Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.4 MB, 22 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN KHẮC BẰNG
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG
CUNG CẤP ĐIỆN XE GẮN MÁY BẰNG SIÊU TỤ
NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116
S K C0 0 4 3 8 7
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2014
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN KHẮC BẰNG
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
XE GẮN MÁY BẰNG SIÊU TỤ
NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2014
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN KHẮC BẰNG
“NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
XE GẮN MÁY BẰNG SIÊU TỤ”
NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116
Hướng dẫn khoa học:
PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2014
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ
LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC:
Họ & tên: Nguyễn Khắc Bằng
Giới tính: Nam
Ngày, tháng, năm sinh: 20/4/1975
Nơi sinh: Cửu Long
Quê quán: Đông Bình – Bình Minh – Vĩnh Long
Dân tộc: Kinh
Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Trung tâm nghiên cứu thích ứng biến đổi
khí hậu & Hỗ trợ phát triển cộng đồng - Trường Đại học Trà Vinh
Điện thoại cơ quan: 0743.862.357 (DĐ: 0945.897.141) Điện thoại nhà riêng:
E-mail:
II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
1. Trung học chuyên nghiệp:
Hệ đào tạo:
Thời gian đào tạo từ …/….. đến …/ ……
Nơi học (trường, thành phố):
Ngành học:
2. Đại học:
Hệ đào tạo: Tại chức
Thời gian đào tạo từ …/2005 đến …/ 2007
Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học SPKT TP. Hồ Chí Minh
Ngành học: Cơ khí động lực
Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Chuyên đề Động cơ; Chuyên đề
điện-điện tử ô tô; Chuyên đề ô tô.
Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp:
Người hướng dẫn:
3. Thạc sĩ:
Hệ đào tạo: Chính qui
Thời gian đào tạo từ …/2012 đến …/ 2014
Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học SPKT TP. Hồ Chí Minh
Ngành học: Kỹ thuật Cơ khí động lực
Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: “Nghiên cứu, thiết kế hệ thống
cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ”.
CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG
HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG
i
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ
Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 26/10/2014 tại Trường
Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh.
Người hướng dẫn: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC:
Thời gian
Nơi công tác
Công việc đảm nhiệm
11/2007 đến Chi nhánh huyện Tiểu Cần – Chuyên viên phụ trách đào
12/2010
Trường Đại học Trà Vinh
tạo, thiết bị
01/2011 đến Chi nhánh huyện Tiểu Cần –
9/2013
Trường Đại học Trà Vinh
10/2013 đến Chi nhánh huyện Tiểu Cần –
12/2013
Trường Đại học Trà Vinh
Phó Trưởng Chi nhánh
Quyền Trưởng Chi nhánh
Trung tâm nghiên cứu thích ứng
01/2014 đến biến đổi khí hậu & Hỗ trợ phát
nay
triển cộng đồng – Trường Đại học
Phó Giám đốc
Trà Vinh
IV. CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ
………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………….
Trà Vinh, ngày
tháng
năm 2014
Ngƣời khai
Nguyễn Khắc Bằng
CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG
HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG
ii
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ
LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 201…
(Ký tên và ghi rõ họ tên)
CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG
HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG
iii
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ
CẢM TẠ
Thông thường, khi muốn tích điện chúng ta đều nghĩ đến pin hoặc accu là
những nguồn điện hóa quen thuộc. Các nguồn điện hóa mặc dù rất phổ biến nhưng
có nhược điểm chung là có dung lượng hạn chế, các sản phẩm phế thải của chúng
không thân thiện với môi trường. Thời gian nạp của các accu đòi hỏi nhiều giờ.
Công nghệ vật liệu tiên tiến nano cho phép khắc phục được những nhược
điểm này. Ngày nay người ta đã chế tạo được các siêu tụ điện có điện dung tới 5000
fara. cao hơn điện dung của các tụ điện thông thường hàng tỷ lần, thời gian nạp chỉ
khoảng 10 giây. Siêu tụ điện mở ra triển vọng ứng dụng vô cùng to lớn.
Được sự hướng dẫn của Thầy PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG, người thực hiện
đề tài đã chọn đề tài luận văn thạc sĩ "Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp
điện xe gắn máy bằng siêu tụ". Đây là một đề tài có tính hiện thực và nếu nghiên
cứu thành công nó sẽ góp phần giúp giảm chi phí cho người sử dụng xe gắn máy,
giảm mức độ ô nhiễm môi trường.
Người thực hiện đề tài xin bày tỏ lòng biết ơn về sự hướng dẫn tận tình của
Thầy PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG đã định hướng và giúp đỡ trong quá trình nghiên
cứu thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn Quý thầy phản biện đề tài đã giành
thời gian cho các ý kiến đáng quý giúp đề tài hoàn thiện. Người thực hiện đề tài
cảm ơn Quý Thầy Cô trong Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo, Khoa Cơ khí Động
lực Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh; quý thầy cô
tham gia hƣớng dẫn các môn học đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho người
thực hiện đề tài hoàn thành nhiệm vụ học tập và thực hiện hoàn thành đề tài này.
Người thực hiện đề tài rất mong nhận được các ý kiến quý báu của quý Thầy,
Cô và các bạn đồng sự giúp cho đề tài được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn!
Học viên thực hiện
Nguyễn Khắc Bằng
CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG
HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG
iv
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ
TÓM TẮT
Nhằm mục đích tìm nguồn dự trữ năng lượng mới để thay thế cho accu có
nhược điểm căn bản là tuổi thọ thấp, dung lượng hạn chế, thời gian nạp nhiều giờ,
loại accu hoàn hảo nhất hiện nay cũng chỉ làm việc không quá 5 năm, các sản phẩm
của chúng không thân thiện với môi trường. Đồng thời, chì là kim loại độc có thể
gây tổn hại cho hệ thần kinh, rối loạn não và máu, gây sẩy thai ở phụ nữ và giảm
khả năng sinh sản ở nam giới khi tiếp xúc lâu ngày với chì.
Công nghệ vật liệu tiên tiến nano cho phép khắc phục được những nhược
điểm của accu. Ngày nay, người ta đã chế tạo được các siêu tụ điện có điện dung tới
5000 Fara với các đặc điểm là thời gian nạp rất nhanh, cho phép phóng nạp nhiều
lần và có tuổi thọ cao.
Từ những nhược điểm của accu chì và đặc điểm nổi bật của siêu tụ điện,
cùng với những nghiên cứu trước đó trong và ngoài nước, nên cần thiết có sự
nghiên cứu dùng siêu tụ điện để thay thế cho accu. Vì thế, tôi đã chọn thực hiện đề
tài “Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ”.
Khi nghiên cứu, thiết kế và tính toán chọn siêu tụ 350 F – 2,7 V để hoàn
thành liên kết mạch điện, cải tạo lại hộp chứa bình accu để lắp bộ siêu tụ. Đồng
thời, thực nghiệm, đánh giá quá trình phóng, nạp và số lần khởi động động cơ của
siêu tụ trên mạch điện của xe gắn máy Honda Dream II.
Sau khi thực nghiệm chuyển đổi dùng siêu tụ điện đã đạt được kết quả là thời
gian nạp nhanh hơn 50 lần so với accu, số lần khởi động động cơ nổ rồi tắt máy
khởi động lại là 10 lần, khởi động không cho động cơ nổ là 5 lần, trọng lượng nhẹ
hơn 5,6 lần so với accu.
Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện chỉ nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung
cấp điện dùng để khởi động cơ trên xe Honda Dream II nên chưa phù hợp với các
loại xe gắn máy khác, phần thiết kế hộp đựng siêu tụ điện chưa được thẩm mỹ mà
chỉ dùng để thực nghiệm.
CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG
HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG
v
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ
ABSTRACT
Aims to find new reserves of energy to replace the battery has fundamental
drawbacks: low life expectancy, limited battery capacity, long charge times, the
most perfect type of battery currently only work no more than 5 years, our products
are not environmentally friendly. At the same time, lead is a toxic metal that can
cause damage to the nervous system, brain and blood disorders, abortifacient in
women and decreased potentia generandi in male chronic exposure to lead.
Technology of advanced nano materials allows to overcome the drawbacks
of battery. Today, we have built a super capacitor to 5000 Fara capacitance the
characteristics with the load time is very fast, allowing the discharge and charging
many times, long service life.
From the disadvantages of lead battery and features of supercapacitors,
together with previously studies domestic and foreign, Should have research
necessary to use supercapacitors to replace the battery. Therefore, I chose to
implement the project "Research, design electrical supply system motorcycle with
supercapacitors".
When researching, designing and calculations of supercapacitors 350 F - 2.7
V to complete the circuit link, improving the battery box for installation of the
supercapacitors. At the same time, empirical evaluation process launcher, load and
the number of engine starts of supercapacitors electrical circuit on the Honda Dream
II motorcycle.
After the conversion test using supercapacitors have achieved results faster
load time compared to batteries 50 times, the number of times that they can start the
engine shutdown restart 10 times, start the engine not explosion is 5 times, lighter
weight than battery 5.6 times.
However, in the implementation process only study designed power supply
system to start the engine on the Honda Dream II should be not suitable for other
types of motorcycles, box design supercapacitor is not aesthetically, just for testing.
CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG
HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG
vi
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ
MỤC LỤC
Trang tựa
TRANG
Quyết định giao đề tài
Lý lịch cá nhân
i
Lời cam đoan
iii
Cảm tạ
iv
Tóm tắt
v
ABSTRACT
vi
Mục lục
vii
Danh sách các chữ viết tắt
xii
Danh sách các bảng
xiii
Danh sách các hình
xiv
Chƣơng 1. TỔNG QUAN
1
1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và
ngoài nước đã công bố
1
1.1.1 Tổng quan về hệ thống điện trên xe gắn máy
1
1.1.2 Nguồn điện trên xe gắn máy
1
1.2.1.1 Nguồn điện xoay chiều (AC)
1
1.1.2.2 Nguồn điện một chiều (DC)
3
1.1.3 Accu
3
1.1.4 Vấn đề về môi trường
3
1.1.5 Siêu tụ điện
6
1.1.6 Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước
7
1.1.6.1 Trong nước
7
1.1.6.2 Ngoài nước
8
1.2 Mục đích của đề tài
10
1.3 Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn đề tài
10
1.3.1 Nhiệm vụ của đề tài
10
CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG
HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG
vii
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ
1.3.2 Giới hạn của đề tài
10
1.4 Phương pháp nghiên cứu
10
Chƣơng 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
11
2.1 Nguồn điện trên xe gắn máy
11
2.1.1 Nguồn điện xoay chiều
11
2.1.1.1 Cấu tạo máy phát điện xoay chiều
11
2.1.1.2 Nguyên lý sinh ra điện
11
2.1.1.3 Nguồn điện xoay chiều được đổi thành điện một chiều
11
2.1.2 Accu (nguồn điện một chiều)
12
2.1.2.1 Accu chì – axít
13
2.1.2.2 Accu Lithium – ion
13
2.2 Hệ thống khởi động bằng điện
15
2.2.1 Cấu tạo chung của hệ thống
15
2.2.1.1 Sơ đồ khởi động của một số loại xe gắn máy hiện nay
15
2.2.1.2 Các chi tiết
17
2.2.2 Nguyên lý hoạt động
19
2.2.3 Những hư hỏng thường xảy ra của hệ thống khởi động điện
20
2.3 Tụ điện
20
2.3.1 Cấu tạo của tụ điện
20
2.3.2 Đặc tính của tụ đối với dòng điện một chiều
21
2.3.2.1 Điện dung
21
2.3.2.2 Hằng số điện môi
22
2.3.2.3 Điện tích tụ nạp
22
2.3.2.4 Năng lượng tụ nạp và xả
22
2.3.2.5 Điện áp làm việc
23
2.3.2.6 Thông số kỹ thuật đặc trưng của tụ điện
23
2.3.3 Phân loại tụ điện
24
2.3.3.1 Tụ oxit hóa (thường gọi là tụ hóa)
24
2.3.3.2 Tụ gốm (Ceramic)
24
CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG
HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG
viii
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ
2.3.3.3 Tụ giấy
25
2.3.3.4 Tụ mica
25
2.3.3.5 Tụ màng mỏng
25
2.3.3.6 Tụ tang
26
2.3.3.7 Các trị số điện dung tiêu chuẩn
26
2.3.4 Đặc tính nạp điện, xả điện của tụ
26
2.3.4.1 Tụ nạp điện
27
2.3.4.2 Tụ xả điện
28
2.3.5 Đặc tính của tụ điện đối với dòng điện xoay chiều
28
2.3.5.1 Biên độ cực đại
29
2.3.5.2 Sức cản của tụ điện đối với AC
29
2.3.5.3 Góc pha giữa điện áp và dòng điện
30
2.3.5.4 Áp dụng định luật Ohm cho mạch điện thuần dung
31
2.3.6 Các kiểu ghép tụ điện
31
2.3.6.1 Tụ điện ghép nối tiếp
31
2.3.6.2 Tụ điện ghép song song
33
2.3.7 Các ứng dụng của tụ điện
33
2.3.7.1 Tụ dẫn điện ở tấn số cao
33
2.3.7.2 Tụ nạp xả điện trong mạch lọc
34
2.4 Siêu tụ điện
34
2.4.1 Siêu tụ điện graphene
40
2.4.2 Siêu tụ điện giấy
43
2.4.3 Siêu tụ điện thể rắn
45
2.4.4 Các loại siêu tụ điện khác
46
Chƣơng 3. TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
XE GẮN MÁY BẰNG SIÊU TỤ
53
3.1 Xe gắn máy thực nghiệm: xe Honda Dream II
53
3.1.1 Các thông số cơ bản của hệ thống điện xe gắn máy Honda Dream II
53
3.1.2 Trị số các thiết bị và bóng đèn
54
CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG
HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG
ix
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ
3.2 Vị trí các bộ phận và màu dây chuẩn trên xe Honda Dream II
55
3.2.1 Moteur đề bắt liền với catte trái và ở phía trên ra hai dây
55
3.2.2 Mâm điện bắt ở catte đề gồm 3 cuộn dây
55
3.2.3 Khóa công tắc máy bố trí nách tay lái bên phải ra bốn dây
55
3.2.4 Nút đề, công tắc đèn chính và công tắc thắng tay bố trí trên tay
cầm bên phải ra 7 dây
55
3.2.4.1 Nút đề ra hai dây
55
3.2.4.2 Công tắc đèn chính ra ba dây
55
3.2.4.3 Công tắc thắng tay ra hai dây
56
3.2.5 Công tắc đèn pha, cốt, nút ấn còi và công tắc signal bố trí tay cầm
bên trái ra 8 dây
56
3.2.5.1 Công tắc pha, cốt ra 3 dây
56
3.2.5.2 Nút ấn còi ra hai dây
56
3.2.5.3 Công tắc signal ra 3 dây
56
3.2.6 Cụm CDI có năm cọc
56
3.2.7 Diode tiết chế (regulator) ra bốn dây
57
3.3 Qui luật đi dây từng mạch xe Honda Dream II
57
3.3.1 Mạch đèn đêm
57
3.3.2 Mạch đèn Signal
58
3.3.3 Mạch đề và đánh lửa
60
3.3.4 Mạch còi và thắng
61
3.3.5 Mạch đèn số và báo xăng
62
3.4 Nghiên cứu, tính toán dùng siêu tụ điện thay thế accu trên xe gắn máy
63
3.4.1 Sơ đồ khối khi thay thế siêu tụ cho accu
63
3.4.2 Thông số kỹ thuật đặc trưng của siêu tụ điện
64
3.4.3 Tính toán chọn siêu tụ
64
3.4.3.1 Phương án 1
64
3.4.3.2 Phương án 2
65
3.5 Thiết kế lại hệ thống cung cấp điện cho xe gắn máy bằng siêu tụ
69
CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG
HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG
x
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ
3.5.1 Sơ đồ mạch liên kết siêu tụ
69
3.5.1.1 Sơ đồ liên kết siêu tụ
69
3.5.1.2 Sơ đồ mạch in liên kết siêu tụ
70
3.5.2 Thiết kế lại vị trí lắp siêu tụ điện
70
3.5.2.1 Kích thước của hộp chứa bình accu cũ
70
3.5.2.2 Thiết kế lại hộp bình để lắp siêu tụ điện
71
Chƣơng 4. THỰC NGHIỆM, ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
XE GẮN MÁY BẰNG SIÊU TỤ
72
4.1 Mục đích của thực nghiệm
72
4.2 Thực nghiệm chuyển đổi hệ thống điện trên xe gắn máy bằng siêu tụ
72
4.2.1 Thực hiện lắp siêu tụ
72
4.2.2 Sơ đồ toàn mạch điện cho xe gắn máy bằng siêu tụ
73
4.3 Đánh giá sự phóng, nạp của siêu tụ trên mạch điện của xe gắn máy khi
thay thế cho accu
75
4.3.1 Thử nghiệm thời gian nạp điện
75
4.3.1.1 Tiến hành thử
75
4.3.1.2 Kết quả
75
4.3.2 Thử nghiệm thời gian tự phóng điện
75
4.3.2.1 Tiến hành thử
75
4.3.2.2 Kết quả
76
4.3.3 Thử nghiệm số lần khởi động động cơ
76
4.3.3.1 Số lần khởi động cho động cơ nổ
76
4.3.3.2 Số lần khởi động không cho động cơ nổ
76
4.4 So sánh thời gian phóng, nạp của siêu tụ điện so với accu
77
Chƣơng 5. KẾT LUẬN
78
5.1 Kết luận
78
5.2 Kiến nghị
79
5.3 Hướng phát triển
79
TÀI LIỆU THAM KHẢO
80
CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG
HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG
xi
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
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)
CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG
HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG
xii
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ
DANH SÁCH CÁC BẢNG
BẢNG
TRANG
Bảng 3.1: Giá thành hiện tại của siêu tụ điện 350 F – 2,7 V theo
/>
71
Bảng 4.1: So sánh thời gian phóng, nạp của siêu tụ điện so với accu
77
CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG
HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG
xiii
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ
DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH
TRANG
Hình 1.1: Công nhân làm chì tại một xưởng gia công. (Ảnh: CTV)
4
Hình 1.2: Bụi chì bám kín từ đầu đến chân người công nhân. (Ảnh: CTV)
5
Hình 2.1: Quá trình phóng điện của accu
14
Hình 2.2: Quá trình nạp điện của accu
15
Hình 2.3: Sơ đồ khởi động điện xe Super Dream
16
Hình 2.4: Sơ đồ khởi động điện xe Future FI
16
Hình 2.5: Sơ đồ khởi động điện xe AirBlade FI
17
Hình 2.6: Sơ đồ các chi tiết
17
Hình 2.7: Cấu tạo của tụ điện
20
Hình 2.8: Tụ nạp điện
21
Hình 2.9: Tụ xả điện
21
Hình 2.10: Ký hiệu và hình dáng của tụ hóa
24
Hình 2.11: Ký hiệu, hình dáng, cách đọc tụ gốm
25
Hình 2.12: Ký hiệu, hình dáng tụ
25
Hình 2.13: Tụ Mica
25
Hình 2.14: Tụ màng mỏng
26
Hình 2.15: Tụ tang
26
Hình 2.16: Sơ đồ mạch điện
26
Hình 2.17: Đặc tuyến tụ nạp điện
27
Hình 2.18: Đặc tuyến tụ xả điện
28
Hình 2.19: Sơ đồ sức cản của tụ
30
Hình 2.20: Đồ thị góc lệch pha giữa uc(t) và ic(t)
30
Hình 2.21: Mạch điện không có điện trở
31
Hình 2.22: Mạch điện có điện trở
31
Hình 2.23: Hai tụ điện ghép nối
32
Hình 2.24: Hai tụ điện ghép song
33
CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG
HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG
xiv
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ
Hình 2.25: Tụ dẫn ở tần số cao
34
Hình 2.26: Không có tụ C
34
Hình 2.27: Có tụ C
34
Hình 2.28: Các siêu tụ điện
35
Hình 2.29: Ảnh chụp các siêu tụ điện
36
Hình 2.30: Cấu tạo tụ điện thông thường
36
Hình 2.31: Cấu tạo siêu tụ điện
37
Hình 2.32: Tụ điện
38
Hình 2.33: Tụ điện hóa
38
Hình 2.34: Siêu tụ điện
38
Hình 2.35: Mật độ năng lượng trong các pin, accu, siêu tụ điện
39
Hình 2.36: Ảnh chụp của kính hiển vi điện tử của các lớp graphene cong
40
Hình 2.37: Ảnh chụp TEM của các lớp graphene phẳng có những chổ chồng
lên nhau
41
Hình 2.38: Các sợi giấy nhìn qua kính hiển vi điện tử (hình nhỏ) và mực
phủ ống nano cácbon. (Ảnh: Tạp chí Science)
44
Hình 2.39 : Rừng sợi cacbon
45
Hình 3.1: Xe gắn máy thực nghiệm
53
Hình 3.2: Sơ đồ mạch đèn đêm
58
Hình 3.3: Sơ đồ mạch đèn signal
59
Hình 3.4: Sơ đồ mạch đề và đánh lửa
60
Hình 3.5: Sơ đồ mạch còi và thắng
61
Hình 3.6: Sơ đồ mạch đèn số và báo xăng
62
Hình 3.7: Sơ đồ thuật toán
63
Hình 3.8: Hình dáng của siêu tụ 350 F – 2,7 V
66
Hình 3.9: Kích thước các chi tiết của siêu tụ 350 F – 2,7 V
66
Hình 3.10: Sơ đồ liên kết siêu tụ
69
Hình 3.11: Mạch in khi liên kết siêu tụ
70
Hình 3.12: Kích thước bên trong hộp bình accu
70
CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG
HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG
xv
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ
Hình 3.13: Kích thước bên trong hộp đựng vỉ mạch siêu tụ
71
Hình 4.1: Vị trí siêu tụ trong hộp sau khi lắp
72
Hình 4.2: Sơ đồ mạch cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ
74
CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG
HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG
xvi
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ
Chương 1
TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và
ngoài nước đã công bố
1.1.1 Tổng quan về hệ thống điện trên xe gắn máy
Hệ thống khởi động (starting system): bao gồm accu, máy khởi động điện
(starting motor), relay điều khiển khởi động.
Hệ thống cung cấp điện (charging system): gồm accu, máy phát điện (bô bin
đèn),bộ tiết chế (cục sạc).
Hệ thống đánh lửa (ignition system): gồm bô bin lửa, công tắc máy, IC
(igniter), cảm biến điện từ (cục kích), bô bin sườn (biến áp đánh lửa), bougie (spark
plugs).
Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu (lighting and signal system): gồm các đèn
chiếu sáng, các đèn tín hiệu, còi, các công tắc và relay.
Hệ thống đo và kiểm tra (gauging system): đồng hồ báo tốc độ xe, đồng hồ báo
nhiên liệu và các đèn báo số.
1.1.2 Nguồn điện trên xe gắn máy
Trên xe gắn máy ngoài hệ thống đánh lửa có nhiệm vụ biến dòng điện hạ thế
thành dòng điện cao thế để làm cho động cơ sinh công, còn hệ thống điện đèn còi
cũng có chức năng vô cùng thiết yếu.
1.1.2.1 Nguồn điện xoay chiều (AC):
Bô bin đèn trong máy phát điện xoay chiều của xe luôn sinh ra dòng điện AC.
Nguồn điện này có điện thế thấp từ 6 volts hặc 12 volts tùy theo xe. Nguồn điện này
cung cấp cho mạch đèn đêm gồm:
Đèn sương mù.
Đèn đồng hồ tốc độ.
Đèn lái.
CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG
HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG
1
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ
Đèn pha, cốt và đèn báo pha.
Nguồn điện này có thể lên thẳng công tắc đèn chính hoặc lên công tắc máy rồi
mới sang công tắc đèn chính và chia qua công tắc đèn pha, cốt (tùy theo kết cấu
từng loại xe), nguồn điện này thắp sáng các đèn sương mù, đồng hồ tốc độ, lái, đèn
pha, cốt tùy theo ý người đi xe.
Cấu tạo máy phát điện xoay chiều:
Máy phát điện xoay chiều gồm các bộ phận sau đây:
a. Phần chuyển động là một volant hay một rotor có gắn các miếng nam châm,
có thiết kế cho quay đồng tốc với trục cơ (cốt máy).
b. Phần cố định là một mâm nhôm bắt cố định vào catte máy, trên đó có các chi
tiết sau: Cuộn nguồn (bô bin lửa), Cuộn đèn (bô bin đèn), Cuộn khiển (có thể nằm
trong mâm hoặn ngoài mâm tùy theo xe).
Nguyên lý sinh ra điện:
Đối với cuộn nguồn và cuộn khiển: khi volant hay rotor quay khiến từ trường
của nam châm dao động và từ thông của nam châm bị biến thiên thì cuộn nguồn và
cuộn khiển điều cảm ứng sự biến thiên của từ thông nam châm mà sinh ra những
xung điện xoay chiều. Các xung điện này được dẫn đến CDI để đổi thành điện một
chiều và nạp vào bô bin sườn tăng thành điện cao thế rồi đến bugi nẹt ra tia lửa điện.
Đối với cuộn đèn: vẫn cùng nguyên lý trên cuộn đèn sinh ra những xung điện
xoay chiều. Một phần cung ứng cho mạch điện đèn đêm, một phần được đổi thành
điện một chiều để nạp điện cho accu và cung ứng cho mạch đèn tín hiệu và còi.
Nguồn điện xoay chiều được đổi thành điện một chiều:
Các xung điện xoay chiều của cuộn đèn có thể là một phần hoặc tất cả các xung
điện được dẫn đến diode thường hoặc diode ổn áp để nắn thành dòng điện một chiều
để nạp cho accu hoặc cung ứng cho hệ thống đèn còi của xe.
Diode nắn dòng: là linh kiện điện tử được chế tạo bằng hai chất Germanium
và Silicium có hai cực dương (+) và âm (-). Nhiệm vụ của diode nắn dòng là biến
đổi dòng điện xoay chiều (AC) thành dòng điện một chiều (DC) khi đi qua nó.
CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG
HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG
2
S
K
L
0
0
2
1
5
4
