ mặt cắt động cơ. .................................31
Hình III-11: Hình dáng của bộ chuyển đổi điện. ................................................32
Hình III-12: Hình dáng bộ ắcqui xe Toyota Prius. ............................................32
Hình III-13: Mức khí thải xe xếp theo tiêu chuẩn châu âu. ...............................33
Hình III-14: Xe lai của Honda (Japan) triển lãm tại Việt Nam năm 2004. .......33
Hình III-15: Bố trí các bộ phận chính của xe lai của Honda ............................34
Hình III-16: Mặt cắt ngang động cơ xe lai của Honda......................................34
Hình III-17: Màn hình hiển thị có đèn báo từng chế độ vận hành của xe lai
Honda. .......................................................................................................................35
Hình III-18: Bố trí kết cấu khay Pin và cách thức làm mát cho Pin khi xe chạy
của xe lai Honda. ......................................................................................................35
Hình III-19: Vị trí ECU và mạch cơng suất của xe lai Honda...........................36
Hình III-20: Xe lai của Piagio (Italy)..................................................................36
Hình III-21: Động cơ xe lai của Piagio (Italy) ...................................................36
Hình III-22: Xe điện của Honda..........................................................................37
Hình III-23: Hình mặt cắt ngang động cơ xe điện của Honda ..........................37
Hình III-24: Sơ đồ mạch điều khiển động cơ xe điện của Honda. ......................38
Hình III-25: Biểu đồ cơng suất, mơmen, số vịng quay của xe điện Honda ứng
với các chế độ thử nghiệm khác nhau. ......................................................................38
Hình III-26: Biểu đồ mơmen động cơ điện của hãng Polaron’s Nelco division. 40
Hình III-27: Động cơ Gemini series có vịng tiếp điện ở cả hai đầu của phần
ứng.............................................................................................................................40
Hình III-28: Động cơ biến từ trở.........................................................................43

Đề tài: Nghiên cứu và ứng dụng xe lai (Hybrid) trên xe gắn máy tay ga.



GVHD: PGS-TS. Đỗ Văn Dũng

6

HVTH: Trần Lương Thụy

Hình III-29: Động cơ bước đơn cực....................................................................43
Hình III-30: Động cơ nhiều pha..........................................................................44
Hình III-31: Cấu tạo máy phát điện xoay chiều kích thích kiểu điện từ. ............44
Hình III-32: Cuộn dây stator có 3 pha mắc theo kiểu hình sao, hoặc theo kiểu
hình tam giác.............................................................................................................45
Hình III-33: Stator của máy phát điện xoay chiều. .............................................45
Hình III-34: Rotor máy phát điện xoay chiều kích thích bằng điện từ có vịng
tiếp điểm ....................................................................................................................45
Hình III-35: Khay Pin của xe Toyota Prius ........................................................49
Hình III-36: Sơ đồ khối ATmega8 .......................................................................52
Hình III-37: Sơ đồ chân ATmega8 ......................................................................54
Hình III-38: Cách bố trí để điều khiển bộ vi điều khiển từ một nguồn xung bên
ngồi..........................................................................................................................56
Hình III-39 Cách bố trí để điều khiển bộ vi điều khiển từ một nguồn xung bên
ngồi..........................................................................................................................57
Hình III-40 Cách kết nối bộ dao động................................................................57
Hình III-41: Sơ đồ khối cấu trúc của ATmega8 ..................................................57
Hình III-42: Sơ đồ bộ nhớ ATmega8...................................................................59
Hình III-40: Thanh ghi của ATmega8 .................................................................61
Hình III-44: Sơ đồ khối chuyển đổi A/D..............................................................65
Hình III-45: ADC tự động trigger .......................................................................71
Hình III-46: Sơ đồ khối bộ định thời Watchdog..................................................72

Hình III-47: Sơ đồ nguyên lý của cảm biến điện từ ............................................75
Hình III-45: Hình xe Attila 125cc cần cải tạo.....................................................76
Hình III-49: Sơ đồ hệ thống điện xe SYM-Attila .................................................81
Hình III-50: Mặt cắt ngang động cơ xe Attila 125cc. ........................................82
Đề tài: Nghiên cứu và ứng dụng xe lai (Hybrid) trên xe gắn máy tay ga.


GVHD: PGS-TS. Đỗ Văn Dũng

7

HVTH: Trần Lương Thụy

Hình IV-1: Sơ đồ bố trí các bộ phận chính xe lai cùng bộ xử lý trung tâm ECU
...................................................................................................................................83
Hình IV-2: Sơ đồ mạch nhận tín hiệu tốc độ (điện từ) .......................................85
Hình IV-3: Sơ đồ mạch nguồn 5V .......................................................................85
Hình IV-4: Sơ đồ mạch nhận tín hiệu điện áp.....................................................86
Hình IV-6: Sơ đồ mạch in ECU xe lai .................................................................88
Hình IV-7: Sơ đồ bố trí linh kiện mạch điều khiển (ECU) xe lai ........................88
Hình IV-8: Hình mạch điện (ECU) xe lai thực tế chế tạo ..................................89
Hình IV-9: Sơ đồ mạch điện điều khiển xe lai.....................................................90
Hình IV-10: Hình chiếu xe Attila và các vị trí cải tạo trên xe ............................92
Hình IV-11: Sơ đồ bố trí các bộ phận xe lai trên mơ hình thiết kế 3 chiều.........93
Hình IV-12: Vị trí bố trí ắcqui tổ hợp 48V ..........................................................98
Hình IV-13: Mặt cắt ngang bộ truyền động đai biến thiên liên tục của xe tay ga
thơng thường. ............................................................................................................99
Hình IV-14: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bộ truyền động đai biến thiên liên
tục (CVT) kiểm sốt điện tử ....................................................................................101
Hình IV-16: Sơ đồ khối mô tả các chế độ vận hành xe lai................................104

Hình IV-17: Sơ đồ khối mơ tả trình tự hoạt động của bộ kiểm soát năng lượng
điện ắcqui trên xe lai...............................................................................................105
Hình IV-18: Kết cấu bộ truyền động xe lai trên mơ hình thiết kế 3 chiều ........106
Hình IV-19: Hình vẽ mặt cắt ngang bộ truyền động xe lai trên mô hình thiết kế 2
chiều ........................................................................................................................106
Hình IV-20: Sơ đồ chịu lực thực tế của khung xe lai ........................................107
Hình IV-21: Biểu đồ mơ men uốn tính tốn của khung xe lai ...........................109
Hình V-1: Máy tính kết nối với mạch điều khiển (ECU). ..................................111
Hình V-2: Máy đo điện áp DC/AC. ...................................................................112

Đề tài: Nghiên cứu và ứng dụng xe lai (Hybrid) trên xe gắn máy tay ga.


GVHD: PGS-TS. Đỗ Văn Dũng

8

HVTH: Trần Lương Thụy

Hình V-3: Máy đo tốc độ động cơ (đo rpm). .....................................................112
Hình V-4: Hình xe lai thử nghiệm nhìn từ bên trái của xe................................113
Hình V-5: Hình xe lai thử nghiệm nhìn từ bên phải của xe. .............................113
Hình V-6: Bảng táp lơ hiển thị các chế độ vận hành xe lai. .............................114
Hình V-7: Kết cấu bố trí hệ thống truyền động xe lai .......................................115
Hình V-8: Kết cấu bố trí hai cơng tắc giới hạn hành trình puly thay đổi độ rộng
rãnh đai (thay đổi tỷ số truyền)...............................................................................116
Hình V-9: Kết cấu bố trí hệ thống truyền động thay đổi độ rộng rãnh đai (thay
đổi tỷ số truyền).......................................................................................................117
Hình V-10: Kết cấu bố trí hệ thống truyền động từ bánh xe tới máy phát điện
48V ..........................................................................................................................118


Đề tài: Nghiên cứu và ứng dụng xe lai (Hybrid) trên xe gắn máy tay ga.


GVHD: PGS-TS. Đỗ Văn Dũng

9

HVTH: Trần Lương Thụy

BẢNG BIỂU
Bảng II-1 : Kết quả đo thực nghiệm công suất của các loại xe khác nhau từ
phịng thử nghiệm xe cơng ty VMEP.........................................................................17
Bảng II-2 : Kết quả đo thực nghiệm tốc độ của các loại xe tay ga khác nhau từ
phòng thử nghiệm xe công ty VMEP.........................................................................18
Bảng II-3 Kết quả đo thực nghiệm tiêu hao nhiên liệu của các loại xe tay ga
khác nhau từ phịng thử nghiệm xe cơng ty VMEP..................................................19
Bảng II-4 Kết quả đo thực nghiệm mức phát thải CO của các loại xe tay ga
khác nhau từ phòng thử nghiệm xe công ty VMEP..................................................20
Bảng III-1: So sánh các tổ hợp xe lai về tính kinh tế nhiên liệu và vận hành....27
Bảng III-2: So sánh điện thế sử dụng của hai hệ thống xe lai thế hệ cũ THS và
thế hệ mới THS-II của Toyota Prius .........................................................................32
Bảng III-3: So sánh mức tiêu chuẩn khí thải mà hai hệ thống xe lai của Toyota
Prius đạt được ...........................................................................................................33
Bảng III-4: So sánh các loại động cơ điện khác nhau ........................................42
Bảng III-5: Bảng sau so sánh năng lượng riêng từ các nguồn năng lượng khác
nhau:..........................................................................................................................47
Bảng III-6: Thông số cơ bản của các loại ắcqui khác nhau ...............................47
Bảng III-7: Thông số Khay Pin của xe Toyota Prius ..........................................49
Bảng III-8: Sự sắp xếp các chân lối vào của bộ biến đổi A/D ............................64

Bảng III-9: Lựa chọn điện áp tham chiếu cho ADC ...........................................66
Bảng III-10: Lựa chọn kênh ngõ vào và độ lợi: ..................................................67
Bảng III-11: Xác định hệ số chia giữa tần số thạch anh và thời gian chuyển đổi
A/D ............................................................................................................................68
Bảng III-12: Lựa chọn nguồn Trigger.................................................................69

Đề tài: Nghiên cứu và ứng dụng xe lai (Hybrid) trên xe gắn máy tay ga.


GVHD: PGS-TS. Đỗ Văn Dũng

10

HVTH: Trần Lương Thụy

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu đề tài nghiên cứu.
Do dầu mỏ, nguồn nhiên liệu hóa thạch quan trọng dùng làm chất đốt ngày
một cạn kiệt và trong những năm gần đây chiến tranh triền miên ở những quốc gia
sản xuất dầu mỏ đã đẩy giá dầu mỏ trên thế giới mỗi lúc một tăng cao. Trong khi
đó, vấn nạn về ơ nhiễm môi trường do phương tiện giao thông dùng nguồn chất đốt
này đang là những vấn đề cấp bách trên toàn cầu đặc biệt là với những nước có mật
độ giao thông dày đặc. Ở Việt Nam, đặc biệt là TP.HCM vấn đề ơ nhiễm khơng khí
do những phương tiện cá nhân chủ yếu là xe gắn máy là nghiêm trọng. Trước tình
hình đó, các nhà sản xuất ơtơ, xe máy, các trường đại học, các viện nghiên cứu đã
và đang tìm ra những giải pháp để khắc phục hay hạn chế đến mức tối thiểu ảnh
hưởng của ô nhiễm do những phương tiện giao thông gây ra. Là một học viên cao
học thuộc khoa Kỹ Thuật Giao Thông-ĐHBK TP.HCM tôi ý thức rõ vấn đề này, do
đó tơi mạnh dạn đề xuất hướng nghiên cứu đề tài của mình như sau:
Đề tài: Nghiên cứu và ứng dụng xe lai (xe dùng hai nguồn động lực:

xăng+điện) trên xe gắn máy tay ga (Scooter).
1.2. Mục tiêu của đề tài nghiên cứu.
Nghiên cứu, thiết kế, kết hợp hai nguồn năng lượng động cơ nhiệt+động cơ
điện hoạt động hỗ trợ cho nhau, áp dụng lắp đặt trên xe máy tay ga (xu hướng xe
máy tay ga đang ngày một được ưu chuộng vì tính năng tiện lợi sử dụng ) đang
được sử dụng rộng rãi trong nước thành xe máy tay ga lai (Hybrid scooter) nhằm
làm giảm tiêu hao nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường, tăng hiệu suất động cơ.
Đồng thời, loại xe này có thể hoạt động như là một xe điện tiết kiệm năng lượng
bằng phanh tái sinh và nạp điện acqui, nhằm góp phần làm giảm ơ nhiễm khơng khí
khi xe chạy ở chế độ điện hoàn toàn khi lưu thơng trong thành phố.
1.3. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước, ngồi nước.
1.3.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước:

Đề tài: Nghiên cứu và ứng dụng xe lai (Hybrid) trên xe gắn máy tay ga.


GVHD: PGS-TS. Đỗ Văn Dũng

11

HVTH: Trần Lương Thụy

Hiện nay, các loại xe lai (hybrid) ngày một phổ biến, loại xe này có ưu điểm
về tính kinh tế nhiên liệu, cơng suất và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Các cường
quốc như Nhật Bản, Mỹ... liên tục ứng dụng xe lai cho những dịng xe mới của
mình, góp phần hướng đến bảo vệ mơi trường.

Hình I-1: Sự phát triển của xe điện (EV) và xe lai (HEV) tại Mỹ từ năm 1995 đến
năm 2005.
Hình I-1 cho thấy từ năm 2000 cho tới nay số lượng xe điện trên thị trường

tại Mỹ có xu hướng tăng vọt, số lượng xe lai tăng lên một cách nhanh chóng từ
30000 đến 200000.

Hình I-2: Sự phát triển của xe lai tại Nhật Bản từ năm 1999 đến năm 2005
Đề tài: Nghiên cứu và ứng dụng xe lai (Hybrid) trên xe gắn máy tay ga.


GVHD: PGS-TS. Đỗ Văn Dũng

12

HVTH: Trần Lương Thụy

Hình I-2 cho thấy các hãng xe lớn của Nhật Bản đều đang chú trọng phát
triển xe lai đặc biệt là từ năm 2000 cho tới nay.

Hình I-3: Biểu đồ so sánh doanh số bán ra theo từng tháng của các thương hiệu xe
khác nhau của Nhật Bản.
Biểu đồ hình I-3 cho thấy thương hiệu xe Toyota Prius bán ra thị trường
nhiều nhất, kế tiếp là Honda Civic.

Hình I-4: Mơ tả các dịng xe lai đã nghiên cứu và phát triển của công ty Toyota từ
năm 1997 đến năm 2006

Đề tài: Nghiên cứu và ứng dụng xe lai (Hybrid) trên xe gắn máy tay ga.


GVHD: PGS-TS. Đỗ Văn Dũng

13


HVTH: Trần Lương Thụy

1.3.1 Tình hình nghiên cứu trong nước:
Tại Việt Nam hiện nay, việc nghiên cứu phát triển xe lai thì cịn mới mẻ, các
nghiên cứu về xe lai mới chỉ ở mức đề tài luận văn thạc sĩ (ĐHBK-HCM), nghiên
cứu khoa học sinh viên (ĐH-SPKT; ĐH-Đà Nẵng) chứ chưa có nghiên cứu phát
triển của các công ty trong nước.Tuy nhiên, hãng Honda, Piagio cũng đem đến triển
lãm tại TP.HCM và Hà Nội dòng xe tay ga scooter hybrid nhưng cũng chưa thấy
sản xuất hàng loạt và bán rộng rãi. Xe hơi lai cũng được Toyota triển lãm tại Việt
Nam dòng xe Prius hybrid nổi tiếng.
1.4. Tính cấp thiết của đề tài:
Do tình trạng ùn tắc gia tăng tại TP.HCM, người dân ở vùng ven đi vào khu vực nội
thành TPHCM vào những giờ cao điểm tốn gấp đôi thời gian, tiền xăng cũng tăng lên
đáng kể.
Theo tính tốn của Khoa Kỹ thuật-Giao thơng ĐH Bách khoa TP, với mức GDP trên
1.500 USD/người/năm của TP hiện nay, tính ra trung bình mỗi giờ người lao động làm ra
hơn 0,72 USD/người thì mỗi khi kẹt xe (với thời gian kẹt xe trung bình là 45 phút) mức
thiệt hại là 0,54 USD/người. Hiện với khoảng 286 ngàn xe cơ giới các loại và 4 triệu xe
máy lưu thơng, tính ra thiệt hại về thời gian do kẹt xe gây ra tại 60 điểm ở TP lên đến gần
7.500 tỉ đồng mỗi năm. Như vậy, hằng ngày thiệt hại về thời gian do kẹt xe gây ra trên 20
tỉ đồng.
Kẹt xe tăng lên thì mức độ ơ nhiễm khí thải xe máy, ơ tơ cũng tăng theo. Các bác sĩ
về sức khỏe lao động và môi trường cho biết thêm, tình trạng kẹt xe kéo dài gây ơ nhiễm
mơi trường ngồi ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người dân còn gây ra các tác hại khác. Đơn
cử, một người trên đường đi làm bị kẹt xe, thường thấy bực bội nên năng suất làm việc
trong ngày đó sẽ giảm.

1.5. Ý nghĩa và tính khoa học của đề tài:
Nếu nghiên cứu ứng dụng thành cơng Hãng xe VMEP có thể sản xuất hàng loạt với

giá rẻ, tăng công suất và tiết kiệm nhiên liệu, góp phần bảo vệ mơi trường cho
TP.HCM.

Đề tài: Nghiên cứu và ứng dụng xe lai (Hybrid) trên xe gắn máy tay ga.


GVHD: PGS-TS. Đỗ Văn Dũng

14

HVTH: Trần Lương Thụy

1.6. Tính thực tiễn của đề tài:
Ngày nay các thiết bị điện-điện tử, vi điều khiển và xử lý ngày một hiện đại và
được ứng dụng rộng rãi, các xe máy được điều khiển điện tử phun xăng dần thay thế
bộ chê hòa khí cổ điển.Các hãng xe Honda, Yamaha và Suzuki trong năm 2008 và
2009 sẽ tung ra nhiều mẫu xe phun xăng hiện đại. Xe lai Hybrid cũng là một cách đi
gần và rẻ để đi vào thực tiễn.
1.7. Tình trạng đề tài:
Nghiên cứu mới về xe lai trên xe máy tay ga
1.8. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu:
Áp dụng lắp đặt trên xe máy tay ga (xu hướng xe máy tay ga đang ngày một được
ưu chuộng vì tính năng tiện lợi sử dụng ) đang được sử dụng rộng rãi trong nước
thành xe máy tay ga lai (Hybrid scooter) nhằm làm giảm tiêu hao nhiên liệu, giảm ô
nhiễm mơi trường. Đồng thời, loại xe này có thể hoạt động như là một xe điện tiết
kiệm năng lượng bằng phanh tái sinh và nạp điện acqui, nhằm góp phần làm giảm ơ
nhiễm khơng khí khi xe chạy ở chế độ điện hồn tồn khi lưu thơng trong thành
phố.
1.9. Phương pháp nghiên cứu:
¾ Phương pháp nghiên cứu tài liệu: thu thập tài liệu, sáng chế về các loại xe

Hybrid, xe điện, xe gắn máy qua: Internet, sách báo, luận văn, cơng ty sản
xuất xe gắn máy.
¾ Phương pháp chun gia: thầy cô, các chuyên gia giàu kinh nghiệm trong
lĩnh vực ôtô xe máy
¾ Sử dụng phần mềm thiết kế trợ giúp:
- Phần mềm thiết kế 2D & 3D: Solidwords, Unigraphic, Acad
-Phần mềm vẽ mạch điện và mô phỏng vi xử lý Orcad, Protue
-Nghiên cứu ứng dụng phần mềm trợ giúp thiết kế xe lai Hybrid:
PSAT hoặc ADVISOR.
¾ Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:
-Lý thuyết ôtô, động lực học chuyển động, dao động.

Đề tài: Nghiên cứu và ứng dụng xe lai (Hybrid) trên xe gắn máy tay ga.


GVHD: PGS-TS. Đỗ Văn Dũng

15

HVTH: Trần Lương Thụy

-Lý thuyết động cơ nhiệt, động cơ điện và hệ thống điều khiển tự động.
-Lý thuyết về năng lượng mới và tái tạo năng lượng: Ắcqui, phanh nạp
¾ Phương pháp thực nghiệm:
-Thực hiện gia cơng cơ khí cải tiến, chế tạo và lắp đặt các cụm, chi tiết
-Thiết kế, lựa chọn, lắp đặt các mạch điều khiển, mạch điện tử công suất
-Dùng các thiết bị kiểm tra các sản phẩm
-So sánh kết quả thực nghiệm với những tính tốn lý thuyết nhằm điều chỉnh
cho hợp lý.
-Kết luận đánh giá làm cơ sở cho những cải tiến sau này.


Đề tài: Nghiên cứu và ứng dụng xe lai (Hybrid) trên xe gắn máy tay ga.


GVHD: PGS-TS. Đỗ Văn Dũng

16

HVTH: Trần Lương Thụy

CHƯƠNG II. KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ XE GẮN MÁY TAY
GA ĐANG SỬ DỤNG PHỔ BIẾN HIỆN NAY VỀ CẤU TẠO,
CÔNG SUẤT, TIÊU HAO NHIÊN LIỆU VÀ Ô NHIỄM MÔI
TRƯỜNG.
2.1. Giới thiệu về xe gắn máy tay ga.
Xe gắn máy tay ga là loại xe 2 bánh, sàn thấp phía trước, chạy loại xe này chỉ
bằng cách lên ga mà không cần sang số, phanh tay là chủ yếu.
2.2. Hình dáng, cấu tạo một số bộ phận chính của xe gắn máy tay ga.

Sàn xe thấp

Khoang
chứa đồ

Bộ truyền động biến
thiên liên tục dạng đai
(CVT)

Hình II-1: Hình dáng và bố trí chung các bộ phận chính xe gắn máy tay ga


Đề tài: Nghiên cứu và ứng dụng xe lai (Hybrid) trên xe gắn máy tay ga.


GVHD: PGS-TS. Đỗ Văn Dũng

17

HVTH: Trần Lương Thụy

2.3. Công suất của một số loại xe gắn máy tay ga đang sử dụng phổ biến ở
Việt Nam:

Hình II-2 Biểu đồ cơng suất các loại xe khác nhau của các hãng xe Honda,
Yamaha, SYM-VMEP.

Bảng II-1 : Kết quả đo thực nghiệm công suất của các loại xe khác nhau từ phòng
thử nghiệm xe cơng ty VMEP.
Nhận xét:
¾ Dịng xe tay ga phun xăng điện tử EFI SCR 110cc của Honda cho công suất
7.84 PS có cơng suất cao hơn các loại xe 110cc khác như Yamaha Mio 6.60
và 6.26 ở Nouvo ở tốc độ 70km/h.
¾ Dịng xe Honda Click và AirBlade 110cc sử dụng chế hịa khí cho cơng suất
cực đại 8.27 PS tương đương với công suất xe SYM 125cc ở tốc độ 80km/h.
Đề tài: Nghiên cứu và ứng dụng xe lai (Hybrid) trên xe gắn máy tay ga.


GVHD: PGS-TS. Đỗ Văn Dũng

18


HVTH: Trần Lương Thụy

Hình II-3 Biểu đồ mô tả mối liên hệ giữa tốc độ động cơ và tốc độ xe của các loại
xe máy tay ga khác nhau
Bảng II-2 : Kết quả đo thực nghiệm tốc độ của các loại xe tay ga khác nhau từ
phịng thử nghiệm xe cơng ty VMEP

Nhận xét:
¾ Về mối tương quan giữa tốc độ động cơ và tốc độ xe ta thấy xe phun xăng
điện tử SCR 110cc của Honda sử dụng tốc độ động cơ thấp nhất chỉ ở mức

Đề tài: Nghiên cứu và ứng dụng xe lai (Hybrid) trên xe gắn máy tay ga.


GVHD: PGS-TS. Đỗ Văn Dũng

19

HVTH: Trần Lương Thụy

2559~4533 vòng/phút so với các hãng xe khác, điều đó cho thấy khả năng
phát nhiệt và ô nhiễm thấp hơn các loại xe khác.
2.4. Tiêu hao nhiên liệu của một số loại xe gắn máy tay ga đang sử dụng phổ
biến ở Việt Nam:

Hình II-4 Biểu đồ tiêu hao nhiên liệu của các loại xe máy tay ga ứng với các
tốc độ xe khác nhau.
Bảng II-3 Kết quả đo thực nghiệm tiêu hao nhiên liệu của các loại xe tay ga
khác nhau từ phịng thử nghiệm xe cơng ty VMEP.


Đề tài: Nghiên cứu và ứng dụng xe lai (Hybrid) trên xe gắn máy tay ga.


GVHD: PGS-TS. Đỗ Văn Dũng

20

HVTH: Trần Lương Thụy

Nhận xét:
¾ Các dòng xe của Honda cho mức tiết kiệm nhiên liệu cao khoảng trên dưới
50km/l ở tốc độ xe 40km/h. Khi các xe chạy ở vận tốc lớn 70km/h mức tiêu
hao nhiên liệu của các xe tăng lên, số km đi được chỉ khoảng 30~40km/l.
2.5. Khí thải của một số loại xe gắn máy tay ga đang sử dụng phổ biến ở
Việt Nam:

Hình II-5:Biểu đồ khí thải CO ứng với các tốc độ động cơ khác nhau của các
loại xe máy tay ga khác nhau.
Bảng II-4 Kết quả đo thực nghiệm mức phát thải CO của các loại xe tay ga
khác nhau từ phịng thử nghiệm xe cơng ty VMEP.

Đề tài: Nghiên cứu và ứng dụng xe lai (Hybrid) trên xe gắn máy tay ga.