Nghiên cứu, mô phỏng hệ thống điện kép accu – siêu tụ điện trên hệ thống điện động cơ xe máy honda wave RSX FI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU, MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN KÉP
ACCU - SIÊU TỤ ĐIỆN TRÊN HỆ THỐNG ĐIỆN
ĐỘNG CƠ XE MÁY WAVE RSX FI

SVTH :

Ngô Đức Hiệp

MSSV: 15145054

Nguyễn Duy Hưng

MSSV: 15145071

Khóa :

2015 - 2019

Ngành :

CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ơ TƠ

GVHD :

ThS. PHAN NGUYỄN Q TÂM

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2019


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU, MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN KÉP
ACCU - SIÊU TỤ ĐIỆN TRÊN HỆ THỐNG ĐIỆN
ĐỘNG CƠ XE MÁY WAVE RSX FI

SVTH :

Ngơ Đức Hiệp

MSSV: 15145054

Nguyễn Duy Hưng

MSSV: 15145071

Khóa :

2015 - 2019

Ngành :

CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

GVHD :

ThS. PHAN NGUYỄN Q TÂM

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2019

i


NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu, mô phỏng hệ thống điện kép accu – siêu tụ điện trên
hệ thống điện động cơ xe máy Honda Wave RSX FI
Sinh viên thực hiện:
1 Họ và tên SV1: Ngô Đức Hiệp
2 Họ và tên SV2: Nguyễn Duy Hưng
1. NỘI DUNG:

MSSV: 15145054
MSSV: 15145071

•
•
•
•

Tìm hiểu hệ thống cung cấp điện xe máy Honda Wave RSX FI
Tìm hiểu hệ thống điều khiển động cơ, khảo sát đặc tuyến các tín hiệu
Tìm hiểu đặc tính siêu tụ điện, các phương trình đặc tính hệ thống & chi tiết
Mô phỏng hệ thống điện kép accu – siêu tụ điện trên hệ thống điện động cơ xe máy

Honda Wave RSX FI
• Viết thuyết minh
II. TÀI LIỆU THAM KHẢO:
• Tài liệu chính hãng: Honda Wave RSX FI
• Hệ thống điều khiển động cơ phun xăng điện tử
• Phần mềm mơ phỏng, hỗ trợ so sánh, đánh giá.
III. TRÌNH BÀY:
• 01 quyển thuyết minh đồ án.
• Upload lên google drive của khoa file thuyết minh đồ án (word, powerpoint,
poster).
IV. THỜI GIAN THỰC HIỆN:
a.

Ngày bắt đầu: 01/03/2019

b.

Ngày hoàn thành: Theo kế hoạch của Khoa ĐTCLC (dự kiến 10/07/2019)
Trưởng ngành

Tp.HCM, ngày 26 tháng 02 năm 2019
Giáo viên hướng dẫn
Phan Nguyễn Quí Tâm

ii


CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

*******
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên Sinh viên:

Ngành:

Ngô Đức Hiệp

MSSV:

15145054

Nguyễn Duy Hưng

MSSV:

15145071

Công nghệ kỹ thuật ô tô

Tên đề tài: Nghiên cứu, mô phỏng hệ thống điện kép accu – siêu tụ trên hệ thống điện động cơ xe máy
Wave RSX FI
Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: ThS. Phan Nguyễn Quí Tâm

NHẬN XÉT
1.
Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................

Ưu điểm:
.................................................................................................................................................

2.

.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
Khuyế t điểm:
.................................................................................................................................................

3.

.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
Đề nghi ̣cho bảo vệ hay không?
.................................................................................................................................................

4.

Đánh giá loại:
.................................................................................................................................................

5.

6.

Điểm:……………….(Bằ ng chữ:...................................................................................)
Tp. Hồ Chí Minh, ngày

tháng

năm 20…

Giáo viên hướng dẫn
(Ký & ghi rõ họ tên)

iii


ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

*******
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Họ và tên Sinh viên:

Ngành:

Ngô Đức Hiệp

MSSV:

15145054

Nguyễn Duy Hưng

MSSV:

15145071

Công nghệ kỹ thuật ô tô

Tên đề tài: Nghiên cứu, mô phỏng hệ thống điện kép accu – siêu tụ trên hệ thống điện động cơ xe máy
Wave RSX FI
Họ và tên Giáo viên phản biện: ..............................................................................................
.................................................................................................................................................
NHẬN XÉT
1.
Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
2. Ưu điểm:
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
3. Khuyế t điểm:
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
4. Đề nghi ̣cho bảo vệ hay không?
.................................................................................................................................................
5. Đánh giá loại:
.................................................................................................................................................
6.

Điểm:……………….(Bằ ng chữ:...................................................................................)
Tp. Hồ Chí Minh, ngày

tháng

năm 20…

Giáo viên phản biện
(Ký & ghi rõ họ tên)

iv


ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực đồ án tốt nghiệp, sinh viên chúng em gặp rất nhiều khó khăn
cả về kiến thức chuyên môn cũng như phương tiện, dụng cụ để có thể hồn thành được nội
dung. Tuy nhiên, việc hoàn thành đồ án tốt nghiệp là một phương pháp để đánh giá việc
vận dụng kiến thức đã học của sinh viên nói chung và của chúng em nói riêng. Để hồn
thành được bài đồ án tốt nghiệp địi hỏi sinh viên phải vận dụng tất cả những gì đã học ở
nhà trường và kinh nghiệm tích lũy của bản thân.
Chúng em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Phan Nguyễn Quí Tâm là người đã
trực tiếp hướng dẫn chúng em hoàn thành đề tài đồ án tốt nghiệp, nhờ có sự giúp đỡ và
hướng dẫn tận tình của thầy chúng em mới có thể hồn thành được bài đồ án tốt nghiệp
này. Qua đó chúng em mới có thêm cơ hội tìm hiểu kỹ hơn về hệ thống điện động cơ, siêu
tụ điện qua đó mở rộng kiến thức cho bản thân.
Đồng thời chúng em cũng chân thành gởi lời cảm ơn đến tất cả các giảng viên Bộ

môn Động cơ đã chỉ bảo thêm cho chúng em về mặt kiến thức cũng như hỗ trợ các thiết bị
dụng cụ để kịp thời hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Tuy nhiên với vốn kinh nghiệm và kiến thức ít ỏi thì việc hồn thành đồ án tốt
nghiệp này cũng cịn nhiều thiếu sót vì vậy chúng em mong các thầy thông cảm và chỉ ra
những thiếu sót để chúng em có thể rút ra những kinh nghiệm.
Cuối cùng chúng em xin được cảm ơn tất cả giảng viên Khoa Cơ Khí Động Lực,
Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao với lòng tri ân và cảm ơn sâu sắc, chân thành nhất.
Tp. HCM, tháng 07 năm 2019
Sinh viên thực hiện
Ngô Đức Hiệp
Nguyễn Duy Hưng

v


ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa ........................................................................................................................ i
Nhiệm vụ của đồ án tốt nghiệp ............................................................................................ii
Phiếu nhận xét của giáo viên hướng dẫn ........................................................................... iii
Phiếu nhận xét của giáo viên phản biện .............................................................................. iv
Lời cảm ơn ........................................................................................................................... v
Mục lục ............................................................................................................................... vi
Danh mục các chữ viết tắt ................................................................................................... ix
Danh mục hình ảnh và biểu đồ ........................................................................................... xi
Danh mục các bảng ........................................................................................................... xiv

Chương 1: TỔNG QUAN .................................................................................................. 1
1.1. Tổng quan về đề tài ................................................................................................ 1
1.1.1

Đặt vấn đề ...................................................................................................... 1

1.1.2.

Mục tiêu của đề tài ......................................................................................... 2

1.1.3.

Giới hạn đề tài ................................................................................................ 2

1.1.4.

Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 2

1.2. Giới thiệu các thông số kỹ thuật của đối tượng nghiên cứu ................................... 2
1.2.1.

Giới thiệu dòng xe Honda Wave RSX ........................................................... 2

1.2.2.

Thơng số kỹ thuật ........................................................................................... 3

1.3. Phân tích tiềm năng của siêu tụ điện ...................................................................... 4
1.3.1.

Tình hình hiện tại của siêu tụ điện ................................................................. 5

1.3.2.

Cơ hội cho siêu tụ .......................................................................................... 7

1.3.3.

Phân tích triển vọng ứng dụng của siêu tụ điện ............................................. 7

1.3.4.

Phân tích xu hướng phát triển của siêu tụ điện trong xe điện ........................ 8

1.3.5.

Những tiến bộ trong nghiên cứu trong và ngoài nước ................................... 9

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................................... 12
2.1. Tụ điện .................................................................................................................. 12
2.1.1.

Giới thiệu ..................................................................................................... 12

2.1.2.

Ký hiệu và đơn vị ......................................................................................... 12
vi

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2.1.3.

Cấu tạo của một tụ điện................................................................................ 14

2.1.4.

Nguyên lý hoạt động .................................................................................... 15

2.1.5.

Sự nạp và phóng điện ................................................................................... 16

2.1.6.

Điện tích, dòng điện và điện áp làm việc ..................................................... 17

2.1.7.

Siêu tụ điện................................................................................................... 19

2.1.8.

Các đặc tính của tụ điện ............................................................................... 21

2.1.9.

Tụ điện nối tiếp/song song ........................................................................... 25

2.2. Hệ thống điện trên xe Honda Wave RSX FI ........................................................ 27
2.2.1.

Hệ thống khởi động ...................................................................................... 27

2.2.2.

Hệ thống cung cấp điện................................................................................ 30

2.2.3.

Hệ thống đánh lửa ........................................................................................ 32

2.2.4. Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu ....................................................................... 33
2.3. Hệ thống phun xăng điện tử trên xe Honda (PGM-FI) ........................................ 35
2.3.1.

Lịch sử ra đời ............................................................................................... 35

2.3.2.

Sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều khiển động cơ ......................................... 36

2.3.3.

Các bộ phận chính ........................................................................................ 37

2.3.4.

Nguyên lý hoạt động .................................................................................... 38

2.3.5.

Vị trí các bộ phận trên xe ............................................................................. 38

Chương 3: XÂY DỰNG MƠ HÌNH MATLAB HỆ THỐNG ĐIỆN KÉP ACCU –
SIÊU TỤ ............................................................................................................................ 40
3.1. Tính tốn ứng dụng siêu tụ trên xe gắn máy ........................................................ 40
3.1.1.

Sơ đồ khối khi lắp đặt siêu tụ ....................................................................... 40

3.1.2.

Thông số kỹ thuật đặc trưng của siêu tụ điện .............................................. 41

3.1.3.

Tính tốn lựa chọn siêu tụ ............................................................................ 41

3.2. Xây dựng mơ hình accu – siêu tụ hoạt động song song ....................................... 46
3.2.1.

Tổng quan mơ hình ...................................................................................... 46

3.2.2.

Các thành phần ............................................................................................. 47

3.2.3.

Kết quả mô phỏng ........................................................................................ 51

3.3. Mô hình hệ thống điện trên xe gắn máy sử dụng siêu tụ điện ............................. 53
3.3.1.

Tổng quan về mơ hình ................................................................................. 53

3.3.2.

Các thành phần ............................................................................................. 53
vii


ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH

3.3.3.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Kết quả mô phỏng ........................................................................................ 61

3.4. Mô phỏng hoạt động của kim phun sử dụng hệ thống điện kép .......................... 66
3.4.1.

Các thơng số kỹ thuật trong tính tốn .......................................................... 66

3.4.2.

Xác định lượng phun cơ bản ........................................................................ 67

3.4.3.

Thời gian hiệu chỉnh của kim phun khi có sự thay đổi điện áp ................... 71

3.4.4.

Mơ hình tính tốn thời gian mở của kim phun............................................. 74

3.4.5.

Kết quả mô phỏng ........................................................................................ 75

Chương 4: KẾT LUẬN – HƯỚNG PHÁT TRIỂN ...................................................... 77
4.1. Kết luận ................................................................................................................ 77
4.2. Hướng phát triển................................................................................................... 78
4.3. Lời kết .................................................................................................................. 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 79

viii


ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu và

chữ viết tắt

Giải thích ý nghĩa

Ghi chú

AC

Alternating Current

Dịng điện xoay chiều

BAT

Battery

Ắc quy

CDI

Capacitor Discharged Ignition

Hệ thống đánh lửa điện dung

DC

Direct Current

Dòng điện một chiều

ECU

Electronic Control Unit

Bộ điều khiển điện tử

EDLC

Electrical Double-Layer Capacitors

Tụ điện lớp kép

EFI

Electronic Fuel Injection

Hệ thống phun xăng điện tử

IAT

Intake Air Temperature

Cảm biến nhiệt độ khí nạp

IGN

Ignition

Đánh lửa

IND

Indicator

Đồng hồ chỉ thị

THA

Temperature Hot Air

Cảm biến nhiệt độ khơng khí

THW

Temperature Hot Water

Cảm biến nhiệt độ nước làm
mát

THF

Temperature Hot Fuel

Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu

TPS

Throttle Position Sensor

Cảm biến vị trí bướm ga

MAP

Manifold Absolute Pressure

Cảm biến áp suất đường ống
nạp

MAF

Mass Air Flow

Cảm biến lưu lượng khí nạp

LED

Light Emitting Diode

Đi-ốt phát quang

LP

Lamp

Đèn dây tóc

REL

Relay

Rơ-le

STA

Start

Khởi động

ix


ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

SC

Supercapacitor

Siêu tụ điện

PGM-FI

Programmed Fuel Injection

Hệ thống phun xăng điện tử
của Honda

x

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BIỂU ĐỒ
Hình 1.1.

Xe Honda Wave RSX FI 2017

Hình 1.2.

Tình hình đăng ký sáng chế về nghiên cứu siêu tụ điện theo thời gian

Hình 1.3.

Tình hình đăng ký bảo hộ sáng chế về nghiên cứu siêu tụ ở các quốc gia

Hình 1.4.

Thiết bị thu thập năng lượng bằng siêu tụ qua tấm pin mặt trời

Hình 1.5.

Hình ảnh stack siêu tụ điện ghép bipolar 3 lớp

Hình 2.1.

Tụ điện

Hình 2.2.

Các ký hiệu của tụ điện trong mạch

Hình 2.3.

Cấu tạo bên trong của tụ điện

Hình 2.4.

Ngun lý tích điện của tụ

Hình 2.5.

Q trình nạp và phóng của tụ điện

Hình 2.6.

Kích thước của siêu tụ điện

Hình 2.7.

Cấu tạo siêu tụ điện

Hình 2.8.

Sơ đồ mạch điện

Hình 2.9.

Đặc tính tụ nạp điện

Hình 2.10.

Đặc tuyến tụ xả điện

Hình 2.11.. Sơ đồ sức cản của tụ điện
Hình 2.12.

Đồ thị góc lệch pha giữa uc(t) và ic(t)

Hình 2.13.

Các tụ điện nối song song

Hình 2.14.

Các tụ điện nối tiếp

Hình 2.15.

Sơ đồ khởi động bằng điện của xe Wave RSX

Hình 2.16.

Sơ đồ các chi tiết

Hình 2.17.

Quá trình phóng điện của accu

Hình 2.18.

Q trình nạp điện của accu

Hình 2.19.

Sơ đồ mạch đề và đánh lửa

Hình 2.20.

Sơ đồ mạch chiếu sáng
xi


ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH

Hình 2.21.

Sơ đồ mạch đèn signal

Hình 2.22.

Thế hệ xe gắn máy đầu tiên sử dụng PGM-FI

Hình 2.23.

Sơ đồ căn bản của hệ thống EFI

Hình 2.24.

Sơ đồ dạng khối của PGM-FI

Hình 2.25.

Vị trí các bộ phận của hệ thống PGM-FI xe Wave RSX

Hình 2.26.

Sơ đồ hệ thống PGM-FI

Hình 3.1.

Sơ đồ khối lắp đặt siêu tụ

Hình 3.2:

Mơ hình siêu tụ - accu

Hình 3.3.

Thơng số siêu tụ

Hình 3.4.

Thơng số accu

Hình 3.5.

Nguồn điện DC

Hình 3.6.

Buck/Boost Converter

Hình 3.7.

Boost Converter

Hình 3.8.

Dịng điện, điện áp và dung lượng của siêu tụ

Hình 3.9.

Dịng điện, điện áp và dung lượng của accu

Hình 3.10.

Hệ thống điện trên xe gắn máy sử dụng siêu tụ

Hình 3.11.

Hệ thống đèn trên xe gắn máy

Hình 3.12.

Mơ hình hệ thống đèn signal

Hình 3.13.

Mơ hình hệ thống đèn phase

Hình 3.14.

Mơ hình hệ thống đèn cốt

Hình 3.15.

Mơ hình hệ thống đèn phanh

Hình 3.16.

Mơ hình hệ thống đèn tail

Hình 3.17.

Mơ hình máy phát điện xe máy

Hình 3.18.

Mơ hình Solenoid khởi động trên xe gắn máy

Hình 3.19.

Mơ hình hộp số xe gắn máy

Hình 3.20.

Thơng số máy khởi động

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

xii


ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 3.21.

Bản đồ điều khiển các chế độ mơ phỏng khi mở hệ thống

Hình 3.22.

Bản đồ điều khiển các chế độ mơ phỏng khi tắt hệ thống

Hình 3.23.

Đồ thị hoạt động của đèn Signal

Hình 3.24.

Đồ thị hoạt động của đèn Tail

Hình 3.25.

Đồ thị hoạt động của đèn phanh

Hình 3.26.

Đồ thị hoạt động của máy khởi động

Hình 3.27.

Đồ thị hoạt động của máy phát

Hình 3.28.

Điện áp của siêu tụ khi khởi động xe khơng tải

Hình 3.29.

Điện áp của siêu tụ khi khởi động và toàn bộ hệ thống đèn trên xe

Hình 3.30.

Điện áp của accu khi khởi động xe khơng tải

Hình 3.31.

Điện áp của accu khi khởi động xe khơng tải

Hình 3.32.

Điện áp siêu tụ khi áp dụng đèn phanh và signal

Hình 3.33.

Thuật tốn tính tốn lượng phun cơ bản khi khởi động

Hình 3.34.

Thuật tốn tính tốn lượng phun cơ bản sau khởi động.

Hình 3.35.

Thuật tốn xác định thời gian hiệu chỉnh của kim phun

Hình 3.36.

Mơ hình tính tốn lượng phun và thời gian phun thực tế

Hình 3.37.

Mơ hình tính tốn thời gian phun cần thiết

Hình 3.38.

Hiệu chỉnh thời gian mở kim phun theo điện áp siêu tụ

Hình 3.39.

Hiệu chỉnh thời gian mở kim phun theo điện áp accu

xiii


ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1.

Một số thông số kỹ thuật của xe Honda Wave RSX

Bảng 2.1.

Chuyển đổi đơn vị của Farad (F)

Bảng 3.1.

Thơng số kỹ thuật dùng trong tính toán

xiv


ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH

Chương 1: TỔNG
1.1.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

QUAN

Tổng quan về đề tài

1.1.1 Đặt vấn đề
Phun xăng điện tử EFI (Electronic Fuel Injection) là một công nghệ tiên tiến mà lâu
nay đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực ô tô.
Không chỉ dừng lại ở đó, ngày nay cơng nghệ phun xăng điện tử cịn lan sang cả thị
trường mơ tơ – xe gắn máy. Bằng những tính năng vượt trội: giảm đáng kể lượng khí thải
gây ơ nhiễm, tiết kiệm nhiên liệu, khởi động dễ dàng, vận hành êm ái, công nghệ phun xăng
điện tử đang dần thay thế cho những bộ chế hịa khí vốn đã củ kĩ và lỗi thời trên những dòng
xe máy hiện nay.
Ở nước ta các hãng xe máy nổi tiếng như Honda, Yamaha, SYM,.. đã lần lượt đưa
công nghệ phun xăng điện tử vào những dịng xe đời mới của mình. Trước đây cơng nghệ
này chỉ được nhìn thấy trên những dịng xe đắt tiền như Dylan, SHi, PSi,… nhưng ngày nay
nó đã trở nên phổ biến hơn và dần xuất hiện trên những dịng xe bình dân với giá cả hợp lý,
phù hợp với thu nhập của đa số người dân Việt Nam.
Với sự ưu việt của mình, cơng nghệ phun xăng điện tử nói chung và trên xe gắn máy
nói riêng chắc chắn sẽ có những bước phát triển mạnh mẽ, ngày một hoàn thiện và ứng dụng
rộng rãi hơn trong tương lai.
Trong quá trình học tập và làm đồ án tốt nghiệp chúng em nhận thấy hệ thống phun
xăng điện tử có thể được tối ưu hơn nữa như: tiết kiệm nhiên liệu hơn, khí thải ra sạch sẽ
hơn, cơng suất được nâng cao hơn... và giải pháp chúng em hướng tới đó là sử dụng siêu tụ
điện cung cấp điện cho xe gắn máy. Vì vậy, được sự phân cơng Bộ mơn Động cơ ngành
Cơng Nghệ Kỹ Thuật Ơ Tơ của khoa Đào tạo chất lượng cao – Trường ĐH Sư Phạm Kỹ
Thuật Tp.HCM và sự hướng dẫn của thầy Phan Nguyễn Q Tâm, nhóm chúng em đã
nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu, mô phỏng hệ thống điện kép accu – siêu tụ điện trên hệ
thống điện động cơ xe máy Honda Wave RSX FI.
Mặc dù có những ưu điểm so với ắc quy, tuy nhiên để siêu tụ có thể thay thế hoàn
toàn ắc quy trên xe gắn máy thì cần có thêm nhiều nghiên cứu, thực nghiệm, và mơ hình
đánh giá hiệu quả của ý tưởng. Đã có những nghiên cứu của các tác giả đi trước về hệ thống
điện trên xe và siêu tụ điện, đây là nguồn tài liệu quý giá cộng với sự giúp đỡ của thầy Phan
Nguyễn Quí Tâm chúng em quyết định xây dựng mơ hình mơ phỏng ảnh hưởng của siêu
tụ điện đến hệ thống điện trên xe và hệ thống phun xăng điện tử bằng phần mềm MATLAB

SIMULINK.

1


ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1.1.2. Mục tiêu của đề tài
-

Tìm hiểu hệ thống cung cấp điện xe máy Honda Wave RSX FI.

-

Tìm hiểu hệ thống điều khiển động cơ, khảo sát đặc tuyến các tín hiệu.

-

Tìm hiểu đặc tính siêu tụ điện, các phương trình đặc tính hệ thống và chi tiết.

Mơ phỏng hệ thống phun xăng điện tử sử dụng accu - siêu tụ điện trên xe máy Honda
Wave RSX FI.
1.1.3. Giới hạn đề tài
-

Chỉ mô phỏng trên một loại xe gắn máy.

-

Chỉ mô phỏng hệ thống phun xăng điện tử và hệ thống điện trên xe gắn máy.

1.1.4. Phương pháp nghiên cứu
Sử dụng cơ sở lí thuyết của các nguồn tài liệu tham khảo để xây dựng mơ hình mơ
phỏng.
Tính tốn những thơng số cần thiết đến mơ hình hoặc tham khảo từ những thơng số
xe có sẵn trên thực tế để tiến hành mô phỏng.
-

Sử dụng Matlab Simulink để xây dựng mơ hình theo các chu trình thử nghiệm.

-

So sánh đánh giá đặc tuyến mô phỏng và đặc tuyến thực tế.

1.2.

Giới thiệu các thông số kỹ thuật của đối tượng nghiên cứu

1.2.1. Giới thiệu dòng xe Honda Wave RSX
Mẫu xe Wave RSX đầu tiên được Honda phát hành tại Việt Nam vào ngày 5/4/2008
với thiết kế theo hình chữ "V" cá tính cho phần đầu xe và bửng xe, tạo nên một phong cách
hiện đại, trẻ trung. Phiên bản này sử dụng bộ chế hịa khí.
2/2014 Wave RSX được Honda Việt Nam lần đầu tiên giới thiệu phiên bản phun
xăng điện tử Fi, kèm theo đó là thay đổi tích cực về mặt thiết kế của xe. Wave RSX bản Fi
sử dụng động cơ 4 kì 110cc, tiết kiệm xăng nhiều hơn 15%.
12/10/2017, Honda Việt Nam công bố ra mắt mẫu xe Wave RSX 2017 với một số
thay đổi chủ yếu ở ngoại thất.
Đặc biệt Wave RSX 2017 sử dụng động cơ phun xăng điện tử, được trang bị động cơ

110cc, 4 kỳ, xy-lanh đơn, làm mát bằng khơng khí, giúp tối ưu hóa khả năng tăng tốc, tiết
kiệm nhiên liệu hơn; đạt tiêu chuẩn khí thải Euro 3. Theo thử nghiệm của Honda Việt Nam,
Wave RSX 2017 tiết kiệm nhiên liệu hơn 7% so với bản phun xăng điện tử và 20% so với

2


ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

bản chế hịa khí. (trích thử nghiệm của hãng Honda Việt Nam năm 2017:
/>
Hình 1.1. Xe Honda Wave RSX FI 2017
1.2.2. Thông số kỹ thuật
Bảng 1.1. Một số thông số kỹ thuật của xe Honda Wave RSX

Động cơ

Đường kính xy lanh và hành trình piston
Dung tích xy lanh
Tỷ số nén
Truyền động xu páp
Xu páp hút
Xu páp xả
Hệ thông bôi trơn
Kiểu bơm dầu
Hệ thống làm mát
Lọc gió

mở
đóng
mở
đóng

nâng 1 mm
nâng 1 mm
nâng 1 mm
nâng 1 mm

50,0 x 55,6 mm
109,1 cm3
9,3: 1
hai xu páp, dẫn động xích
SOHC
5° trước điểm chết trên
30° sau điểm chết dưới
34° trước điểm chết dưới
0° sau điểm chết trên
Bơm ướt và áp suất
cưỡng bức
Trochoid
Làm mát bằng khơng khí
Lọc giấy nhờn

3


ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trọng lượng động cơ khơ
Bố trí xy lanh
Hệ thống cấp
nhiên liệu

22,2 kg
Xy lanh đơn nghiêng 80°
so với phương thẳng đứng

Loại
Trụ ga

PGM-FI
22 mm

Hệ thống điện Hệ thống đánh lửa
Hệ thống khởi động
Hệ thống sạc
Tiết chế/chỉnh lưu

Truyền động

Hệ thống chiếu sáng
Hệ thống ly hợp
Hệ thống vận hành ly hợp
Truyền động
Giảm tốc sơ cấ p
Giảm tốc cuối

Tỷ số răng

Kiểu sang số

1.3.

Số 1
Số 2
Số 3
Số 4

PGM-FI
Cần khởi động và mô tơ
khởi động điện
Máy phát điện xoay chiều
đầu ra một pha
Chỉnh lưu nửa sóng bằng
SCR /một pha
Máy phát
Loại nhiều đĩa ma sát, ướt
Loại ly tâm tự động
4 số, ăn khớp không đổi
4.059 (69/17)
2.642 (37/14)
2.615 (34/13)
1.555 (28/18)
1.136 (25/22)
0.916 (22/24)
Hệ thống trả số vận
hành bằng chân trái

(hệ thống số vịng;
chỉ khi xe dừng)
-N-1-2-3-4
(- N: khơng số)

Phân tích tiềm năng của siêu tụ điện

- Siêu tụ điện không phải là thuật ngữ mới lạ trong lĩnh vực năng lượng mới. Thực
tế, siêu tụ điện đã được ứng dụng trong lĩnh vực này nhiều thập kỷ. Mặc dù siêu tụ có
chức năng giống với pin, nó ln được lựa chọn để thay thế pin trong các ứng dụng thực
tế.

4


ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Siêu tụ có những nhược điểm đó là chi phí cao và khó khăn về kỹ thuật. Tuy nhiên,
một khi có sự đột phá trong cơng nghệ của siêu tụ điện, nó sẽ là một động lực lớn cho sự
phát triển của ngành công nghiệp năng lượng mới. Do đó, bất chấp những khó khăn trong
q trình phát triển, siêu tụ ngày càng được quan tâm và nghiên cứu nhiều hơn.
1.3.1. Tình hình hiện tại của siêu tụ điện
Siêu tụ đã trải qua hơn 30 năm phát triển kể từ khi ra đời. Hiện nay, siêu tụ siêu nhỏ
được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử, chẳng hạn như hệ thống bộ nhớ máy tính,
máy ảnh, thiết bị âm thanh và các thiết bị phụ trợ để sử dụng điện liên tục. Các siêu tụ có
kích thước lớn được sử dụng trong lĩnh vực ô tô nhờ vào năng lượng tự nhiên, người ta dự
đoán rằng siêu tụ điện có tiềm năng lớn trong tương lai ở hai lĩnh vực này.
Các sáng chế nghiên cứu về siêu tụ điện được đăng ký vào cuối thập niên 60, từ năm

1967 đến nay đã có khoảng 8.129 sáng chế đăng ký.

Hình 1.2. Thơng tin đăng ký sáng chế về nghiên cứu siêu tụ điện theo thời gian
(theo nghiên cứu của Derwent Innovation (2015))
Nhận xét:
Hai thập niên đầu, 70 và 80 là giai đoạn tiền nghiên cứu về siêu tụ điện, do đó, lượng
sáng chế đăng ký về nghiên cứu siêu tụ điện khơng nhiều, trung bình mỗi năm có khoảng 7
sáng chế đăng ký .

5


ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Sang thập niên 90, lượng sáng chế đăng ký về nghiên cứu siêu tụ điện tăng nhẹ, trung
bình mỗi năm có khoảng 48 sáng chế đăng ký.
Từ năm 2000 đến nay, lượng sáng chế đăng ký về nghiên cứu siêu tụ điện bắt đầu tăng
mạnh, từ 221 sáng chế đăng ký vào năm 2000, tăng dần lên và đạt cao nhất vào năm 2014
với lượng sáng chế đăng ký là 796. Trong 5 năm trở lại đây, từ năm 2012 – 2015, lượng
sáng chế đăng ký về nghiên cứu siêu tụ điện rất cao, trên 700 sáng chế – điều này cho thấy
tiềm năng rất lớn của siêu tụ điện.
Tuổi thọ lâu dài, khả năng thích ứng mơi trường mạnh mẽ, hiệu suất xả cao, mật độ
năng lượng cao là bốn đặc điểm nổi bật của siêu tụ điện khiến nó trở thành một trong những
lĩnh vực đáng giá nhất trên thế giới hiện nay. Hiện nay, các nước nghiên cứu chính của siêu
tụ điện là Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc, Pháp, Đức, Canada và Hoa Kỳ. Xét về quy mơ
sản xuất và trình độ kỹ thuật, Châu Á tạm thời dẫn đầu.

Hình 1.3. Thơng tin đăng ký bảo hộ sáng chế về nghiên cứu siêu tụ ở các quốc gia

(theo nghiên cứu của Derwent Innovation (2015))
Nhận xét:
Sáng chế về nghiên cứu siêu tụ điện được đăng ký bảo hộ ở khoảng 48 quốc gia trên toàn
thế giới và 2 tổ chức [WO - tổ chức thế giới (762 sáng chế), EP – tổ chức châu Âu (498 sáng
chế)].
Trong đó, 5 quốc gia tập trung nhiều sáng chế đăng ký bảo hộ: Trung Quốc: 2.356 sáng
chế, Mỹ: 1.335 sáng chế, Nhật Bản: 1.313 sáng chế, Hàn Quốc: 636 sáng chế, Đài Loan:

6


ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

201 sáng chế. Trong 5 quốc gia dẫn đầu về số lượng sáng chế đăng ký bảo hộ thì có đến 4
quốc gia thuộc khu vực Châu Á.
Tuy nhiên, sự phát triển của siêu tụ điện đã bị bao phủ trong bóng tối của pin (chủ
yếu là pin nickel-hydride, pin lithium). Sự phát triển của pin nickel-hydride và pin lithium
được tạo điều kiện rất nhiều bởi sự hỗ trợ tài chính khổng lồ từ chính phủ và các nhà đầu tư
lớn, giúp nó dễ dàng trở nên phổ biến thế giới. Ngược lại, siêu tụ rất khó để có được sự hỗ
trợ tài chính mạnh mẽ bởi sự hạn chế về cơng nghệ khiến nó dần bị qn lãng ở một số khu
vực.
1.3.2. Cơ hội cho siêu tụ
Mặc dù chi phí sản xuất siêu tụ điện giảm hơn 10% mỗi năm, công nghệ này vẫn
không thể mở rộng quy mô sản xuất trong ngành vận tải và năng lượng tự nhiên. So với
trường pin, công nghệ siêu tụ điện quá lạc hậu. Để giảm khoảng cách về nghiên cứu và phát
triển giữa chúng, nhiệm vụ đầu tiên cần giải quyết các vấn đề sau:
➢ Tăng số lượng các nhà sản xuất siêu tụ và kích thích sự phát triển của các công
nghệ liên quan thông qua cạnh tranh thị trường.

➢ Mở rộng quy mô sản xuất siêu tụ điện dung lượng cao và đặt sản lượng hàng năm
vượt quá một triệu sản phẩm.
➢ Giảm chi phí sản xuất hiện tại của siêu tụ điện xuống 50%.
➢ Xây dựng một chiến lược phát triển bền vững siêu tụ điện, chủ yếu cho việc phát
triển các vật liệu điện cực hiệu quả hơn.
- Để đạt được các mục tiêu trên, các nhà sản xuất cần đầu tư hàng năm vào thị trường
siêu tụ điện, chủ yếu để phát triển và sản xuất thiết bị. Đồng thời, việc mở rộng kinh phí
và hỗ trợ kỹ thuật của chính phủ cũng sẽ đóng một vai trị quan trọng.
1.3.3. Phân tích triển vọng ứng dụng của siêu tụ điện
Siêu tụ điện là một loại pin tuyệt vời! Trong tương lai, mật độ lưu trữ năng lượng có
thể tăng thêm 10-100 lần.
Hiện tại, mật độ lưu trữ của pin thông thường là 0,02 kWh / kg, trong khi siêu tụ điện
có thể đạt 10 hoặc 20 kWh / kg, gấp 500-1000 lần so với pin axít-chì bình thường! Tương
lai có thể được cải thiện hơn nữa! Và tốc độ sạc và xả rất nhanh, chỉ mất vài giây.

7


ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trong q khứ, một pin axít-chì 50 kg chỉ có thể lưu trữ một kilowatt điện, và nó sẽ
bị hỏng sau một thời gian dài, và thời gian sạc và xả đặc biệt dài.
Bây giờ, nếu siêu tụ có khối lượng 50 kg, nó có thể lưu trữ 500-1000 kWh, đủ cho
chiếc xe trung bình chạy 5000 km. Ngay cả một chiếc xe buýt cũng có thể chạy gần 2.000
km.
Trong tương lai, siêu tụ graphene sẽ được phát triển thêm, và công suất sẽ được
tăng thêm gần mười lần.
Trong ngắn hạn, từ quan điểm công nghệ hiện tại, siêu tụ đã có giá trị phát triển trong

xe điện thương mại. Việc sạc sẽ đơn giản và nhanh hơn, và nó có thể được hồn thành sau
vài giây. Nó khơng gây ơ nhiễm và có thể được sử dụng mà không cần thay thế trung gian.
Hơn nữa, một ưu điểm khác là có thể chuyển hóa năng lượng gió và năng lượng mặt trời
thành năng lượng điện nhờ hệ thống phanh tái sinh, giúp tiết kiệm năng lượng hơn. Khi
tương lai của xe điện bắt đầu, công nghệ này sẽ phát triển thành một ngành công nghiệp.
Một khi công nghệ siêu tụ được khắc phục, nó cần được cải tiến, sản xuất và cuối
cùng được bán ra trên những chiếc xe điện. Một ngành công nghiệp xe điện lớn và phát triển
xanh có thể loại bỏ hồn tồn ơ nhiễm khí thải ơ tơ đơ thị, giảm tiêu thụ hàng trăm triệu tấn
xăng và dầu diesel, giảm sự phụ thuộc vào dầu mỏ.
1.3.4. Phân tích xu hướng phát triển của siêu tụ điện trong xe điện
Hệ thống năng lượng tổng hợp pin - siêu tụ điện kết hợp các ưu điểm của siêu tụ điện
và pin, không chỉ cải thiện các đặc tính cơng suất tức thời của xe điện mà còn tránh xả pin,
kéo dài tuổi thọ của pin và tăng tốc độ xe điện. Đây là một hướng phát triển quan trọng cho
các siêu tụ điện trong lĩnh vực giao thơng và có triển vọng với thị trường rộng lớn.
Do áp lực kép của ô nhiễm môi trường và cuộc khủng hoảng dầu mỏ, xe điện đã từng
bước trở thành một chiếc xe xanh quan trọng trong cuộc sống của người dân. Nguồn điện là
nguồn năng lượng chính cho xe, nhưng công nghệ pin hiện tại không thể đáp ứng đầy đủ
các yêu cầu của xe điện.
Một siêu tụ điện là một thành phần lưu trữ năng lượng giữa pin và một tụ điện tĩnh
điện. Nó có mật độ năng lượng cao hơn nhiều so với tụ tĩnh điện và mật độ công suất cao
hơn nhiều so với pin, và không chỉ phù hợp với nguồn đầu ra cơng suất ngắn, mà cịn có thể
được sử dụng để cải thiện đặc tính chuyển động khi xe điện khởi động, tăng tốc và lên dốc,
bởi vì nó có cơng suất cao hơn, năng lượng riêng cao hơn và nhiều năng lượng hơn. Ngồi
ra, siêu tụ có những ưu điểm độc đáo như điện trở thấp, điện tích cao và hiệu suất xả cao
(hơn 90%), tuổi thọ dài (hàng chục nghìn đến hàng trăm nghìn lần), khơng gây ơ nhiễm như
các nguồn năng lượng khác. Phối hợp sử dụng giữa pin và siêu tụ là một cách hiệu quả để

8

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

tái chế năng lượng và giảm ơ nhiễm, có thể cải thiện đáng kể khoảng cách chạy của xe điện
với một lần sạc. Do đó, siêu tụ điện có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực xe điện
và sẽ là một trong những hướng đi quan trọng cho sự phát triển của xe điện trong tương lai.
Hiện nay, Nhật Bản, Mỹ, Thụy Sĩ, Nga và các nước khác đang đẩy mạnh phát triển
siêu tụ điện và nghiên cứu ứng dụng siêu tụ điện trong hệ thống xe điện.
1.3.5. Những tiến bộ trong nghiên cứu trong và ngoài nước
1.3.5.1.

Nghiên cứu trong nước

Hai tác giả Võ Trần Tấn Quốc và Nguyễn Chí Ngơn, Trường đại học Cần Thơ
đã có đề tài khoa học “Nghiên cứu ứng dụng siêu tụ điện” - Nghiên cứu này tìm kiếm
một giải pháp ứng dụng siêu tụ điện để tích trữ năng lượng điện mặt trời thay thế cho ắcquy; nhằm mục đích phục vụ các ứng dụng công suất thấp như đèn chiếu sáng, đèn cảnh
báo, cấp nguồn cho các thiết bị điện tử quan trắc môi trường, các cảm biến công nghiệp
trong mơi trường độc hại, hay thay thế bình ắcquy của xe gắn máy – vốn rất phổ biến tại
Việt Nam.

Hình 1.4. Thiết bị thu thập năng lượng bằng siêu tụ qua tấm pin mặt trời
Siêu tụ điện có ưu điểm là độ bền cao, thân thiện với môi trường, khả năng tích trữ
năng lượng trong thời gian ngắn. Nghiên cứu này thiết lập thí nghiệm việc nạp điện bằng
phương pháp cân bằng tích cực cho 6 siêu tụ 350F/2.7V DC, từ dòng điện sinh bởi tấm pin
năng lượng mặt trời 12VDC/25W. Kết quả thí nghiệm chứng tỏ được việc dùng siêu tụ thay
thế cho bình ắc quy trong sử dụng điện mặt trời là hoàn toàn khả thi.
Tấm pin mặt trời sẽ được dùng để chuyển hóa ánh sáng mặt trời thành điện áp để sử
dụng. Bộ điều khiển điện áp nạp 12V/20A đấu nối trực tiếp vào tấm pin mặt trời để giới hạn

9


ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

điện áp đầu ra không vượt quá 14,4V. Bộ giảm áp DC-DC có dãy điện áp hoạt động ngỏ ra
0,8-28V, dòng điện cho phép tối đa 12A. Do điện áp ngỏ ra của bộ điều khiển điện áp nạp
là 14,4V nên điện áp đầu ra bộ giảm áp sẽ được chỉnh bằng giá trị điện áp bộ nạp. Thiết bị
đo dòng điện-điện áp DC sẽ được dùng để giám sát liên tục giá trị dòng điện- điện áp nạp
vào bộ siêu tụ.
Mơ hình thực nghiệm sử dụng tấm pin mặt trời đặt trên mái nhà để thu ánh sáng mặt
trời. Cài đặt thông số trên bộ nạp để điện áp đạt tối đa 14,4V và dịng điện khơng q 1,4A.
Sau q trình nạp điện tích cho bộ siêu tụ, giá trị điện áp là 14,4V, bộ điều khiển nạp ngừng
cung cấp năng lượng.
Để chứng minh khả năng lưu trữ năng lượng, nhóm nghiên cứu sử dụng tải 1 đèn led
công suất 1W/3V mắc nối tiếp với bộ giảm áp DC-DC với điện áp đầu ra 3V và dòng điện
là 110mA.
Thời lượng duy trì mức điện áp 3V để đèn led sáng là hơn 60 phút. Kết quả thu được
từ thực nghiệm đã chứng minh được việc ứng dụng siêu tụ điện để thay thế pin hoặc ắc quy
trong 1 số ứng dụng công suất thấp là khả thi. Nghiên cứu chỉ dừng lại ở mức độ các ứng
dụng nhỏ, đối với các ứng dụng công suất lớn cần nghiên cứu kỹ hơn.
- Ngồi ra, cịn có nghiên cứu siêu tụ điện công nghệ nano của tác giả TS. Đỗ
Hữu Quyết, CN. Trần Phước Toan, Trung tâm Nghiên cứu Triển khai – Ban Quản
lý Khu CNC TP. HCM.
Nhóm nghiên cứu đã đạt được quy trình chế tạo điện cực composite với 3 thành
phần CNT/Nano Si/PANI với điện dung cao nhất là 612.7 F/g và CNT/PANi/V2O5 là 415
F/g cao hơn so với điện dung điện cực đã đăng ký từ 200 – 350 F/g.

Hình 1.5. Hình ảnh stack siêu tụ điện ghép bipolar 3 lớp

10