Máykhởi động loại giảm tốc giúp tăng momen xoắn bằng cách giảmtốc độ quay của phần ứng lõi motor qua bộ truyền giảm tốc.Piston của công tắc từ đẩy trực tiếp bánh răng chủ động đặt trêncù
MÁY KHỞI ĐỘNG
Cấu tạo máy khởi động
2.1.1 Các loại máy khởi động
2.1.1.1 Máy khởi động loại giảm tốc
Máy khởi động loại giảm tốc sử dụng motor tốc độ cao Máy khởi động loại giảm tốc giúp tăng momen xoắn bằng cách giảm tốc độ quay của phần ứng lõi motor qua bộ truyền giảm tốc. Piston của công tắc từ đẩy trực tiếp bánh răng chủ động đặt trên cùng một trục với nó và ăn khớp với vành răng.
2.1.1.2 Máy khởi động loại bánh răng hành tinh:
Máy khởi động loại bánh răng hành tinh dung bộ truyền hành tinh để giảm tốc độ quay của lõi (phần ứng) của mô-tơ.
Bánh răng khởi động ăn khớp với vành răng thông qua cần dẫn động giống như trường hợp máy khởi động đồng trục.
2.1.1.3 Loại đồng trục (loại thông thường)
Máy khởi động loại bánh răng hành tinh sử dụng bộ truyền hành tinh để giảm tốc độ quay lõi của motor Bánh răng dẫn động khởi động ăn khớp với vành răng thông qua cần dẫn động, giống như máy khởi động thông thường.
Hệ thống khởi động có máy khởi động này sử dụng các nam châm vĩnh cửu đặt trong cuộc cảm Cơ cấu đóng ngắt hoạt động tương tự máy khởi động loại bánh răng hành tinh.
2.1.2 Cấu tạo chung máy khởi động
Pole shoe with field coil
Cực từ stator Drive pinion Bánh răng đề
Bendix) Battery terminal Đầu cực (cọc
Pinion stop Vòng hạn chế dọc trục Cantact disc Đĩa công tắt từ
Winding Cuộn dây Field coid Cuộn dây stator
Plunger Piston Armature Rô to
2.1.3 Cấu tạo hệ thống chính máy khởi động
Công tắc từ hoạt động như một công tắt chính, đóng cắt dòng điện cấp cho động cơ khởi động Cơ cấu bendix được điều khiển bởi công tắc từ, đảm bảo sự ăn khớp giữa bánh răng bendix và vành răng fly-wheel trong quá trình khởi động và tách ra khi động cơ đạt tốc độ quay ổn định Cuộn hút chính với đường kính dây lớn hơn tạo ra lực từ trường mạnh hơn cuộn giữ, đảm bảo sự đóng cắt chắc chắn của tiếp điểm.
Vỏ máy khởi động này tạo ra từ trường cần thiết để cho mô tơ hoạt động Nó cũng có chức năng như một vỏ bảo vệ các cuộn cảm, lõi cực và khép kín các đường sức từ Cuộn cảm được mắc nối tiếp với phần ứng
2.1.3.3 Phần ứng và ổ bi cầu
Phần ứng tạo ra lực để quay motor Ổ bi cầu được sử dụng để giảm ma sát và hỗ trợ phần ứng quay với tốc độ cao
2.1.3.4 Chổi than và cổ góp
Chổi than và cổ góp tạo thành tiếp điểm trượt, đảm bảo cho dòng điện đi từ cuộn dây tới phần ứng theo một chiều nhất định Các lò xo chổi than nén vào cổ góp phần ứng và làm cho phần ứng dừng lại ngay khi máy khởi động tắt Chổi than, thường làm bằng than graphite, có khả năng chịu mài mòn cao và dẫn điện tốt.
Sự suy giảm lực ép của lò xo hoặc sự mòn của chổi than dẫn đến tăng điện trở tiếp xúc, gây ra tia lửa điện, làm giảm hiệu suất của động cơ và có thể gây hư hỏng cách điện Ngoài ra, điện trở tiếp xúc tăng cao còn làm giảm dòng điện cung cấp cho phần ứng, dẫn đến giảm mô-men xoắn.
Bộ truyền giảm tốc là một cơ cấu truyền động cơ khí, có chức năng giảm tốc độ quay và tăng mô-men xoắn của trục đầu vào.Trong hệ thống khởi động, bộ truyền giảm tốc truyền mô-men xoắn từ động cơ khởi động đến bánh răng dẫn động, giúp bánh đà quay với tốc độ thích hợp để khởi động động cơ đốt trong Tỷ số truyền của bộ giảm tốc thường trong khoảng 1/3 đến 1/4, tùy thuộc vào thiết kế cụ thể Bộ truyền giảm tốc thường được tích hợp một li hợp khởi động để kết nối và ngắt kết nối động cơ với tải.
Ly hợp khởi động đóng vai trò là một bộ phận truyền lực một chiều, kết nối động cơ khởi động với bánh đà của động cơ đốt trong Khi động cơ khởi động quay, ly hợp truyền mô-men xoắn đến bánh đà, giúp khởi động động cơ Khi động cơ đốt trong đạt đủ tốc độ tự hoạt động, ly hợp sẽ tự động ngắt kết nối để bảo vệ động cơ khởi động khỏi bị quá tải.
2.1.2.7 Bánh răng Bendix, then xoắn
Khi động cơ khởi động hoạt động, then xoắn sẽ truyền lực quay đến bánh răng dẫn động, khiến bánh răng này ăn khớp với vành răng truyền lực Lực ma sát giữa các răng bánh răng sẽ truyền mô-men xoắn từ động cơ khởi động đến bánh đà, giúp khởi động động cơ Khi động cơ đốt trong đạt đủ tốc độ, lực quán tính sẽ làm cho then xoắn trượt và ngắt kết nối giữa hai bánh răng, bảo vệ động cơ khởi động.
Nguyên lý làm việc của máy khởi động
Khi bật khóa điện ở nút START lúc này dòng điện dương đi từ dương ắc quy đi qua cặp tiếp điểm của ổ khóa điện rồi đi vào cuộn hút, cuộn giữ Sau đó đó đi qua cuộn hút rồi qua phần ứng của cảm của mô tơ đề và ra âm ắc quy Khi tạo ra từ trong các cuộn hút và giữ sẽ làm từ hóa lõi cực do vậy piston của công tắc từ bị hút vào lõi cực của nam châm điện Khi piston bị hút lúc này làm cho đĩa tiếp điểm trên đầu piston đóng cặp tiếp điểm C,M để nối dương cho mô tơ đề, đồng thời đẩy bánh răng đề vào ăn khớp với vành răng trên bánh đà. Để duy trì điện áp kích hoạt công tắc từ, một số xe có relay khởi động đặt giữa khoá điện và công tắc từ.
Khi đĩa tiếp điểm(công tắc chính) nối hai cực C,M lúc này không có dòng điện chạy qua cuộn hút vì hai đầu cuộn hút đều là dương (Bị đẳng áp), cuộn cảm và cuộn ứng nhận trực tiếp dòng điện từ ắc quy làm cho cuộn dây phần ứng bắt đầu quay với tốc độ cao và kéo trục cơ quay để khởi động Ở thời điểm này piston được giữ để đóng cặp tiếp điểm C,M là nhờ lực điện từ của cuộn giữ do không có dòng điện chạy qua cuộn hút
TH3: Hồi về (nhả khóa đề)
Khi khóa điện được nhả từ nấc START về nấc ON do vậy chân cuộn hút và giữ mất điện dương từ ổ khóa Nhưng lúc công tắc chính trên công tắc từ vẫn đóng lên dương ắc quy chạy qua hai cuộn hút và giữ dưới dạng nối tiếp Do các cuộn được cuốn cùng chiều và cùng số vòng dây lên dòng điện bị đổi chiều lên từ giữa hai cuộn bị triệt tiêu lẫn nhau do vậy không giữ được piston Do đó piston bị lò xo đẩy ngược lại tách đĩa tiếp điểm ra khỏi hai cựcC,M làm cho mô tơ đề không quay.
Kiểm tra máy khởi động
2.3.1.2 Tháo rã công tắc từ
2.3.1.3 Tháo rã công tắt Bendix
2.3.2 Kiểm tra máy khởi động
Quan sát bằng mắt xem cuộn dây roto và cổ góp xem có bị bẩn hay không Nếu bẩn và cháy sẽ khiến máy đề hoạt động không đúng Nếu bẩn, hãy vệ sinh cụm roto bằng chổi và khăn lau.
Kiểm tra chạm mạch các khung dây rotor: Đặt rotor lên máy kiểm tra chạm mạch, đặt lưỡi cưa song song với lõi và quay rotor bằng tay Nếu khung dây bị chạm mạch thì sẽ làm cho lưỡi cưa hút xuống.
Khung dây bị chạm là hiện tượng các lớp cách điện bị bong ra làm các khung dây chạm nhau Điều này sẽ làm thành một mạch kín.
Trong một rotor, các khung dây được quấn ở rìa ngoài của rotor. Nhờ cấu tạo của máy kiểm tra, số đường sức đi vào lõi rotor bằng số đường sức đi ra Do vậy trên các khung dây sinh ra sức điện động thuận và sức điện động ngược, tổng của chúng bằng không nên không có dòng điện đi qua khung.
Nếu có các khung bị chạm, một mạch kín hình thành làm mất trạng thái cân bằng, tạo dòng điện chạy qua khung Từ trường của dòng này sẽ hút lưỡi cưa dính vào rotor.
Kiểm tra thông mạch cuộn Rotor
Kiểm tra thông mạch và cách điện của roto: dùng đồng hồ điện để kiểm tra cách điện giữa cổ góp, lõi roto và thông mạch giữa các thanh dẫn điện của cổ góp.
Kiểm tra chạm mát lấy đầu đồng đồng hồ nối với trục hoặc lõi thép đầu còn lại nối với các cực trên cổ góp nếu khim lên bị chạm mát.
Kiểm tra ngắn mạch đo các phiến cực trên cổ góp nếu giá trị trở lằm trong khoảng 0,1 Ω hoặc lớn hơn
Kiểm tra cuộn dây bị đứt.
Dùng đồng hồ đo thông mạch bằng cách ta lấy một đầu kim liên kết với một phiến cực trên cổ góp đầu còn lại liên kết các phiến cực còn lại và quan sát kim đồng hồ nếu kim lên thì tốt còn không bị hở mạch.
Kiểm tra cổ góp bị mòn.
Sử dụng thước kẹp để đo đường kính ngoài của cổ góp Mài nhẵn bề mặt ngoài của cổ góp nếu có lồi lõm Kiểm tra độ mòn của cổ góp: Đặt rotor lên khối chữ V, dùng tay quay rotor, đọc giá trị so kế.
Các hư hỏng và hiện tượng khi làm việc.
Cuộn dây bị chạm mạch do cháy lớp sơn cách điệnlàm cho các khung dây bị chạm nhau do vậy xảy ra hiện tượng khi bật khóa đề mô tô quay yếu hoặc không quay.
Cuộn Dây bị đứt do vậy xảy ra hiện tượng khi bật khóa đề mô tơ không làm việc.
Cổ góp bị mòn làm cho sự tiếp xúc với chổi than kém và xảy ra hiện tượng khi bật khóa đế mô tơ quay yếu hoặc không quay được.
Dùng tay quay ổ bi, lắng nghe và cảm nhận tiếng kêu và sự đảo.
2.3.2.2 Kiểm tra stator máy khởi động:
Kiểm tra thông mạch cuộn Stator
Kiểm tra cuộc cảm: dùng đồng hồ đo điện (VOM) để kiểm tra thông mạch giữa các dây dẫn chổi than và dây dẫn, cách điện giữa chổi than và phần cảm.
2.3.2.3 Kiểm tra cách điện Stator Đo cách điện của stator bằng cách đo điện trở từ chổi than đến vỏ máy khởi động
Sử dụng thước kẹp đo chiều dài dọc tâm chổi than Thay mới chổi than nếu kết quả đo nhỏ hơn giới hạn, kiểm tra vị trí nứt, vỡ và thay thế nếu cần thiết Kiểm tra cách điện giá giữ chổi than: Đo điện trở cách điện giữa chổi than dương và chổi than âm trên giá giữ chổi than
Kiểm tra lò xo của chổi than: Nhìn bằng mắt kiểm tra lò xo không bị yếu hoặc rỉ sét.
Kiểm tra chổi thang Kiểm tra giá giữ chổi than
2.3.2.5 Kiểm tra ly hợp cài khớp
Ta có thể quan sát các bánh răng xem có bị vỡ không Ngoài ra ta thực hiện giữ áo trong và xoay áo ngoài theo hai chiều nếu xoay được cả hai chiều thì chứng tỏ cơ cấu hỏng khắc phục là thay mới.
Cách 1: Nối cực âm ắc quy vào chân tiếp điểm nối mô tơ (M) và nối dương ắc quy vào chân khởi động (chân 50) nếu cơ cấu cài khớp đẩy ra hoặc hai cực tiếp điểm C nối M thì chứng tỏ cuộn hút tốt
Cách 2: Dùng đồng hồ đo chân 50 với chân M nếu không thì cuộn hút hỏng
Cách 1: Nối cực âm ắc quy vào vỏ với chân tiếp điểm nối mô tơ (M) và nối dương ắc quy vào chân khởi động (chân 50) với chân tiếp điểm nối dương ắc quy thường trực (C, 30 ) nếu cơ cấu cài khớp đẩy ra và không trả lại luôn thì chứng tỏ cuộn giữ tốt
Cách 2: Dùng đồng hồ đo chân 50 với chân vỏ công tắc từ nếu không thì cuộn hút hỏng
Kiểm tra cặp tiếp điểm C,M.
Cách 1: Cho cuộn hút và giữ làm việc và dùng đồng hồ đo thông mạch hai chân tiếp điểm C,M nếu kim không lên chứng tỏ cặp tiếp điểm hỏng.
Cách 2: Ấn trực tiếp điểm rồi dùng đồng hồ đo thông mạch nếu kim không lên thì tiếp điểm hỏng.
Các hư hỏng và hiện tượng của công tắc từ (Rơ le, chuột đề)
Hỏng cuộn hút thường xảy ra hiện tượng là khi bật khóa đề công tắc từ không làm việc
Hỏng cuộn giữ thường xảy ra hiện tượng là khi bật khóa đề có tiếng kêu tành tạch liên tục
Hỏng cặp tiếp điểm thường xảy ra hiện tượng là khi bật khóa đề công tắc từ có làm việc nhưng mô tơ không quay hoặc yếu.
Các điểm bôi mỡ và bảng giá trị lực siết của máy khởi động.
2.3.4.1 Kiểm tra điện áp của accu:
Thực hành máy khởi động trên mô hình
2.4.1 Thực hành máy khởi động trên mô hình số 1
2.4.2 Thực hành máy khởi động trên mô hình số 22.4.2.1 Mô hình máy khởi động ở hộp số MT
2.4.2.2 Mô hình máy khởi động ở hộp số AT
Thiết kế mạch điện của máy khởi động
2.5.1 Mạch khởi động chìa thường không sử dụng hộp điều khiển động cơ ECU ở hộp số AT
2.5.2 Mạch khởi động chìa thường không sử dụng hộp điều khiển động cơ ECU ở hộp số MT
2.5.3 Mạch khởi động chìa thường không sử dụng hộp điều khiển động cơ ECU ở hộp số AT
2.5.4 Mạch khởi động chìa SMARTKEY sử dụng hộp điều khiển động cơ ECU ở hộp số MT/AT
2.5.5 Mạch khởi động chìa khóa IMMOBILIZER sử dụng hộp điều khiển động cơ ECU ở hộp số MT/AT
2.5.6 Mạch khởi động chìa thường sử dụng hộp điều khiển động cơ ECU ở hộp số AT
Pin Lithium ion
2.6.1 Cấu tạo pin Lithium ion
Cấu tạo pin lithium ion bao gồm: 1 cực dương, 1 cực âm, bộ phân tách, chất điện phân và hai bộ thu dòng điện.
Cấu tạo của pin lithium-ion bao gồm 3 bộ phận chính
Vật liệu dùng làm điện cực dương là LicoO2 và LiMnO4 Cấu trúc phân tử bao gồm phân tử Oxide Coban liên kết với nguyên tử Lithium Khi có dòng điện chạy qua, nguyên tử Lithium nhanh chóng tách khỏi cấu trúc tạo thành ion dương Lithium, Li+.
Cực âm được cấu tạo từ Than chì (graphene) và các vật liệu Cacbon khác có chức năng lưu giữ các ion Lithium L+ trong tinh thể.
Bộ phân tách hay còn gọi là màng ngăn cách điện được làm bằng nhựa PE hoặc PP Bộ phận này nằm giữa cực dương và cực âm, có nhiều lỗ nhỏ, có chức năng ngăn cách giữa cực dương và cực âm. Tuy nhiên, các ion Li+ vẫn được đi qua.
Chất điện phân là chất lỏng lấp đầy hai cực và màng ngăn Dung dịch điện phân có chứa LiPF6 và dung môi hữu cơ Dung dịch có chức năng như vật dẫn các ion Li+ từ.
Chất điện phân là môi trường truyền ion lithium giữa 2 điện cực trong quá trình sạc và xả pin Nguyên tắc cơ bản trong dung dịch điện ly cho pin li-on là có độ dẫn ion tốt Cụ thể độ dẫn ion liti ở mức 1-2 S/cm ở nhiệt độ phòng Tăng 30-40% khi nhiệt độ lên 40 độ và giảm nhẹ khi nhiệt độ xuống 0 độ C.
2.6.2 Nguyên lý hoạt động của pin Lithium ion
Trong cơ chế hoạt động pin lithium ion, cực âm, cực dương đóng vai trò là nguyên liệu trong phản ứng điện hóa Dung dịch điện phân tạo môi trường dẫn cho ion liti di chuyển giữa 2 điện cực âm và dương Dòng điện chạy ở mạch ngoài khi pin di chuyển Quá trình này thể hiện ở quy trình sạc, xả Cụ thể như sau:
Nguyên lý hoạt động của pin Lithium ion thể hiện qua quy trình sạc
Ion-liti mang điện dương di chuyển từ cực âm (thường là graphite) qua dung dịch điện ly sang cực dương và dương cực sẽ có phản ứng với ion liti Mỗi ion Li dịch chuyển từ cực âm sang cực dương trong pin thì ở mạch ngoài, lại tiếp tục có 1 electron chuyển động từ cực âm sang cực dương, sinh ra dòng điện chạy từ cực dương sang cực âm Điều này tạo ra cân bằng điện tích giữa 2 cực.
Quá trình sạc diễn ra ngược lại quá trình xả Dưới điện áp sạc, electron bị buộc chạy từ điện cực dương của pin (trở thành cực âm), ion Li tách khỏi cực dương di chuyển trở về điện cực âm của pin (ở quy trình này đóng vai trò cực dương) Trong quá trình sạc và xả pin sẽ đảo chiều.
Trong một chu kỳ phóng điện, những nguyên tử liti ở cực dương bị ion hóa và tách khỏi các điện tử của chúng Các ion liti di chuyển từ cực dương và đi qua chất điện phân cho đến khi chúng đến được cực âm Tại đây chúng tái kết hợp với các điện tử và trung hòa về điện.
Pin thể rắn
2.7.1 Cấu tạo pin thể rắn
Pin thể rắn (solid-state battery) có cấu tạo gồm ba thành phần chính: cực dương, chất điện phân rắn và cực âm Dưới đây là mô tả về cấu tạo chi tiết của pin thể rắn:
Cực dương: Cực dương trong pin thể rắn thường được làm từ vật liệu dẫn điện hoặc vật liệu bán dẫn, chẳng hạn như oxit kim loại, sulfide hoặc polymer dẫn điện Cực dương chứa các chất mang điện dương như lithium (Li+), natri (Na+) hoặc kali (K+).
Chất điện phân rắn: Chất điện phân rắn là thành phần quan trọng trong pin thể rắn, có chức năng là ngăn cách cực dương và cực âm, đồng thời cho phép chuyển dịch ion điện trong pin Chất điện phân rắn thường là các chất bán dẫn hoặc polymer dẫn điện Ví dụ, chất điện phân rắn có thể là các loại sulfide, oxit, polymer polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), hoặc các loại chất điện phân rắn mới được nghiên cứu và phát triển.
Cực âm: Cực âm trong pin thể rắn thường được làm từ vật liệu bán dẫn, chẳng hạn như sulfide, oxit kim loại hoặc polymer Cực âm chứa các chất mang điện âm như sulfur (S2-), oxi (O2-), hoặc các ion khác tùy thuộc vào loại pin.
Cấu trúc của pin thể rắn cho phép ion lithium hoặc các ion khác di chuyển qua chất điện phân rắn từ cực âm đến cực dương và ngược lại khi pin hoạt động Quá trình này xảy ra trong trạng thái rắn, giúp tránh các vấn đề liên quan đến dung dịch điện phân như trong pin lithium-ion truyền thống Cấu trúc thể rắn cũng mang lại những lợi ích như an toàn hơn, khả năng chịu nhiệt tốt hơn, và tuổi thọ pin kéo dài hơn.
Cấu trúc Pin thể rắn
2.7.2 Nguyên lý hoạt động pin thể rắn
Nguyên lý hoạt động của pin thể rắn (solid-state battery) dựa trên quá trình di chuyển ion trong chất điện phân rắn giữa cực dương và cực âm Dưới đây là mô tả về nguyên lý hoạt động cơ bản của pin thể rắn:
Khi pin thể rắn được sạc, điện áp được áp dụng vào cực dương và cực âm của pin.
Các ion lithium (hoặc các ion khác tùy thuộc vào loại pin) trong cực âm được giải phóng và di chuyển qua chất điện phân rắn đến cực dương.
Trong quá trình này, các electron được giải phóng từ cực âm và di chuyển qua mạch ngoài để tạo dòng điện.
Khi pin thể rắn được sử dụng (xả pin), quá trình ngược lại diễn ra.
Điện áp được áp dụng vào cực dương và cực âm của pin. Ion lithium (hoặc các ion khác) trong cực dương bắt đầu di chuyển qua chất điện phân rắn đến cực âm.
Trong quá trình này, electron từ mạch ngoài được đưa vào cực âm để tham gia vào quá trình phản ứng hóa học, tạo ra dòng điện.
Quá trình di chuyển ion trong chất điện phân rắn trong pin thể rắn xảy ra trong trạng thái rắn, khác với pin lithium-ion truyền thống sử dụng chất điện phân lỏng Chất điện phân rắn trong pin thể rắn đóng vai trò như một bộ lọc ion, giúp điều chỉnh sự di chuyển của ion lithium và electron, đồng thời ngăn chặn các phản ứng không mong muốn và tạo điều kiện an toàn cho hoạt động của pin. Điểm mạnh của pin thể rắn bao gồm hiệu suất cao, khả năng lưu trữ năng lượng lớn, tuổi thọ pin kéo dài, an toàn hơn và khả năng hoạt động ở nhiệt độ cao Tuy nhiên, công nghệ pin thể rắn vẫn đang trong quá trình nghiên cứu và phát triển để đạt được hiệu suất và chi phí tối ưu, trước khi có thể áp dụng rộng rãi trong các ứng dụng thương mại.
So sánh pin thể rắn và pin Lithium-ion
Pin thể rắn có gì khác biệt so với Pin Lithium-ion là ở chất điện phân, với pin Lithium-ion là chất điện phân dạng lỏng, trong