CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.6. Tính tốn lựa chọn thiết bị lưu trữ
2.6.4. Ứng dụng siêu tụ vào việc tích trữ nguồn năng lượng điện thu được từ
các xung suất điện động tự cảm.
Hệ thống điện ô tô thường sử dụng điện áp 12,6 – 14,2V, để không thay đổi nhiều hệ thống điện ô tô, siêu tụ Maxwell BCAP0350 được chọn để tạo thành mơ đun siêu tụ điện có điện áp và dung lượng, thích hợp cho việc thu năng lượng điện cảm và sử dụng nguồn năng lượng này cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện. Mô đun siêu tụ điện được được mắc 2 khối siêu tụ song song với nhau, mỗi khối bao gồm 6 siêu tụ mắc nối tiếp với nhau. Mơ đun siêu tụ có giá trị điện áp hiệu dụng – dung lượng: 16,2V – 116F
43
Hình 2.33. Siêu tụ Maxwell BCAP0350.Bảng 2.13. Thông số kỹ thuật của một siêu tụ Maxwell BCAP0350. Bảng 2.13. Thông số kỹ thuật của một siêu tụ Maxwell BCAP0350.
ELECTRICAL
Dung lượng (F)
Điện trở nội (ESR) DC Điện áp định mức Điện áp tới đa Dịng điện tới đa
Dịng điện rị ở nhiệt độ 25oC NHIỆT ĐỘ Thấp nhất Cao nhất PHYSICAL Khối lượng
POWER & ENERGY
Công suất riêng Năng lượng tích trữ Thời gian sử dụng
(Nguồn: Datasheet BC series ultracapacitor)
- Dung lượng của khối 6 siêu tụ 2,7V – 350F khi ghép nối tiếp với nhau:
44
Ứng dụng công thức 2.1 ta được: 1 = Ctd 350 Ctd = 6 = 58,344
- Dung lượng của tụ khi ghép song song 2 khối (6 siêu tụ 2,7V – 350F nối tiếp): C = Ctd 2 = 58,344 2= 116,667F
- Điện áp định mức của khối khi ghép nối tiếp 6 siêu tụ 2.7V – 350F chịu được đến mức:
U = Uc1 + Uc2 + Uc3 + Uc4 + Uc5 + Uc6 =16,2 (V)
- Do hệ thống điện trên ô tô sử dụng nguồn 14,2V nên chúng tôi thiết kế bộ lưu trữ điện
áp như trên gồm 2 khối song song 6 siêu tụ 2.7V-350F mắc nối tiếp tạo ra một khối gồm 12 tụ 16.2V-116,667F. Bộ lưu trữ này đáp ứng tích trữ năng lượng đủ lớn, điện áp tương đương điện áp hệ thống, khả năng nạp đầy và an tồn trong q trình nạp.
- Cơng suất cực đại của khối siêu tụ 16.2V-116,677F theo lý thuyết của nhà sản xuất:
Pmax = = 341718,75(J) = 341,718(W)
- Năng lượng cực đại của khối siêu tụ 16.2V-116,677F theo lý thuyết của nhà sản xuất:
Ctd∗ 2 116,667∗16,22
Emax =2∗3600∗ = 2∗3600∗10003,2 =1328,91(J)
- Trên thực tế, chúng tôi đã giới hạn điện áp nạp cũng như xả của bộ tích trữ điện khoảng
14,2V để tương đương điện áp hệ thống.
- Như vậy, công suất và năng lượng cực đại của bộ tích trữ được tính như sau:
Pmax =
Emax =
- Chúng tơi nhận thấy với tổng công suất của hai loại tải điện hoạt động liên tục (350W) và tải điện hoạt động gián đoạn (134W) thì ta thấy rõ cơng suất tiêu thụ của tải điện hoạt
động liên tục là 350W lớn hơn công suất của tải gián đoạn. Công suất của siêu tụ là 201,6W. Công suất của siêu tụ lớn hơn rất nhiều so với công suất của tải điện hoạt động gián đoạn có cơng suất là 134W nên ta quyết định điện áp thu hồi về được nạp vào siêu tụ và mục đích duy nhất là sử dụng cho các tải điện hoạt động gián đoạn nó đảm bảo được mọi yếu tố hoạt động ổn định ở mức điện áp mà nó cấp phát ra, cũng đảm bảo độ an tồn khi sử dụng.
+ Thơng số mô đun siêu tụ:
Bảng 2.14. Thông số mô đun siêu tụ 16,2V – 116F.
Mô đun siêu tụ
Dung lượng Điện trở nội
Test Current for Capacitance and ESRDC Điện áp hiệu dụng
Điện áp tới đa Dịng điện tới đa
Dòng điện rị ở nhiệt độ 25oC Sớ lượng siêu tụ
Khới lượng Cơng suất riêng Năng lượng tích trữ Thời gian sử dụng
46
Hình 2.34. Hình ảnh mô đun siêu tụ thực tế
- Năng lượng sẽ thu được khi nạp mô đun siêu tụ từ 11.6V lên 14.5V =
Khi nạp siêu tụ từ 11,6V lên 14,5V thì ta tích trữ được 4390J năng lượng.
47