Hầu như tất cả các hoạt động trên một chiếc xe hơi, đều cần liên quan đến hệthống điện, ví dụ như: khởi động xe, cung cấp điện, đánh lửa, hệ thống phanh, hệthống lái….. Cách thức hoạt độ
TỔNG QUAN HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN Ô TÔ
Chức Năng Nhiệm Vụ Hệ Thống Cung Cấp Điện Trên Ô Tô
A Khái quát chung về hệ thống điện trên ô tô
Trong giai đoạn đầu, khi công nghệ chưa phát triển những chiếc xe được trang bị máy phát điện 1 chiều Nhưng hiện nay hệ thống điện trên ô tô hiện đại đều được thay thế bằng máy phát điện xoay chiều
Hầu như tất cả các hoạt động trên một chiếc xe hơi, đều cần liên quan đến hệ thống điện, ví dụ như: khởi động xe, cung cấp điện, đánh lửa, hệ thống phanh, hệ thống lái….
Hình 1.1: Khái quát chung hệ thống điện trên ô tô
Dưới đây là một số hệ thống điện và điện tử trên ô tô:
Hệ thống điều khiển động cơ
Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu
Hệ thống điện phụ: nâng kính, gạt nước, khóa cửa, điều khiển từ xa
Hệ thống điều khiển điều hòa không khí
Hệ thống phanh điều khiển điện tử
Hệ thống lái điện tử
Hệ thống mã hóa khóa động cơ và chống trộm
Hệ thống điều khiển điện tử trên ô tô
Hệ thống điều khiển xe Hybrid
Hệ thống định vị toàn cầu GPS
B Cách thức hoạt động của các hệ thống điện trên ô tô
Một dòng điện nhỏ được dùng để khởi động động cơ xe Năng lượng từ ắc-quy sẽ được thay thế bằng năng lượng từ máy phát điện Điện từ bình ắc-quy được đi vào hệ thống đánh lửa điện tử trên ô tô, là nơi điện cao áp sẽ tạo ra tia lửa điện ở bugi.
Nếu bình ắc-quy hết điện và không còn năng lượng, máy phát điện sẽ sử dụng sức mạnh động cơ, chuyển đổi động năng thành điện năng và chuyển nó vào ắc-quy. Khi hệ thống đã hoạt động, nguồn điện được cung cấp cho tất cả các thiết bị trên xe như: đèn pha, gạt nước, cửa sổ điện, điều hòa không khí và hệ thống cảm biến (ABS, EPS, ESC, ECMS) và các thiết bị giải trí…
C Năm thành phần chính cấu thành nên hệ thống điện trên ô tô
Hệ thống điện trên ô tô đóng vai trò như “hệ thần kinh trung ương” điều khiển hoạt động của toàn bộ xe Mặc dù chỉ chiếm 20% khối lượng nhưng hệ thống điện trên ô tô lại có khả năng điều khiển 80% những hệ thống còn lại Hệ thống điện trên xe ô tô gồm 5 bộ phận chủ yếu là: ắc quy, máy khởi động, máy phát điện, dây điện, rơ-le và cầu chì Mỗi bộ phận có vai trò cụ thể khác nhau và có các nguyên tắc khác nhau để đảm bảo sự hoạt động trơn tru, hiệu quả Ắc quy – Nguồn sống của cả hệ thống điện
– Nhiệm vụ: Lữu trữ nguồn điện khi xe hoạt động và cung cấp ngược lại nguồn năng lượng cho phép xe khởi động và duy trì hoạt động của các thiết bị phụ tải (tiêu thụ điện) khi máy phát điện chưa làm việc hoặc vòng tua máy chưa đạt đến tốc độ quy định.
Ngoài ra, ắc quy còn có vai trò cung cấp điện năng trong trường hợp phụ tải sử dụng dòng vượt quá dòng định mức của máy phát.
–Hiện nay, hầu hết các dòng xe đều trang bị ắc quy chì và được chia làm hai loại chính là: ắc quy nước và ắc quy khô. Đối với ắc quy nước, sau một thời gian sử dụng, lượng axit sẽ bị bốc hơi và đòi hỏi chúng ta phải bảo dưỡng bằng cách châm thêm axit.
Còn với ắc quy khô (tức kín khí) thì không cần phải thực hiện việc này.
– Máy khởi động hay thường gọi là máy đề có chức năng làm quay trục khuỷu động cơ thông qua vành răng bánh đà để khởi động động cơ.
– Máy khởi động là một motor điện một chiều, được nhận dòng điện từ ắc quy thông qua công tắc ignition switch khi quay chìa khóa. Để có thể khởi động động cơ, đòi hỏi trục khuỷu phải quay nhanh đạt đến một tốc độ tối thiểu để động cơ có thể tự nổ.
Tốc độ quay tối thiểu để khởi động động cơ khác nhau tuỳ theo cấu trúc động cơ và tình trạng hoạt động, thường từ 40 – 60 vòng/ phút đối với động cơ xăng và từ
80 – 100 vòng/phút đối với động cơ diesel.
– Máy khởi động được phân chia làm 3 loại chính:
Máy khởi động loại giảm tốc.
Máy khởi động đồng trục.
Máy khởi động loại bánh răng hành tinh.
Hình 1.2: Tổng quan về hệ thống điện trên ô tô
– Máy phát điện có chức năng: Tạo ra dòng điện điện cung cấp cho ắc quy và các thiết bị tiêu thụ điện khác trên toàn bộ hệ thống điện trên ô tô khi động cơ hoạt động.
– Máy phát điện hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ: Được dẫn động thông qua dây đai chữ V được lai từ trục khuỷu động cơ làm quay nam châm điện, tạo ra từ trường tác động lên dây quấn trong stator làm phát sinh ra điện. – Trong một máy phát điện ngày nay, bao gồm 3 bộ phận chính: Bộ phận phát điện, chỉnh lưu và hiệu chỉnh điện áp.
Một tiết chế vi mạch nhỏ được gắn liền trên thân máy phát, ngoài chức năng điều áp nó còn báo một số hư hỏng bằng cách điều khiển đèn báo nạp.
– Dây điện được ví như “dây thần kinh” của toàn bộ chiếc xe: Có chức năng kết nối.
Truyền tải dòng điện từ các thiết bị điện khác nhau trên toàn bộ hệ thống điện trên ô tô.
– Với mỗi dòng xe, dây điện sẽ được kí hiệu bởi các màu sắc phân biệt khác nhau tùy vào từng hãng xe nhằm phân biệt dây dẫn của từng hệ thống khác nhau và thuận tiện trong quá trình tra cứu tài liệu sửa chữa.
– Ngoài việc phân biệt bằng màu sắc, dây điện còn được phân biệt thông qua cách “đi dây”, ví dụ với các dây dẫn mạng CAN bus thì dây điện sẽ được bện xoắn vào nhau để tránh nhầm lẫn với các dây dẫn điện khác.
Hình 1.3: Dây diện CAN bus Relay và cầu chì
– Relay và cầu chì trên xe đều có chức năng bảo vệ hệ thống điện trên xe. Với relay, là một thiết bị điện dùng để đóng ngắt mạch điện điều khiển, bảo vệ và điều khiển sự làm việc của mạch điện động lực.
Yêu Cầu Kỹ Thuật Hệ Thống Cung Cấp Điện Trên Ô Tô
Tuỳ theo vùng khí hậu, thiết bị điện trên ô tô được chia ra làm nhiều loại:
Ở vùng lạnh và cực lạnh (-40oC) như ở Nga, Canada.
Ôn đới (20oC) ở Nhật Bản, Mỹ, châu Âu …
Nhiệt đới (Việt nam, các nước Đông Nam Á , châu Phi…).
Loại đặc biệt thường dùng cho các xe quân sự (Sử dụng cho tất cả mọi vùng khí hậu).
Các bộ phận điện trên ôtô phải chịu sự rung xóc với tần số từ 50 đến 250 Hz, chịu được lực với gia tốc 150m/s2.
Các thiết bị điện ôtô phải chịu được xung điện áp cao với biên độ lên đến vài trăm volt.
Các thiết bị điện phải chịu được độ ẩm cao thường có ở các nước nhiệt đới.
Tất cỏc hệ thống điện trờn ụtụ phải được hoạt động tốt trong khoảng 0,9 á 1,25
U định mức (Uđm = 14 V hoặc 28 V ít nhất trong thời gian bảo hành của xe.)
Các thiết bị điện và điện tử phải chịu được nhiễu điện từ xuất phát từ hệ thống đánh lửa hoặc các nguồn khác.
Sơ đồ chung mô tả hệ thống cung cấp điện trên ô tô
Cùng với sự phát triển của kỹ thuật, chiếc xe ngày nay ngày một tiện nghi và hiện đại hơn, các hệ thống điện chiếm một phần lớn trong giá trị cả xe Hệ thống điện và điện tử can thiệp vào gần như tất cả các hệ thống trên một chiếc xe, từ hệ thống đơn giản có từ lâu đời như khởi động, đánh lửa đến những hệ thống mới được nghiên cứu ứng dụng như phanh, treo, lái Bài viết này sẽ giới thiệu cho các bạn các bước phát triển hệ thống dây điện trên ô tô từ trước đến nay.
3.1 Hệ thống cơ điện và hệ thống dây điện trên ô tô.
Những năm đầu của thế kỷ 20 bắt đầu có những chiếc xe ô tô với hệ thống điện sơ khai nhất Hệ thống điện trang bị trên các xe này là phối hợp của hệ thống cơ khí và máy phát điện Các hệ thống phối hợp giữa hoạt động hệ thống cơ khí và ứng dụng của động cơ Các hệ thống điện có thể kể đến như máy phát điện, hệ thống chiếu sáng, bình acquy, máy khởi động, hệ thống đánh lửa.
Hình 1.4: Mạch điện đơn giản trên các xe cổ
3.2 Hệ thống cơ điện tử
Nhờ vào việc phát minh chất bán dẫn, và sự xuất hiện của vi điều khiển các hệ thống cơ điện tử được ứng dụng trên nhiều hệ thống khác nhau của ô tô Các hệ thống cơ điện tử dần thay thế các hệ thống cơ điện và hệ thống thuần cơ khí Có thể thấy IC bán dẫn kết hợp với chương trình điều khiển thay thế cho dạng điều khiển bằng cơ khí ở các hệ thống phun xăng và đánh lửa giúp điều khiển chính xác hơn lượng phun hay thời điểm đánh lửa Các hệ thống khác như điều khiển ga không tải, điều chỉnh phun dầu… cũng được điện tử hóa làm thay đổi các kết cấu, công nghệ Trong đó phát minh quan trọng trong công nghệ là mạch vi điều khiển chứa chương trình điều khiển tự động.
Hình 1.5: Cấu trúc ECU động cơ
Các hệ thống cơ điện tử được phát triển gồm ba hệ thống điều khiển chính: hệ thống điều khiển độc lập, hệ thống điều khiển kết hợp, hệ thống điều khiển tích hợp.
3.2.A Hệ thống điều khiển độc lập
Hệ thống điều khiển này được áp dụng trên các hệ thống cơ điện tử thế hệ đầu.
Có thể thấy rõ việc thay thế các hệ thống phun xăng điện tử thay cho các hệ thống chế hòa khí, phun dầu điện từ Common Rail thay thế cho phun dầu cơ khí, điều khiển cầm chừng tự động thay thế cho vít chỉnh cơ khí, hệ thống đánh lửa điện tử thay thế hệ thống đánh lửa cơ khí…
Hình 1.6: Khoang động cơ Toyota 1990 và mạch điện khoang động cơ gồm
5 vùng chính 1- ắc quy; 2- cầu chì, rơ le;3– công tắc; 4- tải chính; 5-chân điều khiển nối tới hộp điều khiển.
3.2.B Hệ thống điều khiển kết hợp
Các hệ thống độc lập cùng bố trí trên ô tô có mối liên hệ với nhau như hệ thống động cơ và hệ thống phanh khi giảm tốc hoặc phanh cần thiết giảm ga tức thời đồng thời, hoặc khi phanh tải trọng tập trung lên cầu trước ảnh hưởng trực tiếp đến hệ thống treo Hệ thống điều khiển kết hợp được phát triển dựa trên hai hay nhiều hệ thống điều khiển độc lập hoạt động song song sử dụng chung các thông tín để điều khiển Có thể chia xu hướng ứng dụng các hệ thống cơ điện tử cũng như phối hợp điều khiển trên những ô tô hiện đại thành ba vùng chính:
Động cơ, hệ thống truyền lực: công nghệ mới được áp dụng nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng động cơ như hệ thống phun xăng điện tử, hệ thống phối khí điện tử, hệ thống kiểm soát lực kéo, hệ thống kiểm soát khí xả, điều khiển cầm chừng Các hệ thống này không những phát triển tối ưu mà còn phối hợp với nhau giúp kiểm soát hoạt động động cơ một cách hiệu quả.
Điều khiển động lực học xe: hệ thống điều khiển động lực học xe là sự phối hợp của nhiều hệ thống Các hệ thống này không những phát triển tối ưu mà còn phối hợp với nhau giúp kiểm soát động lực học toàn xe một cách hiệu quả Các hệ thống như phanh, treo, lái ngày càng được hoàn thiện đáp ứng các yêu cầu sử dụng xe cũng như điều khiển xe.
Thông tin, tiện nghi, giải trí: các hệ thông thông tin trên xe ngày càng hoàn thiện đồng thời điều khiển kết hợp giữa thông tin tín hiệu giao thông trên đường làm cho xe trở lên thông minh hơn.
Hình 1.7: Hệ thống lái có chức năng hỗ trợ lái 3.2.C Hệ thống điều khiển tích hợp và mạng CAN
Xu hướng ứng dụng các hệ thống cơ điện tử trên xe giúp đảm bảo an toàn chuyển động, tiên nghi, thân thiện với môi trườn Đáp ứng các tiêu chuẩn ngày càng khắt khe và thị hiếu của người sử dụng Đặc tính động học của xe khi chuyển động ở tốc độ cao; luôn được điều khiển bởi các tín hiệu được thực hiện qua thao tác điều khiển bướm ga (tăng tốc), điều khiển vành tay lái (đổi hướng) và điều khiển phanh (giảm tốc) Sự thay đổi ba tín hiệu điều khiển này; ảnh hưởng trực tiếp đến đặc tính động lực học của xe Mối liên hệ giữa chúng có thể là tương hỗ hoặc xung đột Ta có thể thấy khi sử dụng phanh tại các bánh xe; giúp ổn định động lực học theo phương dọc; hay khi phanh tải trọng thường có xu hướng dồn về cầu trước ảnh hưởng trực tiếp đến hệ thống treo Do vậy các hệ thống này nếu hoạt động độc lập thì trạng lái chuyển động của xe không phải là tối ưu nhất Thêm vào đó, hệ thống cơ điện tử trên xe càng phát triển thì số lượng cảm biến và bộ chấp hành cũng tăng dần Việc sử dụng chung các tín hiệu cũng là một xu thế của hệ thống cơ điện tử hiện nay Nói cách khác hệ thống điều khiển tích hợp là một trong những xu thế hệ thống cơ điện tử hiên nay.
Hình 1.8: Hệ thống điều khiển tích hợp trên xe
Hình 1.9: Hệ thống cơ điện tử trên các xe hiện đại
Do số lượng các cảm biến, hộp điều khiển các hệ thống ngày càng tăng dẫn đến cần mạng thông tin giao tiếp, quản lý dữ liệu thông tin giúp đồng bộ hóa các hoạt động trên ô tô Mạng giao tiếp CAN (Control Area Network) được các nhà sản xuất đem vào sử dụng Đây là mạng điều khiển cục bộ; truyền tải dữ liệu nối tiếp theo thời gian thực Nó là một hệ thống thông tin phức hợp có tốc độ truyền rất cao và đặc biệt là khả năng phát hiện ra hư hỏng nhanh chóng Hay hiểu đơn giản là từng chức năng trên ô tô được liên kết với các hộp, mỗi hộp sẽ có tín hiệu ra vào, liên kết giữa các hộp này là mạng cục bộ xử lý thông tin.
Hình 1.10: Liên kết các hộp điều khiển trên Land Rover Evoque 2012 Ô tô trang bị hệ thống điện sử dụng mạng CAN để chia sẽ thông tin giữa các hộp điều khiển Giúp tiết kiệm số lượng dây dẫn; động bộ hóa các hoạt động của các hệ thống trên ô tô Đặc điểm quan trọng của hệ thống này là ngoài hệ thống cơ điện tử thông thường mỗi hộp điều khiển còn bố trí thêm bộ phận truyền và mã hóa tín hiệu (các Node CAN) Gửi lên một đường truyền chung gồm 02 dây (CAN hight vàCAN low) xoắn với nhau tạo thành 01 mạch vòng với hai đầu dây là hai điện trở 120(ohm) Mỗi Node CAN chứa địa chỉ IP cụ thể; tín hiệu từ các cảm biến được mã hóa và gắn các địa chỉ IP Gửi lên đường truyền chung giúp việc truyền và nhận tín hiệu.
Hình 1.11: Mạch truyền tín hiệu CAN cơ bản
Tùy theo yêu cầu về tốc độ đường truyền tín hiệu của các hệ thống; trên 01 xe có thể có nhiều chuẩn CAN được sử dụng Các mạng Can phân thành nhiều nhánh khác nhau dựa trên số lượng các tín hiệu dung chung Giữa các nhánh cũng có thể trao đổi thông tin thông quang 01 cổng chung.
Hình 1.12: kết nối với mạng CAN trên các dòng xe audi
Hiện nay các dòng xe hiện đại thường sử dụng các đường truyền dữ liệu chính gồm; Đường truyền tín hiệu mạch điện khung xe, đường truyền tín hiệu truyền lực; đường truyền thông tin tín hiệu và chẩn đoán.
Hình 1.13: Các loại mạng CAN có tốc độ truyền tin khác nhau được sử trên cho các hệ thống khác nhau. Ứng với mỗi đường truyền tốc độ truyền tin cũng theo các chuẩn khác nhau:PlexRay/CAN-FD, LIN/CAN, FlexRay.
Hình 1.14: Các chuẩn CAN sử dụng cho các dòng xe châu âu
Trong tương lai mạch điện trên xe sẽ được cải tiến theo xu hướng; gồm nhiều các công truyền dẫn kết nối với nhau qua các Router/Swicth.
ẮC QUY A XÍT
Chức năng nhiệm vụ của ắc quy trong hệ thống cung cấp điện trên ô tô
Ắc quy là “cục pin” của ô tô. Ắc quy cung cấp năng lượng điện để khởi động động cơ. Ắc quy cung cấp năng lượng điện vận hành động cơ. Ắc quy phối hợp với máy phát điện cung cấp điện năng cho các hệ thống điện thân xe. Ắc quy giúp ổn định điện áp toàn hệ thống điện. Ắc quy không chỉ dùng để khởi động động cơ xe máy hay ô tô, mà ắc quy còn cung cấp điện cho đèn, EFI (Hệ thống phun xăng), hệ thống đánh lửa và các thiết bị điện khác Đồng thời, ắc quy còn phục vụ như là hệ thống điện dự phòng cho bộ điều khiển và các hệ thống tín hiệu khác.
Hình 2.1: Hệ thống điện ô tô
Cấu tạo và nguyên lý ắc quy a xít – chì
2.1 Cấu tạo của ắc quy chì axit Ắc quy chì axit gồm có các bản cực bằng chì có cấu trúc phẳng và ô xít chì làm bằng hợp kim chì antimon nhồi các hạt hóa chất tích điện ngâm trong dung dịch axit sunfuric.
Các bản cực được liên kết với nhau thông qua những thanh chì, cực dương nối với cực dương, cực âm nối với cực âm Dung lượng của bình ắc quy sẽ được xác định thông qua số lượng, chiều ngang, chiều dài và chiều dày các bản cực.
Bản cực âm thường nhiều hơn bản cực dương vì các bản cực âm được bố trí dày đặc ở phía ngoài Do bản cực âm có diện tích tiếp xúc ít hơn bản cực dương nên cấu tạo của chúng thường mỏng hơn
Bình ắc quy sử dụng dung dich axit sunfuric để ngâm các bản cực Nồng độ của dung dịch axit sunfuric phụ thuộc vào tình trạng phóng nạp bình ắc quy cũng như loại ắc quy.
Dung lượng của bình ắc quy tính bằng Ah Tuỳ vào nhiệt độ chất điện phân, dòng điện phóng, điện thế cuối cùng sau khi phóng và tỷ trọng của dung dịch mà dung lượng của bình ắc quy có thể thay đổi.
2.2 Nguyên lý ắc quy trì. Ắc-quy chì - axit là bộ phận quan trọng trên xe, để nâng cao tuổi thọ và đảm bảo an toàn khi sử dụng, bạn cần nắm được những hướng dẫn sử dụng đúng cách sau:
Dù bình ắc quy còn nguyên vẹn hay đã hỏng, bạn cũng không được tự ý mở, tháo, đập Để ắc-quy ở thoáng mát và vững chắc, tránh nơi nóng ẩm Tuyệt đối không dốc ngược bình ắc-quy.
Tuyệt đối không gây ngắn mạch bình ắc-quy do để rơi vật dẫn điện, nước lọt vào khu vực ắc-quy Không để pin gần nơi có chứa hóa chất hoặc chất ăn mòn. Không được đè, chất đồ nặng lên trên bình ắc-quy.
Do đặc tính hao mòn tự nhiên nên dung lượng của bình ắc-quy chì - axít sẽ giảm dần theo thời gian dù bạn có sử dụng hay không sử dụng Vì vậy, nếu không sử dụng trên 30 ngày, bạn cần xả ắc-quy đến khi còn lại 4 trên 5 vạch chỉ thị dung lượng và tắt áp-tô-mát về vị trí OFF.
Mỗi thương hiệu xe máy điện sẽ được trang bị một loại ắc quy khác nhau Do đó, không nên sử dụng ắc-quy chì-axit của những dòng xe khác hoặc tự ý thay đổi tình trạng ắc-quy chì axit.
Pin ắc quy của xe điện có thể phồng và giảm tuổi thọ nếu bạn sử dụng xe vượt tải trọng cho phép.
Khi đã có cảnh báo sạc ắc-quy bạn không nên cố sử dụng xe, việc này có thể dẫn đến ắc-quy hoạt động quá mức làm ảnh hưởng đến tính năng và tuổi thọ pin.
Các phương pháp nạp điện cho ắc quy
3.1 Nạp với dòng điện không đổi.
Phương pháp nạp điện với dòng nạp không đổi cho phép chọn dòng điện nạp thích hợp với mỗi loại ắc quy, đảm bảo cho ắc quy được nạp no Đây là phương pháp sử dụng trong các xưởng bảo dưỡng sửa chữa để nạp điện cho các ắc quy mới hoặc nạp sửa chữa cho các ắc quy bị sunfat hoá Với phương pháp này, các ắc quy được mắc nối tiếp nhau và thỏa mãn điều kiện: Un ≥ 2,7 Naq.
Naq : số ngăn ắc quy đơn mắc trong mạch nạp
Trong quá trình nạp, sức điện động của ắc quy tăng dần, để duy trì dòng điện nạp không đổi ta phải bố trí trong mạch nạp biến trở R.
3.2 Nạp với điện áp không đổi
Phương pháp nạp với điện áp nạp không đổ yêu cầu các ắc quy được mắc songi song với nguồn nạp Hiệu điện thế của nguồn nạp không đổi và được tính bằng ( 2,3 ÷2,5 )V cho một ngăn ắc quy đơn Đây là phương pháp nạp điện cho ắc quy lắp trên ôtô Phương pháp nạp với điện áp nạp không đổi có thời gian nạp ngắn, dòng điện nạp tự động giảm theo thời gian.
Tuy nhiên dùng phương pháp này ắc quy không được nạp no, vậy nạp với điện áp không đổi chỉ là phương pháp nạp bổ xung cho ắc quy trong quá trình sử dụng Để đánh giá khả năng cung cấp điện của ắc quy người ta dùng vôn kế phụ tải hoặc đánh giá gián tiếp thông qua nồng độ dung dịch điện phân của ắc quy.
3.3 Phương pháp nạp kết hợp cả dòng điện và điện áp Đây là phương pháp tổng hợp của hai phương pháp trên Nó tận dụng được những ưu điểm của mỗi phương pháp Đối với yêu cầu của đề tài là nạp ắc qui tự động tức là trong quá trình nạp mọi quá trình biến đổi và chuyển hoá được tự động diễn ra theo một trình tự đã đặt sẵn thì ta chọn phương pháp nạp ắc quy là phương pháp dòng áp. Đối với ắc quy axit: Để đảm bảo cho thời gian nạp cũng như hiệu suất nạp thì trong khoảng thời gian tn =8 giờ tương ứng với ( 80÷ 85 )% dung lượng ắc quy ta nạp với dòng điện không đổi là In = 0,1 C10 Vì theo đặc tính nạp của ắc quy trong đoạn nạp chính thì khi dòng điện không đổi thì điện áp, sức điện động tải ít thay đổi ,do đó bảo đảm tính đồng đều về tải cho thiết bị nạp Sau thời gian 8 giờ ắc qui bắt đầu sôi lúc đó ta chuyển sang nạp ở chế độ ổn áp Khi thời gian nạp được 10 giờ thì ắc quy bắt đầu no, ta nạp bổ sung thêm 2-3 giờ.
Các quá trình nạp ắc quy tự động kết thúc khi bị cắt nguồn nạp hoặc khi nạp ổn áp với điện áp bằng điện áp trên 2 cực của ắc quy, lúc đó dòng nạp sẽ từ từ giảm về không Tuỳ theo loại ắc quy mà ta nạp với dòng điện nạp khác nhau:
* Ắc quy axit: dòng nạp In = 0,1 C10
Nạp boost với dòng điện nạp In = 0,2 C10
* Ắc quy kiềm: dòng nạp In = 0,2 C10
=> Các phương pháp sạc này được tích hợp trong các bộ nguồn thông minh hiện nay, đảm bảo việc sạc cho ắc quy đạt hiệu quả tối ưu nhất.
Những hư hỏng thường gặp đối với ắc quy a xít
4.1 Cạn điện dịch ( Mức điện dịch thấp hơn Low Leave)
Hình 2.2: Cạn điện dịch Nguyên nhân: không bảo dưỡng thường xuyên, trong quá trình sử dụng. Cách phòng ngừa: nên chăm sóc kiểm tra và vệ sinh Ắc quy và thiết bị
1 cách thường xuyên trong quá trình sử dụng.
Cách khắc phục: Châm thêm nước cất (hổ trợ bảo dưỡng ) ((tuyệt đối không được châm thêm nước khoáng, hoặc các dung dịch lạ.
Hình 2.3: Giảm dung lượng Nguyên nhân: Trong quá trình sử dụng không bảo dưỡng hoặc bảo dưỡng không đúng cách; sử dụng sai mục đích.
Cách phòng ngừa: Sử dụng đúng chủng loại bình, đúng mục đích; bảo dưỡng thường xuyên.
– Thay acid bằng nước lọc, hoặc nước cất sau đó sạc lại tới khi sôi đều 6 hộc.
– Thay nước bằng acid 1.25 sạc lại tới no.
– Nếu không được, thì nên thay mới sản phẩm.
Hình 2.4: Hiện tượng Sulfat hóa Nguyên nhân:
– Ắc quy bị sử dụng cạn kiệt nhưng không được nạp bổ sung.
– Nạp không đúng chế độ, không đủ dung lượng cần thiết hoặc nhiều lần nạp thiếu dung lượng dẫn đến tích tụ sulfate ngày càng nhiều.
– Bộ phận nạp của phương tiện ( xe) hoạt động kém.
– Hệ thống dây dẫn của phương tiện ( xe ) bị chạm mạch làm tự phóng điện của nguồn ắc quy.
– Châm bổ sung bằng dung dịch acid sulfuric ( thay vì bằng nước cất )…
– Thời gian sử dụng ngắn hơn bình thường.
– Khởi động yếu hoặc không khởi động được.
– Khi nạp điện : bình thường, điện thế và tỷ trọng tăng dần đều trong khi nạp, và vẫn ổn định sau khi nạp Tuy nhiên, có những trường hợp cần phải thực hiện chu kỳ nạp và phóng nhanh nhiều lần mới có thể khắc phục tình trạng sulfate.
– Cần nạp điện định kỳ ( lâu nhất ba tháng / lần ) theo chế độ nạp cần thiết.
Hình 2.5: Hiện tượng ngược cực.
Nguyên nhân: Ắc quy bị đấu ngược cực trong khi sử dụng hoặc khi nạp. Điện thế: không bình thường, điện thế < 12V tùy theo mức độ nạp ngược cực, hoặc chỉ ngược chiều bình thường.
Tỷ trọng điện dịch: khá đều nhau giữa các ngăn.
Hiện tượng: Màu của hai loại lá cực khá giống nhau.
Cách khắc phục: Khả năng phục hồi tùy thuộc vào mức độ nạp ngược
Thông thường, phải tiến hành chu kỳ nạp và phóng nhanh nhiều lần với nước cất.
4.5 Hiện tượng đoản mạch ( Chạm)
Hình 2.6: Hiện tượng đoản mạch Nguyên nhân: Một ngăn ắc quy bị đoản mạch ( cực âm và cực dương chạm vào nhau bên trong ắc quy )
– Điện thế : cứ một ngăn ắc quy bị chạm, ắc quy bị mất đi khoảng 2,1V.
– Tỷ trọng điện dịch : không đều nhau giữa các ngăn, và ngăn bị chạm có tỷ trọng thấp hơn.
+ Sôi mạnh trong ngăn bị chạm do hiện tượng phân tích nước tại điểm gây chạm ( các ngăn còn lại không hoặc rất ít sôi )
+ Điện thế ắc quy giảm rất nhanh khi phóng điện.
+ Không sôi trong ngăn bị chạm do dẫn điện trức tiếp ( các ngăn còn lại sôi đều)
+ Điện thế ắc quy giảm dần sau khi hi nạp.
Cách khắc phục: Có thể súc nước nhiều lần, bằng cách cho nước cất vào bình và súc mạnh, nạp điện và kiểm tra lại Khả năng phục hồi tùy thuộc vào mức độ hoặc hình thức đoản mạch.
Nguyên nhân: Do chạm chập, hoặc do tiếp xúc kém với thiết bị; do lỗ thông hơi trên nút bị bịt kín khi nạp hoặc do tia lửa điện
Cách phòng ngừa: Kiểm tra, vệ sinh các đầu dây kết nối với thiết bị Khi nạp bổ xung nên mở các nút Tránh để tình trạng chập mạch trong quá trình tháo lắp, bảo dưỡng Không để bình gần những nơi có tia lửa điện.
Cách xử lý: Thay mới ( không được bảo hành )
Chắn sóc, bảo dưỡng ắc quy a xít – chì
5.1 Luôn giữ ắc quy ở nhiệt độ đảm bảo
Hình 2.8: Giữ ắc quy ở nhiệt độ đảm bảo
Việt Nam là nước có khí hậu tương đối khắc nghiệt, đặc biệt là vào mùa hè, nhiệt độ thường xuyên duy trì ở mức cao nên sẽ ảnh hưởng không tốt đến bình ắc quy Bạn nên sử dụng thêm một lớp phủ hoặc bao cách nhiệt dành cho ắc quy để tránh không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ tỏa ra dưới nắp ca-pô xe Nếu vào mùa đông, nhiệt độ xuống thấp, đặc biệt ở các vùng núi cao, ắc quy cũng sẽ bị ảnh hưởng Lúc này nên dùng tấm giữ nhiệt giúp bảo vệ ắc quy xe.
5.2 Chỉ châm thêm nước khi dung dịch thấp hơn mức quy định
Hình 2.9: châm thêm nước cho bình ắc quy
Nhiều tay lái thường tự châm nước cho bình ắc quy Nhưng việc này nếu làm không đúng cách, sẽ khiến nồng độ dung dịch trong ắc quy bị loãng, cộng thêm quãng đường di chuyển quá ngắn sau khi châm nước cất không đủ để sạc lại ắc quy, thì khi khởi động lại, ắc-quy sẽ khó hoạt động bình thường .Vì vậy, cần lưu ý rằng, chỉ châm thêm nước cho ắc-quy khi dung dịch trong ắc quy thấp hơn mức quy định. Một số loại ắc quy sử dụng ký hiệu MIN, MAX, khi bổ sung nước cất phải đảm bảo dung dịch cao hơn mức MIN và không vượt quá mức MAX.
5.3 Theo dõi mức điện áp
Hình 2.10: Theo dõi mức điện áp bình ắc quy
Bạn có thể dễ dàng kiểm tra mức điện áp đầu ra của ắc quy bằng cách cho ắc quy tải nặng trong khoảng 30 giây Nếu đồng hồ đo báo đèn xanh lá cây nghĩa là ắc quy của xe bạn vẫn có thể yên tâm hoạt động tốt.
5.4 Thường xuyên kiểm tra tình trạng của các dây điện nối vào bình
Hình 2.11: kiểm tra tình trạng của các dây điện nối vào bình. Đối với ắc quy kín, tình trạng hoạt động thường thể hiện trên nắp ắc-quy Cụ thể, màu xanh lá cây/xanh dương là dấu hiệu cho thấy ắc-quy vẫn hoạt động tốt; màu trắng cho dấu hiệu cần sạc thêm; màu đen/đỏ là báo hiệu ắc quy đã đến thời điểm cần thay thế Các tay lái nên thường xuyên kiểm tra tình trạng của các dây điện nối vào bình, nếu phát hiện dây nối bị lỏng, cần siết chặt Trường hợp dây nối bị dơ, rỉ sét, thì cần vệ sinh thay thế Nếu được bảo dưỡng đúng cách, ắc quy thường có "tuổi thọ" 2,5
5.5 Luôn giữ ắc quy được sạch sẽ
Hai loại hóa chất dùng để làm sạch ắc quy phổ biến là Baking soda và soda - còn gọi là “thuốc muối” Bạn có thể dùng bàn chải đánh răng để chà sạch các mảng bám trên các chuôi chỉ với 3 muỗng canh banking soda và 1 muỗng nước ấm Sau khi chà sạch, nên lau lại bằng khăn ướt rồi tiếp đó lau khô bằng khăn mềm sạch; có thể sử dụng các loại đồ uống có gas để loại bỏ các chất ăn mòn trên ắc quy xe Lưu ý,không chà trực tiếp trên nắp hoặc lỗ thông hơi nếu không muốn nước soda rơi vào trong ắc quy, có thể xảy ra phản ứng làm tràn dung dịch axit ra ngoài, gây nguy hiểm cho chính bạn.
MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU TRÊN Ô TÔ
Chức năng nhệm vụ máy phát điện xoay chiều trên ô tô
Máy phát đi n ố tốệ là thiếết b nằằm trong khoang máy đ ng c Có nhi m vị ộ ơ ệ ụ cung cấếp đi n nằng ph c v cho ho t đ ng bình thệ ụ ụ ạ ộ ường c a xe nh ằếc quy hay hủ ư ệ thốếng đèn xe, còi xe, điếằu hòa… Đấy là m t b ph n quan tr ng, khống th thiếếuộ ộ ậ ọ ể trến ố tố Nó mang đếến s t n nghi trong quá trình s d ng cũng nh đ m b o anự ệ ử ụ ư ả ả toàn cho tài xếế khi lái xe.
Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ khi một nam châm quay trong một cuộn dây sẽ tạo ra suất điện động (điện áp) trong cuộn dây.
Chỉnh dòng xoay chiều thành dòng một chiều
Các thiết bị điện trên ô tô sử dụng dòng điện một chiều nên máy phát sẽ cần phải chỉnh lưu dòng điện.
Chỉnh điện áp đầu ra
Dòng điện được tạo ra dựa trên nguyên lý quay một nam châm trong cuộn dây.
Vì vậy mà dòng điện sẽ phụ thuộc vào tốc độ của nam châm tức tốc độ của động cơ(vì nó dẫn động từ trục khuỷu động cơ) Cho nên dòng điện sẽ thay đổi theo tốc độ của động cơ Chính vì vậy mà cần phải điều áp dòng điện ra sao cho ổn định và phù hợp với các thiết bị điện.
Cấu táo và nguyên lý hoạt động của máy phát điện
Rotor: Rotor thực chất là một nam châm ở bên trong cuộn dây Stato Nó giúp sinh ra từ trường biến thiên từ đó tạo ra từ trừ trường biến thiên ở bên trong cuộn dây Stato Cuộn dây này được quấn xung quanh 6 cặp lõi cực tức là 12 cực từ Lực điện từ được tạo ra khi có dòng điện chạy bên trong Nhiệt độ sẽ được sinh ra trong Rotor do cường độ dòng điện tăng dần khi chạy qua Rotor Tùy từng các loại máy phát điện nên một số nhà sản xuất có thể trang bị thêm quạt gió đồng trục hoặc đơn giản chỉ cần thiết ế vỏ bên ngoài với vật liệu tản nhiệt tốt.
Stator: Bộ phận này tạo ra dòng diện xoay chiều 3 pha, nhờ vào sự thay đổi từ thông bởi rotor quay Stato bao gồm có lõi và cuộn dây, sẽ được đặt trong khung phía trước Do bộ phận này là nơi sinh ra nhiệt lớn nhất trong máy phát điện Nên các cuộn dây được bảo vệ bởi lớp vỏ cách nhiệt tốt chúng được bảo vệ bởi lớp vỏ cách nhiệt tốt.
Chổi than và cổ góp: Người ta sử dụng Graphit kim loại để làm chổi than Với mục đích là để giảm điện trở cũng như điện trở tiếp xúc và nó cũng giúp chống lại được sự ăn mòn.
Bộ chỉnh lưu: Bộ phận này giúp chỉnh lưu điều tiết dòng điện xoay chiều 3 pha thành dòng điện một pha.
Bộ điều áp (tiết chế): Đây là bộ phận giúp tiết chế máy phát điện và điều chỉnh điện áp ở mức ổn định nhất.
2.2 Nguyên lý hoạt động máy phát điện xoay chiều
Có rất nhiều cách để tạo ra dòng điện Nhưng trong máy phát điện ô tô thì người ta dùng quận dây và nam châm để phát sinh dòng điện bên trong cuộn dây. Suất điện động được sinh ra bên trong cuộn dây sinh ra càng lớn khi.
Tốc độ quay của nam châm hay động cơ nhanh
Khi nam châm dịch chuyển đến gần cuộn dây, từ thông sẽ xuyên qua cuộn dây tăng lên Ngược lại nếu nó ở xa cuộn đường sức từ đi qua cuộn dây sẽ bị giảm đi. Cuộn dây không muốn từ thông muốn từ thông đi qua nó biến đổi nên sẽ cố gắng tạo ra từ thông theo chiều chống lại những thay đổi xảy ra. Đó là những điều dựa trên lý thuyết vật lý cơ bản Còn trong thực tế thì Nam châm vĩnh cửu sẽ được thay thế bằng nam châm điện Mới đầu khi khởi động xe, nó sẽ lấy điện từ acquy Đồng thời được trang bị thêm lõi thép để làm tăng từ thông đi qua cuộn dây Từ thông móc vòng sẽ làm từ thông thay đổi liên tục.
Quy trình tháo lắp, kiểm tra sửa chửa máy phát điện
- Bước 1: Tháo giá đỡ chổi than Dùng tuốc nơ vít tháo các vít bắt, sau đó lấy cả cụm giá đỡ và chổi than.
- Bước 2: Tháo nắp chắn vòng bi phía sau: Dùng tuốc nơ vít tháo các vít bắt.
- Bước 3: Tháo 4 vít bắt nắp và thân: dung tuốc nơ vít dẹt tháo.
- Bước 4: Tháo ê cu đầu trục: dùng choòng xích giữ hoặc kẹp chặt pu li trên ê tô, xong nới ê cu bằng tuýp khẩu.
- Bước 5: Tháo pu li: móc mỏ vam chắc chắn vào rãnh pu li, dùng choòng vặn từ từ trục vam Xong lấy quạt gió và bạc cách.
- Bước 6: Tháo then bán nguyệt: dùng búa và đục cùn gõ chìm một đầu then xuống xong mới gõ nậy then lên.
- Bước 7: Tháo nắp trước: cho 3 mỏ vam móc đều vào phía trong tấm chắn bi,vam từ từ nắp máy ra khỏi trục.
- Bước 8: Tháo rô to: cho vam 3 mỏ móc đều vào thành nắp sau, dùng 3 chốt chèn vào rãnh vam cho thân vam thẳng đứng (để vam móc chắc vào thành nắp), xong vam từ từ để đẩy rô to ra.
Chú ý giữ stato để tránh làm đứt dây nối tới bộ chỉnh lưu.
- Bước 9: Tháo ê cu bắt 3 đầu dây của 3 pha với bộ chỉnh lưu bằng tuýp.
- Bước 10: Tháo ê cu của cọc dương máy phát bằng clê Chú ý: các vị trí đệm cách điện khi lắp lại.
- Bước 11: Tháo bộ chỉnh lưu khỏi nắp sau: dùng tuốc nơ vít dẹt tháo 3 vít giữ. Chú ý các vị trí đệm cách điện khi lắp lại.
- Bước 1: Lắp bộ chỉnh lưu vào nắp sau máy phát: dung tuốc nơ vít siết chặt cụm diode với nắp sau, sau đó xuyên qua cọc dương máy phát và gá ê cu siết chặt bằng choòng.
Chú ý: Phải lót tấm cách điện ở lỗ xuyên cọc dương máy phát (dưới bản cực
“+”) Các tấm đệm cách điện lót với các vít bắt cụm diode.
- Bước 2: Đấu 3 đầu dây stato với cụm diode, gá ê cu và siết chặt bằng tuýp.
- Bước 3: Lắp rô to với nắp sau: dùng búa, đệm gỗ gõ từ từ cho vòng bi vào ổ nắp sau.
- Bước 4: Lắp nắp trước bằng cách:
+ Cho ống cách vào trục.
+ Đặt cho nắp cân vào trục, sau đó dùng đệm gỗ gõ đều cho nắp vào cân 2 bên. + Gá vít siết chặt thân stato với nắp sau và nắp trước.
+ Lắp nắp đậy vòng bi phía sau: dùng tuốc nơ vít siết chặt.
Chú ý: Đặt cẩn thận, không làm cong cực dương máy phát và không được dùng kim loại để đệm khi gõ.
- Bước 5: Lắp ống cách, cánh quạt gió, pu li dẫn động, long đen và gá ê cu siết chặt bằng tuýp.
- Bước 6: Lắp cụm chổi than và gá vít siết chặt.
Chú ý: Khi lắp xong, bắt buộc phải dùng pu li để kiểm tra có tiếng kêu bất thường không Nếu có phải tháo máy phát kiểm tra lại.
- Quan sát nếu vành đồng cháy xém nhẹ thì dung giấy nhám mịn đánh bóng. Nếu cháy rỗ nặng thì phải thay mới.
- Dùng thước cặp kiểm tra: đường kính tiêu chuẩn: 14,2 ÷ 14,4mm Đường kính tối thiểu: 12,8 mm.
Hình 3.1: Kiểm tra vành đồng Kiểm tra bảo dưỡng chổi than
- Dùng thước cặp đo chiều dài chổi than Ví dụ: với máy phát G - 250 kích thước tiêu chuẩn 16mm, kích thước nhỏ nhất cho phép 8mm.
- Đối với máy phát do Nhật Bản sản xuất, đo độ nhô ra của chổi than Ví dụ: với máy phát G5A, G50A độ nhô tiêu chuẩn là 10,5mm; độ nhô nhỏ nhất cho phép là 4,5mm.
Hình 3.2: Kiểm tra bảo dưỡng chổi than
+ Chổi than phải tiếp xúc tốt (đạt 85% trở lên) Nếu cháy xém nhẹ dùng giấy nhám mịn đặt ngửa lên vành đồng để đánh sạch chổi than.
+ Chổi than phải di trượt nhẹ nhàng trong giá đỡ chổi.
Kiểm tra cuộn dây rô to
- Kiểm tra trị số điện trở của dây:
Hình 3.3: Kiểm tra cuộn dây rô to
+ Đặt 2 que đo vào 2 vành đồng tiếp điện.
+ Đọc trị số điện trở: Ví dụ: máy phát G - 250 và G - 273 chung rô to điện trở là 3,7 0,2 Máy phát G5A và G50A điện trở rô tô 2,8 ÷ 3
- Kiểm tra sự cách điện của cuộn dây rô to:
+ Đặt 1 que đo vào vành đồng, que còn lại đạt vào vấu cực (mass).
Yêu cầu: điện trở phải rất lớn (+ ) hoặc không có sự thông mạch là tốt nhất. Máy phát 12V cho phép Rcđ 12k , máy phát 24V cho phép R cđ 24k
Kiểm tra cuộn dây stato
- Kiểm tra sự thông mạch của cuộn dây stato (hình a):
Hình 3.4: Kiểm tra cuộn dây stato
+ Dùng đồng hồ VOM bật nấc đo điện trở 1
+ Đặt một que đo vào điểm trung tính, que còn lại đặt lần lượt vào các đầu ra của 3 pha.
Yêu cầu: phải có sự thông mạch (điện trở xấp xỉ bằng 0) Kiểm tra lại chắc chắn rằng các bối dây nằm chặt trong các rãnh của stato.
- Kiểm tra sự cách điện các cuộn dây (hình b):
+ Bật đồng hồ VOM về nấc đo điện trở 1
+ Đặt một que đo vào đầu dây ra bất kì của stato.
+ Que đo còn lại đặt vào thân stato.
Yêu cầu: không có sự thông mạch là tốt nhất Máy phát điện 12V cho phép
Rcđ 12k, máy phát 24V cho phép Rcđ 24k.
Kiểm tra bộ chỉnh lưu đi ôt
- Kiểm tra 3 đi ôt thuận:
+ Kiểm tra điện trở thuận:
Bật đồng hồ VOM về thang đo điện trở 1 Đặt que đỏ (+) vào cọc dương máy phát (B), que đen (-) lần lượt đặt vào các cọc đấu từ 3 pha của máy phát ra bộ chỉnh lưu.
Hình 3.5: Kiểm tra bộ chỉnh lưu đi ôt
Yêu cầu: Giá trị điện trở trên đồng hồ là R = 8 ÷ 10 , cho phép không quát
40 Nếu điện trở thuận lớn sẽ gây sụt áp tại diode làm điện áp phát ra giảm. + Kiểm tra điện trở ngược:
Bật đồng hồ VOM về thang đo điện trở 1 Đặt que đo âm đồng hồ (tức dương pin) vào cọc dương máy phát (B), que đo dương đồng hồ (tức âm pin) lần lượt đặt vào các cọc đấu từ 3 pha của máy phát ra bộ chỉnh lưu.
Yêu cầu: Không có sự thông mạch là tốt nhất Cho phép Rcđ 10k nếu điện trở ngược của các diode mà nhỏ cỡ hàng Ôm hoặc chục Ôm thì diode đã bị thủng (rò), không ngăn được dòng điện ngược.
- Kiểm tra 3 đi ôt nghịch:
+ Kiểm tra điện trở thuận:
Bật đồng hồ VOM về thang đo điện trở 1 Đặt que đo âm đồng hồ (tức dương pin) vào tấm âm diode (mass), que đo dương (tức âm pin) lần lượt đặt vào cọc đấu từ 3 pha của máy phát ra bộ chỉnh lưu.
Yêu cầu: R = 8 ÷ 10 , cho phép không quá 40 Nếu điện trở thuận lớn sẽt gây sụt áp tại diode làm điện áp phát ra giảm
+ Kiểm tra điện trở ngược:
Bật đồng hồ VOM về thang đo điện trở 1k Đặt que đo dương đồng hồ (tức âm pin) vào tấm âm diode, que đo âm đồng hồ (tức dương pin) lần lượt đặt vào các cọc đấu với 3 pha của cuộn dây stato.
Yêu cầu: Không có sự thông mạch là tốt nhất Nếu điện trở cách điện của các diode mà quá nhỏ cỡ hàng Ôm hoặc chục Ôm thì diode đã bị thủng (rò), dẫn tới dòng điện phát ra qua diode bị thủng ra mass không qua phụ tải, do đó điện áp phát ra giảm, cuộn dây bị nóng do đoản mạch.
Kiểm tra vòng bi (bạc đạn)
Có thể dùng tay lắc dọc, lắc ngang hai vòng bi để đảm bảo không có độ rơ, kẹt nếu không thoả mãn thì phải thay mới.
Hình 3.6: Kiểm tra vòng bi (bạc đạn)
