CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG 1.1 CÔNG DỤNG VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG Hệ thống cung cấp điện có nhiệm vụ cung cấp năng lượng điện cho các phụ tải với một hiệu điện thế ổn định ở mọi điều ki
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ
MINH
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐIỆN ĐIỆN TỬ OTO
PHÂN TÍCH KẾT CẤU VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN XE
TOYOTA INNOVA
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Hồng Quang
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn An Khương MSSV:1911252136
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trọng Danh MSSV: 1911250591
Tp.HCM, ngày 22 tháng 12 năm 2021
Trang 2VIỆN KỸ THUẬT HUTECH
PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI
TÊN MÔN HỌC : ĐỒ ÁN ĐIỆN ĐIỆN TỬ OTO NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT OTO
I Họ và tên sinh viên (Nhóm gồm 04 sinh viên):
(1) Nguyễn Văn An Khương MSSV: :1911252136 Lớp: 19DOTD1
II Tên đề tài: Phân tích kết cấu và mô phỏng hệ thống cung cấp điện trên xe toyota innova III Dữ liệu đầu vào:
- Tìm hiểu thông tin từ giảng viên cung cấp
- Tài liệu trong giáo trình nhà trường cung cấp
- Tham khảo trên Internet
1) Giới thiệu về hệ thống cung cấp điện
2) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống cung cấp điện
3) Vị trí và hình ảnh thực thế của hệ thống trên ô tô
4) Sơ đồ mạch điện
5) Mô phỏng hệ thống V Kết quả tối thiểu phải có:
1) Bài báo cáo Đồ file WORD và PDF
2) File mô phỏng
Ngày giao đề tài: 14/03/2022 Ngày nộp báo cáo: 31/05/2022
TP HCM, ngày 31 tháng 05 năm 2022
(Ký và ghi rõ họ tên)
Nguyễn Văn An Khương
Phạm Long
Nguyễn Trọng Danh
(Ký và ghi rõ họ tên)
Trang 3VIỆN KỸ THUẬT HUTECH
PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC & ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN
TÊN MÔN HỌC:ĐỒ ÁN ĐIỆN ĐIỆN TỬ OTO NGÀNH: CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT OTO
(Do giảng viên hướng dẫn ghi và giao lại cho sinh viên đóng vào cuốn báo cáo)
1 Tên đề tài: Phân tích kết cấu và mô phỏng hệ thống cung cấp điện trên xe Toyota
Inova
2 Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Hồng Quang
3 Sinh viên/ nhóm sinh viên thực hiện đề tài (sĩ số trong nhóm……):
(1) Nguyễn Văn An Khương MSSV: 1911252136 Lớp: 19DOTD1 (2) Phạm Long MSSV: 1911250118 Lớp: 19DOTD1 (3) Nguyễn Trọng Danh MSSV: 1911250591 Lớp: 19DOTD1 (4) Trần Nhất Vũ ……… MSSV: 1911256005 Lớp: 19DOTD1
Kết quả thực hiện của sinh Tuần Ngày Nội dung thực hiện viên (Giảng viên hướng dẫn
ghi)
1 14/03/2022 Giao đề tài
2 21/03-27/03 Tuần 1 (Tìm hiểu tài liệu tham
khảo)
3 28/03-03/04 Tuần 2 (Tìm hiểu tài liệu tham
khảo)
4 04/04-10/04 Tuần 3 (Làm phần giới thiệu đề
tài)
5 11/04-17/04 Tuần 4 (Làm phần giới thiệu đề
tài)
6 18/04-24/04 Tuần 5 (Làm phần kết cấu hệ
thống + Vẽ mô phỏng)
7 25/04-01/05 Tuần 6 (Làm phần kết cấu hệ
thống + Vẽ mô phỏng)
Trang 5Kết quả thực hiện của sinh Tuần Ngày Nội dung thực hiện viên (Giảng viên hướng dẫn
ghi)
8 02/05-08/05 Tuần 7 (Làm phần kết cấu hệ
thống + Vẽ mô phỏng)
9 09/05-15/05 Tuần 8 (Chỉnh sửa, tổng hợp, kết
luận)
10 16/05-22/05 Tuần 9 (Chỉnh sửa, tổng hợp, kết
luận)
11 23/05-29/05 Tuần 10 (Xem xét kiểm tra lần
cuối, nộp bài)
Đánh giá kết quả báo cáo: (Nội
12 31/05/2022 dung báo cáo ; Sản phẩm thực hiện; Thái độ ; Kỹ năng; ….)
Cách tính điểm:
Điểm quá trình = 0.5 x Tổng điểm tiêu chí đánh giá + 0.5 x điểm báo cáo ĐA MH
Lưu ý: Tổng điểm tiêu chí đánh giá về quá trình thực hiện đồ án; Điểm báo cáo bảo vệ đồ án
môn học; Điểm quá trình (Ghi theo thang điểm 10)
Họ tên sinh viên Mã số SV
Tiêu chí đánh giá về quá trình thực hiện đồ án Tính chủ Đáp ứng động, tích mục tiêu cực, sáng đề ra tạo (tối đa 5 (tối đa 5 điểm) điểm)
Tổng điểm tiêu chí đánh giá về quá trình thực hiện đồ án (tổng 2 cột điểm 1+2) 50%
3
Điểm báo cáo bảo vệ
đồ án môn học (50%)
4
Điểm quá
trình =
0.5*tổng điểm tiêu chí +
0.5*điểm báo cáo
5
Ghi chú: Điểm số nếu có sai sót, GV gạch bỏ rồi ghi lại điểm mới kế bên và ký nháy vào phần điểm chỉnh sửa.
Trang 6Sinh viên thực hiện
(Ký và ghi rõ họ tên các thành viên)
Nguyễn Văn An Khương
Phạm Long
Nguyễn Trọng Danh
Trần Nhất Vũ
TP HCM, ngày … tháng … năm ……….
Giảng viên hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)
Trang 7LỜI NÓI ĐẦU
Chủ trương công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước của nhà nước ta đang được xúc tiến mạnh mẽ Để phục vụ vận chuyển cho nền công nghiệp hiện đại, cũng như nhu cầu đi lại ngày càng lớn của người dân, việc phát triển công nghiệp ôtô là hết sức cần thiết Bên cạnh đó, đời sống của người dân ngày càng được nâng cao, nhu cầu đi lại, vận chuyển không chỉ dừng lại ở việc “đi tới nơi, về tới chốn” mà còn đòi hỏi tính tiện nghi, êm dịu Do đó, nền công nghiệp ôtô hiện đại cần phải đảm bảo được sự an toàn khi vận hành, tính thoải mái, êm dịu cho người sử dụng
và điều khiển nhẹ nhàng cho người lái
Ôtô là phương tiện chuyên chở hàng hóa đặc biệt quan trọng ở Việt Nam cũng như trên thế giới Thiết nghĩ, việc nghiên cứu, chế tạo ôtô là điều cần làm ở nước
ta Là sinh viên ngành công nghệ kĩ thuật ô tô, sau khi học các học phần hệ thống điện và điện tử động cơ, vi điều khiển… thì việc tìm hiểu, nghiên cứu, tính toán và thiết kế hệ thống điện trong xe là rất thiết thực và bổ ích Để giúp sinh viên rèn luyện được kỹ năng tìm hiểu thông tin, củng cố, ứng dụng lý thuyết vào thực tế và bước đầu làm quen với việc nghiên cứu, tính toán kiểm nghiệm các hệ thống điện
– điện tử trên xe, sinh viên đều được nhận Đồ án Hệ thống điện-điện tử ô tô.
Trong khuôn khổ nhiệm vụ được giao, em xin trình bày nhiệm vụ hệ thống cung
cấp cung cấp điện ô tô
Em xin cảm ơn sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo Nguyễn Hồng Quang.
Dưới sự giúp đỡ, chỉ bảo của thầy cùng sự cố gắng, nổ lực của bản thân, em đã hoàn thành nhiệm vụ trong khoảng thời gian quy định Tuy nhiên, do kiến thức hiểu biết có hạn, điều kiện tham khảo thực tế chưa có nhiều nên không thể tránh khỏi những sai sót, nhầm lẫn Do vậy, em mong các thầy thông cảm và chỉ bảo thêm để em hoàn thiện hơn trong quá trình học tập và công tác sau này
iv
Trang 8CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG 1.1 CÔNG DỤNG VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
Hệ thống cung cấp điện có nhiệm vụ cung cấp năng lượng điện cho các phụ tải với một hiệu điện thế ổn định ở mọi điều kiện làm việc của ôtô
Để cung cấp năng lượng cho các phụ tải trên ô tô, cần phải có bộ phận tạo ra nguồn năng lượng có ích Nguồn năng lượng này được tạo ra từ mát phát điện trên ô tô Khi động cơ hoạt động, máy phát cung cấp điện cho các phụ tải và nạp điện cho ắc quy Để đảm bảo toàn bộ hệ thống hoạt động một cách hiệu quả, an toàn thì năng lượng đầu ra của máy phát và năng lượng yêu cầu cho các tải điện phải thích hợp với nhau
Hoạt động hệ thống điện trên ô tô
Để mọi người dễ hiểu thì chúng ta hình dung đơn giản là điện từ bình ắc-quy sẽ chạy vào hệ thống đánh lửa trong xe, nơi mà dòng điện cao áp tạo ra tia lửa điện ở bugi Nhưng trước khi quá trình đó xảy ra thì có một dòng điện nhỏ được dùng để khởi động động cơ của xe, lúc này năng lượng tiêu thụ từ bình ắc-quy sẽ được thay thế bằng năng lượng từ máy phát điện Trong trường hợp ắc-quy hết điện, máy phát điện sẽ tự động lấy sức mạnh động cơ chuyển đổi động năng thành điện năng rồi chuyển vào bình ắc-quy
Sau khi động cơ và hệ thống điện đi vào hoạt động thì các thiết bị khác cũng được cung cấp năng lượng như đèn pha , cửa sổ điện, hệ thống giải trí, điều hòa, gạt nước và các hệ thống cảm biến ( ABS, ESC, ECMS, v, ) Đây là lý do tại sao nguồn điện và động cơ lại được xem như ‘ trái tim’ của chiếc xe
1.2 YÊU CẦU
Hệ thống cung cấp điện trên ô tô phải tạo ra một điện áp ổn định (13,8V – 14,2V đối với hệ thống điện 14V hoặc 27 - 28V với hệ thống điện 24V) trong mọi chế độ làm việc của phụ tải
Vì nếu điện áp dòng điện máy phát cung cấp chênh lệch quá lớn so với điện áp làm việc của phụ tải sẽ làm giảm tuổi thọ của phụ tải, thậm chí làm hỏng phụ tải
Máy phát phải có cấu trúc và kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhỏ, giá thành thấp và tuổi thọ cao
Trang 9Do xu hướng thiết kế các loại xe cần nhỏ gọn và giảm khối lượng nhất là đối với các xe du lịch Nên các hệ thống trên cần đảm bảo giá thành và tuổi thọ để đảm bảo lượng tiêu thụ hàng năm và cạnh tranh với các hãng khác
Có độ bền cao trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm lớn, có thể làm việc ở những vùng có nhiều bụi bẩn, dầu nhớt và độ rung động lớn
Để đáp ứng ở mọi điều kiện làm việc trên ô tô :
- Acquy có độ bền cao, đặc tính phóng nạp thỏa mãn quá trình khởi động của động cơ
- Khi khởi động, dòng điện cung cấp cho hệ thống khởi động có cường độ rất lớn thường khoảng 600A, nên có phản ứng xảy ra trong ắc quy Vì vậy, ắc quy phải đáp ứng được yêu cầu trên, tránh việc ắc quy mất điện quá nhanh và các tấm cực bị cong vênh, hư hỏng ắc quy
- Ít tốn công chăm sóc và bảo dưỡng
Ta đã biết hệ thống cung cấp có rất nhiều bộ phận, để chăm sóc và bảo dưỡng hết các bộ phận của nó sẽ rất tốn thời gian và rất khó khăn Ngoài ra, trên ô tô còn có rất nhiều bộ phận khác đòi hỏi nhu cầu sữa chữa bảo dưởng lớn hơn Nên hệ thống cần có tính ổn định cao, ít chăm sóc và bảo dưỡng
1.3 PHÂN LOẠI
Hệ thống cung cấp trên ô tô có hai dạng chính sau:
- Hệ thống cung cấp với máy phát một chiều được thể hiện trên (Hình 1.1)
Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống cung cấp dùng máy phát một chiều.
2
Trang 101- Máy phát; 2- Bộ ắc quy; 3- Đồng hồ ampe; 4- Bộ điều chỉnh.
Nguyên lý làm việc của máy phát điện một chiều:
Máy phát điện một chiều là loại máy phát ra dòng điện có chiều không thay đổi trong suốt quá trình máy hoạt động
- Hệ thống cung cấp với máy phát xoay chiều được thể hiện trên (Hình 1.2)
Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống cung cấp dùng máy phát xoay chiều
Ngày nay, máy phát điện lắp trên ô tô phổ biến là máy phát điện xoay chiều vì so với máy phát điện một chiều nó có những ưu điểm sau:
- Cấu tạo đơn giản
- Với cùng một công suất thì nó có kích thước và tải trọng bé hơn
- Do không có cổ góp nên tuổi thọ phục vụ lâu hơn
- Tiêu hao kim loại màu ít hơn
- Có thể tăng tỉ số truyền từ động cơ tới máy phát
- Dùng diot chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng một chiều cung cấp cho phụ tải nên không cần rơ le hạn chế dòng điện do đó giảm được kết cấu của bộ tiết chế và tăng độ tin cậy làm việc của máy phát điện
Tuy có cách nối dây khác nhau nhưng các hệ thống cung cấp trên xe ô tô đều bao gồm hai nguồn năng lượng là ắc quy và máy phát mắc song song Tuỳ thuộc vào giá trị
Trang 11phụ tải và chế độ làm việc của ô tô máy kéo, mà acquy, máy phát sẽ riêng biệt hoặc đồng thời cả hai cung cấp năng lượng cho các bộ phận tiêu thụ (phụ tải)
Ngoài ra, tùy thuộc vào cấu tạo các bộ phận khác của hệ thống cung cấp mà ta có
sự phân loại khác nhau như:
- Acquy: là nguồn cung cấp năng lượng phụ trên ô tô
- Bộ điều chỉnh điện (BĐCĐ) làm nhiệm vụ: phân phối chế độ làm việc giữa acquy và máy phát; hạn chế và ổn định thế hiệu của máy phát để đảm bảo an toàn cho các trang thiết bị điện trên xe; hạn chế dòng điện của máy phát để đảm bảo an toàn cho các cuộn dây của nó Gồm bộ điều chỉnh điện áp, điều chỉnh dòng điện, điều chỉnh dòng điện ngược…
- Bộ chỉnh lưu: chỉ có trong hệ thống cung cấp dùng máy phát xoay chiều để biến dòng xoay chiều thành dòng một chiều cung cấp cho các phụ tải trên xe cũng như nạp vào acquy
1.4 CÁC THÔNG SỐ CỦA HỆ THỐNG CUNG
CẤP Những thông số của hệ thống cung cấp bao gồm:
- Công suất máy phát: phải đảm bảo cung cấp điện cho tất cả các tải điện trên xe hoạt động Thông thường, công suất của các máy phát trên ôtô hiện nay vào khoảng Pmf =
700 – 1500W
- Điện áp định mức: phải đảm bảo Uđm = 14V đối với những xe sử dụng hệ thống điện 12V, Uđm = 28V đối với những xe sử dụng hệ thống điện 24V
- Dòng điện cực đại: là dòng điện lớn nhất mà máy phát có thể cung cấp thông thường thì Imax = 70 – 140A
- Tốc độ cực đại và tốc độ cực tiểu của máy phát: nmax, nmin phụ thuộc vào tốc độ của động cơ đốt trong
Trong đó:
i: tỉ số truyền ( i = 1,5 - 2)
Hiện nay trên xe đời mới sử dụng máy phát cao tốc nên tỉ số truyền i cao hơn
4
Trang 12n i : tốc độ cầm chừng của động cơ.
- Nhiệt độ cực đại của máy phát tomax: là nhiệt độ tối đa mà máy phát có thể hoạt động
- Điện áp hiệu chỉnh: là điện áp làm việc của bộ tiết chế Uhc = 13,8 – 14,2V (với
hệ thống 12V), và Uhc = 27 – 28V (với hệ thống 24V)
CHƯƠNG 2: CẤU TẠO CỦA HỆ THỐNG 2.1 SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT, SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN VÀ PHÂN BỐ TẢI
Trang 132.1.1 Sơ đồ cấu tạo tổng quát:
Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống cung cấp điện tổng quát trên xe
Cấu tạo: Hệ thống cung cấp điện bao gồm: ắc quy, máy phát điện, bộ tiết chế đện, accu và đèn báo nạp
Hình 1.4: Hệ thống cung cấp điện trên oto
1- Máy phát; 2-Ắc quy; 3-Đèn báo nạp; 4-Khoá điện
2.1.2 Sơ đồ cấp điện
Phụ tải điện trên oto có thể chia làm 3 loại : Loại tải thường trực là những phụ tải liên tục hoạt động khi xe đang chạy, tải gián đoạn trong thời gian dài và tải gián đoạn trong thời gian ngắn Hình sau trình bày sơ đồ phụ tải điện trên oto hiện đại
6
Trang 14Hình 1 5 Sơ đồ phụ tải điện trên oto
2.2 CẤU TẠO CÁC THÀNH PHẦN TRONG HỆ THỐNG
A MÁY PHÁT ĐIỆN
2.2.1 Chức năng và nhiệm vụ của máy phát
Máy phát điện giữ vai trò quan trọng trong việc cung cấp điện trong xe ô tô Khi động cơ ô tô quay sẽ làm quay động cơ điện quay, khi đó sẽ tạo ra dòng điện duy trì hoạt động của các thiết bị trên xe ô tô
Khi động cơ ô tô quay làm động cơ điện quay, tạo ra dòng điện duy trì hoạt động của các thiết bị trên ô tô Như vậy, nhận định máy phát điện trên xe ô tô giữ một vai trò vô cùng quan trọng, đảm bảo được an toàn và dễ sử dụng
Cung cấp dòng một chiều để sạc cho ắc-quy khi động cơ hoạt động Điện thế sạc của hệ thống sạc phải lớn hơn điện áp của ắc-quy Với hệ thống điện 12V, điện
áp máy phát từ 14 đến 14,5V
Trang 152.2.2 Phân loại máy phát điện
- Máy phát trên ô tô máy kéo, theo tính chất dòng điện phát ra có thể chia làm hai loại chính:
+ Máy phát điện một chiều
+ Máy phát điện xoay chiều
- Máy phát điện một chiều, theo tính chất điều chỉnh chia ra:
+ Loại điều chỉnh trong (bằng chổi điện thứ ba)
+ Loại điều chỉnh ngoài (bằng bộ điều chỉnh điện kèm theo)
- Các máy phát điện một chiều loại điều chỉnh trong có kết cấu đơn giản, có khả năng hạn chế và tự động điều chỉnh dòng điện máy phát theo số vòng quay Tuy vậy nó
có nhiều nhược điểm như:
+ Phải luôn luôn nối mạch điện với ắc quy chúng mới làm việc được
+ Cản trở việc điều chỉnh thế hiệu của máy phát
+Làm giảm tuổi thọ của ắc quy
- Máy phát điện xoay chiều, theo phương pháp kích thích chia ra:
+ Loại kích thích bằng nam châm vĩnh cửu
+ Loại kích thích kiểu điện từ (bằng nam châm điện)
- Theo số pha của dòng điện máy phát cung cấp ta có:
+ Máy phát 1 pha
+ Máy phát 3 pha
2.2.3 Yêu cầu
Máy phát điện trên ô tô máy kéo làm việc trong những điều kiện đặc biệt, vì thế chúng phải đáp ứng được các yêu cầu chính sau:
- Chịu được rung sóc bụi bẩn và làm việc tin cậy trong môi trường có nhiệt độ cao, có nhiều hơi dầu mỡ nhiên liệu
- Tuổi thọ cao
8
Trang 16- Kích thước và trọng lượng nhỏ, giá thành thấp.
So với máy phát một chiều thì máy phát xoay chiều có nhiều ưu điểm hơn, vì nó không có vòng đổi điện và cuộn dây rô to đơn giản hơn do đó có tuổi thọ cao hơn và
dễ dàng trong bảo dưỡng
2.2.4 Cấu tạo máy phát điện
Hình 1.6 Cấu tạo máy phát điện
2.2.4.1 Máy phát điện một chiều
Gồm một trục dẫn động rotor, motor điện, chổi than, vòng chuyển mạch
Motor điện gồm: rotor là nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện; stator là một lõi sắt được quấn dây dẫn điện, hai đầu dây có chổi than tiếp xúc vành tiếp điện