Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ

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 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2014 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 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 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy 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 riêng địa 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 quan: 0743.862.357 (DĐ: 0945.897.141) Điện thoại nhà riêng: E-mail: nkbang20@yahoo.com.vn II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ …/… đến …/ …… Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: 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 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 thi tốt nghiệp: Người hướng dẫn: 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 môn thi tốt nghiệp: “Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ” CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG i Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: 26/10/2014 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 – 9/2013 Trường Đại học Trà Vinh 10/2013 đến Chi nhánh huyện Tiểu Cần – 12/2013 Trường Đại học Trà Vinh Phó Trưởng Chi nhánh Quyền Trưởng Chi nhánh Trung tâm nghiên cứu thích ứng 01/2014 đến biến đổi khí hậu & Hỗ trợ phát triển cộng đồng – Trường Đại học Phó Giám đốc 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 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 201… (Ký tên ghi rõ họ tên) CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG iii Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ CẢM TẠ Thông thường, muốn tích điện nghĩ đến pin accu nguồn điện hóa quen thuộc Các nguồn điện hóa phổ biến có nhược điểm chung có dung lượng hạn chế, sản phẩm phế thải chúng không thân thiện với môi trường Thời gian nạp accu đòi hỏi nhiều Công nghệ vật liệu tiên tiến nano cho phép khắc phục nhược điểm Ngày người ta chế tạo siêu tụ điện có điện dung tới 5000 fara cao điện dung tụ điện thông thường hàng tỷ lần, thời gian nạp khoảng 10 giây Siêu tụ điện mở triển vọng ứng dụng vô to lớn Được hướng dẫn Thầy PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG, người thực đề tài chọn đề tài luận văn thạc sĩ "Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ" Đây đề tài có tính thực nghiên cứu thành công góp phần giúp giảm chi phí cho người sử dụng xe gắn máy, giảm mức độ ô nhiễm môi trường Người thực đề tài xin bày tỏ lòng biết ơn hướng dẫn tận tình Thầy PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG định hướng giúp đỡ trình nghiên cứu thực đề tài Xin chân thành cảm ơn Quý thầy phản biện đề tài giành thời gian cho ý kiến đáng quý giúp đề tài hoàn thiện Người thực đề tài cảm ơn Quý Thầy Cô 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 môn học giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho người thực đề tài hoàn thành nhiệm vụ học tập thực hoàn thành đề tài Người thực đề tài mong nhận ý kiến quý báu quý Thầy, Cô bạn đồng giúp cho đề tài hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Học viên thực Nguyễn Khắc Bằng CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG iv Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ TÓM TẮT Nhằm mục đích tìm nguồn dự trữ lượng để thay cho accu có nhược điểm tuổi thọ thấp, dung lượng hạn chế, thời gian nạp nhiều giờ, loại accu hoàn hảo làm việc không năm, sản phẩm chúng không thân thiện với môi trường Đồng thời, chì kim loại độc gây tổn hại cho hệ thần kinh, rối loạn não máu, gây sẩy thai phụ nữ giảm khả sinh sản nam giới tiếp xúc lâu ngày với chì Công nghệ vật liệu tiên tiến nano cho phép khắc phục nhược điểm accu Ngày nay, người ta chế tạo siêu tụ điện có điện dung tới 5000 Fara với đặc điểm thời gian nạp nhanh, cho phép phóng nạp nhiều lần có tuổi thọ cao Từ nhược điểm accu chì đặc điểm bật siêu tụ điện, với nghiên cứu trước nước, nên cần thiết có nghiên cứu dùng siêu tụ điện để thay cho accu Vì thế, chọn thực đề tài “Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ” Khi nghiên cứu, thiết kế 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 siêu tụ Đồng thời, thực nghiệm, đánh giá trình phóng, nạp số lần khởi động động siêu tụ mạch điện xe gắn máy Honda Dream II Sau thực nghiệm chuyển đổi dùng siêu tụ điện đạt kết thời gian nạp nhanh 50 lần so với accu, số lần khởi động động nổ tắt máy khởi động lại 10 lần, khởi động không cho động nổ lần, trọng lượng nhẹ 5,6 lần so với accu Tuy nhiên, trình thực nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện dùng để khởi động xe Honda Dream II nên chưa phù hợp với loại xe gắn máy khác, phần thiết kế hộp đựng siêu tụ điện chưa thẩm mỹ mà dùng để thực nghiệm CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG v Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy 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 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 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 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy 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 chữ viết tắt xii Danh sách bảng xiii Danh sách hình xiv Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu, kết nghiên cứu nước công bố 1.1.1 Tổng quan hệ thống điện xe gắn máy 1.1.2 Nguồn điện xe gắn máy 1.2.1.1 Nguồn điện xoay chiều (AC) 1.1.2.2 Nguồn điện chiều (DC) 1.1.3 Accu 1.1.4 Vấn đề môi trường 1.1.5 Siêu tụ điện 1.1.6 Các kết nghiên cứu nước 1.1.6.1 Trong nước 1.1.6.2 Ngoài nước 1.2 Mục đích đề tài 10 1.3 Nhiệm vụ đề tài giới hạn đề tài 10 1.3.1 Nhiệm vụ đề tài 10 CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG vii Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ 1.3.2 Giới hạn đề tài 10 1.4 Phương pháp nghiên cứu 10 Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT 11 2.1 Nguồn điện 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 điện 11 2.1.1.3 Nguồn điện xoay chiều đổi thành điện chiều 11 2.1.2 Accu (nguồn điện chiều) 12 2.1.2.1 Accu chì – axít 13 2.1.2.2 Accu Lithium – ion 13 2.2 Hệ thống khởi động điện 15 2.2.1 Cấu tạo chung hệ thống 15 2.2.1.1 Sơ đồ khởi động số loại xe gắn máy 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 hệ thống khởi động điện 20 2.3 Tụ điện 20 2.3.1 Cấu tạo tụ điện 20 2.3.2 Đặc tính tụ dòng điện 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 xả 22 2.3.2.5 Điện áp làm việc 23 2.3.2.6 Thông số kỹ thuật đặc trưng tụ điện 23 2.3.3 Phân loại tụ điện 24 2.3.3.1 Tụ oxit hóa (thường gọi tụ hóa) 24 2.3.3.2 Tụ gốm (Ceramic) 24 CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG viii Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy 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 tụ 26 2.3.4.1 Tụ nạp điện 27 2.3.4.2 Tụ xả điện 28 2.3.5 Đặc tính tụ điện dòng điện xoay chiều 28 2.3.5.1 Biên độ cực đại 29 2.3.5.2 Sức cản tụ điện AC 29 2.3.5.3 Góc pha điện áp dòng điện 30 2.3.5.4 Áp dụng định luật Ohm cho mạch điện 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 tụ điện 33 2.3.7.1 Tụ dẫn điện số cao 33 2.3.7.2 Tụ nạp xả điện 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 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 hệ thống điện xe gắn máy Honda Dream II 53 3.1.2 Trị số thiết bị bóng đèn 54 CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG ix Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ 3.2 Vị trí phận màu dây chuẩn xe Honda Dream II 55 3.2.1 Moteur đề bắt liền với catte trái phía hai dây 55 3.2.2 Mâm điện bắt catte đề gồm cuộn dây 55 3.2.3 Khóa công tắc máy bố trí nách tay lái bên phải bốn dây 55 3.2.4 Nút đề, công tắc đèn công tắc thắng tay bố trí tay cầm bên phải dây 55 3.2.4.1 Nút đề hai dây 55 3.2.4.2 Công tắc đèn ba dây 55 3.2.4.3 Công tắc thắng tay hai dây 56 3.2.5 Công tắc đèn pha, cốt, nút ấn còi công tắc signal bố trí tay cầm bên trái dây 56 3.2.5.1 Công tắc pha, cốt dây 56 3.2.5.2 Nút ấn còi hai dây 56 3.2.5.3 Công tắc signal dây 56 3.2.6 Cụm CDI có năm cọc 56 3.2.7 Diode tiết chế (regulator) bốn dây 57 3.3 Qui luật dây 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 đánh lửa 60 3.3.4 Mạch còi thắng 61 3.3.5 Mạch đèn số báo xăng 62 3.4 Nghiên cứu, tính toán dùng siêu tụ điện thay accu xe gắn máy 63 3.4.1 Sơ đồ khối thay siêu tụ cho accu 63 3.4.2 Thông số kỹ thuật đặc trưng siêu tụ điện 64 3.4.3 Tính toán chọn siêu tụ 64 3.4.3.1 Phương án 64 3.4.3.2 Phương án 65 3.5 Thiết kế lại hệ thống cung cấp điện cho xe gắn máy siêu tụ 69 CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG x Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy 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 hộp chứa bình accu cũ 70 3.5.2.2 Thiết kế lại hộp bình để lắp siêu tụ điện 71 Chƣơng THỰC NGHIỆM, ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN XE GẮN MÁY BẰNG SIÊU TỤ 72 4.1 Mục đích thực nghiệm 72 4.2 Thực nghiệm chuyển đổi hệ thống điện xe gắn máy siêu tụ 72 4.2.1 Thực lắp siêu tụ 72 4.2.2 Sơ đồ toàn mạch điện cho xe gắn máy siêu tụ 73 4.3 Đánh giá phóng, nạp siêu tụ mạch điện xe gắn máy thay 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 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 76 4.3.3 Thử nghiệm số lần khởi động động 76 4.3.3.1 Số lần khởi động cho động nổ 76 4.3.3.2 Số lần khởi động không cho động nổ 76 4.4 So sánh thời gian phóng, nạp siêu tụ điện so với accu 77 Chƣơng 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 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy 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 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 3.1: Giá thành siêu tụ điện 350 F – 2,7 V theo http://vn.mouser.com/ProductDetail/Maxwell-Technologies/BCAP0350E270T11/?qs=SLym9Mzz6zOkA1n1aMfE2Q%3D%3D 71 Bảng 4.1: So sánh thời gian phóng, nạp siêu tụ điện so với accu 77 CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG xiii Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1: Công nhân làm chì xưởng gia công (Ảnh: CTV) Hình 1.2: Bụi chì bám kín từ đầu đến chân người công nhân (Ảnh: CTV) Hình 2.1: Quá trình phóng điện accu 14 Hình 2.2: Quá trình nạp điện 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 chi tiết 17 Hình 2.7: Cấu tạo tụ điện 20 Hình 2.8: Tụ nạp điện 21 Hình 2.9: Tụ xả điện 21 Hình 2.10: Ký hiệu hình dáng 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 tụ 30 Hình 2.20: Đồ thị góc lệch pha uc(t) ic(t) 30 Hình 2.21: Mạch điện 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 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ Hình 2.25: Tụ dẫn 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 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 lượng pin, accu, siêu tụ điện 39 Hình 2.36: Ảnh chụp kính hiển vi điện tử lớp graphene cong 40 Hình 2.37: Ảnh chụp TEM lớp graphene phẳng có chổ chồng lên 41 Hình 2.38: Các sợi giấy nhìn qua kính hiển vi điện tử (hình nhỏ) 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 đánh lửa 60 Hình 3.5: Sơ đồ mạch còi thắng 61 Hình 3.6: Sơ đồ mạch đèn số báo xăng 62 Hình 3.7: Sơ đồ thuật toán 63 Hình 3.8: Hình dáng siêu tụ 350 F – 2,7 V 66 Hình 3.9: Kích thước chi tiết siêu tụ 350 F – 2,7 V 66 Hình 3.10: Sơ đồ liên kết siêu tụ 69 Hình 3.11: Mạch in liên kết siêu tụ 70 Hình 3.12: Kích thước bên hộp bình accu 70 CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG xv Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ Hình 3.13: Kích thước bên hộp đựng vỉ mạch siêu tụ 71 Hình 4.1: Vị trí siêu tụ hộp sau lắp 72 Hình 4.2: Sơ đồ mạch cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ 74 CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG xvi Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu, kết nghiên cứu nước công bố 1.1.1 Tổng quan hệ thống điện 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 tín hiệu (lighting and signal system): gồm đèn chiếu sáng, đèn tín hiệu, còi, công tắc relay Hệ thống đo kiểm tra (gauging system): đồng hồ báo tốc độ xe, đồng hồ báo nhiên liệu đèn báo số 1.1.2 Nguồn điện xe gắn máy Trên xe gắn máy hệ thống đánh lửa có nhiệm vụ biến dòng điện hạ thành dòng điện cao để làm cho động sinh công, hệ thống điện đèn còi có chức vô thiết yếu 1.1.2.1 Nguồn điện xoay chiều (AC): Bô bin đèn máy phát điện xoay chiều xe sinh dòng điện AC Nguồn điện có điện thấp từ volts hặc 12 volts tùy theo xe Nguồn điện 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 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ  Đèn pha, cốt đèn báo pha Nguồn điện lên thẳng công tắc đèn lên công tắc máy sang công tắc đèn chia qua công tắc đèn pha, cốt (tùy theo kết cấu loại xe), nguồn điện thắp sáng đèn sương mù, đồng hồ tốc độ, lái, đèn pha, cốt tùy theo ý người xe  Cấu tạo máy phát điện xoay chiều: Máy phát điện xoay chiều gồm phận sau đây: a Phần chuyển động volant hay rotor có gắn miếng nam châm, có thiết kế cho quay đồng tốc với trục (cốt máy) b Phần cố định mâm nhôm bắt cố định vào catte máy, có chi tiết sau: Cuộn nguồn (bô bin lửa), Cuộn đèn (bô bin đèn), Cuộn khiển (có thể nằm mâm hoặn mâm tùy theo xe)  Nguyên lý sinh điện:  Đối với cuộn nguồn cuộn khiển: volant hay rotor quay khiến từ trường nam châm dao động từ thông nam châm bị biến thiên cuộn nguồn cuộn khiển điều cảm ứng biến thiên từ thông nam châm mà sinh xung điện xoay chiều Các xung điện dẫn đến CDI để đổi thành điện chiều nạp vào bô bin sườn tăng thành điện cao đến bugi nẹt tia lửa điện  Đối với cuộn đèn: nguyên lý cuộn đèn sinh xung điện xoay chiều Một phần cung ứng cho mạch điện đèn đêm, phần đổi thành điện chiều để nạp điện cho accu cung ứng cho mạch đèn tín hiệu còi  Nguồn điện xoay chiều đổi thành điện chiều: Các xung điện xoay chiều cuộn đèn phần tất xung điện dẫn đến diode thường diode ổn áp để nắn thành dòng điện chiều để nạp cho accu cung ứng cho hệ thống đèn còi xe  Diode nắn dòng: linh kiện điện tử chế tạo hai chất Germanium Silicium có hai cực dương (+) âm (-) Nhiệm vụ diode nắn dòng biến đổi dòng điện xoay chiều (AC) thành dòng điện chiều (DC) qua CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG S K L 0 [...]... 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 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... 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... 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 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 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. .. 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... 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 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... 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 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... 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)... 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 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ Hình 3.13: Kích thước... 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