Thiết kế hệ thống truyền lực cho xe gắn máy lai luận văn thạc sĩ ngành kỹ thuật cơ khí động lực

Các gi i pháp trên đều có nh ng u vƠ nh c điểm riêng... Toyota Prius vƠ Ford Escape Hybrid lƠ hai dòng điển hình thu c lo i nƠy... - Accu VRLA kín có van an toàn bên trong.

M CăL C

Quy t đ nh giao đề tài

Lụ L CH KHOA H C i

L I CAM ĐOAN ii

C M T iii

TịM T T iv

ABSTRACT v

M C L C vi

DANH SÁCH CÁC B NG x

DANH SÁCH CÁC HÌNH xi

Ch ng 1 1

T NG QUAN 1

1.1 T ng quan chung về lĩnh v c nghiên c u, các k t qu nghiên c u trong vƠ ngoƠi n c đƣ công bố 1

1.1.1 T m quan tr ng c a xe máy 1

1.1.2 Phát triển ngu n đ ng l c s ch 2

1.1.3 T ng quan về xe hybrid 3

1.1.3.1 Khái ni m chung 3

1.1.3.2 Phơn lo i ôtô hybrid 4

1.1.3.3 Xu h ng phát triển c a xe hybrid 8

1.1.4 Các k t qu nghiên c u trong vƠ ngoƠi n c 9

1.1.4.1 Trong n c 9

1.1.4.2 NgoƠi n c 10

1.2 M c đích c a đề tƠi 12

1.3 Nhi m v vƠ gi i h n c a đề tƠi 12

1.3.1 Nhi m v c a đề tƠi 12

1.3.2 Gi i h n c a đề tƠi 13

1.4 Ph ng pháp nghiên c u vƠ th c hi n 13

Ch ng 2 14

C S Lụ THUY T 14

2.1 H thống truyền đ ng trên xe tay ga 14

2.1.1 Cấu t o vƠ s đ truyền l c 14

2.1.2 Nguyên lý ho t đ ng 15

2.1.2.1 Đ ng c ho t đ ng ch đ c m chừng 15

2.1.2.2 Đ ng c ho t đ ng ch đ kh i đ ng vƠ tốc đ thấp 15

2.1.2.3 Đ ng c ho t đ ng ch đ tốc đ trung bình 16

2.1.2.4 Đ ng c ho t đ ng ch đ tốc đ cao 17

2.2.1 Cấu t o máy phát đi n xoay chiều 18

2.2.2 Nguyên lý sinh ra đi n 19

2.2.3 Ngu n đi n xoay chiều đ c đ i thƠnh đi n m t chiều 20

2.3 Accu 20

2.3.1 Nhi m v và phân lo i Accu 20

2.3.1.1 Nhi m v 20

2.3.1.2 Phơn lo i Accu 21

2.3.2 Cấu t o c a Accu chì axit lo i kín 23

2.3.2.1 Cấu t o chung 23

2.3.2.2 S khác bi t c b n trong cấu t o gi a VRLA vƠ Accu truyền thống 25

2.3.2.3 u điểm c a Accu kín kiểu SLA vƠ VRLA 26

2.3.3 Quá trình đi n hóa trong Accu chì axit lo i kín 26

2.3.4 Ch đ n p và phóng c a Accu 27

2.3.4.1 Các ph ng pháp n p truyền thống 27

2.3.4.2 Nguyên lý ph ng pháp n p xung vƠ m ch n p 29

2.3.4.3 Kiểm tra nh n bi t tr ng thái n p 31

2.4 Nguyên lý ho t đ ng vƠ đặc tính c a máy đi n DC 31

2.4.1 Cấu t o đ ng c đi n m t chiều 31

2.4.1.1 Ph n tĩnh (stator) 32

2.4.1.2 Ph n quay (rotor) 33

2.4.2 Phơn lo i vƠ mô t đặc tính đ ng c đi n m t chiều 33

2.4.2.1 Phơn lo i 33

2.4.2.3 Đ ng c đi n m t chiều kích từ nối ti p vƠ kích từ h n h p 36

2.4.3 Điều ch nh tốc đ đ ng c đi n m t chiều 39

2.4.3.1 Điều khiển tốc đ đ ng c đi n bằng đi n tr ph m ch ph n ng 39

2.4.3.2 Điều khiển tốc đ đ ng c đi n bằng từ thông kích thích: 41

2.4.3.3 Điều khiển tốc đ đ ng c đi n bằng đi n áp ph n ng: 43

2.4.3.4 Điều khiển tốc đ đ ng c đi n bằng điều ch đ r ng xung: 44

2.5 Linh ki n đi n tử 46

2.5.1 IC LM2907: 46

2.5.2 IC TL084: 47

2.5.3 IC TL494: 48

2.5.4 C m bi n ti m c n Fotek PM12-02P-S: 50

2.5.5 IC PC923: 51

2.5.6 IC PC817: 51

Ch ng 3 52

GI I PHÁP K THU T 52

3.1 Ch n xe g n máy th c nghi m 52

3.1.1 Các thông số c b n c a xe Attila đ i 2002 53

3.1.2 Cấu t o c cấu truyền đ ng trên xe Attila 55

3.2 Gi i pháp phối h p truyền đ ng gi a đ ng c đi n vƠ đ ng c xăng 56

3.3 Ch n đ ng c đi n 56

3.3.1 Ch n lo i đ ng c đi n 56

3.3.2 Ch n m c đi n áp cấp cho đ ng c đi n 59

3.4 Ch n v trí l p đặt đ ng c đi n trên xe 60

3.5 Gi i pháp truyền đ ng từ đ ng c đi n đ n bánh xe 62

3.6 Gi i pháp điều khiển đ ng c đi n 63

3.7 Gi i pháp khối l u tr đi n cấp cho đ ng c đi n 63

3.8 Tính toán các thông số đ ng l c h c c a xe lai 64

Ch ng 4 67

THI T K VẨ THI CỌNG 67

4.1 Xác đ nh các v trí c i t o trên xe 67

4.2 Xác đ nh thông số, l a ch n Accu vƠ bố trí Accu 68

4.2.1 Yêu c u k thu t c a Accu 68

4.2.2 Ch n Accu 68

4.2.3 Bố trí Accu 69

4.3 Thi t k vƠ ch t o c cấu truyền đ ng c a đ ng c đi n 70

4.3.1 Thi t k vƠ gia công h p truyền đ ng 70

4.3.1.1 Vỏ h p truyền đ ng 70

4.3.1.2 Chốt đ nh v : 72

4.3.1.3 Gia công tr c vƠ bánh răng c a h p truyền đ ng trung gian : 72

4.3.2 Thi t k vƠ gia công kh p truyền đ ng m t chiều 75

4.3.3 Thi t k vƠ gia công các tấm đ nh v c cấu truyền đ ng 77

4.3.4 Gia công ch t o 79

4.3.4.1 Ch n v t li u 79

4.3.5 L p ráp c cấu truyền đ ng c a đ ng c đi n 80

4.4 C i t o lốc máy 81

4.4.1 C i t o ph n sau lốc máy 81

4.4.2 C i t o n p h p truyền đ ng trên xe 83

4.4.3 L p c cấu truyền đ ng vƠo xe 84

4.5.1 S đ khối các m ch điều khiển 85

4.5.2 S đ nguyên lý vƠ ch c năng từng khối 86

4.5.2.1 Khối GEAR BOX: 86

4.5.2.2 Khối SENSOR1: 86

4.5.2.3 Khối SENSOR2: 86

4.5.2.4 Khối FVC1: 86

4.5.2.5 Khối FVC2: 87

4.5.2.6 Khối so sánh vƠ PID: 90

4.5.2.7 Khối PWM: 96

4.5.2.8 Khối MOTOR DRIVER: 96

4.5.2.9 Khối MOTOR POWER vƠ khối Current Limiting: 97

4.5.3 Qui trình gia công vƠ l p đặt 100

Ch ng 5 101

5.1.1 Kiểm tra các b ph n tr c khi ch y th c nghi m 101

5.1.1.1 Kiểm tra c cấu truyền đ ng c a đ ng c đi n 101

5.1.1.2 Kiểm tra ho t đ ng c a các m ch đi n điều khiển đ ng c đi n 101

5.1.2 Ch y thử xe trên đ ng vƠ đo m c tiêu hao nhiên li u 103

5.1.2.1 Điều ki n thử 103

5.1.2.2 K t qu : 104

5.1.3 Thử kho ng cách ch y ch đ lai liên t c 105

5.1.3.1 Ti n hƠnh thử: 105

5.1.3.2 K t qu : 105

5.1.4 Thử tiêu hao năng l ng đi n khi n p l i Accu 105

5.1.4.1 Các b c ti n hƠnh thử: 105

5.1.4.2 K t qu : 106

5.1.5 Đo khối l ng xe hoƠn ch nh: 106

5.1.6 Thử an toƠn các b ph n đi n 106

5.1.7 Thử m ch b o v quá dòng 106

5.1.7.1 Ti n hƠnh thử 106

5.1.7.2 K t qu 106

5.2 K t lu n 107

5.3 Khuy n ngh 108

TẨI LI U THAM KH O 109

PH L C 110

DANHăSÁCHăCÁCăB NG

B ng 2.1: Đi n th vƠ dung l ng m t số lo i Accu 23

B ng 2.2: B ng đối chi u tr ng thái Accu 31

B ng 4.1: Thông số vƠ kích th c c b n c a Accu 68

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1.1: M t m u xe hybrid c a hƣng Toyota 4

Hình 1.2 : H thống hybrid nối ti p 5

Hình 1.3 : S đ truyền đ ng h thống hybrid nối ti p 5

Hình 1.4 : H thống hybrid song song 7

Hình 1.5 : S đ truyền đ ng h thống hybrid song song 7

Hình 1.6 : H thống hybrid h n h p 8

Hình 1.7 : S đ truyền đ ng h thống hybrid h n h p 8

Hình 1.9: eCycle hybrid 10

Hình 1.8: Honda hybrid scooter 10

Hình 1.10: M u xe FA ậ 801 (Hybrid 80CCậ 500 W) 12

Hình 2.1: Cấu t o vƠ s đ truyền l c 14

Hình 2.2: S đ truyền l c tốc đ c m chừng 15

Hình 2.3: S đ truyền l c ch đ kh i đ ng vƠ tốc đ thấp 15

Hình 2.4: S đ truyền l c tốc đ trung bình 16

Hình 2.5: S đ truyền l c tốc đ cao 17

Hình 2.6: S đ truyền l c ch đ t i nặng , leo dốc hoặc lên ga đ t ng t 18

Hình 2.7: Cấu t o máy phát đi n trên xe Attila 19

Hình 2.8: Accu kiểu SLA 22

Hình 2.9: Cấu t o chung m t lo i Accu axit chì lo i kín 24

Hình 2.10: Cấu t o Accu axit chì lo i kín kiểu VRLA c a GS Battery 25

Hình 2.11: Các quá trình đi n hóa trong Accu chì axit lo i kín 27

Hình 2.12: Đặc tuy n dòng đi n n p Accu ph ng pháp truyền thống 27

Hình 2.13: Đặc tuy n dòng n p theo ph ng pháp 2 nấc 28

Hình 2.14: Nguyên lý ph ng pháp n p xung 29

Hình 2.15: Mặt c t d c vƠ c t ngang c a đ ng c đi n m t chiều điển hình 32

Hình 2.16: S đ đấu dơy đ ng c đi n 34

Hình 2.17: S đ nối dơy đ ng c đi n kích từ đ c l p vƠ song song 34

Hình 2.18: Đặc tính đ ng c đi n m t chiều kích từ đ c l p 36

Hình 2.19: S đ đấu dơy đ ng c đi n m t chiều kích từ nối ti p 37

Hình 2.20: Đặc tính c đi n vƠ đặc tính c đ ng c đi n DC kích từ nối ti p 37

Hình 2.21: S đ đấu dơy đ ng c đi n kích từ h n h p 38

Hình 2.22: Đặc tính c đi n vƠ đặc tính c đ ng c đi n kích từ h n h p 39

Hình 2.23: Điều khiển tốc đ đ ng c đi n kích từ song song 40

Hình 2.24: S đ nguyên lý điều khiển tốc đ đ ng c đi n kích từ nối ti p 41

Hình 2.25: Nguyên lý điều ch nh bằng từ thông c a đ ng c đi n m t chiều 42

Hình 2.26: Đặc tính điều ch nh bằng từ thông c a đ ng c đi n m t chiều 42

Hình 2.27: Đặc tính c điều ch nh tốc đ đ ng c đi n bằng đi n áp ph n ng 44

Hình 2.28: Điều ch đ r ng xung 45

Hình 3.1: M u xe Attila ch n lƠm th c nghi m 53

Hình 3.2: Cấu t o c cấu truyền đ ng c a xe Attila 55

Hình 3.3: nh ch p đ ng c đi n t i cửa hƠng bán đ ng c đi n t i Tp.HCM 57

Hình 3.4: M t số lo i đ ng c đi n c a hƣng Sanyo Denki 58

Hình 3.5: Đ ng đặc tính đ ng c đi n 59

Hình 3.6: V trí l p đ ng c đi n nhìn ngang 61

Hình 3.7: V trí l p đ ng c đi n nhìn từ phía sau 61

Hình 3.8: S đ khối c cấu truyền đ ng c a đ ng c đi n 62

Hình 4.1: Các v trí c i t o trên xe Attila 67

Hình 4.2: Accu Delkor NT50-N24MF 69

Hình 4.3: B n v gia công mặt bên ngoƠi c a h p truyền đ ng 71

Hình 4.4: B n v gia công mặt bên trong c a h p truyền đ ng 71

Hình 4.5: S đ khối hai mặt bên c a h p truyền đ ng 72

Hình 4.6: Chốt đ nh v 72

Hình 4.7: B n v l p c cấu truyền đ ng xe Attila 73

Hình 4.8: Các tr c vƠ bánh răng c a h p truyền đ ng sau khi c i t o 74

Hình 4.9: S đ khối h p truyền đ ng trung gian sau khi gia công vƠ l p ráp 74

Hình 4.10: Ly h p kh i đ ng trên xe máy 75

Hình 4.11: B n v l p ly h p kh i đ ng trên xe máy 76

Hình 4.12: S đ khối kh p truyền đ ng m t chiều sau khi c i t o 76

Hình 4.13: B n v l p kh p truyền đ ng m t chiều sau khi c i t o 77

Hình 4.14: Tấm đ nh v l p v i h p bánh răng 78

Hình 4.15: Tấm đ nh v l p v i đ ng c đi n 78

Hình 4.16: Chốt đ nh v M14 78

Hình 4.17: S đ khối c cấu truyền đ ng c a đ ng c đi n sau khi l p ráp 81

Hình 4.18: B n v l p lốc máy xe Attila 82

Hình 4.19: Ph n sau c a lốc máy tr c khi c i t o 82

Hình 4.20: Ph n sau c a lốc máy sau khi c i t o 83

Hình 4.21: N p h p truyền đ ng tr c khi c i t o 83

Hình 4.22: N p h p truyền đ ng sau khi c i t o 84

Hình 4.23: C cấu truyền đ ng c a đ ng c đi n sau khi l p vƠo xe 85

Hình 4.24: S đ khối các m ch điều khiển 85

Hình 4.25: C m bi n ti m c n Fotek PM12-02P-S 86

Hình 4.26: S đ nguyên lý khối FVC1 87

Hình 4.27: S đ nguyên lý khối so sánh vƠ PID 91

Hình 4.28: S đ nguyên lý khối PWM 96

Hình 4.29: S đ nguyên lý khối công suất vƠ b o v quá dòng 97

Hình 4.30: Các m ch đi n vƠ Accu sau khi l p vƠo xe 100

Hình PL -1: B n v l p c cấu truyền l c c a đ ng c đi n 110

Hình PL - 2: Hình dáng c a xe sau khi c i t o 111

Hình PL - 3: B ng thông số k thu t đ ng c đi n 111

Mặc dù đƣ có khá lâu, nh ng hi n nay xe máy v n là lo i ph ng ti n xuất

hi n nhiều nhất trên các con đ ng n c ta từ thành th cho đ n nông thôn Qua nghiên c u kh o sát cho thấy đ n năm 2020 ph ng ti n giao thông chính c a

ng i dân v n là xe máy [1]

Theo chi n l c đ m b o an toàn giao thông đ ng b quốc gia đ n năm

2020 và t m nhìn đ n năm 2030, để phát triển c s h t ng giao thông m t cách

bền v ng thì c n phát triển các lo i giao thông công c ng nh h thống đ ng s t, tƠu đi n ng m, tàu trên cao và h thống xe buýt tốc hành Giao thông công c ng

ph i tr thƠnh ph ng ti n giao thông ch y u trong đô th và vùng ngo i ô thành

phố l n giống nh các thành phố t i các n c tiên ti n trên th gi i Tuy nhiên để đáp ng đ c chi n l c này c n ph i có th i gian và tốn rất nhiều ngơn sách, do đó

tr c m t ch có thể từng b c c i thi n c s h t ng giao thông, nhất là hoàn

ch nh h thống v n chuyển giao thông công c ng trong các thành phố l n

Đối v i các quan điểm cho rằng nên h n ch sử d ng mô tô, xe máy ngay l p

t c để gi m thiểu ô nhi m môi tr ng, gi m kẹt xe và tai n n giao thông thì theo các c quan ch c năng đơy ch lƠ quan điểm ng n h n và không kh thi B i vì không thể h n ch nhu c u đi l i c a ng i dân bằng mô tô, xe máy mƠ ch a có

ph ng ti n giao thông phù h p để thay th , đ ng th i các lo i hình công c ng nh

đ ng s t đô th , tƠu đi n ng m, xe buýt thì ch a đáp ng k p nhu c u giao thông

hi n nay

n c ta hi n nay thì d dàng nhìn thấy m i đối t ng, ngành nghề vƠ đ

tu i đa số đều sử d ng mô tô, xe máy để lƠm ph ng ti n giao thông ch y u các khu đô th hi n nay mô tô, xe máy lƠ ph ng ti n đ c ng i dân sử d ng nhiều

nhất b i s c đ ng, chi m ít di n tích và phù h p v i h t ng

Vì v y phát triển ô tô xe máy là m t yêu c u khách quan và c n thi t, nên

c n có nh ng nghiên c u để phát triển lo i ph ng ti n này m t cách hoàn h o phù

h p v i nh ng yều c u th c t c a c ng đ ng xã h i

1.1.2 Phátătri năngu năđ ngăl căs ch

Hi n nay, b o v môi tr ng đ c coi là tiêu chí hàng đ u Hi n t ng hi u

ng nhà kín, s nóng lên c a trái đất và hi n t ng băng tan là nh ng vấn đề có tính

cấp thi t đối v i các quốc gia Có nhiều nguyên nhân gây ô nhi m môi tr ng, trong đó s phát th i c a ph ng ti n giao thông c gi i là m t trong nh ng tác nhân l n Do đó, c n thi t ph i h n ch s ô nhi m môi tr ng do các ph ng ti n giao thông gây ra bằng cách tìm ra các ngu n năng l ng thân thi n v i môi tr ng, không gây ô nhi m hoặc ít gây ô nhi m đ n môi tr ng để trang b trên các ph ng

ti n giao thông H n n a, s kh ng ho ng d u mỏ do chi n tranh th ng xuyên x y

ra các n c Trung đông vƠ B c phi đƣ lƠm cho giá d u tăng cao, cho nên c n h n

ch s ph thu c hoàn toàn vào ngu n năng l ng này Do đó chúng ta c n tìm ra

nh ng ngu n năng l ng m i thay th cho d u mỏ song song v i vi c nghiên c u

c i ti n đ ng c nơng cao hi u suất để ti t ki m năng l ng Trong nh ng năm g n đơy đƣ có nhiều nghiên c u c i ti n nh :

- Nghiên c u hoàn thi n quá trình cháy đ ng c Diesel

- C i ti n h thống đánh lửa th ng sang đánh lửa điều khiển đi n tử; h thống cung cấp nhiên li u sử d ng ch hòa khí sang phun xăng điều khiển đi n tử

- Nghiên c u sử d ng nhiều lo i nhiên li u thay th nh : LPG (Liquidfied Petroleum Gas), methanol, ethanol, fuel cell, biodiesel, khí thiên nhiên, đi n và

Các gi i pháp trên đều có nh ng u vƠ nh c điểm riêng Trong đó, hai gi i pháp đ c đánh giá tốt nhất hi n nay là lo i xe đi n (electric vehicles) và xe sử

d ng pin nhiên li u (fuel-cell electric Vehicles) Đối v i hai lo i xe này có u điểm

là hoàn toàn không gây ô nhi m môi tr ng, hi u qu cao và cung cấp moment l n

tốc đ thấp Tuy nhiên chúng ch a đ c sử d ng ph bi n vì còn t n t i m t số

vấn đề c n ph i gi i quy t đó lƠ kho ng cách ho t đ ng ng n, th i gian s c đi n kéo dài, thi u n i s c đi n và giá thành cao, thi u n i ti p hydrogen cho xe sử d ng pin nhiên li u Đơy lƠ nh ng nguyên nhân chính mà t i sao xe đi n và xe sử d ng pin nhiên li u ch a thể thay th xe sử d ng nhiên li u từ d u mỏ truyền thống

Hi n nay m t xu h ng rất n i b t là trang b ngu n đ ng l c lai (hybrid) trên các lo i ph ng ti n giao thông Trong đó sử d ng đ ng c lai là s k t h p từ các đ ng c thƠnh ph n t o đ c hi u suất cao, đ ng th i h n ch khí l ng th i gây ô nhi m môi tr ng Do đó mà công ngh xe lai (hybrid) đƣ đ c các hãng s n

xuất xe trên th gi i t p trung nghiên c u

1.1.3 T ngăquanăv ăxeăhybrid

1.1.3.1 Kháiăni măchung

Hybrid là dòng xe sử d ng đ ng c t h p, k t h p gi a đ ng c đốt trong (sử d ng nhiên li u xăng hoặc diesel) v i đ ng c sử d ng các ngu n năng l ng khác (năng l ng đi n, nhi t, khí)

Trong ph m vi đề tài này ch bàn về dòng ôtô hybrid nhi t - đi n (k t h p

gi a đ ng c đốt trong vƠ đ ng c đi n) là lo i ôtô hybrid thông d ng nhất hi n nay Điển hình là dòng xe hybrid k t h p gi a m t đ ng c đốt trong v i đ ng c

đi n, năng l ng đi n từ m t Accu cao áp B điều khiển đi n tử s điều khiển ho t

đ ng c a đ ng c đi n và đ ng c đốt trong, cũng nh khi nào v n hành đ ng b c hai đ ng c và khi nào n p đi n vào Accu Điểm đặc bi t là Accu đ c n p đi n v i

c ch n p ắthông minh” khi xe phanh và xuống dốc, g i là quá trình phanh tái t o năng l ng Nh v y mà xe có thể ti t ki m đ c nhiên li u khi v n hành bằng

đ ng c đi n, đ ng th i Accu cũng đ c n p đi n

1.1.3.2 Phơnălo iăôtôăhybrid

* Theo th i điểm phối h p công suất

- Ch sử d ng motor đi n tốc đ ch m: Khi ôtô băt đơu kh ̉i hanh , motor

đi n s hoa ̣t đô ̣ng cung cơp công suất giup xe chuyển đô ̣ng vƠ ti p t c tăng d n lên

v i tốc đ kho ng 25 mph (1,5 km/h) tr c khi đ ng c xăng t kh i đ ng Để tăng tốc nhanh từ điểm dừng, đ ng c xăng đ c kh i đ ng ngay l p t c để có thể cung cấp công suất tối đa NgoƠi ra, motor đi n vƠ đ ng c xăng cũng h tr cho nhau khi điều ki n lái yêu c u nhiều công suất nh khi leo dốc, leo núi hoặc v t qua xe khác Do motor đi n đ c sử d ng nhiều tốc đ thấp, nên lo i nƠy có kh năng

ti t ki m nhiên li u khi lái đ ng phố h n lƠ khi đi trên đ ng cao tốc Toyota Prius vƠ Ford Escape Hybrid lƠ hai dòng điển hình thu c lo i nƠy

- Phối h p khi c n công suất cao: Motor đi n h tr đ ng c xăng ch khi điều

ki n lái yêu c u nhiều công suất, nh trong quá trình tăng tốc nhanh từ điểm dừng, khi leo dốc hoặc v t qua xe khác, còn trong điều ki n bình th ng xe v n ch y bằng đ ng c xăng Do đó, nh ng chi c hybrid lo i nƠy ti t ki m nhiên li u h n khi

đi trên đ ng cao tốc vì khi đó đ ng c xăng ít b gánh nặng nhất Điển hình lƠ

Hình 1.1: M t m u xe hybrid c a hƣng Toyota [2]

suất c a Accu Tuy nhiên, m t chi c xe hybrid không c n ph i c m vƠo m t ngu n

đi n để s c b i vì nó có kh năng t s c

* Theo cách phối h p công suất gi a đ ng c nhi t vƠ đ ng c đi n

- Kiểu nối ti p: Đ ng c đi n truyền l c đ n các bánh xe ch đ ng, công vi c duy nhất c a đ ng c nhi t lƠ s kéo máy phát đi n để phát ra đi n năng n p cho Accu hoặc cung cấp cho đ ng c đi n

Dòng đi n sinh ra chia lƠm hai ph n, m t để n p Accu vƠ m t s dùng ch y

đ ng c đi n Đ ng c đi n đơy còn có vai trò nh m t máy phát đi n (tái sinh năng l ng) khi xe xuống dốc vƠ th c hi n quá trình phanh

đ ng tối u, phù h p v i các lo i ôtô Mặt khác đ ng c nhi t ch ho t đ ng n u xe

ch y đ ng dƠi quá quƣng đ ng đƣ quy đ nh dùng cho Accu S đ này có thể không c n h p số

+ Nh c điểm: Kích th c và dung tích Accu l n h n so v i t h p ghép song song Đ ng c đốt trong luôn làm vi c ch đ nặng nh c để cung cấp ngu n

đi n cho Accu nên d b quá t i

- Kiểu song song: Dòng năng l ng truyền t i bánh xe ch đ ng đi song song

C đ ng c nhi t vƠ motor đi n cùng truyền l c t i tr c bánh xe ch đ ng v i m c

đ tùy theo các điều ki n ho t đ ng khác nhau h thống nƠy đ ng c nhi t đóng vai trò lƠ ngu n năng l ng truyền moment chính còn motor đi n ch đóng vai trò

tr giúp khi tăng tốc hoặc v t dốc

Kiểu này không c n dùng máy phát đi n riêng do đ ng c đi n có tính năng giao hoán l ỡng d ng s làm nhi m v n p đi n cho Accu trong các ch đ ho t

đ ng bình th ng, ít t n thất cho các c cấu truyền đ ng trung gian Nó có thể kh i

đ ng đ ng c đốt trong vƠ dùng nh m t máy phát đi n để n p đi n cho c-quy

+ u điểm: Công suất c a ôtô s m nh h n do sử d ng c hai ngu n năng

l ng, m c đ ho t đ ng c a đ ng c đi n ít h n đ ng c nhi t nên dung l ng bình Accu nhỏ và g n nhẹ, tr ng l ng b n thân c a xe nhẹ h n so v i kiểu ghép

nối ti p và h n h p

+ Nh c điểm: Đ ng c đi n cũng nh b ph n điều khiển motor đi n có

k t cấu ph c t p, giá thƠnh đ t vƠ đ ng c nhi t ph i thi t k công suất l n h n kiểu lai nối ti p Tính ô nhi m môi tr ng cũng nh tính kinh t nhiên li u không cao

- Kiểu h n h p : H thống nƠy k t h p c hai h thống nối ti p vƠ song song nhằm t n d ng tối đa các l i ích đ c sinh ra H thống lai nƠy có m t b ph n g i

là "thi t b phơn chia công suất" chuyển giao m t t l bi n đ i liên t c công suất

c a đ ng c nhi t vƠ đ ng c đi n đ n các bánh xe ch đ ng Tuy nhiên xe có thể

ch y theo "kiểu êm d u" ch v i m t mình đ ng c đi n H thống nƠy chi m u th trong vi c ch t o xe hybrid

Hình 1.4 : H thống hybrid song song [3]

Hình 1.5 : S đ truyền đ ng h thống hybrid song song [3]

1.1.3.3 Xuăh ngăphátătri năcủaăxeăhybrid

Ngày nay m t trong nh ng tiêu chí đ c đặt lên hƠng đ u đối v i các hãng

s n xuất xe trên th gi i là tiêu chí thân thi n v i môi tr ng, tuy nhiên các xe ch y bằng nhiên li u truyền thống th ng gây nhiều ô nhi m, làm cho môi tr ng ngày

m t xấu đi, h sinh thái thay đ i Mặt khác ngu n nhiên li u truyền thống ngày càng

c n ki t Vì nh ng lý do đó đòi hỏi các nhà s n xuất xe ph i nghiên c u, ch t o các

lo i xe thân thi n v i môi tr ng và gi m s ph thu c vào nhiên li u truyền thống, đơy cũng là m t vấn đề đ c quan tâm nhất hi n nay

Chính vì v y ng i ta rất mong đ i s có mặt c a các dòng xe hybrid Và sau

Hình 1.7 : S đ truyền đ ng h thống hybrid h n h p [3]

Hình 1.6 : H thống hybrid h n h p [3]

vào k nguyên m i c a nh ng chi c ô tô, đó lƠ ô tô không gơy ô nhi m môi tr ng hay còn g i là ô tô sinh thái

1.1.4 Cácăk tăqu ănghiênăc uătrongăvƠăngoƠiăn c

- ắThi t k xe máy hybrid”, tác gi Bùi Văn Ga ậ Nguy n Quân ậ Nguy n

H ng, t p chí khoa h c và công ngh Đ i h c ĐƠ Nẵng số 4(33).2009 [4]

Đơy lƠ đề tài nghiên c u lý thuy t và th c nghi m xe g n máy hybrid đ c

th c hi n t i Đ i h c ĐƠ Nẵng Bánh xe tr c vƠ bánh xe sau đ c d n đ ng tr c

ti p bằng hai đ ng c đi n có công suất l n l t 500W vƠ 1000W Đ ng c nhi t

ch y bằng LPG đ c c i t o từ đ ng c tĩnh t i nguyên thu ch y bằng xăng có công suất 2000W làm nhi m v n p đi n cho bình Accu và h tr công suất cho xe

g n máy khi c n thi t Xe có thể t n d ng năng l ng phanh để n p đi n cho accu

H thống điều khiển đi n tử đ c thi t k cho phép xe g n máy phối h p công suất các đ ng c các ch đ làm vi c khác nhau

Theo k t qu thử nghi m cho thấy xe đ t đ c tốc đ 55km/h khi ch y bằng

đi n, thấp h n kho ng 10% so v i công suất tính toán Bình LPG ch a 1kg nhiên

li u và 4 bình Accu N12V-35AH n p đ y xe có thể ch y đ c 160km H thống

đ ng l c hybrid đi n - LPG cho phép xe g n máy đ t m c đ phát th i ô nhi m EURO IV

- ắNghiên c u, thi t k , l p đặt đ ng c lai trên xe g n máy”, tác gi Ph m

Quốc Phong, Tr ng đ i h c Bách Khoa Tp H Chí Minh, 2007 [5]

S n ph m c a đề tƠi lƠ đ ng c lai, k t h p gi a đ ng c xăng có dung tích

xy lanh 97cm3 trên xe wave vƠ đ ng c đi n 60VDC Đ ng c xăng đóng vai trò

ch y u vƠ ho t đ ng khi xe ch y tốc đ 40 km/h tr lên, đ ng c đi n ho t đ ng

tốc đ thấp h n 40 km/h NgoƠi ra, đ ng c đi n dùng để kh i đ ng cho đ ng c xăng vƠ n p đi n cho Accu S trao đ i moment gi a 2 đ ng c nƠy thông qua m t

ly h p đi n từ Ly h p đ c điều khiển đóng ng t nh vƠo các tín hi u điều khiển

C 2 đ ng c đ c điều khiển chung tay ga Các tín hi u điều khiển đ ng c đ c lấy từ h thống đi n c a xe g n máy Xe nặng h n xe nguyên b n 30 kg Accu đ c cung cấp từ 03 ngu n đi n: đi n từ máy phát, đi n ti t ki m từ quá trình phanh n p

vƠ ngu n đi n dơn d ng Theo k t qu thử nghi m, xe phát huy đ c hi u qu cao trong khu v c ti p giáp gi a n i vƠ ngo i thƠnh hay vùng có đông dơn c

1.1.4.2 NgoƠiăn c

M t số n c nh Nh t, Anh vƠ Thái Lan đƣ ch t o và tung ra th tr ng

m t số m u xe máy hybrid Điển hình hãng Honda đƣ gi i thi u m u xe lai ắscooter” v i kh năng gi m khí th i gây ô nhi m môi tr ng và ti t ki m nhiên

li u Xe lai này k t h p ho t đ ng c a m t đ ng c đốt trong phun xăng đi n tử 50cc và m t đ ng c đi n kiểu xoay chiều đ ng b g n tr c ti p vào bánh sau c a

xe H thống sử d ng m t bình Accu niken-hyđro để l u tr năng l ng Khi ch y trên đ ng bằng trong thành phố, đ ng c đi n s d n đ ng xe ch y v i tốc đ đ t

30 km/h Khi c n l c phát đ ng l n nh tăng tốc hoặc lên dốc thì đ ng c đốt trong

s k t h p v i đ ng c đi n thông qua b truyền đ ng đai vô cấp để tăng thêm công

suất kéo Để t n d ng năng l ng, khi xe gi m tốc hoặc xuống dốc thì đ ng c đi n

s tr thƠnh máy phát đi n n p đi n vào Accu M u xe này có hi u suất rất cao và

gi m đ c 37% n ng đ CO trong khí th i so v i xe g n máy cùng công suất

Xe eCycle hybrid v i đ ng c 250cc, tr ng l ng nhẹ, ít gây ô nhi m môi

tr ng cũng nh kh năng phanh tái sinh năng l ng đ t hi u qu cao Kh năng tăng tốc từ 0 ậ 100 km/h trong th i gian 6 giây và tốc đ tối đa 120 km/h Tiêu th nhiên li u 50 km/lít v i l ng phát sinh khí th i rất thấp Khối hybrid c a eCycle

đ t đ c công suất 42 V x 400 A = 16800 W, khối l u tr đi n c a chi c xe này bao

g m ba Accu 14 V Các bánh xe mơm đúc bằng nhôm đ ng kính 40 cm, h p số hai tốc đ và d n đ ng bằng xích Khối l ng c a chi c xe máy hybrid eCycle kho ng 100 kg

M t lo i xe g n máy lai khác đ c Công ty FUSEN c a Thái Lan s n xuất là chi c FA ậ 801 ( Hybrid 80CC ậ 500 W ) Xe ch y bằng m t đ ng c đi n có công

suất 500 W và m t đ ng c đốt trong dung tích 80cc Khi xe ho t đ ng tốc đ

d i 35 km/h, đ ng c đi n s ho t đ ng Khi xe đ t tốc đ 35 km/h, h p điều khiển

đi n tử s kh i đ ng đ ng c đốt trong và ng t đ ng c đi n Khi tốc đ xe thấp

h n 35 km/h, h thống điều khiển đi n tử l i điều khiển cho xe ho t đ ng bằng đ ng

c đi n Trên tay lái c a xe có nút ch n ch đ ch y xe 2 tr ng thái: ch đ ch y

đi n và ch đ ch y lai (hybrid) Lo i xe nƠy có các u điểm:

Ti t ki m nhiên li u và gi m s ô nhi m môi tr ng khi ch y ch đ lai (hybrid)

Ho t đ ng êm và không ô nhi m môi tr ng khi ch y ch đ xe đi n Các đặc tính k thu t c a xe:

- Công suất đ ng c đi n: 500 W có thể kéo xe ch y đ t 50 km/h, quãng

đ ng xe ch y h t bình Accu là 90km

- B ngu n Accu: 12V ậ 17 AH x 4 bình

- N p l i Accu: 1,8 A trong th i gian từ 4 ậ 6 gi

- Tốc đ c c đ i c a xe đ t: 90 km/h

1.2 M căđíchăcủaăđ tài

Nghiên c u thi t k và thử nghi m h thống truyền l c cho xe g n máy lai

ch y bằng năng l ng đi n vƠ xăng trên xe tay ga Đề tƠi ti p t c lƠm c s cho vi c thi t k vƠ ch t o m t kiểu xe g n hybrid có hi u suất sử d ng năng l ng cao, ti t

ki m nhiên li u vƠ h n ch ô nhi m môi tr ng Có thể nói đề tƠi nƠy lƠ b c c s cho vi c thi t k vƠ s n xuất m t m u xe g n máy hybrid hoƠn ch nh ch y bằng đi n

vƠ xăng v i m c tiêu h ng t i lƠ: Ti t ki m nhiên li u, gi m ô nhi m môi tr ng,

t o ra mặt hƠng công nghi p đặc thù có tính c nh tranh vƠ góp ph n phát triển ngƠnh công nghi p s n xuất xe máy trong n c

1.3 Nhi măv ăvƠăgi iăh năcủaăđ ătƠi

Hình 1.10: M u xe FA ậ 801 (Hybrid 80CCậ 500 W) [6]

- Nghiên c u, tính toán, l a ch n ngu n đ ng l c lai (đ ng c đi n)

- Tính toán, thi t k , gia công ch t o và l p ráp hoàn ch nh c cấu truyền

đ ng lai c a đ ng c đi n

- Kiểm tra th c nghi m, đánh giá k t qu c a xe c i t o

1.3.2 Gi iăh n củaăđ tài

Đề tƠi đ c nghiên c u d a trên nguyên t c k thừa vƠ phát triển ti p nh ng

k t qu đƣ có đ c Ch th c hi n c i ti n trên lo i xe tay ga đƣ qua sử d ng có sẵn trên th tr ng Ng i th c hi n đề tƠi s không tính toán, thi t k l i k t cấu, h thống truyền đ ng vƠ điều khiển c a lo i xe nƠy mƠ ch mô phỏng, tính toán thi t k

vƠ l p đặt thêm m t h thống truyền đ ng bằng năng l ng đi n trên xe để cùng phối h p ho t đ ng v i đ ng c xăng

Vì ph i l p ráp và b sung thêm m t số b ph n vào m t chi c xe g n máy

đƣ có sẵn nên ít nhiều ph i có s thay đ i về hình dáng và tính ti n nghi c a xe nền

1.4 Ph ngăphápănghiênăc u vƠăth căhi n

- Ph ng pháp nghiên c u tài li u: thu th p thông tin về các lo i xe hybrid, xe

đi n, xe g n máy vƠ điều khiển t đ ng qua các ph ng ti n truyền thông

- Tham kh o ý ki n các chuyên gia

- Sử d ng các ph n mềm Microsoft Office, AutoCAD, Pro ENGINEER và Protues 7.8 để th c hi n l p trình điều khiển, l p các b ng v gia công, l p ghép và

mô phỏng c cấu trên xe

- Ph ng pháp th c nghi m: th c hi n gia công để c i ti n, ch t o và l p đặt các chi ti t trong c cấu truyền đ ng lai, sử d ng các thi t b kiểm tra đo kiểm các thông số trên s n ph m đối chi u v i các tính toán ban đ u vƠ điều ch nh l i cho

h p lý h n Đ ng th i rút ra k t lu n lƠm c s cho vi c c i ti n s n ph m sau này

- So sánh vƠ đánh giá k t qu v n hành các m c tốc đ khác nhau trên m t

đ a hình c thể để đ a ra m t h số hi u ch nh phù h p và an toàn nhất

Ch ngă2

C ăS ăLụăTHUY T

2.1 H ăth ngătruy năđ ngătrên xe tay ga

2.1 1ăCấuăt oăvƠăs ăđ ătruy năl c

2.1 2ăNguyênălýăho tăđ ng

2.1.2.1 Đ ngăc ăho tăđ ng ăch ăđ ăcầmăch ng

Lúc này tốc đ đ ng c còn thấp, l c kéo và chuyển đ ng c a đ ng c đ c truyền từ tr c khu u qua puli s cấp, dơy đai V, puli th cấp và t i c m má ma sát (bố ba càng) Tuy nhiên do l c li tâm c a c m ma sát nhỏ ch a th ng đ c l c lò xo

c a các má ma sát nên má ma sát không ti p xúc v i vỏ n i li h p Vì v y, l c kéo

và chuyển đ ng không đ c truyền t i bánh xe sau, xe không chuyển đ ng

2.1.2.2 Đ ngăc ăho tăđ ng ăch ăđ ăkh iăđ ngăvƠăt căđ ăthấpă

Hình 2.2: S đ truyền l c tốc đ c m chừng [7]

Hình 2.3: S đ truyền l c ch đ kh i đ ng vƠ tốc đ thấp [7]

Khi tăng tốc đ đ ng c lên kho ng 2.700 ậ 3.000 v/ph, lúc này l c li tâm

c a c m ma sát đ l n và th ng đ c l c lò xo kéo nên các má ma sát văng ra vƠ tiêp xúc v i n i li h p Nh l c ma sát gi a các má ma sát và n i ly h p, nên l c kéo và chuyển đ ng đ c truyền qua b bánh răng gi m tốc t i bánh xe sau và xe

b t đ u chuyển đ ng T i th i điểm nƠy, dơy đai V có v trí nằm trong cùng puli

s cấp và v trí ngoài cùng c a puli th cấp T số truyền c a b truyền lúc này là

l n nhất nên l c kéo bánh xe sau đ l n để xe kh i hành từ tr ng thái dừng và tăng tốc lên

2.1.2.3 Đ ngăc ăho tăđ ngă ăch ăđ ăt căđ ătrungăbìnhă

Ti p t c tăng tốc đ đ ng c lên, do l c li tâm l n lƠm các con lăn puli s

cấp văng ra xa h n, ép má puli s cấp di đ ng ti n về phía puli s cấp cố đ nh và chèn dơy đai V ra xa tơm h n Vì đ dƠi dơy đai không đ i nên phía puli th cấp, dơy đai s di chuyển vào g n tơm cho đ n khi nó cân bằng v i l c ép c a lò xo nén

l n puli th cấp Nh v y, t số truyền đ ng c a b truyền s gi m d n và tốc đ

Hình 2.4: S đ truyền l c tốc đ trung bình [7]

2.1.2.4 Đ ngăc ăho tăđ ngă ăch ăđ ăt căđ ăcaoă

Ti p t c tăng tốc đ đ ng c lên cao, d i tác đ ng c a l c li tâm l n, các con lăng s văng ra xa tơm nhất vƠ ép má puli s cấp di đ ng l i g n nhất v i má puli s cấp cố đ nh Đ ng kính ti p xúc c a dơy đai V v i puli s cấp lúc này là

l n nhất vƠ ng c l i, phía puli th cấp dơy đai V có đ ng kính nhỏ nhất T số truyền đ ng c a b truyền s đ t giá tr nhỏ nhất và tốc đ puli th cấp s cao nhất Lúc này xe s có tốc đ cao nhất

Hình 2.5: S đ truyền l c tốc đ cao [7]

2.1.2.5 Đ ngăc ăho tăđ ngă ăch ăđ ăt iănặng,ăleoăd căhoặcălênăgaăđ tăng t

Khi xe ho t đ ng ch đ t i nặng, leo dốc hoặc tăng tốc đ t ng t, t i tác

đ ng lên bánh xe sau l n, puli th cấp cố đ nh s theo tốc đ (ch m l i) c a bánh xe sau Lúc này n u ng i lái xe ti p t c tăng ga thì momen tác đ ng lên má puli th

cấp di đ ng s tăng lên vƠ d i tác đ ng c a lò xo nén, puli th cấp di đ ng s tr t theo rãnh d n h ng (hình 2.6) di chuyển l i g n phía má puli th cấp cố đ nh chèn dơy đai V ra xa tơm (đ ng th i phía puli s cấp, dơy đai V s vào g n tâm) làm tăng

t số truyền đ ng giúp xe leo dốc d dàng

2.2 Ngu năđi nătrênăxeăg nămáy

Khi ta kh i đ ng xe g n máy bằng c n đ p hoặc bằng đ ng c đi n thì ngu n

đi n đ u tiên đ c sinh ra là ngu n đi n xoay chiều Ngu n đi n nƠy đ c g i là ngu n đi n c m ng từ v i m t hi u đi n th thấp, th ng là 6 volts hoặc 12 volts

2.2 1ăCấuăt oămáyăphátăđi năxoayăchi u

Máy phát đi n xoay chiều g m các b ph n sau đơy:

Hình 2.6: S đ truyền l c ch đ t i nặng , leo dốc hoặc lên ga đ t ng t [7]

Ph n cố đ nh là m t mâm nhôm b t cố đ nh vƠo catte máy, trên đó có các chi

ti t sau: Cu n ngu n (bô bin lửa), cu n đèn (bô bin đèn), cu n khiển (có thể nằm trong mâm hoặc ngoài mâm tùy theo xe)

3 Cu n dây b phát đi n 7 Bulon 6 x 8

2.2 2ăNguyênălýăsinhăraăđi n

Đối v i cu n ngu n và cu n khiển: Khi volant hay rotor quay khi n từ

tr ng c a nam chơm dao đ ng và từ thông c a nam châm b bi n thiên nên cu n ngu n và cu n khiển c m ng s bi n thiên đó mƠ sinh ra xung đi n xoay chiều Các xung đi n nƠy đ c d n đ n CDI để đ i thƠnh đi n m t chiều và n p vào bobine s n, tăng thƠnh đi n cao áp r i đ n bougie phóng tia lửa đi n

Hình 2.7: Cấu t o máy phát đi n trên xe Attila [8]

Đối v i cu n đèn: V n cùng nguyên lý trên, cu n đèn sinh ra nh ng xung

đi n xoay chiều, đ c đ i thƠnh đi n m t chiều M t ph n cung ng cho ph t i

đi n và m t ph n n p đi n cho Accu

2.2.3 Ngu năđi năxoayăchi uăđ căđ iăthƠnhăđi năm tăchi u

Các xung đi n xoay chiều c a cu n đèn có thể là m t ph n hoặc tất c các xung đi n đ c d n đ n diode th ng hoặc diode n áp để n n thƠnh dòng đi n m t chiều n p cho Accu hoặc cung ng đi n cho ph t i đi n

Diode n n dòng là linh ki n đi n tử đ c ch t o bằng hai chất Germanium

và Silicium có 2 c c d ng (+) vƠ c c âm (-) Nhi m v c a diode n n dòng là bi n dòng đi n xoay chiều (AC) thƠnh dòng đi n m t chiều (DC) khi đi qua nó Diode

ch cho dòng đi n đi theo m t chiều nhất đ nh từ d ng (+) sang (-) g i là chiều thu n vƠ không cho dòng đi n đi theo chiều ng c l i

Đi n tr (R): là linh ki n ti p nh n dòng đi n ch y qua, có hai tác d ng là

tăng hoặc gi m hi u đi n th

2.3 Accu

2.3.1 Nhi m v và phân lo iăAccu

2.3.1.1ăNhi m v

Accu trên xe đi n ch y u để cung cấp đi n cho đ ng c đi n m t chiều

ho t đ ng liên t c, th ng dùng lo i Accu có đi n áp danh đ nh là 12V, v i các yêu

c u c b n sau:

- Cung cấp đi n áp n đ nh vƠ dung l ng đ l n để xe ho t đ ng

- Th i gian sử d ng lơu, b o trì đ n gi n, hoặc không c n b o trì

- Ch u đ c rung xóc vƠ các điều ki n c a môi tr ng khi xe ch y

Accu dùng cho xe đi n là lo i Accu phóng đi n liên t c dùng cho đ ng c

th ng b phóng c n ki t g n h t tr c khi đ c n p l i (phóng g n h t 80% khi

đ c n p đ y) và đ c g i là Deep Cycle Battery (g i là Accu dân d ng)

đ ng c trên ôtô, m t máy phát đi n xoay chiều n p liên t c cho Accu và Accu g n nh không bao gi phóng đi n c n ki t Nó ch phóng đi n đ t ng t rất

ng n (Accu kh i đ ng) cho đ n khi máy phát ho t đ ng s cấp đi n cho các ph t i

Accu kh i đ ng, trái l i nó sử d ng ho t chất xốp vƠ b n c c mỏng để phát ra

m t dòng đi n c ng đ l n trong th i điểm ng n v i m t năng l ng kh i

đ ng l n nhất Chu trình này lặp l i nhiều l n s làm y u đi b n c c d ng và các

ho t chất s r i r ng khỏi b n c c

2.3.1.2ăPhơnălo iăAccu

Th ng phân lo i theo thành ph n b n c c ta có:

- Accu axít - chì (lo i kín) có hai lo i:

Lo i kiểu SLA (Sealed Lead-Acid battery) có dung l ng trong dãy từ 8

Ah đ n 35 Ah / bình 12 V Lo i này có c cấu t b o v không để h i axít t do thoát ra ngoài và không ph i b sung n c hoặc dung d ch trong quá trình sử d ng

Lo i kiểu VRLA (Valve Regulated Lead Acid Battery) có dung l ng trong dãy t ng t lo i kiểu SLA Lo i này có van chống n khi áp suất tăng, có

kh năng chống mất n c cao nên không ph i b sung n c hoặc dung d ch trong quá trình sử d ng

- Accu Ni-Cd ( Nikel Cadmium ): Là m t trong nh ng Accu n p l i đ c, đƣ từng sử d ng r ng rãi nhất Lo i nƠy rất tin c y và m nh nh ng ch a Cd và có

đi n dung thấp so v i các lo i n p đ c khác V i kh năng phóng đi n m c cao nên rất ph bi n trong các ng d ng khác Giá thƠnh th ng cao gấp 3 l n Accu axít - chì lo i kín Khối l ng bằng kho ng 5/7 khối l ng Accu axít - chì lo i kín

- Accu Ni-MH (Nikel Metal Hydride): Lo i này phát ra 10 - 25% dung l ng

l n h n lo i NiCd và thân thi n v i môi tr ng h n lo i NiCd vì nó không ch a catmi (Cadmium) Năng l ng tích đ c trên Accu này có thể t i 336 Wh Giá thƠnh th ng m c gấp 30 l n Accu axít - chì lo i kín Khối l ng bằng kho ng 3/7 khối l ng Accu axít - chì lo i kín

- Accu Li-Ion (Lithium Ion): M t trong nh ng công ngh m i đối v i Accu

n p l i đ c là Accu Li- ion, lo i này có thể phát ra nhiều h n 40% dung l ng so

v i Accu NiCd cùng cỡ và là m t trong nh ng Accu n p l i nhẹ nhất hi n nay Tuy nhiên nó cũng lƠ m t trong nh ng Accu n p l i đ c có giá thành khá cao Giá thành

th ng m c gấp 100 l n Accu axít - chì lo i kín Khối l ng bằng 2/7 khối l ng Accu axít - chì lo i kín

Hi n nay, đa số các xe đi n thông d ng đều sử d ng Accu axít - chì lo i kín kiểu SLA hay VRLA do có giá thành rẻ vƠ th i gian ho t đ ng phù h p

Hình 2.8: Accu ki ểu SLA.[9]

B ng 2.1: Đi n th vƠ dung l ng m t số lo i Accu

Lo i Accu Đi n th trong m t ngăn Dung l ng riêng Chì -Axít

2 2,5V 2,58V 3,5V

- B n c c âm (negative plates): B n c c âm làm bằng khung l i c a h p kim chì - thi c - canxi, đ c ph l p b t chì nguyên chất Pb d ng xốp, là m t ho t chất cho quá trình ph n ng đi n hóa trong Accu

- Chất đi n phân (electrolyte): là axit sulfuric H2SO4, đ c dùng nh là môi

tr ng cho các ion d n trong ph n ng đi n hóa trong Accu

- Các vách ngăn (separator): Nh ng vách ngăn bằng nh a có l i th y tinh hấp th AGM (Absorbed Glass Mat) ch u oxy hóa và ch u nhi t, ngăn ngừa

ng n m ch các b n c c âm và d ng, có kh năng gi và duy trì chất đi n phân cho ph n ng c a các ho t chất trong các b n c c

- Van thoát (valve): còn g i là l thông hay van m t chiều, th ng làm bằng

lo i cao su neoprene Khi chất khí sinh ra trong Accu nh ng điều ki n quá t i

m nh do n p không đúng, nh ng s cố c a b n p hay các y u tố bất th ng khác, thì l thông c a van m ra phóng thích áp suất d trong Accu và duy trì áp suất khí trong kho ng cho phép Trong quá trình ho t đ ng bình th ng c a Accu,

l thông bít l i ngăn không khí vào từ bên ngoài và ngăn oxy trong không khí s

ph n ng v i các ho t chất trên các b n c c ơm, gây nên hi n t ng phóng đi n bên trong

- C c đi n c c (electrode terminal): Các c c đi n c c bằng đ ng thau m thi c,

hoặc lƠ b n h p kim chì gia c ng và đ c bít kín bằng epoxy đặc bi t

- Vỏ bình (case): vỏ bình th ng làm bằng nh a t ng h p ABS, polystyrene, polypropylene, ch u rung xóc, va đ p

Hình 2.9: Cấu t o chung m t lo i Accu axit chì lo i kín [10]

2.3.2.2 S khác bi tăc ăb nătrongăcấuăt o gi a VRLA và Accu truy năth ng

- Các b n c c Accu VRLA kín là nh ng khung l i c a h p chất chì - canxi đặc bi t có đ bền cao, c c âm đ c ph l p ho t chất chì Pb và c c d ng là dioxit chì PbO2 H p chất chì - canxi này trên khung l i làm gi m hi n t ng t phóng đi n, gi cho Accu tích đi n lơu h n

- Accu VRLA kín có van an toàn bên trong Khi áp suất trong Accu tăng lên nhanh do quá n p, van s m ra thoát b t khí d , tránh vỡ bình Accu Cấu trúc c a Accu VRLA kín nên các khí trong Accu sinh ra trong quá trình v n hƠnh s tái

k t h p l i bên trong Accu thay vì bốc h i ra bên ngoài (công ngh tái k t h p khí)

- Accu truyền thống ph i chơm thêm l ng n c mất đi do quá trình n p x y

ra đi n phơn n c thƠnh oxy vƠ hydro vƠ các khí nƠy thoát ra d i d ng b t khí theo ống thoát h i khí

- Các vách ngăn Accu VRLA kín đ c lƠm bằng tấm nh a có s i th y tinh hấp th AGM (Absorbed Glass Mat) ch u oxy hóa, ch u nhi t vƠ axít Còn vách

ngăn Accu truyền thống lƠm bằng nh a PVC vƠ s i th y tinh

Hình 2.10: C ấu t o Accu axit chì lo i kín kiểu VRLA c a GS Battery [11]

2.3.2.3 uăđi măcủaăAccu kínăki uăSLAăvƠăVRLA

- Khí thoát ra đ c tái k t h p trong Accu, không có khí thoát ra, cũng nh không có ống thông h i

- Trong quá trình v n hành, không c n kiểm tra n ng đ dung d ch và không

c n chơm thêm n c

- Không b rò r dung d ch đi n phân

- Có thể bố trí l p đặt Accu nằm nghiêng

- Duy trì đi n áp Accu lơu h n

- Tăng tu i th Accu do gi m hi n t ng sulfat hóa

Tuy nhiên chúng có vài h n ch sau:

- Nặng h n Accu th ng

- Giá thƠnh cao h n Accu th ng

2.3.3 Quáătrìnhăđi năhóaătrong Accu chìăaxitălo i kín

Trong quá trình phóng đi n Accu truyền thống, dung d ch đi n phơn ph n

ng v i các b n c c, t o ra sulfat chì trên các b n c c Dung d ch đi n phơn hình thành nên hydro, chì, oxy vƠ t o ra n c

Quá trình n p s ng c l i, chất đi n phân và các b n c c tr l i thành

ph n ban đ u c a nó Dòng đi n n p tách n c thành hai chất khí là hydro (từ b n

c c âm) và oxy (từ b n c c d ng) Các khí này thoát ra theo ống thoát khí, nên

v i Accu truyền thống thì ph i chơm thêm l ng n c mất đi

Đối v i Accu VRLA kín thì b n c c ơm đ c ch t o vƠ thi t k để không bao gi đ c n p đ y, vì v y không có khí hydro B n c c d ng v n t o ra oxy,

nh ng thay vì thoát ra ngoƠi theo l thông h i thì nó ph n ng v i ho t chất trong Accu t o thƠnh n c tr l i

Trong giai đo n cuối c a quá trình n p, ph n ng sinh oxy x y ra b n c c

d ng L ng oxy nƠy l u chuyển trong Accu, đ c hấp th lên bề mặt c a b n c c

ơm vƠ đ c dùng h t

Khi n p, các b n c c đ c điền đ y b i các electron Các electron tích đ y

b n c c s gi m đáng kể hi n t ng sunfat hóa Khi Accu phóng h t đi n s lƠm cho quá trình sulfat hóa x y ra nhanh h n Vì th Accu SLA luôn gi tr ng thái n p

đ y khi không sử d ng để kéo dƠi tu i th c a Accu

2.3.4 Ch đ n p và phóng của Accu

2.3.4.1 Cácăph ngăphápăn pătruy năth ng

Ph ng pháp n p v i hi u đi n th không đ i: Khi n p các Accu đ c m c song song vƠ đi n áp ngu n ph i l n h n đi n áp Accu (Ung = 2,3÷2,5 V trên m t Accu đ n) Trong quá trình n p dung l ng c a Accu s tăng lên nh ng dòng đi n

n p gi m nhanh theo đặc tuy n c a hyperbol

Hình 2.11: Các quá trình đi n hóa trong Accu chì axit lo i kín

Hình 2.12: Đặc tuy n dòng đi n n p Accu ph ng pháp truyền thống [12]

U= 2,3V

t,h

In, U

Imax

Ph ng pháp n p dòng không đ i: Theo ph ng pháp nƠy, các Accu đ c

m c nối ti p vƠ đ m b o điều ki n t ng số các Accu đ n trong m ch n p không

v t quá tr số: Ung/2,7 V Các Accu ph i có dung l ng nh nhau, dòng đi n n p

gi m t giá tr không đ i trong suốt th i gian n p, bằng cách thay đ i giá tr c a

Ph ng pháp n p tốt nhất lƠ n p ch m bằng hi u đi n th không đ i từ ngu n

đi n ngoƠi b i vì chất đi n phơn có nhiều th i gian để xơm nh p vƠo b n c c M t

b n p hi u đi n th không đ i lo i t đ ng s t o ra m t đi n áp chu n kho ng 14,4

V Th i gian n p có thể từ 3 ÷ 8 ti ng, tùy lo i Accu, kiểu b n p (charger) vƠ tình

tr ng Accu Ngay sau khi sử d ng ta c n ti n hƠnh n p b sung Không nên để phóng đi n quá 75% dung l ng hoặc để tình tr ng đƣ phóng h t trong th i gian dƠi

Hình 2.13: Đặc tuy n dòng n p theo ph ng pháp 2 nấc

t,h

I 0,1Iđm

0,05Iđm

2.3.4.2 Nguy ênălýăph ngăphápăn păxungăvƠăm ch n p

Nguyên lý ho t đ ng c a ngu n xung n p v i dòng không đ i đ c tóm t t

nh sau, ( hình 2.14 ):

IC1 có ch c năng t o ra tín hi u xung trên chơn số 7 để đóng ng t transistor mosfet

Q1 và thay đ i đ r ng xung theo đi n áp ra thông qua chơn số 3

Đi n áp xoay chiều đ c ch nh l u thành m t chiều, đi qua cu n s cấp

c a bi n áp xung và đ c Q1 đóng ng t v i t n số kho ng vài trăm kHz, t n số này đ c xác l p b i đi n tr R10 và t C10 M i khi cu n s cấp đ c đóng

ng t thì cu n th cấp xuất hi n m t s c đi n đ ng t c m Trong quá trình ho t

đ ng, đ l n c a s c đi n đ ng này ph thu c ch y u vào c ng đ dòng s cấp

hay đ r ng xung trên chơn điều khiển số 7 c a IC1

Hình 2.14: Nguyên lý ph ng pháp n p xung

N u vì m t lý do nào đó mà đi n áp ngõ ra gi m xuống làm cho transistor

d n y u thì opto d n y u và đi n áp trên chân số 3 gi m, nên đ r ng xung trên chân số 7 tăng làm cho đi n áp ngõ ra tăng lên Tuy nhiên, khi đi n áp ngõ ra tăng lên làm cho transistor Q2 d n m nh thì opto d n m nh và đi n áp trên chân số 3 tăng, nên đ r ng xung trên chân số 7 gi m làm cho đi n áp ngõ ra gi m xuống, quá trình điều ch nh áp đ c th c hi n

Do thi t k m ch dùng để n p Accu v i dòng không đ i nên đi n áp ra

đ c n áp không ph i m t m c áp nhất đ nh mà thay đ i trong m t ph m vi cho phép Để đ t đ c điều này ph i sử d ng h số khu ch đ i phù h p c a transistor Q2 và k t h p v i m t cu n c m để t o tr kháng v i xung áp ra th i điểm b t

đ u n p, dòng đi n ch y vào Accu l n, do đó đ r i áp trên cu n c m là l n vƠ đ

bù áp c a transistor là nhỏ h n, nên v n có đ r i áp l n, làm cho đi n áp ra gi m

Ng c l i, sau khi n p đ c m t kho ng th i gian thì c ng đ dòng đi n

gi m xuống, làm cho áp r i trên cu n c m là nhỏ và s can thi p c a transistor Q2 làm cho đi n áp tăng lên, điều này đƣ gi cho dòng đi n n p g n nh không thay

đ i khi Accu ch a đ y

So v i ngu n n p thông th ng đ n gi n, n p v i hi u đi n th không đ i, ngu n xung có m t số u và nh c điểm sau:

u điểm:

- Ngu n xung n p v i dòng không đ i nên b o đ m n p cho Accu đ c no

đi n h n Accu không b quá dòng khi n p th i gian đ u c a quá trình n p so v i ngu n n p th ng

- Th i gian n p ng n h n so v i ngu n th ng vì dòng đi n ngu n xung g n

nh lƠ liên t c (đ ng đặc tính đi n áp rất ắphẳng”)

- Cùng công suất thì khối l ng c a ngu n xung nhỏ vƠ nhẹ h n rất nhiều so

Nh c điểm:

- Ch t o ngu n xung đòi hỏi tính toán, thi t k ph c t p h n so v i ch t o ngu n n p th ng

- Thông th ng các hƣng ch t o Accu đều h ng d n nên n p ch m v i hi u

đi n th không đ i để kéo dƠi tu i th Accu

2.3.4.3 Ki mătraănh năbi tătr ngăthái n p

B ng 2.2: B ng đối chi u tr ng thái Accu

Tr ng thái Accu (State Of Charge)

Điện áp không t i (No Load Voltage)

mặt có thể t o ra đi n th hiển th cao h n vƠ không ph i lƠ giá tr chính xác

2.4 Nguyênălýăho tăđ ngăvƠăđặcătínhăcủaămáyăđi năDC

2.4.1 Cấuăt oăđ ngăc ăđi năm tăchi u

T ng quát đ ng c đi n m t chiều g m ba ph n chính: ph n tĩnh (stator) v i

c c từ, ph n quay (rotor) v i dơy quấn vƠ c góp v i ch i đi n Hình 2.15 biểu di n

mặt c t d c vƠ c t ngang c a m t đ ng c đi n m t chiều điển hình

2.4.1.1 Phầnătƿnhă(stator)

Stator còn g i lƠ ph n c m g m các ph n sau:

- C c từ chính: C c từ chính t o ra từ tr ng, g m có lõi s t từ vƠ dơy quấn

kích từ quấn xung quanh Lõi s t c c từ th ng lƠm bằng nh ng lá thép h p kim silic, hoặc thép cacbon hay thép nguyên khối C c từ đ c b t chặt vƠo vỏ máy bằng các bu-lông Các cu n kích từ m c nối ti p nhau Đối v i các đ ng c đi n

m t chiều lo i nhỏ, c c từ chính th ng lƠm bằng nam chơm vĩnh cửu

- M ch từ (gông từ): M ch từ nối liền các c c từ vƠ t o thƠnh vỏ máy Trong

- Ch i đi n (ch i than): để đ a dòng đi n vƠo ph n quay, th ng lƠm bằng

than graphit Ch i than nằm trong h p có lò xo ép ch i than lên c góp H p ch i than cố đ nh trên giá ch i than vƠ cách đi n v i giá

2.4.1.2 Phầnăquayă(rotor)

Ph n quay (rotor) c a đ ng c đi n m t chiều th ng g i lƠ ph n ng g m:

- Lõi thép ph n ng: lõi thép d n từ, lƠm bằng các tấm thép k thu t đi n ph

cách đi n hai mặt để gi m t n hao do dòng đi n xoáy

- Dơy quấn ph n ng: dơy quấn ph n ng lƠ dơy đ ng b c cách đi n, dây quấn

lƠ ph n sinh ra s c đi n đ ng Đ ng c đi n nhỏ th ng dùng dơy có ti t di n tròn

Đ ng c đi n l n th ng dùng dơy ti t di n ch nh t

- C góp: dùng để đ i chiều dòng đi n xoay chiều thƠnh dòng đi n m t chiều,

g m các phi n góp bằng đ ng đ c ghép cách đi n v i nhau, có d ng hình tr , g n

đ u tr c rotor, đuôi vƠnh góp hƠn các đ u dơy c a các ph n tử dơy quấn vƠo các phi n góp

2.4.2 Phơnălo iăvƠămôăt ăđặcătínhăđ ngăc ăđi năm tăchi u

2.4.2.1 Phơnălo i

Phơn lo i theo cách kích thích từ, g m có các lo i sau:

- Đ ng c đi n kích từ đ c l p: dòng đi n kích từ c a máy lấy từ ngu n đi n khác, không liên h v i ph n ng c a máy (hình 2.16a) hoặc kích từ bằng nam chơm vĩnh cửu

- Đ ng c đi n kích từ song song: dơy quấn kích từ nối song song v i m ch