Nguyên cứu, thiết kế hệ thống phát hiện và cảnh báo người đi bộ trên xe ô tô

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.84 MB, 120 trang )

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ
HỆ THỐNG PHÁT HIỆN VÀ CẢNH BÁO NGƯỜI ĐI
BỘ TRÊN XE Ô TÔ

SVTH:

TRẦN LÊ ĐỨC HUY

MSSV:

16145402

SVTH:

NGUYỄN NGỌC THẠCH

MSSV:

16145523

GVHD: ThS. NGUYỄN TRUNG HIẾU

Tp. Hồ Chí Minh, tháng … năm …

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Ơ tơ

Tên đề tài

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ
HỆ THỐNG PHÁT HIỆN VÀ CẢNH BÁO NGƯỜI ĐI
BỘ TRÊN XE Ô TÔ

SVTH:

TRẦN LÊ ĐỨC HUY

MSSV:

16145402

SVTH:

NGUYỄN NGỌC THẠCH

MSSV:

16145523

GVHD: ThS. NGUYỄN TRUNG HIẾU

Tp. Hồ Chí Minh, tháng … năm …

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TP. HỒ CHÍ MINH

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
TP. Hồ Chí Minh, ngày ..... tháng ..... năm .......

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: 1. ....................................................................... MSSV: ........................................
(E-mail: ........................................................... Điện thoại: ................................)
2. ....................................................................... MSSV: .........................................
(E-mail: ........................................................... Điện thoại: ................................)
Ngành: ..........................................................................................
Khóa: ............................................................................................ Lớp: .................................................
1. Tên đề tài:
.....................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................

2. Nhiệm vụ đề tài
.....................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................

….……………………………………………………………………………………………………………………………………................

Ngành đào tạo: .................................................................................................................................
Họ và tên GV hướng dẫn: ………………………………………………………………………………………………………….
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................

2. Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN
2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................

2.2 Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)

..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................

2.3.Kết quả đạt được:
..............................................................................................................................................................

10

Tính cấp thiết của đề tài

10

Nội dung ĐATN

Điểm đạt
được

50

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa
học xã hội…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá

10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình
đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.

15

Khả năng cải tiến và phát triển

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…

5

3.

Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài

10

4.

Sản phẩm cụ thể của ĐATN

10
Tổng điểm

100

4. Kết luận:
Được phép bảo vệ
Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày

tháng

năm 2020

Giảng viên hướng dẫn

(Ký, ghi rõ họ tên)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

Bộ môn ..............................

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên phản biện)
Họ và tên sinh viên........................................................ MSSV: ....................
Họ và tên sinh viên........................................................ MSSV: ....................
Tên đề tài:
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................

Ngành đào tạo: .................................................................................................................................
Họ và tên GV phản biện: (Mã GV) ........................................................................................
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................

2. Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)

..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................

3. Kết quả đạt được:
.............................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................

4. Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................

5. Câu hỏi:
.............................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................

6. Đánh giá:

1.

2.

Điểm tối
đa
30

Mục đánh giá

TT

Hình thức và kết cấu ĐATN
Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục

10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài

10

Tính cấp thiết của đề tài

10

Nội dung ĐATN

Điểm đạt
được

50

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa
học xã hội…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá

10

Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình
đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.

15

Khả năng cải tiến và phát triển

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…

5

3.

Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài

10

4.

Sản phẩm cụ thể của ĐATN

10
Tổng điểm

100

7. Kết luận:
Được phép bảo vệ
Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày

tháng

năm 2020

Giảng viên phản biện
(Ký, ghi rõ họ tên)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỒ ÁN
Tên đề tài:..................................................................................................................................
………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

Họ và tên Sinh viên: .................................................................. MSSV: .............................

.................................................................MSSV: .............................

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô
Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản
biện và các thành viên trong Hội đồng bảo về. Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh
đúng theo yêu cầu về nội dung và hình thức.
Chủ tịch Hội đồng:

Giảng viên hướng dẫn:

Giảng viên phản biện:

Tp. Hồ Chí Minh, ngày

tháng

năm 20…

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập và rèn luyện tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM
chúng tơi đã học được rất nhiều kiến thức bổ ích về chuyên môn lẫn kiến thức cuộc sống và
sự tận tình trong quá trình giảng dạy và giúp đỡ từ quý thầy cô. Từ những kiến thức mà các
quý thầy cơ truyền đạt đã giúp chúng tơi dần tích lũy và có nền tảng vững chắc để hồn thành
đồ án tốt nghiệp một cách hồn thiện.
Chúng tơi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong bộ môn Điện Tử Ơtơ cũng như q
thầy cơ trong khoa Cơ Khí Động Lực và những người đã dìu dắt và truyền thụ cho chúng tôi
những kiến thức về chuyên môn vô cùng quý báu, giúp chúng tôi tiếp cận gần hơn và hiểu biết
rõ hơn về ngành nghề mà mình đã chọn với nền tảng kiến thức vững chắc để bước vào đời.
Nhóm chúng tơi đặc biệt gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thạc sĩ Giảng viên Nguyễn Trung

Hiếu, giáo viên hướng dẫn đề tài, người thầy đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, tạo điều kiện,
động viên và giúp đỡ chúng tôi rất nhiều về mặt tinh thần cũng như kiến thức để chúng tơi
vượt qua những khó khăn trong quá trình tìm hiểu về lĩnh vực và kiến thức mới để cuối cùng
hoàn thành được đồ án tốt nghiệp ngày hơm nay.
Bên cạnh đó chúng tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, thầy Thiện khoa
CKM, anh Triều và những người bạn trong phịng thí nghiệm của thầy Nguyễn Trung Hiếu
đã luôn bên cạnh, động viên tinh thần và đưa ra những gợi ý quý giá để nhóm cải thiện chất
lượng đề tài tốt hơn.
Mặc dù đã rất cố gắng và nỗ lực nhưng do kiến thức cịn ít ỏi của chúng tơi cũng như
thời gian nghiên cứu là có hạn nên những thành quả đạt được của nhóm khơng tránh khỏi
những thiếu sót. Nhóm chúng tơi rất hi vọng nhận được những ý kiến đóng góp và sự chỉ dạy
từ q thầy cơ để nhóm hồn thiện đồ án tốt hơn.
Nhóm chúng tơi xin chân thành cảm ơn!
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm
Nhóm sinh viên thực hiện
Võ Minh Lưu
Đặng Ngọc Đại
i

TÓM TẮT
Ngày nay nhu cầu sử dụng năng lượng sạch đang tăng lên mạnh mẽ nguyên do là vì các
nguồn năng lượng hóa thạch đang dần cạn kiệt và việc sử dụng dụng nguồn nhiên liệu này gây
ra ô nhiễm mơi trường, thiên tai lũ lụt, hiệu ứng nhà kính,… Vì thế xe điện ra đời nhằm khắc
phục và giải quyết những vấn đề này.
Xe máy điện hiện nay đang dần trở nên phổ biến và được sử dụng phổ biến ở thị trường
trong và ngoài nước. Nguồn cung cấp năng lượng chính để xe di chuyển là động cơ điện nằm
ở bánh xe. Vì thế việc lựa chọn được loại động cơ điện phù hợp cho mục đích sử dụng và vận
hành là vấn đề hết sức quan trọng. Chính vì thế việc nghiên cứu thiết kế và chế tạo loại băng
thử động cơ điện nhằm đưa ra những mặt mạnh yếu của động cơ và đồng thời đưa ra phương

hướng khai thác sử dụng động cơ một cách tối ưu.
Vì những lí do trên, nhóm chúng tơi chọn đề tài “Nghiên cứu thiết kế và chế tạo băng
thử động cơ điện”.
Trong đề tài này nhóm chúng tơi thực hiện các công việc như khảo sát các loại xe máy
điện, các loại động cơ, các loại băng thử động cơ, tìm hiểu và vẽ thiết kế băng thử bằng phần
mềm Inventor. Sau đó thực hiện chế tạo băng thử động cơ điện và vẽ các đồ thị công suất và
mô – men của động cơ điện một chiều không chổi chan (BLDC).

ii

MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................................i
TÓM TẮT ........................................................................................................................... ii
MỤC LỤC .......................................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ......................................................... viii
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH ...........................................................................................ix
DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................................ xiii
Chương 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI ..................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề ...................................................................................................................... 1
1.2. Mục tiêu ......................................................................................................................... 2
1.3. Phương pháp và phương tiện nghiên cứu ........................................................................ 3
1.3.1. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................... 3
1.3.2. Phương tiện nghiên cứu........................................................................................... 3
1.4. Bố cục ............................................................................................................................ 3
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT........................................................................................ 4
2.1. Nghiên cứu chọn loại động cơ ........................................................................................ 4
2.1.1. Ưu điểm của động cơ điện....................................................................................... 4
2.1.2. Vấn đề giao thông hiện nay ..................................................................................... 4

2.1.3. Khảo sát một số loại xe máy điện trên thị trường hiện nay ...................................... 5
2.1.3.1. Hãng xe máy điện PEGA ............................................................................. 5
2.1.3.2. Hãng xe máy điện Vinfast ............................................................................ 7
2.1.3.3. Hãng xe máy điện YADEA ......................................................................... 9
iii

2.1.3.4. Một số dòng xe tiêu biểu ở thị trường ngoài nước ...................................... 10
2.1.4. Khảo sát và chọn loại động cơ điện ....................................................................... 11
2.1.4.1. Động cơ Yuma 2000W .............................................................................. 11
2.1.4.2. Động cơ QS 205 50H V1 ........................................................................... 12
2.1.4.3. Động cơ QS 205 50H V2 ........................................................................... 13
2.1.4.4. Động cơ QS 205 45H V3 ........................................................................... 14
2.1.4.5. Chọn loại động cơ điện .............................................................................. 15
2.1.5. Khảo sát bộ điều khiển động cơ BLDC 2000W ..................................................... 18
2.1.5.1. Bộ điều khiển Kelly QSKBS48151E.......................................................... 18
2.1.5.2. Bộ điều khiển QSKBS48181E ................................................................... 19
2.1.5.3. Bộ cảm biến Kelly QSKBS72181E ............................................................ 20
2.1.5.4. Bộ điều khiển Votol EM100 ...................................................................... 20
2.1.6. Giới thiệu bộ điều khiển Votol EM100.................................................................. 21
2.1.6.1. Sơ đồ hệ thống dây .................................................................................... 21
2.1.6.2. Sơ đồ kết nối bộ điều khiển với động cơ và máy tính ................................. 25
2.1.6.3. Phần mềm Debugging ( chỉ hỗ trợ cho win 7/10) ....................................... 25
2.2. Giới thiệu động cơ BLDC ............................................................................................ 28
2.2.1. Cấu tạo động cơ BLDC ......................................................................................... 30
2.2.1.1. Stator ......................................................................................................... 31
2.2.1.2. Rotor ......................................................................................................... 33
2.2.1.3. Cảm biến Hall (Hall sensor)....................................................................... 34
2.2.1.4. Bộ phận chuyển mạch điện tử ( Electronic commutator) ............................ 36
2.2.2. Ưu và nhược điểm động cơ BLDC ........................................................................ 36

iv

2.2.2.1. Ưu điểm..................................................................................................... 36
2.2.2.2. Nhược điểm ............................................................................................... 36
2.2.3. Nguyên lý hoạt động của động cơ BLDC .............................................................. 37
2.3. Khảo sát băng thử động cơ điện .................................................................................... 38
2.3.1. Giới thiệu băng thử động cơ điện .......................................................................... 38
2.3.2. Phân loại các loại băng thử công suất .................................................................... 38
2.3.3. Phân loại các cách tạo tải động cơ ......................................................................... 39
2.3.3.1. Phanh hấp thụ nước hoặc dầu..................................................................... 39
2.3.3.2. Eddy current (EC) ...................................................................................... 40
2.3.3.3. Alternating current (AC) ............................................................................ 41
2.3.4. Kết luận và đưa ra phương án thử nghiệm ............................................................. 41
2.3.4.1. Phương án dùng phanh đĩa tạo tải cho động cơ điện................................... 42
2.3.4.2. Phương án dùng máy phát điện xoay chiều tạo tải cho động cơ điện .......... 43
2.3.4.3. Kết luận ..................................................................................................... 44
2.4. Giới thiệu máy phát điện (Alternator) ........................................................................... 44
2.4.1. Khái niệm máy phát điện ...................................................................................... 44
2.4.2. Cấu tạo máy phát điện ........................................................................................... 45
2.4.2.1. Rotor ......................................................................................................... 46
2.4.2.2. Stator ......................................................................................................... 46
2.4.2.3.Chổi than và cổ góp .................................................................................... 47
2.4.2.4. Bộ chỉnh lưu .............................................................................................. 47
2.4.2.5. Bộ điều áp (tiết chế)................................................................................... 48
2.4.3. Nguyên lý hoạt động của máy phát điện ................................................................ 48
v

2.5. Nghiên cứu cách truyền tải công suất từ động cơ lên máy phát điện ............................. 49

2.6. Giới thiệu phần mềm Inventor ...................................................................................... 55
Chương 3. CÁC THIẾT BỊ THU THẬP DỮ LIỆU ........................................................ 57
3.1. Cảm biến Loadcell ....................................................................................................... 57
3.1.1. Khái niệm Loadcell ............................................................................................... 57
3.1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động ............................................................................ 57
3.1.2.1. Cấu tạo ...................................................................................................... 57
3.1.2.2. Nguyên lý hoạt động .................................................................................. 58
3.1.3. Thông số kỹ thuật cơ bản ...................................................................................... 58
3.1.4. Phân loại ............................................................................................................... 59
3.1.5. Ứng dụng của Loadcell ......................................................................................... 59
3.2. Cảm biến dòng ACS758LCB-100B-PFF-T 100A ......................................................... 60
3.3. Cảm biến tốc độ bánh xe .............................................................................................. 62
3.4. Board Arduino Uno ...................................................................................................... 64
3.4.1. Sơ đồ chân của Atmega328P ................................................................................. 65
3.4.2. Nguồn ................................................................................................................... 66
3.5. Mạch chuyển đổi ADC 24bit HX711 ............................................................................ 67
3.6. Màn hình LCD 2004 tích hợp I2C ................................................................................ 68
Chương 4. THIẾT KẾ VÀ THỬ NGHIỆM BĂNG THỬ ĐỘNG CƠ ĐIỆN ................. 70
4.1. Thiết kế mơ hình băng thử động cơ điện ....................................................................... 70
4.1.1. Thiết kế khớp nối, mặt bích ................................................................................... 70
4.1.2. Thiết kế giá đỡ động cơ và máy phát ..................................................................... 71
4.1.3. Mơ hình băng thử động cơ điện trong mơi trường 3D............................................ 72
vi

4.2. Mơ hình thực tế của băng thử động cơ điện .................................................................. 73
4.3. Quá trình thử nghiệm và đánh giá ................................................................................. 75
4.3.1. Kết quả nghiệm thu phần cơ khí ............................................................................ 76
4.3.2. Thử nghiệm băng thử với các chế độ khác nhau của động cơ. ............................... 76
Chương 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN ........................................... 84

5.1. Những kết quả đạt được................................................................................................ 84
5.2. Hạn chế của đề tài ........................................................................................................ 85
5.3. Hướng phát triển của đề tài........................................................................................... 85
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 86
PHỤ LỤC ........................................................................................................................... 88

vii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
TP.HCM: Thành phố Hồ Chí Minh
BLDC: Brushless DC Motor ( Động cơ một chiều không chổi than)
R1, R2, R3: Kháng trở của các cuộn dây Stator.
L1, L2, L3: Điện cảm của các cuộn dây Stator.
E1, E2, E3: Điện áp cảm ứng trong mỗi cuộn dây Stator.
V12: Hiệu điện thế giữa cuộn dây 1 và 2 của Stator.
V23: Hiệu điện thế giữa cuộn dây 2 và 3 của Stator.
i1: Dòng điện pha ở cuộn dây 1.
i2: Dòng điện pha ở cuộn dây 2.
i3: Dòng điện pha ở cuộn dây 3.
E: Suất điện động (Back EMF).
Ke: Hằng số điện động.
ω: Tốc độ của động cơ (rad/s).
ϴ: vị trí của rotor so với cảm biến Hall.
Pe: Công suất của động cơ điện.
Mme: Mô – men xoắn của động cơ điện.
Kt: Hằng số mô – men của động cơ.
N: Số vòng dây.
∆𝐵𝐴: Sự thay đổi của từ thông.
∆𝑡: Sự thay đổi của thời gian.

Rload: Điện trở tải.
Mload: Mô – men tải (N.m).
F: Lực do Load cell thu được (N).
R: Khoảng cách từ vỏ máy phát đến điểm tác dụng lên Load cell (m).

viii

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Khí thải từ nhà máy và các phương tiện giao thông thải ra môi trường. ................. 1
Hình 1.2. Các loại xe sử dụng điện như ơ tơ điện và xe máy điện. ......................................... 2
Hình 2.1. Xe máy điện PEGA Newtech. ............................................................................... 6
Hình 2.2. Xe máy điện Vinfast Klara S. ................................................................................ 7
Hình 2.3. Xe máy điện YADEA G5. ..................................................................................... 9
Hình 2.4. Động cơ Yuma 2000W. ....................................................................................... 12
Hình 2.5. Động cơ BLDC QS 205 50H V1. ........................................................................ 13
Hình 2.6. Động cơ QS 205 50H V2. .................................................................................... 14
Hình 2.7. Động cơ QS 45H V3. .......................................................................................... 15
Hình 2.8. Đồ thị hiệu suất hoạt động theo mô – men xoắn................................................... 16
Hình 2.9. Đồ thị tốc độ theo mơ – men xoắn. ...................................................................... 16
Hình 2.10. Đồ thị dịng điện theo mơ – men xoắn. .............................................................. 17
Hình 2.11. Đồ thị điện áp theo mơ – men xoắn.................................................................... 17
Hình 2.12. Đồ thị năng lượng đầu ra theo mô – men xoắn. .................................................. 18
Hình 2.13. Đồ thị năng lượng đầu vào theo mơ – men xoắn. ............................................... 18
Hình 2.14. Bộ điề khiển QSKBS41851E. ............................................................................ 19
Hình 2.15. Bộ điều khiển QSKBS48181E. .......................................................................... 19
Hình 2.16. Bộ điều khiển Kelly QSKBS72181E. ................................................................ 20
Hình 2.17. Bộ điều khiển Votol EM100. ............................................................................. 21
Hình 2.18. Sơ đồ kết nối chân của bộ điều khiển. ................................................................ 22
Hình 2.19. Các chân kết nốt của bộ điều khiển. ................................................................... 22

Hình 2.20. Sơ đồ kết nối chân của bộ điều khiển với cảm biến Hall. ................................... 23
Hình 2.21. Các chân kết nối của bộ điều khiển với cảm biến Hall. ...................................... 23
Hình 2.22. Sơ đồ kết nối chân của bộ điều khiển với bộ chống trộm. .................................. 24
Hình 2.23. Các chân kết nối của bộ điều khiển với bộ chống trộm. ..................................... 24
Hình 2.24. Sơ đồ kết nối bộ điều khiển với động cơ và máy tính. ........................................ 25
ix

Hình 2.25. Giao diện sử dụng của phần mềm Debugging. ................................................... 26
Hình 2.26. Giao diện điều chỉnh thơng số điện áp cấp. ........................................................ 27
Hình 2.27. Giao diện thiết lập cài đặt cho động cơ. ............................................................. 27
Hình 2.28. Giao diện hiển thị trạng thái làm việc của bộ điều khiển. ................................... 28
Hình 2.29. Cấu tạo của động cơ DC và động cơ BLDC. ...................................................... 29
Hình 2.30. Động cơ điện một chiều DC và BLDC............................................................... 29
Hình 2.31. Các phần cơ bản của động cơ BLDC. ................................................................ 31
Hình 2.32. Sơ đồ nguyên lý điều khiển động cơ. ................................................................. 31
Hình 2.33. Stator của động cơ BLDC. ................................................................................. 32
Hình 2.34. Các dạng sức điện động của động cơ. ................................................................ 33
Hình 2.35. Các loại Rotor của động cơ BLDC. ................................................................... 33
Hình 2.36. Động cơ BLDC cấu trúc nằm ngang. ................................................................. 35
Hình 2.37. Sơ đồ cấp điện cho các cuộn dây Stator. ............................................................ 37
Hình 2.38. Băng thử động cơ xe điện. ................................................................................. 38
Hình 2.39. Sơ đồ cấu tạo băng thử phanh loại nước. ........................................................... 39
Hình 2.40. Hình cắt của một băng thử phanh nước thực tế với đồng hồ đo lực. ................... 40
Hình 2.41. Hình cắt một phanh hấp thụ loại Eddy current. .................................................. 41
Hình 2.42. Băng thử sử dụng dòng điện xoay chiều để tạo. ................................................. 41
Hình 2.43. Băng thử sử dụng phanh đĩa để tạo tải. .............................................................. 42
Hình 2.44. Cơ cấu phanh đĩa để tạo tải cho xe. .................................................................... 43
Hình 2.45. Mơ hình băng thử dùng máy phát điện trên xe ô tô để tạo tải. ............................ 43
Hình 2.46. Máy phát điện ơ tơ. ............................................................................................ 45

Hình 2.47. Cấu tạo của máy phát điện. ................................................................................ 45
Hình 2.48. Rotor của máy phát điện. ................................................................................... 46
Hình 2.49. Stator của máy phát điện.................................................................................... 47
Hình 2.50. Chổi than và cổ góp máy phát điện. ................................................................... 47
Hình 2.51. Bộ chỉnh lưu của máy phát điện. ........................................................................ 48
Hình 2.52. Tiết chế IC của máy phát điện. .......................................................................... 48
x

Hình 2.53. Sơ đồ khối thu thập dữ liệu từ băng thử động cơ điện. ....................................... 49
Hình 2.54. Sơ đồ mạch tượng trưng động cơ BLDC. ........................................................... 50
Hình 2.55. Mạch đấu sao của cuộn dây động cơ BLDC....................................................... 51
Hình 2.56. dòng điện pha và giá trị sức điện động Emf. ...................................................... 52
Hình 2.57. Mạch kết nối giữa điện trở tải và kháng trở cuộn dây......................................... 54
Hình 2.58. Logo của phần mềm Autodesk Inventor............................................................. 56

Hình 3.1. Một số loại Loadcell. ........................................................................................... 57
Hình 3.2. Cấu tạo cảm biến Loadcell................................................................................... 58
Hình 3.3. Mạch cầu Wheatstone. ......................................................................................... 58
Hình 3.4. Cảm biến dịng ACS758. ..................................................................................... 61
Hình 3.5. Sơ đồ mạch và chân cảm biến ACS758. .............................................................. 62
Hình 3.6. Bản vẽ cắt cảm biến ACS758. ............................................................................. 62
Hình 3.7. Vị trí cảm biến tốc độ bánh xe. ............................................................................ 63
Hình 3.8. Cảm biến tốc độ bánh xe (Hall). .......................................................................... 64
Hình 3.9. Board Arduino Uno. ............................................................................................ 64
Hình 3.10. Các chân của Arduino. ....................................................................................... 65
Hình 3.11. Sơ đồ chân Atmega328P của Arduino. .............................................................. 66
Hình 3.12. Mạch HX711. .................................................................................................... 67
Hình 3.13. Màn hình LCD 2004 tích hợp I2C. .................................................................... 68
Hình 4.1. Bản vẽ mặt bích khớp nối cho động cơ. ............................................................... 70

Hình 4.2. Bản vẽ khớp nối cho máy phát điện. .................................................................... 71
Hình 4.3. Bản vẽ giá đỡ động cơ và máy phát. .................................................................... 72
Hình 4.4. Mơ hình 3D của băng thử trong mơi trường Inventor. .......................................... 72
Hình 4.5. Mơ hình 3D khi nhìn trực diện............................................................................. 73
Hình 4.6. Mơ hình 3D khi nhìn từ trên xuống...................................................................... 73
Hình 4.7. Giá đỡ thực tế của băng thử. ................................................................................ 74
xi

Hình 4.8. Mặt bích và khớp nối giữa trục động cơ và máy phát điện. .................................. 74
Hình 4.9. Mơ hình băng thử trong thực tế............................................................................ 75
Hình 4.10. Sơ đồ khối bố trí trên Panel. .............................................................................. 75
Hình 4.11. Giao diện của Panel khi được cấp nguồn. .......................................................... 77
Hình 4.12. Màn hình thơng số khi chưa mở cơng tắc kích từ. .............................................. 77
Hình 4.13. Màn hình thơng số khi cơng tắc kích từ mở và kết nối tải. ................................. 78
Hình 4.14. Đồ thị điện áp tải theo tốc độ động cơ. ............................................................... 79
Hình 4.15. Đồ thị mơ – men xoắn theo tốc độ động cơ. ....................................................... 79
Hình 4.16. Đồ thị dịng điện trên tải theo tốc độ động cơ..................................................... 80
Hình 4.17. Đồ thị điện áp tải theo mức tải. .......................................................................... 81
Hình 4.18. Đồ thị dòng điện trên tải theo mức tải. ............................................................... 81
Hình 4.19. Đồ thị mơ – men xoắn theo mức tải. .................................................................. 82
Hình 4.20. Kết quả thu được từ đồng hồ đo ampe kiềm và băng thử động cơ điện. ............. 82
Hình 4.21. Đồ thị dịng điện tối đa qua tải theo tốc độ động cơ. .......................................... 83
Hình 5.1. Động cơ điện được lắp vào xe Elizabeth. ............................................................. 84
Hình 5.2. Cách kết nối Load cell để thu dữ liệu. .................................................................. 88
Hình 5.3. Cách kết nối ACS758 với Arduino. ..................................................................... 89
Hình 5.4. Cách kết nối mạch đo điện áp với Arduino. ......................................................... 91

xii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Thông tin về một số dịng xe của hãng PEGA. ...................................................... 6
Bảng 2.2. Thơng tin một số dịng xe của hãng Vinfast........................................................... 7
Bảng 2.3. Thơng một số dòng xe của hãng YADEA. ............................................................ 9
Bảng 2.4. Thơng tin một số dịng xe cơ bản ở thị trường ngồi nước. .................................. 10
Bảng 2.5. Thơng số động cơ Yuma 2000W. ........................................................................ 12
Bảng 2.6. Thông số động cơ QS 205 50H V1. ..................................................................... 13
Bảng 2.7. Thông số động cơ QS 205 50H V2. ..................................................................... 14
Bảng 2.8. Thông số động cơ QS 45H V3. ........................................................................... 15
Bảng 2.9. Thông số bộ điều khiển Kelly QSKBS 48151E ................................................... 19
Bảng 2.10. Thông số bộ điều khiển QSKBS48181E. ........................................................... 20
Bảng 2.11. Thông số bộ điều khiển QSKBS72181E. ........................................................... 20
Bảng 2.12. Thông số bộ điều khiển Votol EM100. .............................................................. 21
Bảng 2.13. Thông tin các chân kết nối của bộ điều khiển. ................................................... 22
Bảng 2.14. Thông tin các chân kết nối của bộ điều khiển với cảm biến Hall. ...................... 23
Bảng 2.15. Thông tin các chân kết nối của bộ điều khiển với bộ chống trộm....................... 24
Bảng 2.16. So sánh động cơ BLDC với động cơ DC. .......................................................... 29

Bảng 3.1. Thông số kỹ thuật của cảm biến ACS758. ........................................................... 61
Bảng 3.2. Các thông số của Arduino Uno R3 ...................................................................... 65
Bảng 3.3. Các chân của màn hình LCD 2004 ...................................................................... 69

xiii

Chương 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1. Đặt vấn đề
Trong thời điểm hiện nay nền kinh tế đang ngày càng tăng trưởng mạnh, các ngành công
nghiệp ngày càng được tăng cao và việc khai thác các tài nguyên thiên nhiên cũng được đẩy

mạnh. Việc khai thác được đẩy mạnh trong khoảng thời gian lâu dài là nguyên nhân dẫn đến
tình trạng thiếu hụt và cạn kiệt, điển hình như xăng, dầu,… Khi sử dụng các loại năng lượng
hóa thạch ( điển hình như xăng, dầu) chúng sẽ thải ra mơi trường một lượng lớn khí CO2 và
các khí gây ơ nhiễm môi trường khác, tác động không nhỏ đến hiệu ứng nhà kính. Do đó cần
phải mau chóng tìm ra các nguồn năng lượng tái tạo dự trữ thay thế mới. Cụ thể năng lượng
điện rất “sạch” trong quá trình sử dụng và gần gũi với đời sống hàng ngày của con người. Có
rất nhiều cách để tạo ra năng lượng điện như : mặt trời, gió, sóng biển, nhiệt điện, thủy điện,…
Năng lượng điện có thể được cung cấp đến mọi nơi thông qua trạm phát điện và đường dây
cao áp. Tại các nhà máy thủy điện nước chảy là quay tua bin từ đó các máy phát điện có thể
truyền tải năng lượng điện đi đến nơi cần sử dụng. Năng lượng điện là nguồn năng lượng có
tiềm năng năng to lớn có thể dần thay thế cho một số loại năng lượng hóa thạch hiện nay.

Hình 1.1. Khí thải từ nhà máy và các phương tiện giao thông thải ra mơi trường.
Xu hướng cơng nghiệp hóa hiện đại hóa đang ngày càng được phổ biến, xe điện ra đời
cũng chính là thành quả thừa hưởng của xu hướng này. Cùng với việc nguồn tài nguyên hóa
thạch ngày càng cạn kiệt, ơ nhiễm khơng khí do các khí thải từ nhà máy, phương tiện giao
thông ngày một tăng cao, xe điện chính là giải pháp giải quyết các vấn đề này một cách hiệu
quả.
1

Hình 1.2. Các loại xe sử dụng điện như ơ tô điện và xe máy điện.
Thị trường xe máy điện trong nước ta đang “nóng” lên từng ngày, cùng với sự cạnh tranh
quyết liệt giữa các hãng xe trong và ngồi nước. Đa dạng về kiểu dáng, giá cả, tính năng,…
xe máy điện đang ngày càng được người dân tin dùng, phù hợp với mỹ quan đô thị “xanh”,
cuộc sống “xanh”.
Tuy nhiên, mỗi một mẫu sản phẩm mới thiết kế cần được thông qua công đoạn kiểm
nghiệm là điều vô cùng quan trọng trước khi đưa vào quá trình sản xuất và đưa đến người tiêu
dùng nhằm hạn chế rủi ro đồng thời rút ra được những điểm cần hoàn chỉnh hơn và cải thiện
những sai xót cịn tồn đọng. Chính vì thế việc áp dụng băng thử động cơ để kiểm tra động cơ

điện là điều tất yếu cần phải thực hiện. Thơng qua băng thử động cơ có thể đưa ra những mặt
mạnh yếu của động cơ và đồng thời có những giải pháp khai thác sử dụng động cơ một cách
tối ưu.
1.2. Mục tiêu
Đồ án chúng tôi sẽ tìm hiểu về động cơ xe máy điện và nguyên lý hoạt động để thiết kế
chế tạo băng thử động cơ điện phù hợp. Nhiệm vụ của đồ án thực hiện các yêu cầu sau:
- Khảo sát tình hình thị trường xe máy điện trong và ngoài nước.
- Khảo sát các loại động cơ xe máy điện.
- Khảo sát các bộ điều khiển động cơ điện.
- Tìm hiểu động cơ một chiều khơng chổi than ( BLDC).
- Tìm hiểu, khảo sát các loại băng tải động cơ điện.
- Thiết kế, chế tạo băng thử động cơ điện thử nghiệm động cơ.
- Thử nghiệm động cơ ngoài thực tế.
2

Nguyên cứu, thiết kế hệ thống phát hiện và cảnh báo người đi bộ trên xe ô tô

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về