Luận văn Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ (Phần 1)

1. 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
2. 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
3. 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
4. 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: nkbang20@yahoo.com.vn 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
5. 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 – Phó Trưởng Chi nhánh 9/2013 Trường Đại học Trà Vinh 10/2013 đến Chi nhánh huyện Tiểu Cần – Quyền Trưởng Chi nhánh 12/2013 Trường Đại học Trà Vinh Trung tâm nghiên cứu thích ứng 01/2014 đến biến đổi khí hậu & Hỗ trợ phát Phó Giám đốc nay triển cộng đồng – Trường Đại học 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
6. 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
7. 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
8. 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
9. 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
10. 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
11. 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
12. 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
13. 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
14. 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
15. 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
16. 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 E270T11/?qs=SLym9Mzz6zOkA1n1aMfE2Q%3D%3D 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
17. 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
18. 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
19. 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
20. 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
21. 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
22. S K L 0 0 2 1 5 4