V. Các nội dung chính trong đề tài
2.3.6 Tính toán lựa chọn ắc quy
Chọn loại pin nhiên liệu dùng trên xe hybrid là pin NiMH (pin niken hiđrua kim loại) vì nó là loại pin rất bền, có thể tái sử dụng được 500-1000 lần nếu dùng đúng kỹ thuật. Pin Ni-MH, là một kiểu pin sạc tương tự như pin niken cadmi (NiCd) nhưng sử dụng hỗn hợp hấp thu hiđrua cho anốt thay cho cadmi, vốn là một chất độc hại, vì thế, nó không gây ô nhiễm nhiều cho môi trường. Pin NiMH có khả năng chứa năng lượng nhiều hơn rất nhiều so với pin NiCd, tuy nhiên các dòng pin có năng lượng càng cao thì vòng đời càng giảm (cụ thể là pin >2500mAh thì chỉ sạc-xả ~500 lần, theo nguồn wiki).
Vì dung lượng pin được sản xuất theo tiêu chuẩn và với hiệu điện thế của động cơ điện là 185V, ta chọn loại pin NWH11 ở dạng cell có thông số kĩ thuật của mỗi ô như sau:
-29-
Hiệu điện thế mỗi cell: 1,2 V, 6 cell được nối tiếp trong 1 gói có hiệu điện thế là 7,2 V.
Hiệu điện thế của động cơ điện là U = 185 [V]. Vậy số gói cần thiết sẽ là: x =
2 , 7 185
= 25,7 các gói này phải mắc nối tiếp. Chọn số gói là : x = 32 gói.
Số cell cần thiết trên pin là : Số cell = 32 × 6 = 196 [cell]. Hiệu điện thế mỗi gói là : 32 × 7,2 = 230,4 [V].
Dung lượng 1 cell là 6,5 [A.h]
Dung lượng của pin là : E = 196 × 6,5 = 1247 [A.h]. Dung lượng ắc quy được xác định như sau:
Qp = Ip . tp = (P/U) . tp (2.4)
Trong đó:
- Qp : Dung lượng của ắc quy [A.h].
- Ip : Dòng điện phóng [A].
- tp : Thời gian phóng [h].
- P : Công suất của động cơ điện [N].
Chọn sơ bộ xe chạy được 150 (km) là hết bình ứng với công suất lớn nhất và xe chạy với vận tốc lớn nhất mà vận tốc lớn nhất của xe là 50 (km/h) nên ta có thể xem số giờ xe chạy hết bình là 3h (một giờ).
Công suất động cơ khi làm việc ở chế độ lớn nhất: P= 30000 [W].
Hiệu điện thế của động cơ điện là U = 185 (V).
Ip = (30000/185) = 162.2 [A]. Qp = 162.2×3 = 486.6 [A.h].
Vậy số giờ xe chạy hết bình thực tế sẽ là: t =
p Q E = 6 . 486 1247 = 2.563[h]. Mặt khác, ta có : Qn = In . tn (2.5)
-30- Trong đó:
Qn : Là điện lượng mà ắc quy tiếp nhận được trong quá trình nạp. In : Dòng điện nạp [A].
tn : Thời gian nạp [h].
Do có các tổn hao trong quá trình nạp nên điện dung nạp thường phải lớn hơn so với điện dung phóng (10 % - 15 %). Tức là:
Qn = Qp + Qp .0,1 = Qp . 1,1 Qn = 486,6×1,1 = 535,26 [A.h].
Theo tiêu chuẩn của Việt Nam thì dòng điện nạp (In) thường bằng 0,1 dung lượng nạp của ắc quy.
In = 0,1.Qn
Như vậy ta có thời gian nạp cho ắc quy: tn = Qn / In = Qn / 0,1.Qn = 10 [h].
Tuy nhiên, với thời gian nạp điện là tn = 10 (h) thì chỉ được sử dụng trong trường hợp nạp mới cho ắc quy bằng phương pháp “ thế hiệu không đổi ” hay nạp no cho ắc quy sau khi xe không còn làm việc. Ngoài ra, để xe làm việc được liên tục thì ta cần phải bù vào phần năng lượng đã bị tiêu hao trong quá trình làm việc của xe, tức là cần phải bổ sung năng lượng bằng cách cho động cơ nổ làm việc để kéo máy phát nạp điện cho ắc quy.
Nguyên lý : Dòng điện sau khi nắn nạp vào tụ C. Khi điện áp của tụ C đủ lớn, điôt D1 dẫn vào kích cổng SCR làm cổng SCR dẫn và dòng điện chạy qua nạp điện vào bình ăc quy. Khi điện áp đã nạp đầy - được ấn định bởi biến trở VR - transisto Q1 và Q1 dẫn điện và bão hoà, điện áp ngang qua chúng rất thấp và mức điện áp của C không còn đủ kích SCR hoạt động nên SCR ngưng dẫn và cắt nguồn điện nạp vào bình ăc quy. Lúc bấy giờ đèn báo L cháy sáng hơn vì điện áp ngang qua Q1 và Q2 rất nhỏ . Tuy nhiên lúc đó dòng điện ngang qua đèn báo L nạp vào bình ăc quy.
Phương pháp nạp này phù hợp cho cả hai trường hợp là nạp điện ngay trên xe từ máy phát và nạp điện từ điện lưới. Vì đây là phương pháp nạp điện tự động nên trong quá trình nạp người sử dụng không cần phải canh giờ để xem bình đã nạp đầy hay chưa. Nó rất phù hợp với xe cần nạp điện liên tục thiết kế.
-31- Q – Điện lượng.
C – Tụ D- Điốt