Nghiên cứu thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ

Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ

CBHD:ăPGS.TS.ĐăVĔNăDǛNG HVTH:ăNGUYNăKHCăBNG

vii

MC LC

TrangătựaăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăTRANG
Quyếtăđịnhăgiaoăđềătài
LỦălịchăcáănhân i
Lờiăcamăđoan iii
Cmăt iv
Tómătt v
ABSTRACT vi
Mụcălục vii
Danhăsáchăcácăchữăviếtătt xii
Danhăsáchăcácăbng xiii
Danh sách các hình xiv
Chng 1. TNG QUAN 1
1.1ăTngăquanăchungăvềălĩnhăvựcănghiênăcứu,ăcácăkếtăquănghiênăcứuătrongăvàă
ngoàiănướcăđãăcôngăbố 1
1.1.1ăTngăquanăvềăhệăthốngăđiệnătrênăxeăgnămáy 1
1.1.2ăNguồnăđiệnătrênăxe gnămáy 1
1.2.1.1ăNguồnăđiệnăxoayăchiềuă(AC) 1
1.1.2.2ăNguồnăđiệnămộtăchiềuă(DC) 3
1.1.3 Accu 3
1.1.4 Vấnăđềăvềămôiătrường 3
1.1.5ăSiêuătụăđiện 6
1.1.6 Cácăkếtăquănghiênăcứuătrongăvàăngoàiănước 7
1.1.6.1ăTrongănước 7

1.1.6.2ăNgoàiănước 8
1.2ăMụcăđíchăcủaăđềătài 10
1.3ăNhiệmăvụ củaăđềătàiăvàăgiớiăhnăđềătài 10
1.3.1ăNhiệmăvụăcủaăđềătài 10
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ

CBHD:ăPGS.TS.ĐăVĔNăDǛNG HVTH:ăNGUYNăKHCăBNG

viii

1.3.2ăGiớiăhnăcủaăđềătài 10
1.4ăPhươngăphápănghiênăcứu 10
Chng 2. C S Lụ THUYT 11
2.1ăNguồnăđiệnătrênăxeăgnămáy 11
2.1.1ăNguồnăđiệnăxoayăchiều 11
2.1.1.1 Cấuătoămáyăphátăđiệnăxoayăchiều 11
2.1.1.2ăNguyênălỦăsinhăraăđiện 11
2.1.1.3ăNguồnăđiệnăxoayăchiềuăđượcăđiăthànhăđiệnămộtăchiều 11
2.1.2ăAccuă(nguồnăđiệnămộtăchiều) 12
2.1.2.1 Accu chì ậ axít 13
2.1.2.2 Accu Lithium ậ ion 13
2.2ăHệăthốngăkhởiăđộng bngăđiện 15
2.2.1ăCấuătoăchungăcủaăhệăthống 15
2.2.1.1 Sơăđồăkhởiăđộngăcủaămộtăsốăloiăxeăgnămáyăhiệnănay 15
2.2.1.2ăCácăchiătiết 17
2.2.2ăNguyênălỦăhotăđộng 19
2.2.3ăNhữngăhưăhỏngăthườngăxyăraăcủaăhệăthốngăkhởiăđộngăđiện 20
2.3ăTụ điện 20
2.3.1 Cấuătoăcủaătụăđiện 20
2.3.2ăĐặcătínhăcủaătụăđốiăvớiădòngăđiệnămộtăchiều 21

2.3.2.1ăĐiệnădung 21
2.3.2.2ăHngăsốăđiệnămôi 22
2.3.2.3ăĐiệnătíchătụănp 22
2.3.2.4ăNĕngălượngătụănpăvàăx 22
2.3.2.5ăĐiệnăápălàmăviệc 23
2.3.2.6ăThôngăsốăkỹăthutăđặcătrưngăcủa tụăđiện 23
2.3.3 Phânăloiătụăđiện 24
2.3.3.1ăTụăoxităhóaă(thườngăgọiălàătụăhóa) 24
2.3.3.2ăTụăgốmă(Ceramic) 24
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ

CBHD:ăPGS.TS.ĐăVĔNăDǛNG HVTH:ăNGUYNăKHCăBNG

ix

2.3.3.3ăTụăgiấy 25
2.3.3.4ăTụămica 25
2.3.3.5ăTụămàngămỏng 25
2.3.3.6ăTụătang 26
2.3.3.7ăCácătrịăsốăđiệnădungătiêuăchuẩn 26
2.3.4 Đặcătính npăđiện,ăxăđiệnăcủaătụ 26
2.3.4.1 Tụănpăđiện 27
2.3.4.2 Tụăxăđiện 28
2.3.5 Đặcătínhăcủaătụăđiện đốiăvớiădòngăđiệnăxoayăchiều 28
2.3.5.1 Biênăđộăcựcăđi 29
2.3.5.2 SứcăcnăcủaătụăđiệnăđốiăvớiăAC 29
2.3.5.3 Gócăphaăgiữaăđiệnăápăvàădòngăđiện 30
2.3.5.4 Ễpădụngăđịnhălut Ohmăchoămchăđiệnăthuầnădung 31
2.3.6 Cácăkiuăghépătụăđiện 31
2.3.6.1 Tụăđiệnăghépănốiătiếp 31

2.3.6.2 Tụăđiệnăghépăsongăsong 33
2.3.7 Cácăứngădụngăcủaătụăđiện 33
2.3.7.1ăTụădẫnăđiệnăởătấnăsốăcao 33
2.3.7.2ăTụănpăxăđiệnătrongămchălọc 34
2.4 Siêuătụăđiện 34
2.4.1ăSiêuătụăđiệnăgraphene 40
2.4.2 Siêuătụăđiệnăgiấy 43
2.4.3ăSiêuătụăđiệnăthărn 45
2.4.4ăCácăloiăsiêuătụăđiệnăkhác 46
Chng 3. TệNH TOÁN, THIT K, H THNG CUNG CP ĐIN
XE GN MÁY BNG SIÊU T 53
3.1ăXeăgnămáyăthựcănghiệm:ăxe Honda Dream II 53
3.1.1 Cácăthôngăsốăcơăbnăcủaăhệăthống điệnăxeăgnămáyăHondaăDreamăII 53
3.1.2 Trịăsốăcácăthiếtăbịăvàăbóngăđèn 54
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ

CBHD:ăPGS.TS.ĐăVĔNăDǛNG HVTH:ăNGUYNăKHCăBNG

x

3.2ăVịătríăcácăbộăphnăvàămàuădâyăchuẩn trên xe Honda Dream II 55
3.2.1 Moteurăđềăbtăliềnăvớiăcatteătráiăvàăởăphía trên ra hai dây 55
3.2.2ăMâmăđiệnăbtăởăcatteăđềăgồmă3ăcuộnădây 55
3.2.3 Khóaăcôngătcămáyăbốătríănáchătayăláiăbênăphiăraăbốnădây 55
3.2.4 Nútăđề,ăcôngătcăđènăchínhăvàăcôngătcăthngătayăbốătríătrênătayă
cầmăbênăphiăraă7ădây 55
3.2.4.1 Nútăđềăraăhaiădây 55
3.2.4.2 Côngătcăđènăchínhăraăbaădây 55
3.2.4.3 Côngătcăthngătayăraăhaiădây 56
3.2.5 Côngătcăđènăpha,ăcốt,ănútăấnăcòiăvàăcôngătcăsignalăbốătríătayăcầmă

bên trái ra 8 dây 56
3.2.5.1 Côngătcăpha,ăcốtăraă3 dây 56
3.2.5.2ăNútăấnăcòiăraăhaiădây 56
3.2.5.3 Côngătcăsignalăraă3ădây 56
3.2.6 CụmăCDIăcóănĕmăcọc 56
3.2.7 Diode tiếtăchếă(regulator)ăraăbốnădây 57
3.3ăQuiălutăđiădâyătừng mchăxeăHondaăDreamăII 57
3.3.1ăMchăđènăđêm 57
3.3.2ăMchăđènăSignal 58
3.3.3ăMchăđềăvàăđánhălửa 60
3.3.4ăMchăcòiăvà thng 61
3.3.5ăMchăđènăsốăvàăbáoăxĕng 62
3.4ăNghiênăcứu,ătínhătoánădùngăsiêuătụăđiệnăthay thế accuătrênăxeăgnămáy 63
3.4.1ăSơăđồăkhốiăkhiăthayăthếăsiêuătụăchoăaccu 63
3.4.2ăThôngăsốăkỹăthutăđặcătrưngăcủaăsiêuătụăđiện 64
3.4.3 Tính toán chọnăsiêuătụ 64
3.4.3.1 Phươngăánă1 64
3.4.3.2ăPhươngăánă2 65
3.5ăThiếtăkếăliăhệăthốngăcungăcấpăđiệnăchoăxeăgnămáyăbngăsiêuătụ 69
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ

CBHD:ăPGS.TS.ĐăVĔNăDǛNG HVTH:ăNGUYNăKHCăBNG

xi

3.5.1ăSơăđồămchăliênăkếtăsiêuătụ 69
3.5.1.1ăSơăđồăliênăkếtăsiêuătụ 69
3.5.1.2ăSơăđồămchăinăliênăkếtăsiêuătụ 70
3.5.2ăThiếtăkếăliăvịătríălpăsiêuătụăđiện 70
3.5.2.1 Kích thướcăcủaăhộp chứaăbìnhăaccuăcǜ 70

3.5.2.2ăThiếtăkếăli hộp bìnhăđălpăsiêuătụăđiện 71
Chng 4. THC NGHIM, ĐÁNH GIÁ H THNG CUNG CP ĐIN
XE GN MÁY BNG SIÊU T 72
4.1ăMụcăđíchăcủaăthựcănghiệm 72
4.2ăThựcănghiệmăchuynăđiăhệăthốngăđiện trênăxeăgnămáyăbngăsiêuătụ 72
4.2.1ăThựcăhiệnălpăsiêuătụ 72
4.2.2ăSơăđồătoànămchăđiệnăchoăxeăgnămáyăbngăsiêuătụ 73
4.3ăĐánhăgiáăsựăphóng,ănpăcủaăsiêuătụătrênămchăđiệnăcủaăxeăgnămáyăkhiă
thayăthếăchoăaccu 75
4.3.1 Thửănghiệmăthờiăgianănpăđiện 75
4.3.1.1ăTiếnăhànhăthử 75
4.3.1.2ăKếtăqu 75
4.3.2ăThửănghiệmăthờiăgianătựăphóngăđiện 75
4.3.2.1ăTiếnăhànhăthử 75
4.3.2.2ăKếtăqu 76
4.3.3ăThửănghiệmăsốălầnăkhởiăđộngăđộngăcơ 76
4.3.3.1ăSố lầnăkhởiăđộngăchoăđộngăcơăn 76
4.3.3.2 Sốălầnăkhởiăđộngăkhôngăchoăđộngăcơăn 76
4.4ăSoăsánhăthờiăgianăphóng,ănp củaăsiêuătụăđiệnăsoăvớiăaccu 77
Chng 5. KT LUN 78
5.1ăKếtălun 78
5.2ăKiếnănghị 79
5.3ăHướngăphátătrin 79
TÀI LIU THAM KHO 80
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ

CBHD:ăPGS.TS.ĐăVĔNăDǛNG HVTH:ăNGUYNăKHCăBNG

xii

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIT TT

AC (Alternating Current)
DC (Direct Current)
ISEF (International Science and Engineering Fair)
CNN (Cable New Network)
LED (Light Emitting Diode)
CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)
NEC (Nippon Electric Company)
PTFE (Polytetrafluoroethylene)
UCR (University of California, Riverside)
CNCS (Centre National de la Recherche Scientifique)
MIT (Massachusetts Institute of Technology)
EDLC (Electrical double-layer capacitors)
CDI (Capacitor Discharged Ignition System)
AH (ampere-hour)













Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ

CBHD:ăPGS.TS.ĐăVĔNăDǛNG HVTH:ăNGUYNăKHCăBNG

xiii

DANHăSỄCHăCỄCăBNG

BNG TRANG
Bng 3.1: Giáă thànhă hiệnă tiă củaă siêuă tụă điệnă 350ă Fă ậ 2,7 V theo
/>E270T11/?qs=SLym9Mzz6zOkA1n1aMfE2Q%3D%3D 71
Bng 4.1: Soăsánhăthờiăgianăphóng,ănp củaăsiêuătụăđiệnăsoăvớiăaccu 77
















Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ

CBHD:ăPGS.TS.ĐăVĔNăDǛNG HVTH:ăNGUYNăKHCăBNG

xiv

DANH SÁCH CÁC HÌNH

HÌNH TRANG
Hình 1.1: Công nhân làm chì ti mộtăxưởng gia công. (nh: CTV) 4
Hình 1.2: Bụi chì bám kín từ đầuăđếnăchânăngười công nhân. (nh: CTV) 5
Hìnhă2.1:ăQuáătrìnhăphóngăđiệnăcủaăaccu 14
Hình 2.2: Quáătrìnhănpăđiệnăcủaăaccu 15
Hìnhă2.3:ăSơăđồăkhởiăđộngăđiệnăxeăSuperăDream 16
Hìnhă2.4:ăSơăđồăkhởiăđộngăđiệnăxeăFutureăFI 16
Hìnhă2.5:ăSơăđồăkhởiăđộngăđiệnăxeăAirBladeăFI 17
Hìnhă2.6:ăSơăđồăcácăchiătiết 17
Hìnhă2.7:ăCấuătoăcủaătụăđiện 20
Hìnhă2.8:ăTụănpăđiện 21
Hìnhă2.9:ăTụăxăđiện 21
Hình 2.10:ăKỦăhiệu và hình dáng củaătụăhóa 24
Hình 2.11:ăKỦăhiệu,ăhìnhădáng,ăcáchăđọcătụăgốm 25
Hình 2.12:ăKỦăhiệu,ăhìnhădángătụ 25
Hìnhă2.13:ăTụăMica 25
Hình 2.14: Tụămàngămỏng 26
Hìnhă2.15:ăTụătang 26
Hìnhă2.16:ăSơăđồămchăđiện 26
Hìnhă2.17:ăĐặcătuyếnătụănpăđiện 27
Hìnhă2.18:ăĐặcătuyếnătụăxăđiện 28
Hình 2.19:ăSơăđồăsứcăcnăcủaătụ 30
Hình 2.20:ăĐồăthịăgócălệchăphaăgiữaău
c
(t) và i

c
(t) 30
Hình 2.21:ăMchăđiệnăkhôngăcóăđiệnătrở 31
Hình 2.22:ăMchăđiệnăcóăđiệnătrở 31
Hình 2.23:ăHaiătụăđiệnăghépănối 32
Hình 2.24:ăHaiătụăđiệnăghépăsong 33
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ

CBHD:ăPGS.TS.ĐăVĔNăDǛNG HVTH:ăNGUYNăKHCăBNG

xv

Hình 2.25:ăTụădẫnăởătầnăsốăcao 34
Hình 2.26:ăKhôngăcóătụăC 34
Hình 2.27:ăCóătụăC 34
Hình 2.28:ăCácăsiêuătụăđiện 35
Hình 2.29:ănhăchụpăcácăsiêuătụăđiện 36
Hình 2.30: Cấuătoătụăđiệnăthôngăthường 36
Hình 2.31:ăCấuătoăsiêuătụăđiện 37
Hình 2.32:ăTụăđiện 38
Hình 2.33:ăTụăđiệnăhóa 38
Hình 2.34:ăSiêuăătụăđiện 38
Hình 2.35:ăMtăđộănĕngălượngătrongăcácăpin,ăaccu,ăsiêuătụăđiện 39
Hình 2.36: nhăchụpăcủaăkínhăhinăviăđiệnătửăcủaăcácălớpăgrapheneăcong 40
Hình 2.37:ănhăchụpăTEMăcủaăcácălớpăgrapheneăphẳngăcóănhữngăchăchồngă
lên nhau 41
Hình 2.38: Cácăsợiăgiấyănhìnăquaăkínhăhinăviăđiệnătửă(hìnhănhỏ)ăvàămựcă
phủăốngănanoăcácbon.ă(nh:ăTpăchíăScience) 44
Hình 2.39 :ăRừngăsợiăcacbon 45
Hình 3.1:ăXeăgnămáyăthựcănghiệm 53

Hìnhă3.2:ăSơăđồămchăđènăđêm 58
Hìnhă3.3:ăSơăđồămchăđènăsignal 59
Hình 3.4:ăSơăđồămchăđềăvàăđánhălửa 60
Hình 3.5:ăSơăđồămchăcòiăvàăthng 61
Hình 3.6:ăSơăđồămchăđèn sốăvàăbáoăxĕng 62
Hìnhă3.7:ăSơăđồăthutătoán 63
Hình 3.8: Hình dángăcủaăsiêuătụă350ăFăậ 2,7 V 66
Hìnhă3.9:ăKíchăthướcăcácăchiătiếtăcủaăsiêuătụă350ăFăậ 2,7 V 66
Hình 3.10:ăSơăđồăliênăkếtăsiêuătụ 69
Hình 3.11: Mchăinăkhiăliênăkếtăsiêuătụ 70
Hình 3.12: Kích thướcăbênătrongăhộp bình accu 70
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ

CBHD:ăPGS.TS.ĐăVĔNăDǛNG HVTH:ăNGUYNăKHCăBNG

xvi

Hìnhă3.13:ăKíchăthướcăbênătrongăhộpăđựngăvỉ mchăsiêuătụ 71
Hìnhă4.1:ăVịătríăsiêuătụătrongăhộp sauăkhiălp 72
Hìnhă4.2:ăSơăđồămchăcungăcấpăđiệnăxeăgnămáyăbngăsiêuătụ 74

Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ

CBHD:ăPGS.TS.ĐăVĔNăDǛNGăăăăăăăăăăăă HVTH:ăNGUYNăKHCăBNG
1

Chưng 1
TNG QUAN

1.1 Tng quan chung về lĩnh vc nghiên cứu, các kt qu nghiên cứu trong và

ngoƠi nước đã công b
1.1.1 Tng quan về h thng đin trên xe gn máy
Hệ thống khởiă động (starting system): bao gồm accu, máy khởiă độngă điện
(startingămotor),ărelayăđiều khin khởiăđộng.
Hệ thống cung cấpăđiện (charging system): gồmăaccu,ămáyăphátăđiện (bô bin
đèn),bộ tiết chế (cục sc).
Hệ thốngă đánhă lửa (ignition system): gồm bô bin lửa, công tc máy, IC
(igniter), cm biếnăđiện từ (cụcăkích),ăbôăbinăsườn (biếnăápăđánh lửa), bougie (spark
plugs).
Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu (lighting and signal system): gồmă cácă đènă
chiếuăsáng,ăcácăđènătínăhiệu, còi, các công tc và relay.
Hệ thốngăđoăvàăkimătraă(gaugingăsystem):ăđồng hồ báo tốcăđộ xe,ăđồng hồ báo
nhiên liệu và cácăđènăbáoăsố.
1.1.2 Ngun đin trên xe gn máy
Trên xe gn máy ngoài hệ thốngăđánhălửa có nhiệm vụ biếnădòngăđiện h thế
thànhădòngăđiện cao thế đ làmăchoăđộngăcơăsinhăcông,ăcònăhệ thốngăđiệnăđènăcòiă
cǜngăcóăchứcănĕngăvôăcùngăthiết yếu.
1.1.2.1 Ngun đin xoay chiều (AC):
Bôăbinăđènătrongămáyăphátăđiện xoay chiều củaăxeăluônăsinhăraădòngăđiện AC.
Nguồnăđiệnănàyăcóăđiện thế thấp từ 6 volts hặc 12 volts tùy theo xe. Nguồnăđiện này
cung cấp cho mchăđènăđêmăgồm:
 Đènăsươngămù.
 Đènăđồng hồ tốcăđộ.
 Đènălái.
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ

CBHD:ăPGS.TS.ĐăVĔNăDǛNGăăăăăăăăăăăă HVTH:ăNGUYNăKHCăBNG
2

 Đènăpha,ăcốt vàăđènăbáoăpha.

Nguồnăđiện này có th lên thẳng công tcăđènăchínhăhoặc lên công tc máy rồi
mới sang công tcăđènăchínhăvàăchiaăquaăcôngătcăđènăpha,ăcốt (tùy theo kết cấu
từng loi xe), nguồnăđiện này thpăsángăcácăđènăsươngămù,ăđồng hồ tốcăđộ,ălái,ăđèn
pha, cốtătùyătheoăỦăngườiăđiăxe.
 Cấu toămáyăphátăđiện xoay chiều:
Máyăphátăđiện xoay chiều gồm các bộ phnăsauăđây:
a. Phần chuynăđộng là một volant hay một rotor có gn các miếng nam châm,
có thiết kế choăquayăđồng tốc với trụcăcơă(cốt máy).
b. Phần cố định là một mâm nhôm bt cố địnhăvàoăcatteămáy,ătrênăđóăcóăcácăchiă
tiết sau: Cuộn nguồn (bô bin lửa), Cuộnăđènă(bôăbinăđèn),ăCuộn khin (có th nm
trong mâm hoặn ngoài mâm tùy theo xe).
 NguyênălỦăsinhăraăđiện:
 Đối với cuộn nguồn và cuộn khin: khi volant hay rotor quay khiến từ trường
củaănamăchâmădaoăđộng và từ thông của nam châm bị biến thiên thì cuộn nguồn và
cuộn khinăđiều cm ứng sự biến thiên của từ thông nam châm mà sinh ra những
xungăđiện xoay chiều.ăCácăxungăđiệnănàyăđược dẫnăđếnăCDIăđ điăthànhăđiện một
chiều và npăvàoăbôăbinăsườnătĕngăthànhăđiện cao thế rồiăđến bugi nẹt ra tia lửaăđiện.
 Đối với cuộnăđèn:ăvẫn cùng nguyên lý trên cuộnăđènăsinhăraănhữngăxungăđiện
xoay chiều. Một phần cung ứng cho mchăđiệnăđènăđêm,ămột phầnăđượcăđi thành
điện một chiềuăđ npăđiện cho accu và cung ứng cho mchăđènătínăhiệu và còi.
 Nguồnăđiện xoay chiềuăđượcăđiăthànhăđiện một chiều:
Cácăxungăđiện xoay chiều của cuộnăđènăcóăth là một phần hoặc tất c các xung
điệnăđược dẫnăđếnădiodeăthường hoặc diode năápăđ nn thànhădòngăđiện một chiều
đ np cho accu hoặc cung ứng cho hệ thốngăđènăcòiăcủa xe.
 Diode nn dòng: là linh kiệnăđiện tử được chế to bng hai chất Germanium
và Silicium có hai cựcădươngă(+)ăvàăâmă(-). Nhiệm vụ của diode nn dòng là biến
điă dòngă điện xoay chiềuă (AC)ă thànhă dòngă điện một chiềuă (DC)ă khiă điă quaănó.ă
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ

CBHD:ăPGS.TS.ĐăVĔNăDǛNGăăăăăăăăăăăă HVTH:ăNGUYNăKHCăBNG

3

Diode chỉ choădòngăđiệnăđiătheoămột chiều nhấtăđịnh từ dươngă(+)ăsangăâmă(-) gọi là
chiều thunăvàăkhôngăchoădòngăđiệnăđiătheoăchiềuăngược li.
 Diode năápă(DiodeăZener):ăđược cấu toănhưădiodeăthường nhưngăcóăđặc
đimăsauăđây:ănếuăchoătĕngădần giá rị điệnăápăngượcăvàoădiodeăđến một trị số giới
hnănàoăđóăthìăsẽ choădòngăđiệnăđiătheoăchiềuăngược li, gọiălàăđiện áp năđịnh. Nếu
gimăđiệnăápăngược nhỏ hơnătrị số năđịnh thì diode sẽ khóa theo chiềuăngược. Với
đặcătínhătrên,ădiodeăZenerăđược dùng theo chiềuăngược trong các bộ điều chỉnh bán
dẫnăkhiăđiệnăápătĕng.
 Điện trở (R): là một linh kiện tiếp nhnădòngăđiện chy qua, có hai tác dụng:
Tĕngăhoặc gim một hiệuăđiện thế.
1.1.2.2 Ngun đin một chiều (DC):
Một phần nguồnăđiện AC củaăbôăbinăđènăđược chuynăđến diode (cục sc)ăđ
nnăthànhădòngăđiện DC và np vào bình accu. Nguồnăđiện DC cung ứng cho hệ
thống khởiăđộng, còi và hệ thốngăđènătínăhiệu gồm:
 Đènăbáoăsố.
 Đènăsignal,ăbáoăsignal.
 Đènăphanh.
 Đồng hồ báoăxĕng.
1.1.3 Accu
Accuăcóăhaiătínhănĕng: thu npădòngăđiệnăvàăphóngădòngăđiệnăra.ăDòngăđiện
np vào accu phiălàădòngăđiện một chiềuă(DC),ănhưăvyădòngăđiệnădoăbôăbinăđènă
phát ra phi qua diode nnădòngăthànhăđiện một chiều rồi np cho accu.
Nguồnăđiệnăaccuădùngăđ cung ứng cho hệ thốngăđènătínăhiệu trên xe, cho còi,
bộ khởiăđộng bngăđộngăcơăđiện, hay hệ thốngăđánhălửa accu.
1.1.4 Vn đề về môi trưng
Theo báo cáo từ Tng CụcăMôiătrường (Bộ TàiănguyênăvàăMôiătrường), trong
nĕmă2010ăđãăcóăkhong 40.000 tấn accu chìăđãăđược thiăraămôiătrường.ăĐángăloă
ngi, dự báoăđếnănĕmă2015,ăconăsố này sẽ là gần 70.000 tấn.

Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ

CBHD:ăPGS.TS.ĐăVĔNăDǛNGăăăăăăăăăăăă HVTH:ăNGUYNăKHCăBNG
4

Kho sát từ cơăquanăchứcănĕngăchoăbiết, phần lớnălượng accu nàyăđãăvàăđangă
được tái chế gia công ti các làng nghề.ăNhưătiălàngăĐôngăMai,ăHưngăYên,ăcóăhơnă
60 hộ thu gom accu, với số laoăđộngăthamăgiaătrênă500ăngười. Do không có các biện
pháp qun lý sn xuất tốt và thiếu thiết bị xử lý ô nhim về môiătrường theo quy
địnhănênăđất,ănước và không khí của làng nghề nàyăđangăbị ô nhim khói bụi chì,
nước thi a-xit trầm trọng.ăĐángăloăngi, mứcăđộ nhim chì của trẻ emătrongălàngăđãă
ở mứcăbáoăđộng.


Hình 1.1: Công nhân làm chì ti một xưởng gia công. (nh: CTV)
Bày tỏ sự lo ngiă trước nguy trẻ em ở làng nghề bị nhim chì, ông Perry
Gottesfeld,ă Giámă đốc, T chức Occupational Knowledge International (T chức
Quốc tế về Kiến thứcăAnătoànălaoăđộng)ăđưaăraăcnh báo: Chì nguy hi cho c trẻ
emăvàăngười lớn,ănhưngăđặc biệt nguy himăđối với trẻ nhỏ. Theo ông này các hot
động tái chế khôngăđúngăquyăcáchăsẽ không kimăsoátăđược bụi chì bay vào trong
không khí, dẫnăđến hiệnătượng ô nhimăđấtăvàăkhôngăkhí.ăTrongăkhiăđó,ăcácăcháuăcóă
th bị ngộ độc chì nặng dù chỉ nhim mộtălượng chì nhỏ, gây gim sút trí thông
minh và kh nĕngăhọc hành của trẻ nhỏ, bệnh thiếu máu, suy thn, các bệnh về tim
mch…
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ

CBHD:ăPGS.TS.ĐăVĔNăDǛNGăăăăăăăăăăăă HVTH:ăNGUYNăKHCăBNG
5

Trongăbáoăcáoămôiătrường do Tng CụcăMôiătrườngăbanăhànhăcáchăđâyă3ănĕmă

đãătừng khuyến cáo: miă người dân sống trong làng nghề ĐôngăMaiăđều có kh
nĕngămấtă10ănĕmătui thọ do ô nhimămôiătrường.
ÔngăTôăVĕnăThànhă- PhóăGiámăđốc Công ty CP Pin accu Tia Sáng cho biết,
cáchăđâyăkhongă10ănĕmăvề trước, các doanh nghiệp sn xuất pin và accu lớn của
ViệtăNamăđều thu hồi accu chì và xử lỦăđ tái sử dụng,ănhưngănayăkhôngăthực hiện
nữa, bởi giá thu mua của công ty không cnh tranh ni với giá thu mua của lực
lượngăđồng nát. ắAccu là thứ bán ra tiền, không ai vứt accu raăđường c. Tuy nhiên
việcăthuăgomăkhôngăđượcăquyăđịnh nên doanh nghiệp có muốnăcǜngăchịu.ăDoăđó,ă
cần phi có chế tàiăquyăđịnh rõ trách nhiệm và quyền lợi doanh nghiệp khi thu hồi
sn phẩm thi bỏ. Hiện nay, chúng tôi chỉ có th chủ độngăđầuătưădâyăchuyền công
nghệ nhưămáyăchy pin thân thiện vớiămôiătrường, gim phát thiẰă- ông Thành nói.


Hình 1.2: Bụi chì bám kín từ đầu đến chân người công nhân. (nh: CTV)
Theo tính toán của chuyên gia kinh tế,ăước tính c nước hiện có khong 28
triệu xe mô tô và 1,5 triệu xe ô tô và sẽ tĕngăkhong 20-25% miănĕm.ăDự báo,ăđến
nĕmă2021,ăViệt Nam có th có 60 triệu xe mô tô và ô tô các loi.ăNhưăvy, sẽ có
hàng triệu bình accu bị thi bỏ miănĕm.ă Nếu một nhà máy tái chế accu chìăraăđời
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ

CBHD:ăPGS.TS.ĐăVĔNăDǛNGăăăăăăăăăăăă HVTH:ăNGUYNăKHCăBNG
6

vàăđiăvàoăhotăđộng với công suất 40.000 tấnăchìă/nĕmăvàăchỉ cần hotăđộng một
nướcăcǜngăđãăgiúpăngànhăsn xuất accu tiết kiệmăđược từ 10 triệuăđến 20 triệuăđôălaă
Mỹ chi phí nhp khẩu chì tinh luyệnă(VNăđangăphi nhp khẩu mộtălượng lớn chì
chấtălượng cao làm nguyên liệu cho ngành sn xuất accu pin và accu).
Tuy nhiên accu có nhượcăđimăchungălàăcóădungălượng hn chế, các sn phẩm
phế thi của chúng không thân thiện vớiămôiătrường. Thời gian np củaăcácăaccuăđòiă
hỏi nhiều giờ.

Accu chìăcóănhượcăđimăcĕnăbn là tui thọ thấp. Loi accu chì hoàn ho nhất
hiệnănayăcǜngăchỉ có th làm việcăkhôngăquáă5ănĕm.ăNhưăvy, mộtălượng rất lớn các
loi accu hết thời hn sử dụng bị thi loi và trở thành phế thi. Tuy không có số
liệu thống kê về nguồn phế thiănàyănhưngăcóăth ướcăđoánălàăcóăhàngătriệu bình
accu bị thi bỏ miănĕm.
Lượng accu phế thi là nguồn gây ô nhimă môiă trường với hu qu hết sức
nặng nề vìăchìă(Pb)ăđược coi là chất thi cực kỳ độc hi, vớiăhàmălượng vài ppm/kg
trọng lượngăcơăth đãăgâyănhăhưởng nghiêm trọngăđến sức khỏeăconăngười.
Chì là một kim loiăđộc có th gây tn hi cho hệ thần kinh,ăđặc biệt là ở trẻ em
và có th gây ra các chứng rối lon não và máu. Ngộ độc chì chủ yếu từ đường thức
ĕnăhoặcănước uống có nhimăchì;ănhưngăcǜngăcóăth xy ra sau khi vô tình nuốt
phi các loiăđất hoặc bụi nhim chì hoặcăsơnăgốc chì. Tiếp xúc lâu ngày với chì
hoặc các muối của nó hoặc các chất ôxy hóa mnhă nhưă (PbO2) có th gây bệnh
thn,ăvàăcácăcơnăđauăbấtăthường giốngănhư đauăbụng.ăĐối với phụ nữ mang thai, khi
tiếp xúc với chì ở mức cao có th bị sẩy thai. Tiếp xúc lâu dài và liên tục với chì
làm gim kh nĕngăsinh sn ở nam giới.
1.1.5 Siêu t đin

Thôngă thường, khiă muốnă tíchă điệnă chúngă taă đềuă nghĩă đếnă pină hoặcă accu là
nhữngănguồnăđiệnăhóaăquenăthuộc.ăCácănguồnăđiệnăhóaămặcădùărấtăphăbiếnănhưngă
cóănhượcăđimăchungălàăcóădungălượngăhnăchế,ăcácăsnăphẩmăphếăthiăcủa chúng
khôngăthânăthiệnăvớiămôiătrường.ăThờiăgianănpăcủaăcácăaccu đòiăhỏiănhiềuăgiờ.
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ

CBHD:ăPGS.TS.ĐăVĔNăDǛNGăăăăăăăăăăăă HVTH:ăNGUYNăKHCăBNG
7

Côngănghệăvtăliệuătiênătiếnănanoăchoăphépăkhcăphụcăđượcănhữngănhượcăđimă
này.ăNgàyănayăngườiătaăđãăchếătoăđượcăcácăsiêuătụăđiệnăcóăđiệnădungătớiă5000ăfara.ă
caoă hơnă điệnă dungă củaă cácătụăđiệnăthôngă thườngă hàngă tỷă lần,ă thờiă giană npăchỉă

khongă10ăgiây.ăSiêuătụăđiệnămởăraătrinăvọngăứngădụngăvôăcùngătoălớn.
 VƠi nét lịch sử
Ngườiă taă đãă tìnhă cờă phátă hiệnă siêuă tụă điệnă từă nĕmă 1957ă khiă cácă kỹă sưă củaă
GeneralăElectricăsửădụngăthanăhotătínhăđăchếătoăđiệnăcực,ăkhiăđóăngườiătaăchưaă
giiăthíchăđượcăcơăchếăhotăđộngăcủaănó.ăTiếcăthayăsauăđóăGeneralăElectricăngừngă
phátătrinătheoăhướngănày.ăNĕmă1966ăsiêuătụăđiệnăđượcăphátăhiệnătrởăliăkhiăcácăkỹă
sưăStandardăOilăcủaăOhioănghiênăcứuăphátătrinăpinănhiênăliệu.ăNgườiătaăsửădụngăhaiă
lớpăthanăhotătínhăđượcăphânăcáchăbngăchấtăcáchăđiệnăxốp,ătuyănhiênăhọăcǜngăthấtă
biătrongăviệcăthươngămiăhóaăsiêuătụăđiện.ăTừănĕmă1990ădoăsựăphátătrinăcủaăcôngă
nghệăvtăliệuătiênătiếnăcỡănanoă(1ănanoămétăbngămộtăphầnătỷămét)ăcácăsnăphẩmă
siêuătụăđiệnă đãăđượcă thươngă miăhóaăvớiă thịătrườngălênăđếnă 400ătriệuă USDănĕmă
2005.ăĐặcăbiệtătrongălĩnhăvựcănguồnăđiệnăchoăôtôăđiệnădựaătrênăcôngănghệăCMOSă
kíchăcỡă22ănm,ăsiêuătụăđiệnăđãăcóăbướcătiếnărấtăđángăk.
 Các đặc điểm của siêu t đin:
Soăvớiăpinăvàăaccu thôngăthườngăsiêuătụăđiệnăcóănhữngăđặcăđimăsau:
- Choăphépănpărấtănhanhă(npăđầyătrongăkhongă10ăgiây).
- Choăphépăphóngănpănhiềuălầnă(hàngăvnălần)ăsoăvớiătừă200ăđếnă1000ălầnăcủaăaccu.
- Phươngăphápănpăđơnăgin,ăkhôngăcầnămchăcnhăbáoănpăđầy,ăkhiăquáătiă
khôngăgâyănhăhưởngătớiătuiăthọ.
- Tuiăthọăcao,ătrênă10ănĕm.
- Nhượcă đimă củaă siêuătụăđiệnălàă điệnă ápă miătụă nguyênă tốăthấpă hơn,ă hiệnă
tượngătựăphóngănhanhăhơnăsoăvớiăpinăđiệnăhóaădoăcóănộiătrởălớnăhơn.
1.1.6 Các kt qu nghiên cứu trong vƠ ngoƠi nước
1.1.6.1 Trong nước
Hiệnănayătrongănướcăchưaăcóănhững nghiên cứu về sử dụng siêu tụ điệnăđ thay
thế cho accu mà chỉ có nghiên cứu và ứng dụng tụ điệnăđ làm nguồnăđiện cung cấp
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ

CBHD:ăPGS.TS.ĐăVĔNăDǛNGăăăăăăăăăăăă HVTH:ăNGUYNăKHCăBNG
8

cho một số máy có công suất nhỏ, npăđiện bngăcáchăquayătayămáyăphátăđiệnăđ
np cho mchăđiện.ăĐin hình là cách ắLưuăgiữ vàăđiềuăhòaănĕngălượng trên mch
điệnẰăcủa tác gi Đặng Hồng Quang.
1.1.6.2 NgoƠi nước
CácăkỹăsưătiăGeneralăElectricălầnăđầuătiênăthửănghiệmăvớiăcácătụăđiệnăhaiălớp,ă
dẫnăđếnăsựăphátătrinăcủaămộtăloiăđầuătiênăcủaăsiêuătụăvàoănĕmă1957.ăKhôngăcóăứngă
dụngă thươngă miă đượcă biếtă đếnă sauă đó.ă Nĕmă 1966,ă Standardă Oilă khámă pháă nhă
hưởngăcủaăcácătụăđiệnăhaiălớpădoătaiănnătrongăkhiălàmăviệcăvềăthiếtăkếătếăbàoănhiênă
liệuăthửănghiệm.ăCôngătyăđãăkhôngăthươngămiăhóaăsángăchế,ănhưngăđượcăcấpăgiấyă
phépăNEC,ănĕmă1978ăthịătrườngăcôngănghệălàă"siêuătụ"ăđăsaoălưuăbộănhớămáyătính.ă
Mãiăchoăđếnănhữngănĕmă1990ănhữngătiếnăbộătrongăvtăliệuăvàăphươngăphápăsnăxuấtă
dẫnăđếnăciăthiệnăhiệuăsuấtăvàăchiăphíăthấpăhơn.
Hiệnănayăcácăsiêuătụăđiệnăđãăđượcăthửănghiệmălàmănguồnăđiệnătrongăcácăphươngă
tiệnăgiaoăthông.ăTrungăQuốcăđãăthửănghiệmăxeăbusăchyăđiệnăsửădụngăsiêuătụăđiệnă
(capabus) thay cho accu cóăkhănĕngănpăđầyătrongăkhiăđătiăbếnălấyăkhách.ăNĕmă
2006 tiăThượngăHiăđãăchyăthíăđimă2ătuyếnăxeăbusăchyăđiệnăsửădụngăsiêuătụăđiện.
Nĕmă2001ăvàă2002ănướcăĐứcăđãăthửănghiệmătuyếnăxeăbusăcôngăcộngăsửădụngă
kếtăhợpădieselăvàăsiêuătụăđiện.ăTừănĕmă2003ătiăManheimăSadbahn,ănướcăĐứcăđãă
vnă hànhă tuyếnă đườngă đườngă stă nhẹă sửă dụngă siêuă tụă điệnă đă tíchă nĕngă lượngă
phanh ăSiemensăAGăđãăphátătrinăSibacăEnergyăStorageădựaătrênăsiêuătụăđiệnădùngă
choăphươngătiệnădiăđộng.ăCôngătyăSenelecăcǜngăđãăphátătrinăhệăthốngăgiaoăthôngă
dựaătrênăsiêuătụăđiện.ăCùngăvớiăsự phátătrinăcủaăcôngănghệănanoăcácăsiêuătụăđiệnăcóă
tươngălaiăđầyăhứaăhẹn.
TheoăcácănhàăkhoaăhọcăởăKarlsruhe,ăloiăxeăconădùngătụăđiệnăđăchứaăđiệnănĕngă
rấtăthíchăhợpăchoăviệcăđiăliăgiữaănơiăởăvàănơiălàmăviệc.ăTheoăthốngăkêăcủaăBộăGiaoă
thôngăởăBerlin,ăhơnămộtănửaăsốăngườiăĐứcădùngăôătôăđiălàmăchỉăđiămộtăđonăđườngă
chưaăđầyă6ăkmătừănơiăởăđếnănơiălàmăviệc.ă
MứcătiêuăthụăắnhiênăliệuẰăcủaăloiăxeădùngăsupercapăvàoăkhongă 2KWhătrênă
100km,ătươngăđươngăvớiă0,25ălítădieselătrênă100km.ăLoiăxeădùngăđộngăcơădieselă

Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ

CBHD:ăPGS.TS.ĐăVĔNăDǛNGăăăăăăăăăăăă HVTH:ăNGUYNăKHCăBNG
9

tiếtăkiệmănhấtăhiệnănayăcǜngăngốnă4ălítătrênă100ăkm.ăNhưăvyăsupercapăchỉăphùăhợpă
choăloiăxeăchyăđiệnă1ăchăngồi,ăchủăyếuădùngăđăđiătừănhàătớiănơiălàmăviệc.
CAP-XXăLtdăcủaăÚcăđangăphátătrinăsiêuătụăđiệnăđăcungăcấpăhătrợănĕngălượngă
caoăđăôătôăhệăthốngădừng-khởi động,ăboăvệăvàăkéoădàiătuiăthọăhotăđộngăcủaăpină
củaăxeăhơiătrongăquáătrìnhănày.ăTrongămộtăhệăthốngădừng-khởiăđộngăcơăbịăttăbởiăhệă
thốngăqunălỦăđộngăcơămiăkhiăxeădừngăliătrongăgiaoăthông.ăKhiăláiăxeăđiăđădiă
chuynăraă- víădụ,ăbngăcáchăấnălyăhợpătrongăsửădụng,ăhoặcăthăphanhăvàănhấnămộtă
máyăgiaătốcătựăđộngă- sauăđóăhệăthốngăqunălỦăđộngăcơăkhởiăđộngăđộngăcơ.ăĐiềuănàyă
cóănghĩaălàăchiếcăxeăkhôngăbaoăgiờănhànări,ătiếtăkiệmănhiênăliệuăvàăgimăôănhim.ă
Tùyăthuộcăvàoăđiềuăkiệnăgiaoăthông,ăđiềuănàyăcóăth tiếtăkiệmăbấtăcứănơiănàoătừă2%ă-
10%ănhiênăliệuăvàăgimălượngăkhíăthi.
Phát minh của một nữ sinh trung học ti Mỹ to ra một thiết bị có tên gọi là
ắsiêuă tụ điệnẰă (supercapacitor),ă choă phépă người dùng scă pinăchoă điện thoi chỉ
trong vòng 20 giây, và thiết bị này có th sử dụng nhiều lần trong một thời gian dài.
Nghiên cứu của nữ sinh 18 tuiăEeshaăKhare,ăđến từ trường Trung học Lynbrook
ở Saratoga,ăCaliforniaăđãănhnăđược giiăthưởng Nhà khoa học trẻ với số tiềnăthưởng
50000 USD ti Trin lãm Kỹ thut và Khoa học quốc tế của Intel (ISEF).
Tr lời phỏng vấn trên CNN, Khare cho biết niềmăđamămêăcủa cô là hoá học
nano.ăCôăbéăđãăphátăminhăraămột thiết bị “siêu tụ điện” có th lưuătrữ rất nhiềuăđiện
nĕngătrênă một không gian rất bé. Nhờ đó,ăđiện thoi có th được scăđầy pin chỉ
trong 20-30 giây.
Hiện ti,ă Eeshaă Khareă đangă sử dụng “siêu tụ điện” đ sc pin cho loiă đènă
LED. Giới công nghệ đánhă giá,ă trongă tươngă lai,ă phátă minhă nàyă sẽ rất hữu hiệu.
Công nghệ này sẽ là“trợ thủ đắc lực” cho nhữngăngườiăthường xuyên sử dụngăđiện
thoi, và các thiết bị diăđộngăhayălaptop ăTheoăđó,ăconăngười sẽ không còn phi

dùngăđến các  cmăđiện với dây rợ lng nhng và chờ đợi trong nhiều giờ đồng hồ.
Từă nhữngă hnă chếă củaă accuă vàă đặcă đimă niă btă củaă siêuă tụă điệnă cùngă vớiă
nhữngănghiênăcứuătrướcăđóăvềăsiêuătụăđiệnănênăcầnăthiếtăphiăcóăsựănghiênăcứuăđă
dùngăsiêuătụăđiệnăthayăthếăchoăaccuăcóănhiềuănhượcăđimăvàăsnăphẩmăphếăthiăgâyă
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ

CBHD:ăPGS.TS.ĐăVĔNăDǛNGăăăăăăăăăăăă HVTH:ăNGUYNăKHCăBNG
10

độcăhiăvớiămôiătrường. Từănhữngăđiềuăkiệnănhưătrênănênătôi chọnăthựcăhiệnăđềătàiă
ắNghiên cứu, thit k h thng cung cp đin cho xe gn máy bng siêu tẰ.
1.2 Mc đích của đề tài
- Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấpăđiện xe gn máy bng siêu tụ điện.
- Thực nghiệm,ăđánhăgiáăsự phóng, np của siêu tụ điện trên mchăđiện của xe
gn máy khi thay thế cho accu.
- Phục vụ công tác nghiên cứu các hệ thống cung cấpăđiện trên xe gn máy
cho học sinh, sinh viên ở cácătrường Trung cấp,ăCaoăđẳng,ăĐi học và nếuăcóăcơăsở
phát trin rộngăhơnăsẽ là tài liệu trợ giúp cho các nhà kỹ thutăvàăngười tiêu dùng.
1.3 Nhim v của đề tài và giới hn đề tài
1.3.1 Nhim v của đề tài
- Nghiên cứu về lý thuyết hệ thống cung cấpăđiện trên xe gn máy.
- Nghiên cứu, tính toán dùng siêu tụ điện thay thế accu trên xe gn máy.
- Thiết kế hệ thống cung cấpăđiện dùng siêu tụ điện thay thế cho accu trên xe
gn máy.
- Thực nghiệm,ăđánhăgiáăsự phóng np của siêu tụ trên mchăđiện của xe gn
máy khi thay thế cho accu.
1.3.2 Giới hn của đề tài
- Chỉ thực nghiệm trên một loi xe gn máy.
- Chỉ thực nghiệm,ăđánhăgiáăsự phóng np của siêu tụ trên hệ thống cung cấp
điện của xe gn máy khi thay thế accu.

1.4 Phưng pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu tài liệu.
- Thiết kế hệ thống cung cấpăđiện dùng siêu tụ điện thay thế cho accu trên xe
gn máy.
- Thực nghiệm trên xe gn máy hệ thống cung cấpăđiện dùng siêu tụ điện thay
thế cho accu.


Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ

CBHD:ăPGS.TS.ĐăVĔNăDǛNGăăăăăăăăăăăă HVTH:ăNGUYNăKHCăBNG
11

Chưng 2
C S LÝ THUYT

2.1 Ngun đin trên xe gn máy
2.1.1 Ngun đin xoay chiều
Khi ta khởiăđộng xe gn máy bng cầnăđp hoặc bngăđộngăcơăđiện thì nguồn
điệnăđầuătiênăđược sinh ra là nguồnăđiện xoay chiều. Nguồnăđiệnănàyăđược gọi là
nguồnăđiện cm ứng từ với một hiệuăđiện thế thấp,ăthường là 6 volts hoặc 12 volts.
2.1.1.1 Cu to máy phát đin xoay chiều
Máyăphátăđiện xoay chiều gồm các bộ phnăsauăđây:
- Phần chuynăđộng là một volant hay một rotor có gn các miếng nam châm,
có thiết kế choăquayăđồng tốc với trụcăcơă(cốt máy).
- Phần cố định là một mâm nhôm bt cố địnhăvàoăcatteămáy,ătrênăđóăcóăcácăchiă
tiết sau: Cuộn nguồn (bô bin lửa), Cuộnăđènă(bôăbinăđèn),ăCuộn khin (có th nm
trong mâm hoặn ngoài mâm tùy theo xe).
2.1.1.2 Nguyên lý sinh ra đin
 Đối với cuộn nguồn và cuộn khin: khi volant hay rotor quay khiến từ trường

củaănamăchâmădaoăđộng và từ thông của nam châm bị biến thiên thì cuộn nguồn và
cuộn khinăđiều cm ứng sự biến thiên của từ thông nam châm mà sinh ra những
xungăđiện xoay chiều.ăCácăxungăđiệnănàyăđược dẫnăđếnăCDIăđ đi thànhăđiện một
chiều và npăvàoăbôăbinăsườnătĕngăthànhăđiện cao thế rồiăđến bugi nẹt ra tia lửaăđiện.
 Đối với cuộnăđèn:ăvẫn cùng nguyên lý trên cuộnăđènăsinhăraănhữngăxungăđiện
xoay chiều. Một phần cung ứng cho mchăđiệnăđènăđêm,ămột phầnăđượcăđi thành
điện một chiềuăđ npăđiện cho accu và cung ứng cho mchăđènătínăhiệu và còi.
2.1.1.3 Ngun đin xoay chiều đưc đi thƠnh đin một chiều
Cácăxungăđiện xoay chiều của cuộnăđènăcóăth là một phần hoặc tất c các xung
điệnăđược dẫnăđếnădiodeăthường hoặc diode năápăđ nnăthànhădòngăđiện một chiều
đ np cho accu hoặc cung ứng cho hệ thốngăđènăcòiăcủa xe.
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ

CBHD:ăPGS.TS.ĐăVĔNăDǛNGăăăăăăăăăăăă HVTH:ăNGUYNăKHCăBNG
12

 Diode nn dòng: là linh kiệnăđiện tử được chế to bng hai chất Germanium
và Silicium có hai cựcădươngă(+)ăvàăâmă(-). Nhiệm vụ của diode nn dòng là biến
điă dòngă điện xoay chiềuă (AC)ă thànhă dòngă điện một chiềuă (DC)ă khiă điă quaă nó.ă
Diode chỉ choădòngăđiệnăđiătheoămột chiều nhấtăđịnh từ dươngă(+)ăsangăâmă(-) gọi là
chiều thunăvàăkhôngăchoădòngăđiệnăđiătheoăchiềuăngược li.
 Diode năápă(DiodeăZener):ăđược cấu toănhưădiodeăthườngănhưngăcóăđặc
đimăsauăđây:ănếuăchoătĕngădần giá rị điệnăápăngượcăvàoădiodeăđến một trị số giới
hnănàoăđóăthìăsẽ choădòngăđiệnăđiătheoăchiềuăngược li, gọiălàăđiện áp năđịnh. Nếu
gimăđiệnăápăngược nhỏ hơnătrị số năđịnh thì diode sẽ khóa theo chiều ngược. Với
đặcătínhătrên,ădiodeăZenerăđược dùng theo chiềuăngược trong các bộ điều chỉnh bán
dẫnăkhiăđiệnăápătĕng.
 Điện trở (R): là một linh kiện tiếp nhnădòngăđiện chy qua, có hai tác dụng:
tĕngăhoặc gim một hiệuăđiện thế.
2.1.2 Accu (ngun đin một chiều)

Accu tứcăbìnhăđiệnăcóătínhănĕng:ăthuănpădòngăđiệnăphóngădòngăđiện ra. Dòng
điện np vào accu phiălàădòngăđiện một chiềuă(DC).ăNhưăvyădòngăđiện do máy
phátăđiện xoay chiều của xe sinh ra phi qua một diode nnădòngăđ thànhăđiện một
chiều rồi np vào accu.
a. Công dng
Điện củaăaccuădùngăđ cung ứng cho hệ thốngăđènătínăhiệu trên xe, còi, bộ khởi
động bngăđiện (demareur) hay cho hệ thốngăđánhălửa accu.
Accuăcònă đóngăvaiătròălàăbộ lọc và năđịnhăđiện thế trong hệ thốngăđiện khi
điệnăápămáyăphátădaoăđộng.
b. Cu to
Hầuăhếtăcácăaccu sửădụngătrênăxeăgnămáyăđềuălàăloiăaccu điệnăcựcăchì.ăCácă
bnă cựcă củaă accu cóă dngă vỉă lưới,ă bnă cựcă dươngă củaă accu làmă bngă ôxítă chìă
(PbO2),ăcònăcácăbnăcựcăâmălàmăbngăchìă(Pb),ăcácăbnăcựcădươngăvàăâmăđượcăbốă
tríăxenăkẽănhauăvàăgiữaăchúngăcóăcácăváchăngĕn.ăCácăváchăngĕnăcóădngătấmămỏng,ă
cóătínhăthẩmă thấuăcaoă vàăkhôngă đượcădẫnăđiện.ă Mộtă accu thườngăcóănhiềuă ngĕnă
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ

CBHD:ăPGS.TS.ĐăVĔNăDǛNGăăăăăăăăăăăă HVTH:ăNGUYNăKHCăBNG
13

(hộc)ănốiătiếpănhau,ătuỳătheoăđiệnăthếăcầnăcungăcấpăaccu sẽăcóăsốăngĕnăkhácănhau.ă
Miăngĕnăcủaăaccu chỉăcóăthăsinhăraăđiệnăápă2,1ă~ă2,2V,ănhưăvyănếuăđiệnăápăaccu
làă6Văthìăcóă3ăngĕn;ănếuăđiệnăápăkhongă12Văthìăphiăcóă6ăngĕn.
2.1.2.1 Accu chì ậ axít
Accu chì ậ axít là một trong những kiu accu đầu tiên trên thế giới,ănóăđược sử
dụng rất ph biến vì giá thành rẻ, vn hành an toàn (do hầuănhưăkhôngăcóănguyăcơă
cháy n). Tuy nhiên, loi accu này có mtăđộ nĕngălượng thấp nên rất nặng, tui thọ
kémă(thườngălàă3ănĕmăvớiăđiều kiện vnăhànhăđúngătiêuăchuẩn), np chm và khó tái
chế.ăHơnănữa, chì là một chất có hiăđối với sức khỏe nên sau khi hết thời hn sử
dụng, nếuăkhôngăđượcăthuăgomăđúngăcáchăvàătáiăchế thì accu chì có th trở thành

một thm họaămôiătrường. Mặc dù accu chì ậ axít còn tồn ti rất nhiềuănhượcăđim
nhưngănóăvẫn chiếmăđến phần lớn thị phần accu vì giá thành rẻ, sử dụng đơnăgin
và quen thuộc.
2.1.2.2 Accu Lithium ậ ion
Accu Lithium ậ Ion là dòng accu đangăđược sử dụng ph biến trong các loi ô
tôăđiệnăđangăvàăspăđượcăthươngămi hóa vì nó có mtăđộ nĕngălượng cao nhất trong
các loi accu, kh nĕngănp nhanh tốt (30 phút có th npăđược 80%), tui thọ cao
(có th lên tớiă10ănĕm).ăChoăđếnănay,ăđâyălàăloi accu được sử dụng ph biến nhất
choăôătôăđiện trong nghiên cứu và trong công nghiệp. Những nghiên cứu về công
nghệ vt liệuăđangăkhiến loi accu này ngày càng trở nên hấp dẫn với mtăđộ công
suất ngày càng lớn. Tuy nhiên, giá thành cao là một trong những vấnăđề không nhỏ
của c quy Lithium. Nguyên nhân của giá thành cao là do công nghệ chế to phức
tp và sự khan hiếm nguyên liệu. Ta biết rng, Lithium là một kim loi hiếm, và nó
là nguồn tài nguyên có hn. Do vy, về lâu dài, accu Lithiumăcǜngăkhôngăphi là
nguồnă nĕngălượng tốiă ưuă choăôătôă điện.
Trước mt nó vẫn là nguồnă nĕngă lượng
chính,ănhưngătrongătươngălaiăxaăsẽ bị thay thế.
 Accu h
Đốiăvớiăloi accuă12ăVă(thôngădụngăchoăxeămáyăhiệnănay)ăcóă6ăngĕn.ăMiăngĕnă
được xem là một accu đơnăvàăđược nối với nhau bng các cầu nối. Cực âm có dấu (-),
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ

CBHD:ăPGS.TS.ĐăVĔNăDǛNGăăăăăăăăăăăă HVTH:ăNGUYNăKHCăBNG
14

cựcădươngăcóădấu (+).ăTrênăcácăngĕnăcóănpăđy và l thôngăhơi.ăKhiăaccu hotăđộng
sẽ to ra chấtăkhíăhyđrôăvàăôăxyăbayălênănênăsẽ thấy hiệnătượng dung dịch sủi bọt và
nước cn dần, nồngăđộ dung dịch trở nênăđmăđặc. Accu nước là loi có công suất
lớn, việc boă dưỡngă cầnă phiă thường xuyên. Muốn cho accu hotă động tốt, phi
thường xuyên kim tra mức dung dịchăđiện phân và kh nĕngăphóngăđiện của bình.

 Accu khô
Thực tế accu khôăcǜngălàăloi accu axít, chỉ khác là dung dịch axít có tỷ trọng
caoă hơnăvàă chỉ đ một lần duy nhất lúc mớiădùng,ăsauă đóăđy kín, trên vỏ bình
không có l thôngăhơiănênănhìnăvàoăchỉ thấy 2 cựcăâmădương.ăLoi này khôngăđ
thêmănước, không cần boădưỡngăvàăgiáăthànhăđtăhơnăloi accu nước.

Quá trình đin hóa trong accu
Trongăaccuăthường xy ra hai quá trình hóa học thun nghịchăđặcătrưngălàăquáă
trình npăvàăphóngăđiện, th hiệnădưới dngăphươngătrìnhăsau:
PbO
2
+ Pb +2H
2
SO
4
 2PbSO
4
+ 2H
2
O

Hình 2.1: Quá trình phóng điện của accu
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ

CBHD:ăPGS.TS.ĐăVĔNăDǛNGăăăăăăăăăăăă HVTH:ăNGUYNăKHCăBNG
15


Hình 2.2: Quá trình np điện của accu
Trongăquáătrìnhăphóngăđiện, hai bn cực từ PbO

2
và Pb biến thành PbSO
4
.ăNhưă
vyăkhiăphóngăđiện, axit sunfuric bị hấp thụ đ toăthànhăsunfatăchì,ăcònănướcăđược
toăra,ădoăđóănồngăđộ dung dịch H
2
SO
4
gim.
2.2 H thng khi động bng đin
Có hai cách khởiăđộngăđộngăcơ:ămột là dùng cầnăđp khởiăđộng, hai là khởi
động bngăđiện. Hầu hếtăcácăxeăđời mớiăđều có hệ thống khởiăđộng bngăđiện nhm
mụcăđíchăgiúpătiện lợiăchoăngười sử dụng xe.
2.2.1 Cu to chung của h thng
2.2.1.1 S đ khi động của một s loi xe gn máy hin nay
a. S đ mch khi động đin xe Super Dream