Phân chia nội dung thực hiện: SIT Họ và tên Nội dung 1 | Nguyễn Minh Đăng | Tìm hiểu các tiêu chuẩn GB, SAE, MCA và file word, Power Point, Mindmap 2 Dang Van Huong Em | Tim hiéu cac
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYÊN TÁT THÀNH KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ
at
NGUYEN TAT THANH
u cac dang ac quy khac va cac tiêu chuân đánh gia ắc quy
Môn học: Hệ thống điện động cơ
Lớp học: 22DOT3B
GVHD: Phạm Minh Đầu
Trang 2Phân chia nội dung thực hiện:
SIT Họ và tên Nội dung
1 | Nguyễn Minh Đăng | Tìm hiểu các tiêu chuẩn GB, SAE, MCA và file
word, Power Point, Mindmap
2 Dang Van Huong Em | Tim hiéu cac tiéu chuan BCI, CCA, JIS
3 Nguyễn Hoàng Thái | Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của ắc quy
4 Nguyễn Quốc Hùng | Tìm hiểu câu tạo của ắc quy AGM, GEL
5 | Lê Văn Dũng Tìm hiểu các tiêu chuân CA, IEC, EN
6 | Đào Thanh Thiết Tìm hiểu cấu tao cua pin Lithium, pin nhién liệu
Trang 3
Mục lục
1 CAC DANG AC QUY THƯỜNG DÙNG TRÊN Ô TÔ: 2 S2 22s rrey 4 1.1 ÁC QUY AGM (Absorbent Glass Mat): - 2-5 n1 S1 2E1E11211212111121 E2 xe 4 he 4
1.1.2 Nguyên lý hoạt động: - 0 201121122212 2111911111111111111111111 1218k ray 4
1.2 ÁC QUY GEL:: -5- + 121 1E11112212111112111111111 7112112121111 rerrye 5
1.2.2 Nguyên lý hoạt động ccc cee cesseesseesecenecstecssecnsesssesseeeseeneeeesssees 6
1.3 PIN LITHTIUM: : 2222212111211 121211 21271151 101111111111111 1811111111111 1 111gr 6
1.3.2 Nguyên lý hoạt động: L2 201121122211 n1 191111111111111111 111111111 8k tk ra 7
1.4 PIN NHIÊN LIỆU: 22: 2222222212222122221222211222112221121121121121212.ce 8
VAL, C80 tal ec ceeceecccceccseecescecssnecsssesstseesnseesneecsssecsunecsniessessusesineceesecieeeeeeeee 8
1.4.2 Nguyên lý hoạt động: 00201121122 11 0191101 1111111111111111 111118 ng ra 8
2 CAC TIEU CHUAN ĐÁNH GIÁ ẮC QUY: 5c 21 222121212111111271111 2e rrre 9
2.1 CCA (Cold Cranking Amps): 0 0ccccccccccccecseceseenecenecnsceseeeenssesssseseniseeeesseeeees 9 2.2 MCA (Marine Cranking Amp§): 2 2211211221121 111111111111 211 201110111121 xe 9 P9 v(0 s0 e 10 2.4 IEC (International Electrotechnical Comim1ss1on): 5-5552 2255552 10
2.6 BCI (Battery CouncIl International): - - c2 c1 2221112111211 1111 111111115222 11 2.7 J5 (Japanese Industrial StandardÌ): - 222 22212111211 2221 1152111155111 xe 11 PIN) I(60i (0:1 00 11 2.9 SAE (Soclety of Automotive En8Ø1I€€FS): 0 21112111221 11121 11125111 tre 12
TAI LIEU THAM KHẢO: 2252 22222212222112221122211221121112111112111212121 te 12
Trang 4Danh mục hình ảnh
Hình 1.1 Cấu tạo ắc quy AGM
Hình 1.2 Cấu tạo ắc quy GEL
Hình 1.3 Cấu tạo pin Lithium
Hình 1.4 Cấu tạo pin nhiên liệu
Trang 51 CAC DANG AC QUY THUONG DUNG TREN Ô TÔ:
1.1 AC QUY AGM (Absorbent Glass Mat):
La mét loai 4c quy chi-axit tién tiến, sử dụng công nghệ tắm sợi thủy tính để hấp thụ và giữ dung dịch điện phân
1.1.1 Cau tao:
Hinh 1.1 Cau tao ae quy AGM Cực dương (Anode): Thường làm từ chỉ oxit (PbO;), cực dương lưu trữ năng lượng và tham gia vào phản ứng hóa học trong quá trình sạc và xả
Cực âm (Cathode): Là chỉ (Pb), cực âm cũng tham gia vào các phản ứng hóa học tương tự như cực dương
Tấm sợi thủy tỉnh: Là thành phần chính trong ắc quy AGM, giúp hấp thụ và giữ dung dịch điện phân (axit sulfuric) Tắm này có khả năng giữ dung dịch mà không cho nó chảy ra ngoài
Dung dịch điện phân: Axit sunfuric (H,SO,) duoc hap thu trong cac tam soi thủy tình, tạo nên môi trường điện phân cho các phản ứng hóa học
Vỏ ắc quy: Thường làm từ nhựa ABS hoặc polypropylen, vỏ bảo vệ các thành
phần bên trong và ngăn ngừa rò rỉ
1.1.2 Nguyên lý hoạt động:
Khi sạc: Dòng điện được cung cập từ nguồn sạc sẽ sây ra phản ứng hóa học tại các tâm điện cực
Tai tam dương, chỉ oxit (PbO:) kết hợp với ion HỈ từ axit để tao ra chi sunfat (PbSO,)
PbO, + 3H" +80," —> PbSO, + 2HO
Tại tắm âm, chỉ (Pb) cũng phản ứng với ion sunfat dé tao ra chi sunfat
4
Trang 6Quá trình này tích tụ năng lượng dưới dạng điện hóa
Khi xả: Khi ắc quy cung cấp điện cho một tải, phản ứng hóa học diễn ra theo chiều ngược lại
Chì sulfate (PbSO,) tại cả hai tắm điện cực phân hủy, giải phóng điện năng và tai tao lai chi va chi oxit
PbSO, + 2H,0 — PbO, + 3H” + SO4””
PbSO, — Pb + SO4”
Trong quá trình nảy, ion H~ từ axit được giải phóng, tạo ra điện năng cho thiết
bị sử dụng
1.2.ÁC QUY GEL:
Là một loại ắc quy chì axit tiên tiến, trong đó điện phân được chuyền đổi thành dang gel nhờ việc thêm một chất tạo øel (thường là silica) vào axIt sunftr1c
1.2.1 Cau tao:
Coc binh Nut thong hoi
Tắm chắn
Hình 1.2 Cấu tạo ắc quy GEL Cực dương (Anode): Thường làm từ chì oxit (PbO;) Đây là nơi diễn ra phản ứng oxi hóa trong quá trình sạc và xả
Cực âm (Cathode): La chi (Pb), noi xay ra phản ứng khử trong quá trình sạc
và xa
Dung dịch điện phân ở dạng gel: Là hỗn hợp axit sulfric (H;SO/¿) và silica
Silica lam cho dung dịch này chuyên thành dạng gel, giúp giữ cho điện phân ôn định
và ngăn ngừa rò rỉ Điều này cũng giúp tăng cường tính an toàn và hiệu suất của ắc
quy
Trang 7Vỏ ắc quy: Thường làm từ nhựa ABS hoặc polypropylen, vỏ bảo vệ các thành phần bên trong và giữ cho ắc quy kín, ngăn chặn sự rò rỉ dung dịch
Tâm ngăn: Một sô thiết kê có thê bao ôm các tâm ngăn ø1ữa các cực đề ngăn
ngừa ngăn mạch và tôi ưu hóa hiệu suất
1.2.2 Nguyên lý hoạt động:
Khi sạc: Khi ắc quy được nạp điện, dòng điện từ bộ sạc sẽ chạy qua các tâm
điện cực
Tai tam dương chỉ oxit (PbO›) sẽ phản ứng với ion H" từ axit để tạo thành chỉ sunfat (PbSO,)
PbO; + 3H" +SO,7 — PbSO, + 2H;O
Tại tắm âm chỉ (Pb) cũng phản ứng với ion sulfate (SO,7) dé tạo ra chi sunfat
Pb +SO¿Ÿ — PbSO, Quá trình này tích trữ năng lượng dưới dạng hóa học
Khi xả: Khi ắc quy cung cấp điện cho một tải, phản ứng hóa học sẽ diễn ra theo chiêu ngược lại
Tại tắm dương chì sunfat (PbSO4) phân hủy, giải phóng điện năng và tái tạo chỉ
oxit
PbSO, + 2H,O — PbO, + 3H* + SO4””
Tại tắm âm chỉ sunfat cũng phân hủy, giải phóng điện năng và tái tạo chi
PbSO, — Pb + SO4”
Quá trình nay tao ra dòng điện cung cấp cho thiết bị sử dụng
1.3 PIN LITHIUM:
Là một loại pin sạc được sử dụng phô biến trong nhiều thiết bị điện tử và ứng
dụng công nghiệp nhờ vào ưu điểm vượt trội của nó Có nhiều loại pin lithium khac
nhau, nhưng hai loai chinh la pin lithium-ion (Li-ion) va pin lithium-polymer (Li-Po)
Trang 81.3.1 Cau tao:
LITHIUM ION
©
ELECTRON
S CATHODE TITANIUM DISULPHIDE
ELECTROLYTE
ANODE BARRIER
METALLIC LITHIUM
Hình 1.3 Cấu tao pin Lithium Điện cue dwong (Cathode): Thuong duoc lam tir cdc hop chat lithium nhu LiCoOQ:, LiMnO, hoadc LiFePO, Khi co dong dién chay qua, nguyén tu Lithium nhanh chóng tách khỏi cấu trúc tạo thành ion duong Lithium, Li’
Điện cực âm (Anode): Cực âm được cầu tạo từ graphit Có nhiệm vụ g1ữ lại
các ion Lithium Li*
Bộ phân tách: Còn gọi là mảng ngăn cách điện được làm bằng nhựa PE hoặc
PP Bộ phận này nằm giữa cực dương và cực âm, có nhiều lễ nhỏ, có chức năng ngăn cách giữa cực đương và cực âm Tuy nhiên, các ion Lĩ' vẫn được đi qua
Chất điện phân: Là chất lỏng lấp đầy hai cực và màng ngăn Dung dịch điện phân có chứa LIPF¿ và dung môi hữu cơ Dung dịch có chức năng như vật dẫn các ion
Li’ tt
1.3.2 Nguyên lý hoạt động:
Khi sạc: Khi pin được sạc, dòng điện từ bộ sạc sẽ làm cho các ion Lithtum di chuyền từ tâm dương (tắm đương) qua chất điện phân đến tắm âm
LiCoO, + Li +e —› LiạCoO;
Tai tam âm, các ion Lithium được lưu trữ trong cầu trúc carbon, trong khi điện tích dương được g1ữ lại
C+Li > LiC,
Qua trình nay øiúp tích trữ năng lượng dưới dạng hóa hoc
Khi xả: Khi pin cung cấp năng lượng cho thiết bị, các ion Lithium di chuyển từ
tam âm trở lại tâm dương qua chất điện phân
7
Trang 9LÍC, — C + LÏ + eˆ Tại tâm dương, các ion Lithium sẽ phản ứng với các electron, tạo ra điện năng cho thiệt bị sử dụng
L›CoO; —> LICoO; + LÏ +e_
Quá trình này tái tạo lại các thành phần điện cực và piải phóng điện năng
1.4 PIN NHIÊN LIỆU:
Là loại pin biến đổi năng lượnghóa học của nhiên liệu Không giống
như pin hoặc ắc quy, tế bảo nhiên liệu không bị mất điện và cũng không có khả năng
tích điện Tế bào nhiên liệu hoạt động liên tục khi nhiên liệu (hiẩrô) va chất Oxy hóa (oxy) được đưa từ ngoài vào Pin nhiên liệu là loại thiết bị năng lượng có mức thải
ô nhiễm gần như “bằng 0”, thân thiện với môi trường tuy nhiên giá thành của nó
không hề nhỏ
1.4.1 Cau tao:
Mang trac F
đổi proton \ \ 4 | „chỗ thiết xúc tá c
Tấm lưỡng + :
co YY 1 ⁄Z
\ ` «
II {i
Hinh 1.4 Cau tao pin nhiên liệu
Cực đương (Anode): Vật liệu dẫn điện, thường là carbon hoặc hợp chất carbon với chât xúc tác (thường 1a platinum)
Cực âm (Cathode): Tương tự như cực dương, thường là carbon với chất xúc tác
Điện phân: Có thê sử dụng màng điện phân polymer (Nafion0), oxit rắn hoặc dung dịch axit sunfuric
Màng phân tách: Vật liệu không dẫn điện như polymer hoặc ceramic
Hệ thống cung cấp nhiên liệu và oxy: Lưu trữ hydro ở áp suất cao và sử dung
không khí từ môi trường hoặc oxy tinh khiết
1.4.2 Nguyên lý hoạt động:
Ở bề mặt cực dương khí hiđrô được cung cấp vào và bị oxy hóa tạo ra 1on H” và electron:
2H: — 4H’ + de
8
Trang 10lon H* di chuyển qua điện phân đến cực âm Các electron được giải phóng
chuyền động qua mạch bên ngoải từ cực đương đến cực âm, tạo ra dòng điện cho thiết
bị sử dụng
Oxy (O;) từ không khí hoặc từ nguồn cung cấp được cấp vào cực âm Tại đây, ion HỶ và electron kết hợp với oxy để tạo ra nước (H;©):
O; + 4H" + 4e" = 2H,0
2 CÁC TIỂU CHUAN DANH GIA AC QUY:
2.1 CCA (Cold Cranking Amps):
Là chỉ số quan trọng để đánh giá khả năng khởi động của ắc quy trong điều kiện thời tiết lạnh Nó đo lường dòng điện tối đa mà ắc quy có thể cung cập trong 30 giây ở nhiệt độ -18°C (0°F) mà vẫn giữ được điện áp tối thiêu là 7,2V cho ắc quy 12V Khi nhiệt độ giảm, khả năng của ắc quy để cung cấp năng lượng sẽ bị ảnh hưởng Dau động co trở nên đặc hon, làm tăng lực cản khi khởi động Do đó, một ắc quy có CCA cao sẽ giúp đảm bảo rằng động cơ có thế khởi động một cách hiệu quả CCA là một chỉ số quan trọng đề đánh giá độ tin cậy của ắc quy Một ắc quy có CCA cao có khả năng khởi động tốt hơn trong các điều kiện lạnh, làm giảm nguy cơ bị chết máy trone mùa đông
Ac quy AGM: Dao dong tir 600 đến 800 CA, một số loại cao cấp có thể lên
tới 900 CCA
Ác quy GEL: Dao động từ 400 đến 600 CCA Một số loại có thê có CCA cao hơn, nhưng không phô biến bằng AGM
Pin Lithium: Có thể lên tới 1000 CCA hoặc hơn, tủy thuộc vào kích thước va
thiết kẻ
Pin nhiên liệu: Không có chỉ số CCA cụ thể, nhưng có thể cung cấp dòng điện liên tục mạnh mẽ
2.2 MCA (Marine Cranking Amps):
Là chỉ số tương tự như CCA, đặc biệt là trong các phương tiện hoạt động trong môi trường lạnh và âm ướt MCA đo dòng điện tối đa mà ắc quy có thể cung cấp trong
30 giây ở nhiệt độ 0°C (32°F) mà vẫn giữ điện áp tối thiểu là 7,2V cho ắc quy 12V Chỉ số này rất quan trọng cho khả năng khởi động đáng tin cậy trong điều kiện lạnh, giúp đảm bảo xe có thể khởi động đễ dàng Một ắc quy có MCA cao sẽ cung cấp
đủ năng lượng cần thiết để khởi động động cơ, ngay cả trong các tình huống căng thẳng, như khi động cơ đang hoạt động hoặc đang yêu cầu năng lượng cao
Ác quy AGM: Thường cao hơn CCA, có thê từ 700 đến 1000 MCA
Ác quy GEL: Thường dao động từ 500 đến 800 MCA
Pin Lithium: Có thê lên tới 1200 MCA hoặc hơn, tùy thuộc vào thiết kế
9
Trang 11Pin nhiên liệu: Không có chỉ số MCA cụ thể, nhưng có thể cung cấp đòng điện liên tục mạnh mẽ
2.3 CA (Cranking Amps):
Là chỉ số đo khả năng khởi động của ắc quy ở nhiệt độ 0°C (32°F), nhưng khác với CCA và MCA, CA không xác định thời gian cụ thê mà chỉ đo dòng điện tối đa mà
ắc quy có thé cung cấp Mặc dù CA không có thời gian cụ thể như CCA hoặc MCA, nhưng nó vẫn giúp đánh giá khả năng khởi động của ắc quy trong điều kiện lạnh Tuy nhiên, do không có quy định thời gian, chỉ số này thường ít được sử dụng hơn trong việc chọn ắc quy cho xe Khi lựa chọn, vẫn nên ưu tiên CCA hoặc MCA dé
có thông tin chính xác hơn về khả năng khởi động trong những điều kiện khắc nghiệt
Ác quy AGM: Thường dao động từ 600 đến 900 CA, với một số loại cao cấp
có thể lên tới 1000 CA
Ác quy GEL: Thường dao động từ 400 đến 700 CA
Pin Lithium: Có thê lên tới 1000 CA hoặc hơn, tùy thuộc vào thiết kế
Pin nhiên liệu: Không có chỉ số CA cụ thể, nhưng có thể cung cấp dòng điện liên tục và mạnh mẽ cho động cơ
2.4 IEC (International Electrotechnical Commission):
Là tô chức phát triên tiêu chuan quoc té cho các sản phâm điện va điện tử, bao gồm cả ắc quy Các tiêu chuẩn của IEC nhằm đảm bảo sự an toản, hiệu suất và độ tin cay của thiệt bị Các tiêu chuân IEC có thê quy định về các yêu tô như hiệu suât, khả năng chịu nhiệt, tuôi thọ và độ an toàn khi sử dụng
Việc tuân thủ các tiêu chuẩn này giúp đảm bảo rằng ắc quy đáp ứng các yêu cầu
kỹ thuật và môi trường, đông thời cung câp thông tin đáng tin cậy cho người tiêu dùng
về chat lượng sản phâm
Ác quy AGM và ắc quy GEL: Thường tuân thủ theo tiêu chuẩn IEC 60896-
21/22
Pin Lithium: Thuong tuan thủ các tiêu chuân IEC 62133 và IEC 62619 cho pin Lithtum-ion va Lithtum-polymer
Pin nhiên liệu: Thường tuân thủ theo IEC 62282
2.5 EN (European Norm):
Là hệ thống tiêu chuẩn châu Âu được áp dụng để đo lường hiệu suất của ắc quy, đặc biệt là ắc quy ô tô Tiêu chuẩn EN cung cấp các phương pháp thử nghiệm cụ thê để đánh giá khả năng khởi động, dung lượng và độ bền của ắc quy trong các điều kiện khác nhau Tiêu chuẩn EN được sử dụng để xác định các thông số như dòng khởi động ở nhiệt độ nhất định, thời gian su dung va kha năng phục héi sau khi xa
10