Đề tài Study on automatic battery charging control systems ( Nghiên cứu hệ thống điều khiển nạp ắc quy tự động )

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - - MƠN HỌC: HỆ THỐNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRÊN Ô TÔ Đề tài: Study on automatic battery charging control systems ( Nghiên cứu hệ thống điều khiển nạp ắc quy tự động ) SVTH: Nhóm 07 Lê Thanh Trà 20145730 Đồn Văn Tịnh 20145729 Nguyễn Kơng Thơng 20145273 Trần Đình Lượng 20145386 Trương Thế Điền 20145260 TP Hồ Chí Minh, Tháng 03 năm 2022 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ĐIỂM: …… KÍ TÊN MỤC LỤC CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ẮC QUY TRÊN Ô TÔ Ắc quy là gì? Cấu tạo của một bình ắc quy và quá trình biến đổi lượng 1.1 1.1.1 Ắc quy gì? Phân loại ắc quy 1.2 1.2.1 Ắc quy axit 1.2.2 Ắc quy kiềm 11 Các thông số bản của ắc quy 16 1.3 1.3.1 Dung lượng 16 1.3.2 Điện áp 16 1.3.3 Điện trở 16 Các đặc tính bản của ắc quy 16 1.4 1.4.1 Sức điện động của ắc quy 16 1.4.2 Dung lượng phóng của ắc quy 17 1.4.3 Đặc tính phóng của ắc quy 17 1.4.4 Đặc tính nạp của ắc quy 19 CHƯƠNG II CÁC PHƯƠNG PHÁP NẠP ẮC QUY 22 2.1 Phương pháp nạp ắc quy với dịng điện khơng đổi 22 2.2 phương pháp nạp với điện áp không đổi 23 2.4 Kết luận 25 CHƯƠNG III THIẾT KẾ BỘ NẠP ẮC QUY TỰ ĐỘNG 29 Sơ đồ khối mạch 29 3.1 3.1.1 Máy biến áp (khối 1) 29 3.1.2 Mạch chỉnh lưu ( khối 2) 31 3.1.3 Mạch lọc (khối 3) 33 3.1.4 Mạch ổn áp (khối 4) 33 3.1.5 Bộ điều chỉnh tự động ngắt mạch sạc pin ( khối 5) 34 Các linh kiện mạch 35 3.2 3.2.1 Điện trở 35 3.2.2 Biến trở 36 3.2.3 Tụ điện 37 C = ξ S / d 38 3.2.4 Diode 40 3.2.5 LED 42 3.2.6 Transistor 44 3.2.7 IC LM 317 48 Sơ đồ nguyên lý làm việc mạch 50 3.3 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ẮC QUY TRÊN Ô TÔ 1.1 Ắc quy là gì? Cấu tạo bình ắc quy và trình biến đổi lượng 1.1.1 Ắc quy gì? Ắc quy là nguồn điện thứ cấp, hoạt động dựa vào q trình biến đổi hóa thành điện để tiến hành tích trữ cấp điện cho thiết bị điện Người dùng sử dụng máy sạc ắc quy để tái sạc điện sử dụng ắc quy nhiều lần trước thay Trong thực tế, ắc quy biết đến với tên gọi acquy, bình accu, bình ắc quy, ắc quy lưu điện, ắc quy tích điện Hình 1.1.Một số hình ắc quy 1.1.2 Cấu tạo ắc quy Cấu tạo bình ắc quy thực tế tương đới đơn giản Nó bọc bên ngồi lớp vỏ nhựa cứng, bên làm từ số tế bào (cell) Mỗi tế bào có cực dương và cực âm, chúng vật liệu hoạt hóa nằm lưới phẳng Trong đó, cực dương sau sạc PbO2 có màu nâu, cịn cực âm xớp sau sạc có màu xám Hình 1.2.Hình vẽ cấu trúc bên bình ắc quy 1.1.3 Quá trình biến đổi lượng ắc quy Bình ắc quy bình chứa lượng cho hệ thớng điện Khi cần bình ắc quy tạo dòng điện chiều qua thiết bị nới với cực Dịng điện bình ắc quy tạo phản ứng hoá học vật liệu cực axit H2SO4 bình hay cịn gọi chất điện giải Sau thời gian sử dụng bình ắc quy bị hết điện Tuy nhiên sạc lại cách cho dòng điện bên ngoài qua theo chiều ngược với chiều phát điện bình Trong điều kiện bình thường ắc quy sạc dòng điện từ máy phát điện Để hoạt động tớt bình phải làm ba việc: • Cung cấp dịng điện khởi động động • Cung cấp điện hệ thớng cần có mức điện lớn hệ thớng xạc cung cấp • Ổn định điện máy hoạt động Ắc quy nguồn lượng có tính thuận nghịch Nó tích trữ lượng dạng hố và giải phóng lượng dạng điện Quá trình ắc quy cung cấp điện cho mạch gọi là trình phóng điện Q trình ắc quy dự trữ lượng gọi trình sạc điện Năng lượng ắc quy quan hệ với trình biến đổi hoá học cực dung dịch điện phân trình bày bảng sau: Bảng 1.1.Quá trình biến đổi lượng ắc quy Trạng thái ắc quy Bản cực dương Bản cực âm Nạp no ↓↑ Phóng điện hết PbO2 ↓↑ PbSO2 Pb ↓↑ PbSO2 Trong q trình phóng nạp, nồng độ dung dịch điện phân ắc quy thay đổi: • • Khi ắc quy phóng điện, nồng độ dung dịch điện phân giảm dần Khi nạp điện, nồng độ dung dịch điện phân tăng dần Do ta vào nồng độ dung dịch điện phân để đánh giá trạng thái tích điện ắc quy 1.2 Phân loại ắc quy Cho đến có nhiều loại ắc quy khác đượcsản xuất tuỳ thuộc vào điều kiện yêu cầu cụ thể loại máy móc, dụng cụ, điều kiện làm việc Cũng tính kinh tế kỹ thuật ắc quy liệt kê sớ loại sau: • • • • ắc quy chì (ắc quy axit) ắc quy kiềm ắc quy không lamen ắc quy kiềm ắc quy kẽm-bạc Tuy nhiên thực tế ắc quy axít ắc quy kiềm đượcsử dụng nhiều 1.2.1 Ắc quy axit Gồm cực chì oxit chì ngâm dung dịch axit sulfuaric Các cực thường có cấu trúc phẳng, dẹp, dạng khung lưới , làm hợp kim chì antimon, có nhồi hạt hóa chất tích cực Các hóa chất đượcsạc đầy dioxit chì cực dương chì nguyên chất cực âm Các cực đượcnối với chì phía trên, cực dương nới với cực dương, cực âm nối với cực âm Chiều dài, chiều ngang, chiều dày số lượng cực xác định dung lượng bình ắc quy Thơng thường, cực âm đượcđặt phía bên ngoài, sớ lượng cực âm nhiều cực dương Các cực âm thường mỏng hơn, vì chúng sử dụng diện tích tiếp xúc Chất lỏng dùng bình ắc quy dung dich axit sulfuaric Nồng độ dung dịch biểu trưng tỷ trọng đo được, tùy thuộc vào loại ắc quy tình trạng phóng sạc bình Trị sớ tỷ trọng bình ắc quy đượcsạc đầy đượcquy 25ο C đượccho bảng sau : Bảng 1.2 Tỷ trọng chất điện phân bình ắc quy Loại bình ắc quy Bình ắc quy làm việc chế độ tải nặng : ví dụ xe tải điện cơng nghiệp lớn Bình ắc quy dùng cho xe ơtơ, phi Bình ắc quy dùng cho tải khơng nặng lắm: ví dụ chiếu sáng tàu điện, khởi động động Bình ắc quy tĩnh, dùng cho ứng dụng dự phòng Tỷ trọng chất điện phân 1.275 1.260 1.245 1.215 Dung lượng bình ắc quy thường đượctính ampe (AH) AH đơn giản tích sớ dịng điện phóng với thời gian phóng điện Dung lượng này thay đổi tuỳ theo nhiều điều kiện dịng điện phóng, nhiệt độ chất điện phân, tỷ trọng dung dịch, và điện cuối sau phóng Các biến đổi thơng sớ bình ắc quy đượccho biểu đồ sau: Hình 1.3.Đặc tính điện và tỷ trọng phóng nạp vớI dịng khơng đổi Hình 1.4.Đặc tuyến phóng điện tới điện ći Hình 1.5.Dung lượng định mức dựa mức Nguyên lý làm việc : * Quá trình sạc: Khi ắc quy đượclắp ráp xong, ta đổ dung dịch axit sunfuric vào ngăn bình cực sinh lớp mỏng chì sunfat (PbSO4) Vì chì tác dụng với axit theo phản ứng: PbO + H2SO4 = PbSO4 + H2O Đem nối nguồn điện chiều vào hai đầu cực ắc quy thì dịng điện chiều đượckhép kín qua mạch ắc quy và dòng điện theo chiều: Cực dương nguồn chiều → Dung dịch điện phân → Đầu cực ắc quy → Cực âm nguồn chiều Dòng điện chiều làm cho dung dịch điện phân phân ly : H2SO4 → 2H+ + SO42Cation H+ theo dịng điện phía cực nối với âm nguồn điện tạo thành phản ứng : 2H+ + PbSO4 → H2SO4 + Pb 10 ... niken (Ni) ⚫ Loại ắc quy cadimi – niken, loại ắc quy có cực chế tạo cadimi (Cd) niken (Ni) ⚫ Loại ắc quy bạc – kẽm, loại ắc quy có cực chế tạo bạc (Ag) kẽm (Zn) Trong ba loại loại thứ ba có hệ số... điều kiện yêu cầu cụ thể loại máy móc, dụng cụ, điều kiện làm việc Cũng tính kinh tế kỹ thuật ắc quy liệt kê sớ loại sau: • • • • ắc quy chì (? ??c quy axit) ắc quy kiềm ắc quy không lamen ắc quy. .. đặc tính bản ắc quy 1.4.1 Sức điện động ắc quy Sức điện động ắc quy chì axit phụ thuộc vào nồng độ dung dịch điện phân: Eo = 0,85 +γ (V) (1 . 1) Trong đó: Eo sức điện động tĩnh ắc quy đơn, tính