THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO XE DU LỊCH 5 CHỖ -1,49 TẤN

Trên những chiếc xe hiện đại ngày nay, ngoài các hệ thống điện chiếu sáng còn rất nhiều các hệ thống điện rất hiện đại phục vụ cho nhu cầu giải trí: Hệ thống âm thanh, CD, Radio…, hệ thố

MỤC LỤC

CÁC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT 5

LỜI NÓI ĐẦU 6

1 MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 7

2 TỔNG QUAN 8

2.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN Ô TÔ 8

2.1.1 Công dụng, yêu cầu và phân loại 8

2.1.1.1 Công dụng 8

2.1.1.2 Yêu cầu 8

2.1.1.3 Phân loại 8

2.1.2 Những thông số cơ bản hệ thống cung cấp điện 10

2.1.3 Các bộ phận của hệ thống cung cấp 10

2.1.3.1 Ắc quy 10

2.1.3.1.1 Nhiệm vụ 10

2.1.3.1.2 Phân loại 10

2.1.3.1.3 Cấu tạo của ắc quy 11

2.1.3.2 Máy phát điện 13

2.1.3.2.1 Nhiệm vụ 13

2.1.3.2.2 Phân loại 13

2.1.3.2.3 Cấu tạo máy phát điện xoay chiều ba pha 13

2.1.3.2.4 Nguyên lý hoạt động của máy phát điện xoay chiều ba pha 16

2.1.3.3 Bộ điều chỉnh điện 16

2.1.3.3.1 Nhiệm vụ 17

2.1.3.3.2 Phân loại 17

2.1.3.3.3 Nguyên lý hoạt động 17

2.1.3.4 Bộ chỉnh lưu 19

2.1.3.4.1 Nhiệm vụ 19

2.1.3.4.2 Phân loại 19

2.1.3.4.3 Nguyên lý hoạt động 20

2.2 GIỚI THIỆU VỀ XE TOYOTA YARIS 22

2.2.1 Giới thiệu chung 22

2.2.2 Thông số kỹ thuật 23

2.2.3 Các hệ thống cơ bản trên xe 24

2.2.3.1 Động cơ 24

2.2.3.2 Hệ thống truyền lực 25

2.2.3.3 Hệ thống treo 26

2.2.3.3.1 Hệ thống treo trước 26

2.2.3.3.2 Hệ thống treo sau 27

2.2.3.4 Hệ thống lái 28

2.2.3.5 Hệ thống phanh 29

3 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 31

3.1 PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 31

3.2 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 36

3.2.1 Tính toán công suất máy phát 36

3.2.2 Tính toán kích thước dây của mạch phụ tải 39

3.2.2.1 Mục đích 39

3.2.2.2 Cơ sở tính toán 40

3.2.2.3 Tính toán kích thước dây dẫn 42

3.2.2.3.1 Tính toán mạch điện đèn pha, cốt 42

3.2.2.3.2 Tính toán mạch điện đèn biển số 43

3.2.2.3.3 Tính toán mạch đèn trần 44

3.3 CÁC BỘ PHẬN CHÍNH TRONG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN THIẾT KẾ 44 3.3.1 Ắc quy 44

3.3.2 Máy phát điện xoay chiều ba pha 45

4 CÁC MẠCH PHỤ TẢI CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 47

4.1 HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG VÀ TÍN HIỆU: 47

4.1.1 Nhiệm vụ 47

4.1.2 Yêu cầu 47

4.1.3 Cấu tạo của bóng đèn 47

4.1.4 Hệ thống chiếu sáng 49

4.1.4.1 Đèn đầu xe 49

4.1.4.1.1 Công dụng 49

4.1.4.1.2 Nguyên lý hoạt động 49

4.1.4.2 Đèn hậu và đèn kích thước xe 51

4.1.4.2.1 Công dụng 51

4.1.4.2.2 Nguyên lý hoạt động 51

4.1.4.3 Đèn sương mù 53

4.1.4.3.1 Công dụng 53

4.1.4.3.2 Nguyên lý hoạt động 53

4.1.5 Hệ thống đèn tín hiệu 55

4.1.5.1 Đèn xi nhan và đèn khẩn cấp 55

4.1.5.1.1 Công dụng 55

4.1.5.1.2 Nguyên lý hoạt động 55

4.1.5.2 Đèn phanh 57

4.1.5.2.1 Công dụng 57

4.1.5.2.2 Nguyên lý hoạt động 57

4.1.5.3 Đèn lùi 58

4.1.5.3.1 Công dụng 58

4.1.5.3.2 Nguyên lý hoạt động 58

4.1.5.4 Hệ thống còi 59

4.1.5.4.1 Công dụng 59

4.1.5.4.2 Nguyên lý hoạt động 59

4.2 HỆ THỐNG THÔNG TIN 61

4.2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu 61

4.2.1.1 Nhiệm vụ 61

4.2.1.2 Yêu cầu 61

4.2.2 Bảng táp lô 61

4.2.3 Hệ thống mạng CAN 63

4.2.3.1 Tổng quan 63

4.2.3.2 Hệ thống mạng CAN 63

4.3 HỆ THỐNG AN TOÀN – HỆ THỐNG PHANH ABS 67

4.3.1 Công dụng 67

4.3.2 Cấu tạo 67

4.3.3 Nguyên lý hoạt động 70

4.4 CÁC HỆ THỐNG PHỤ 72

4.4.1 Hệ thống nâng hạ kính 72

4.4.1.1 Công dụng 72

4.4.1.2 Nguyên lý hoạt động 72

4.4.2 Hệ thống khóa cửa 74

4.4.2.1 Công dụng 74

4.4.2.2 Cấu tạo 74

4.4.2.3 Nguyên lý hoạt động 75

4.4.3 Hệ thống sấy kính 77

4.4.3.1 Công dụng 77

4.4.3.2 Nguyên lý hoạt động 77

4.4.4 Hệ thống điều hoà không khí 78

4.4.4.1 Công dụng 78

4.4.4.2 Cấu tạo 78

4.4.4.3 Nguyên lý hoạt động 79

5 CHẨN ĐOÁN HƯ HỎNG VÀ KHẮC PHỤC MỘT SỐ CHI TIẾT 82

5.1 CÁC HƯ HỎNG VÀ CÁCH KHẮC PHỤC TRONG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 82

5.1.1 Đèn báo nạp hoạt động không bình thường 82

5.1.1.1 Đèn báo nạp không sáng khi khóa điện bật ON 82

5.1.1.2 Đèn báo nạp không tắt sau khi động cơ khởi động 82

5.1.1.3 Đèn nạp thỉnh thoảng sáng khi động cơ hoạt động 82

5.1.2 Ắc quy yếu, hết điện 83

5.1.3 Ắc quy bị nạp quá mức 83

5.1.4 Tiếng ồn khác thường 83

5.2 CÁC HƯ HỎNG VÀ CÁCH KHẮC PHỤC TRONG HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG 84

5.3 CÁC HƯ HỎNG VÀ CÁCH KHẮC PHỤC TRONG HỆ THỐNG TÍN HIỆU 85

6 KẾT LUẬN 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO 87

CÁC KÍ HIỆU VÀ VIẾT TẮT

MPX (Multiplex): Các phương thức truyền dữ liệu

CAN (Cotroller Area Network): Mạng điều khiển cục bộ

M (Motor): Động cơ điện

A/C (Air Conditioning): Điều hoà không khí

ECU (Electronic Control Unit): Bộ vi xử lý

ECM (Engine Control Module): Bộ điều khiển động cơ

APM (Amplifier): Bộ khuyết đại

ABS (Anti-Lock Brake System): Hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành ô tô thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng đang phát triển mạnh mẽ với việc ứng dụng ngày càng nhiều những thành tựu công nghệ thông tin vào sản xuất và lắp đặt các linh kiện ô tô Hiện nay thì vấn đề “điện và điện tử” trang bị trên

ô tô là tiêu chí chính để đánh giá một chiếc xe hơi cao cấp

Trải qua thời gian học tập tại trường, với những kiến thức đã được trang bị giúp em có thêm nhiều tự tin và gắn bó hơn với ngành mình đang theo học Đồ án tốt nghiệp là môn học cuối cùng của mỗi sinh viên để hoàn thành khóa học, nhận

thức được tầm quan trọng đó nên em đã chọn đề tài “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xe du lịch 5 chỗ, 1.49 tấn” Đây là một đề tài rất gần với thực tế sản xuất

và sửa chữa các hệ thống điện trên xe

Với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn cùng các thầy giáo trong bộ môn Ô tô & MCT và các bạn sinh viên, em đã hoàn thành đề tài đúng tiến độ được giao Tuy nhiên, do kiến thức thực tế còn hạn chế nên đề tài không tránh khỏi sai sót Em rất mong nhận được sự quan tâm của các thầy và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn Với việc thực hiện đề tài này đã giúp em có thêm nhiều kiến thức thực tế, đây chính là hành trang để em dễ dàng hơn trong công việc sau này

Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Nguyễn Việt Hải và các thầy giáo trong khoa Cơ khí Giao thông đã giúp em hoàn thành đề tài một cách tốt nhất

Đà Nẵng, ngày 14 tháng 06 năm 2012

Sinh viên thực hiện

Ngô Uy Việt

1 MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

Ngày nay, khi mà khoa học kỹ thuật đang phát triển như vũ bão thì những ứng dụng công nghệ tiên tiến trên ô tô ngày càng nhiều Trong đó không thể thiếu những thiết bị tiện nghi trên xe, nhu cầu sử dụng xe hơi ngày càng khắt khe hơn người ta ngày càng quan tâm đến những chiếc xe được trang bị các hệ thống hiện đại, mà trên đó không thể thiếu được các thiết bị điện, điện tử Hiện nay thì vấn đề

“điện và điện tử” trang bị trên ô tô là tiêu chí chính để đánh giá một chiếc xe hơi cao cấp

Những năm 1950 và sớm hơn nữa, xe hơi chỉ được trang bị ăc quy 6V và bộ sạc điện áp 7V Dĩ nhiên, những chiếc xe cổ này cũng không cần nhiều điện năng ngoài việc đánh lửa hay vài bóng đèn thắp sáng Giữa thập kỷ 50, việc chuyển sang

hệ thống điện 12V mang lại giúp các nhà sản xuất có thể sử dụng các dây điện nhỏ hơn và đồng thời kéo theo việc sinh ra nhiều tiện nghi dùng điện cho xe hơi

Trên những chiếc xe hiện đại ngày nay, ngoài các hệ thống điện chiếu sáng còn rất nhiều các hệ thống điện rất hiện đại phục vụ cho nhu cầu giải trí: Hệ thống

âm thanh, CD, Radio…, hệ thống an toàn trên xe: ABS, hệ thống chống trộm, hệ thống túi khí an toàn, hệ thống kiểm soát động cơ,…Các hệ thống hiện đại này đã nâng giá trị của ô tô lên rất cao và con người không chỉ dừng ở đó, các kỹ sư ô tô còn có những ước mơ lớn hơn là làm sao để những chiếc xe thật sự thân thiện với người sử dụng, đến lúc đó khi ngồi trên xe ta sẽ có cảm giác thật sự thoải mái, giảm đến mức tối thiểu các thao tác của người lái xe, mọi hoạt động của xe sẽ được kiểm soát và điều chỉnh một cách hợp lý nhất

Để có được những chiếc xe hiện đại và tiện nghi như vậy cần rất nhiều các thiết bị điều khiển, những thiết bị này có thể đã được lập trình sẵn hoặc không Tuy nhiên chúng cùng có một đặc điểm chung là phải sử dụng nguồn điện trên ô tô, nguồn điện này được cung cấp bởi ăcquy và máy phát

Với những ý nghĩa đó em quyết định chọn đề tài “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xe du lịch 5 chỗ, 1.49 tấn”, em mong với đề tài này sẽ giúp em hiểu

hơn về kiến thức sửa chữa cũng như sẽ thực hiện được các công việc tính toán thiết

kế các hệ thống điện thân xe khác sau khi ra trường

Trong đề tài này, ngoài việc tập trung vào việc thiết kế hệ thống cung cấp điện, em còn tìm hiểu thêm nguyên lý làm việc các sơ đồ mạch điện và các kết cấu chi tiết của các hệ thống điện bố trí trên xe Từ đó phân tích, chẩn đoán các dạng hư hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục hư hỏng đó

2 TỔNG QUAN

2.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN Ô TÔ

2.1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại

2.1.1.1 Công dụng:

Trên ô tô, người ta trang bị các thiết bị điện, các hệ thống (như điều hòa không khí, hệ thống thông tin, hệ thống chiếu sáng…) để đảm bảo tính tiện nghi cũng như tính an toàn khi sử dụng Để các thiết bị, hệ thống này hoạt động, cần cung cấp cho chúng một lượng điện năng Vì vậy cần phải có một hệ thống cung cấp để 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 acquy Để đảm bảo toàn bộ hệ thống hoạt động một cách hiệu quả, an toàn Năng lượng đầu ra của máy phát và năng lượng yêu cầu cho các tải điện phải thích hợp với nhau

- Hệ thống cung cấp với máy phát điện một chiều

- Hệ thống cung cấp với máy phát điện xoay chiều

Hai sơ đồ tuy có cách nối dây khác nhau nhưng đều bao gồm hai nguồn năng lượng là ắc quy và máy phát mắc song song Tuỳ thuộc vào giá trị phụ tải và chế độ làm việc của ô tô máy kéo, mà ắc quy, máy phát sẽ riêng biệt hoặc đồng thời

cả hai cung cấp năng lượng cho các bộ phận tiêu thụ (phụ tải)

1 - Máy phát; 2 - Bộ ắc qui; 3 - Đồng hồ ampe; 4 - Bộ điều chỉnh điện

Hình 2 - 1 Sơ đồ hệ thống cung cấp với máy phát một chiều

1 - Máy phát; 2 - Bộ điều chỉnh điện; 3 - Công tắt; 4 - Đồng hồ ampe; 5 - Phụ tải

Hình 2 – 2 Sơ đồ hệ thống cung cấp với máy phát xoay chiều

2.1.2 Những thông số cơ bản hệ thống cung cấp điện

- Điện áp định mức: Phải bảo đảm Uđm = 14V đối với những xe sử dụng hệ thống điện 12V, Uđm = 28V đối với những xe sử dụng hệ thống điện 24V

- 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

- Dòng điện cực đại: Là dòng điện lớn nhất mà máy phát có thể cung cấp Thông thường Imax = 70 – 140A

- Tốc độ cực tiểu và tốc độ cực đại của máy phát: nmax, nmin phụ thuộc vào tốc độ của động cơ đốt trong

nmin   ni i

Trong đó:

i: tỉ số truyền ( i = 1,5 - 2)

ni: tốc độ cầm chừng của động cơ

Hiện nay trên xe đời mới sử dụng máy phát cao tốc nên tỉ số truyền i cao hơn

- Nhiệt độ cực đại của máy phát to

max : Là nhiệt độ tối đa mà máy phát có

- Cung cấp năng lượng cho máy khởi động khi khởi động động cơ

- Cung cấp năng lượng cho tất cả các phụ tải khác khi động cơ không làm việc hoặc làm việc ở số vòng quay nhỏ

- Nếu phụ tải mạch ngoài lớn hơn công suất của máy phát, thì ắcquy sẽ cùng với máy phát cung cấp cho các phụ tải

2.1.3.1.2 Phân loại:

Theo tính chất dung dịch điện phân, ắcquy được chia ra các loại:

- Ắcquy axít: dung dich điện phân là axít H2SO4

- Ắcquy kiềm: dung dịch điện phân là KOH hoặc NaOH

2.1.3.1.3 Cấu tạo của ắc quy:

Trên ô tô hiện nay thường sử dụng loại ắc quy axit là chủ yếu:

Để tạo được một bình ắc quy có thế hiệu (6, 12 hay 24V) người ta mắc nối tiếp các khối ắcquy đơn lại với nhau thành bình ắc quy vì mỗi bình ắc quy đơn chỉ cho suất điện động (~2V) Trên ô tô hiện nay thường sử dụng ắc quy 12 (V)

- Vỏ bình: có dạng hình hộp chữ nhật, làm bằng nhựa êbônít, cao su cứng hay chất dẻo chịu a xít và được chia thành các ngăn tương ứng với số lượng các ắc quy đơn cần thiết Trong các ngăn đó được đặt các khối bản cực Dưới đáy vỏ bình có các gân dọc hình lăng trụ để đỡ các khối bản cực Khoảng trống dưới đáy giữa các gân dùng để chứa các chất kết tủa, các chất tác dụng bong ra từ các bản cực, để chúng không làm chập (ngắn mạch) các bản cực khác dấu

-

Hình 2 -3 Cấu tạo bình ắc quy

- Khối bản cực: Bao gồm các bản cực dương và âm đặt xen kẽ nhau, giữa chúng có các tấm ngăn cách điện Mỗi bản cực gồm có phần cốt hình mắt cáo và các chất tác dụng trát trên nó Phần trên của cốt có tai 3 (hình 3-2)

để nối các bản cực cùng tên với nhau thành phân khối bản cực Phần dưới của cốt có các chân để tựa lên các gân ở đáy bình Các chân được bố trí

so le để tránh chập mạch qua sóng đỡ

a-Phần cốt; b-Nửa khối bản cực; c-Khối bản cực và tấm cách; d-Tấm cách

Hình 2 – 4 Cấu tạo của bản cực và khối bản cực

- Cốt được đúc từ hợp kim chống ôxy hoá, gồm: 92÷93% chì và 7÷8% ăngtimon(Sb) Cốt của các bản cực dương còn cho thêm 0,1÷0,2% Asen (As) Ăngtimon và Asen có tác dụng làm tăng độ bền cơ học, giảm ôxy hoá cho cốt, ngoài ra còn làm tăng tính đúc của hợp kim

- Chất tác dụng trên bản cực âm được chế tạo từ bột chì và dung dịch a xít

H2SO4, ngoài ra để tăng độ xốp, giảm khả năng co và hoá cứng bản cực người ta còn cho thêm 2÷3% chất nở Để làm chất nở có thể sử dụng các chất hữu cơ hoạt tính bề mặt hỗn hợp với sun phát bari BaSO4 như các muối humát chế tạo từ than bùn, bồ hóng, chất thuộc da

- Chất tác dụng trên bản cực dương: Được chế tạo từ minium chì Pb3O4, monoxít chì PbO và dung dịch a xít H2SO4 Ngoài ra, để tăng độ bền người ta còn cho thêm sợi polipropilen

- Các phân khối bản cực và tấm ngăn được lắp ráp lại tạo thành khối bản cực Số bản cực âm thường lớn hơn số bản cực dương một bản để đặt các bản cực dương vào giữa các bản cực âm, đảm bảo cho các bản cực dương làm việc đều cả hai mặt để tránh cong vênh và bong rơi chất tác dụng

- Tấm ngăn là những lá mỏng chế tạo từ vật liệu xốp chịu axít như: mipo,

miplát, bông thuỷ tinh hay kết hợp giữa bông thuỷ tinh với miplát hoặc

gỗ Các tấm ngăn thường có một mặt nhẵn và một mặt hình sóng, lồi lõm Mặt nhẵn đặt hướng về phía bản cực âm, còn mặt hình sóng hướng về phía bản cực dương để tạo điều kiện cho dung dịch điện phân dễ luân chuyển đến bản cực dương và lưu thông tốt hơn

- Ngoài ra còn một số các chi tiết khác như: nút, nắp, cầu nối, ống thông hơi

2.1.3.2 Máy phát điện

2.1.3.2.1 Nhiệm vụ:

Máy phát là nguồn điện chính trên ô tô máy kéo (ở số vòng quay trung bình

và lớn của động cơ), nó có nhiệm vụ:

- Cung cấp điện cho tất cả các phụ tải

- Nạp điện cho ắc quy

Hiện nay, máy phát điện 1 chiều hầu như không còn sử dụng trên ô tô, mà máy phát điện xoay chiều ba pha là được sử dụng chủ yếu

2.1.3.2.2 Phân loại:

Máy phát điện trên ô tô, theo tính chất dòng phát ra có thể chia làm hai loại:

- Máy phát điện một chiều (hiện nay không còn sử dụng trên ô tô)

- Máy phát điện xoay chiều (theo phương pháp kích thích):

 Loại kích thích bằng nam châm vĩnh cửu (thường sử dụng trên xe máy)

 Loại kích thích bằng điện từ có tiếp điện (thường sử dụng trên ô tô)

 Loại kích thích bằng điện từ không có tiếp điện (thường sử dụng trên máy kéo và các xe chuyên dụng)

2.1.3.2.3 Cấu tạo máy phát điện xoay chiều ba pha:

a Máy phát xoay chiều kích thích kiểu điện từ loại có vòng tiếp điện:

Cấu tạo của máy phát điện loại có vòng tiếp điện gồm những bộ phận chính là: rôto, stato, các nắp, puli, cánh quạt và bộ chỉnh lưu (bộ chỉnh lưu có thể tính hoặc không tính vào thành phần cấu tạo của máy phát, tuỳ theo nó được đặt trong máy phát hay riêng biệt bên ngoài)

1 - Stato và cuộn dây; 2 - Rô to; 3 - Cuộn kích thích; 4 - Quạt gió; 5 - Puli; 6,7 - Nắp; 8 - Bộ chỉnh lưu; 9 - Vòng tiếp điểm; 10 - Chổi điện và giá đỡ

Hình 2 – 5 Máy phát xoay chiều kích thích kiểu điện từ

- Rôto: Gồm hai chùm cực hình móng lắp then trên trục Giữa các chùm

cực có cuộn dây kích thích 3 đặt trên trục qua ống lót bằng thép Các đầu của cuộn dây kích thích được nối với các vòng tiếp điện 9 gắn trên trục máy phát Trục của rôto được đặt trên các ổ bi lắp trong các nắp 6 và 7 bằng hợp kim nhôm

- Trên nắp, phía vòng tiếp điện còn bắt giá đỡ chổi điện 10 Một chổi điện được nối với vỏ máy phát, chổi còn lại nối với đầu ra cách điện với vỏ

- Trên trục còn lắp cánh quạt 4 và puli dẫn động 5

1,2 - Các nữa rô to trái và phải; 3 - Cuộn kích từ; 4 - Các má cực;

5 - Đầu ra cuộn kích thích; 6 - Then; 7 - Đai ốc và vòng đệm;

8 - Trục lắp các vòng tiếp điểm; 9 - Các vòng tiếp điểm; 10 - Các dây dẫn

Hình 2 – 6 Các chi tiết chính của ro to máy phát

- Stato: là khối thép từ ghép từ các lá thép điện kỹ thuật, phía trong có xe

rãnh phân bố đều để đặt cuộn dây phần ứng (tương tự stato của máy phát kích thích bằng NCVC)

1- Khối thép từ; 2 - Cuộn dây 3 pha

Hình 2 – 7 Stato và sơ đồ cuộn dây của máy phát điện xoay chiều

- Thế hiệu máy phát có thể được chỉnh lưu một phần hay toàn bộ

a - Chỉnh lưu một phần; b - Chỉnh lưu toàn phần

Hình 2 - 8 Sơ đồ lắp máy phát điện xoay chiều trên ô tô

b Máy phát xoay chiều kích thích kiểu điện từ loại không có vòng tiếp điện

Về những phần kết cấu chính, máy phát điện loại không có vòng tiếp điện nói chung không có gì khác so với loại có vòng tiếp điện Nó chỉ khác ở chỗ: với mục đích tăng tuổi thọ và độ tin cậy của máy phát, người ta loại bỏ các vòng tiếp điện và chổi điện hay hư hỏng, bằng cách cho các cuộn dây kích thích đứng yên

Do những ưu điểm trên, máy phát điện loại này được sử dụng ngày càng nhiều trên các ôtô làm việc trong điều kiện nặng nhọc và trên các máy kéo nông nghiệp

So với các máy phát loại có vòng tiếp điện, máy phát loại không có vòng tiếp điện nói chung có khối lượng và kích thước lớn hơn Tuy vậy, độ tin cậy cao và tuổi thọ lớn hoàn toàn có thể bù lại được cho những nhược điểm trên của chúng

1- Stato; 2 - Vòng không dẫn từ; 3 - Cuộn dây kích thích cố định;

4,5 - Các móng cực; 6 - Đĩa lắp cuộn dây kích thích

Hình 2 – 9 Sơ đồ máy phát điện xoay chiều không có vòng tiếp điện

2.1.3.2.4 Nguyên lý hoạt động của máy phát điện xoay chiều ba pha

a- Sơ đồ nguyên lý; b-Dòng điện xoay chiều 1 pha trong một chu kỳ

Hình 2 – 10 Sơ đồ nguyên lý sinh điện

Khi nam châm quay trong cuộn dây, điện áp sẽ sinh ra giữa 2 đầu cuộn dây Điện áp này sẽ sinh ra một dòng điện xoay chiều

Mối liên hệ giữa dòng điện sinh ra trong cuộn dây và vị trí của nam châm được chỉ ra trong hình Dòng điện lớn nhất được sinh ra khi cực N và cực S của nam châm gần với cuộn dây nhất Tuy nhiên, chiều dòng điện ở mỗi nửa vòng quay của nam châm lại ngược nhau

Dựa trên nguyên lý trên và để sinh ra dòng điện một cách hiệu quả hơn, máy phát điện trên ô tô dùng 3 cuộn dây bố trí lệch nhau một góc 1200

trên stator

Hình 2 – 11 Sơ đồ nguyên lý dòng điện xoay chiều 3 pha

Mỗi cuộn A, B, C được đặt chênh nhau 1200 Khi nam châm quay giữa chúng dòng điện xoay chiều được sinh ra trong mỗi cuộn dây Dòng điện bao gồm 3 dòng xoay chiều được gọi là “dòng xoay chiều 3 pha”

2.1.3.3 Bộ điều chỉnh điện

2.1.3.3.1 Nhiệm vụ:

Các máy phát điện ô tô máy kéo làm việc trong điều kiện số vòng quay, phụ tải và chế độ nhiệt luôn luôn thay đổi trong một giới hạn rộng Vì thế, để đảm bảo cho các trang thiết bị điện trên ôtô máy kéo làm việc được bình thường và bảo đảm

an toàn cho máy phát, thì phải có bộ điều chỉnh điện (BĐC) để:

- Điều chỉnh thế hiệu và hạn chế cường độ dòng điện của máy phát

- Phân phối chế độ làm việc giữa ắc quy và máy phát điện (một chiều) hoặc nối ngắt mạch giữa ắc quy và máy phát (xoay chiều)

2.1.3.3.2 Phân loại:

Theo nguyên lý làm việc bộ điều chỉnh điện (BĐC) được chia ra các loại:

- Loại rung

- Loại bán dẫn có tiếp điểm điều khiển

- Loại bán dẫn không có tiếp điểm điều khiển

2.1.3.3.3 Nguyên lý làm việc:

Hiện nay, bộ điều chỉnh dòng điện loại cơ khí hầu như không còn được sử dụng nữa mà bộ điều chỉnh điện bán dẫn (IC) được sử dụng trên ô tô rất phổ biến

Hình 2 – 12 Bộ điều chỉnh điện áp bán dẫn (IC)

Nguyên lý hoạt động:

- Khi công tắc máy bật, động cơ chưa hoạt động, máy phát điện không phát điện, IC nhận biết 0 (V) tại đầu P Nó điều khiển con Tr1 tự đóng ngắt liên tục làm giảm dòng qua cuộn dây kích từ để ắc quy không bị phóng hết điện Đồng thời nó điều khiển Tr2 dẫn khiến dòng qua đèn báo sạc và đèn báo sạc sáng

- Khi máy phát điện quay và phát điện điện áp tại đầu P sẽ làm IC điều khiển Tr2 đóngĐèn báo sạc tắt

- Khi điện áp ở chân S tăng vượt qua điện áp hiệu chỉnh (động cơ đang hoạt động) IC điều khiển Tr1 ngắt điện áp ở đầu S giảm xuống Dòng qua cuộn kích giảm làm sinh ra sức điện động tự cảm trong cuộn kích từ

có thể đánh thủng Tr1 nên sử dụng diode D1 giảm nó

- Khi điện áp ở đầu S giảm xuống dưới điện áp hiệu chỉnh (động cơ đang hoạt động) IC nhận biết được và điều khiển Tr1 dẫn làm tăng dòng qua cuộn dây kích từ điện áp hiệu chỉnh lại tăng lên

Việc đóng, ngắt dòng qua cuộn kích từ được thực hiện nhiều lần trong một thời gian ngắn làm cho điện áp ra của máy phát ổn định

2.1.3.4 Bộ chỉnh lưu

2.1.3.4.1 Nhiệm vụ

Hiện nay, ô tô sử dụng máy phát xoay chiều 3 pha mà các phụ tải điện trên ô

tô yêu cầu dòng điện 1 chiều để hoạt động và ắc quy cần dòng điện 1 chiều để nạp

Bộ chỉnh lưu có nhiệm vụ biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện 1 chiều

- Bộ chỉnh lưu 14 diod

Hình 2 – 15 Bộ chỉnh lưu 14 diod

2.1.3.4.3 Nguyên lý hoạt động:

Hình 2 – 16 Sơ đồ chỉnh lưu 6 đi ốt (a) và dòng điện phát ra (b)

Nguyên lý hoạt động của bộ chỉnh chỉnh lưu (6 đi ốt):

- Xét thời điểm từ 60° - 90°: uA  max, uC  min, dòng điện chỉnh lưu đi theo mạch như sau:

Từ A  a  S1 B (+)  R  B(-)  S’3  c  C  0

- Xét thời điểm từ 90° - 150°: uA  max, uB  min, dòng điện chỉnh lưu

đi theo mạch như sau:

Từ A  a  S1 B (+)  R  B(-)  S’2  b  B  0 Tương tự, sau 2/3 chu kỳ: uC  max, uA min và uB  min

Sau 2/3 chu kỳ tiếp theo: uB max, uA min và uC  min

Như vậy, ta nhận thấy rằng dòng điện lưu thông trong cuộn pha là dòng điện xoay chiều trong lúc dòng điện đi qua phụ tải là dòng điện một chiều

Ta nhận thấy dòng điện sau khi được nắn (chỉnh lưu) thành dòng một chiều vẫn còn nhấp nhô, vì vậy trên ô tô thường sử dụng các bộ lọc (tụ điện, cuộn cảm) nắn điện sao cho dòng điện ra đến tải gần với dạng đường thẳng

2.2 GIỚI THIỆU VỀ XE TOYOTA YARIS

2.2.1 Giới thiệu chung:

Hình 2 – 17 Toyota Yaris

Cái tên “YARIS” bắt nguồn từ tên nữ thần Charis trong thần thoại Hy Lạp, vị thần biểu trưng cho vẻ đẹp hoàn mỹ và sự thanh lịch cao quý Được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1999 như là một mẫu xe chiến lược toàn cầu, Yaris ra mắt thị trường với định hướng là một mẫu xe tạo ra những chuẩn mực mới đối với dòng xe hạng nhỏ - thanh lịch, thông minh, mạnh mẽ

Được nhập khẩu không chính thức vào Việt Nam từ năm 2007, Yaris nhanh chóng được thị trường đón nhận với doanh số tích lũy hơn 6.000 xe (tính đến năm 2010) Với mục đích mang đến cho khách hàng những lợi ích và dịch vụ tốt nhất khi lựa chọn Yaris, TMV quyết định chính thức phân phối mẫu xe này tại thị trường Việt Nam Với sứ mệnh tạo ra một chuẩn mực mới đối với dòng xe hatchback hạng nhỏ trên thị trường

Dòng xe TOYOTA YARIS có ba kiểu xe dựa vào số cửa trên xe: Loại xe 3 cửa, loại xe 4 cửa và loại xe 5 cửa Mặc dù khác nhau về số cửa nhưng các trang thiết bị trên xe gần giống nhau, sau đây là phần giới thiệu về loại xe 5 cửa

2.2.2 Thông số kỹ thuật:

Hình 2 – 18 Sơ đồ tổng thể của xe Toyota Yaris

Bảng 2 - 1 Thông số kỹ thuật của xe Toyota Yaris

2.2.3 Các hệ thống cơ bản trên xe:

2.2.3.1 Động cơ:

Động cơ trên xe Toyota Yaris là loại động cơ 1NZ-FE, có 4 xi lanh thẳng hàng I4, 2 trục cam điều khiển các van trên nắp máy DOHC, 16 van, hệ thống điều phối van biến thiên thông minh VVT-i Động cơ dùng hệ thống nhiên liệu phun xăng điện tử EFI và hệ thống đánh lửa bobin đơn Trên động cơ có các cảm biến: cảm biến vị trí trục cam, cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến tiếng gõ động cơ , tất cả các tín hiệu từ cảm biến này được đưa về bộ vi xử lý trung tâm ECU, để điều điều khiển các cơ cấu chấp hành: đánh lửa, phun nhiên liệu

1-Vỏ bộ xoay trục cam; 2-Cánh xoay; 3-Bánh xích dẫn động trục cam;

4-Puly dẫn động bơm nước; 5-Bánh xích đầu trục khuỷu;

6-Roto cảm biển vị trí trục khuỷu; 7-Vít xả dầu; 8-Bánh đà; 9-Bộ đánh lửa trực tiếp

Hình 2 – 19 Động cơ 1NZ – FE

Bảng 2 – 2 Thông số kỹ thuật của động cơ

- Bộ biến mô thủy lực để truyền và khuyếch đại mômen do động cơ sinh ra

- Bộ truyền động bánh răng hành tinh: Để điều khiển việc chuyển số như giảm tốc, đảo chiều, tăng tốc, và vị trí số trung gian

- Bộ điều khiển thuỷ lực: gồm các van điện từ, để điều khiển áp suất thuỷ lực sao cho bộ biến mô và bộ truyền bánh răng hành tinh hoạt động êm dịu

- Các bộ phận chấp hành: gồm phanh dải, ly hợp và khớp 1 chiều để thực hiện việc đóng ngắt công suất truyền theo các chế độ làm việc của ô tô

- Các cảm biến: cảm biến tốc độ xe, cảm biến bướm ga… Biến đổi các giá trị đại lượng vật lý: tốc độ, góc mở… thành các tín hiệu điện truyền về cho ECU

- ECU động cơ và ECT: Để điều khiển các van điện từ và bộ điều khiển thuỷ lực nhằm tạo ra điều kiện chạy xe tối ưu

Bảng 2 - 3 Thông số kỹ thuật của hộp số tự động U340

Hệ thống treo trước là loại hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo kiểu

MacPherson Với loại hệ thống treo này sẽ giảm được số lượng khâu khớp, cũng như khối lượng của hệ thống treo cho khả năng điều chỉnh chiều cao thân xe khi chạy ở tốc độ cao và tăng độ ổn định của phần thân xe

Bộ phận tạo xung cho cảm biến tốc độ bánh xe của hệ thống phanh ABS được lắp ghép với vòng bi moay ơ trước

Bảng 2 – 4 Thông số kỹ thuật của hệ thống treo trước

Bảng 2 – 5 Thông số kỹ thuật của hệ thống treo sau

Hình 2 – 22 Hệ thống treo sau lo xo xoắn

2.2.3.4 Hệ thống lái

Hệ thống lái xe Toyota Yaris là hệ thống lái được trợ lực bằng 1 động cơ điện 1 chiều Dựa vào tín hiệu của cảm biến mô men trục lái, cảm biến tốc độ xe được truyền tới ECU để điều khiển động cơ điện trợ lực với một cường độ, chiều và thời điểm thích hợp

Cơ cấu lái là loại bánh răng – thanh răng, ưu điểm của loại này là có iw nhỏ nên rất nhạy, kết cấu nhỏ gọn, hiệu suất cao, thường được sử dụng trên xe du lịch cỡ nhỏ

Bảng 2 – 6 Thông số kỹ thuật của hệ thống lái

Hình 2 – 23 Hệ thống lái trợ lực điện

2.2.3.5 Hệ thống phanh

Xe Toyota Yaris được trang bị hệ thống phanh với cơ cấu phanh bánh trước

là cơ cấu phanh đĩa thông gió và cơ cấu phanh sau là tang trống

Dẫn động phanh thủy lực với trợ lực chân không

Phanh tay là phanh cơ khí tác dụng lên bánh sau

Để đảm bảo an toàn và tính ổn định khi phanh trên xe có trang bị hệ thống ABS (Anti Lock Brake Systems) để chống bó cứng phanh

Hình 2 – 24 Sơ đồ đĩa phanh có xẻ rãnh thông gió

Bảng 2 – 7 Thông số kỹ thuật của hệ thống phanh

Độ dày guốc phanh của phanh trống phía sau Tối thiểu 1 (mm)

Tiêu chuẩn 4 (mm) Khe hở giữa guốc phanh và trống phanh sau 0,6 (mm)

1-Piston; 2-Vòng tỳ; 3-Vòng làm kín; 4-Chốt tỳ; 5-Mâm phanh; 6-Guốc; 7-Chốt quay; 8-Bạc lệch tâm; 9-Định vị guốc; 10-Dẫn động phanh dừng

Hình 2 – 25 Hệ thống phanh tang trống

3 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

3.1 PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Trong khi thiết kế, nhà chế tạo không phải lúc nào cũng lựa chọn những phương án chỉ tối ưu về mặt kỹ thuật vì như thế giá thành của sản phẩm sẽ rất cao

và rất khó để ứng dụng rộng rãi Vì vậy, việc lựa chọn các bộ phận trong hệ thống cung cấp điện cũng vừa phải đảm bảo tính kỹ thuật đáp ứng được yêu cầu trong sử dụng, vừa hài hòa trong tính kinh tế, để sản phẩm đưa ra được thị trường phải cạnh tranh và được thị trường chấp nhận

Dựa vào các nguyên tắc trên, em lựa chọn như sau:

- Ắc quy:

 Ắc quy axit có: suất điện động mỗi ngăn (~2V), điện trở trong nhỏ, nên khi phóng điện với dòng lớn, độ sụt thế ít, chất lượng khởi động tốt hơn nhưng việc bảo dưỡng khó khăn và tuổi thọ thấp

 Ắc quy kiềm có: suất điện động mỗi ngăn khoảng 1,38V, điện trở trong lớn hơn Tuy vậy, độ bền cơ học cao hơn, tuổi thọ cao hơn (4-5 lần) và làm việc tin cậy hơn nhưng giá thành cao hơn do sử dụng các loại vật liệu quý hiếm: Niken, bạc, cadimi

Do đó, ta chọn loại ắc quy axit (dung dịch điện phân H2SO4) như các

ô tô thông thường hiện nay vẫn sử dụng: bởi có những ưu điểm đã nêu trên, được sử dụng rộng rãi nên dễ thay thế và bảo dưỡng và chi phi giá thành thấp hơn

- Máy phát điện:

 Máy phát điện 1 chiều có ưu điểm đơn giản, dễ chế tạo nhưng có hạn chế: công suất không thể lớn do chổi than chóng mòn, gây tia lửa điện, tuổi thọ thấp và khối lượng lớn

 Máy phát điện xoay chiều 3 pha kích thích bằng nam châm vĩnh cửu có ưu điểm: làm việc tin cậy, kết cấu đơn giản, không có cuộn dây quay, hiệu suất cao, ít nóng, mức nhiễu xạ vô tuyến thấp Nhưng có nhược điểm: khó điều chỉnh thế hiệu, công suất hạn chế, giá thành cao, trọng lượng lớn hơn loại máy phát điện xoay chiều kích thích kiểu điện từ cùng công suất Ngoài ra, từ thông của nó còn phụ thuộc vào chất lượng hợp kim và kim loại chế tạo nhôm

 Máy phát điện xoay chiều 3 pha kích thích kiểu điện từ có những

ưu điểm của máy phát điện xoay chiều nói chung, đồng thời khắc phục những nhược điểm máy phát điện xoay chiều kích thích bằng

nam châm vĩnh cửu: giá thành thấp hơn, công suất lớn hơn và đặc biệt có thể điều chỉnh thế hiệu được bằng cách thay đổi dòng kích thích

Do đó, ta chọn loại máy phát điện xoay chiều kích thích điện từ loại

có vòng tiếp điện được sử dụng rộng rãi trên các ô tô hiện nay

- Bộ chỉnh lưu: Với bộ chỉnh lưu 6 đi ốt, khi máy phát có công suất lớn (P

> 1000 W), sẽ xuất hiện sóng đa hài bậc 3 trong thành phần của hiệu điện thế pha do ảnh hưởng của từ trường các cuộn pha lên cuộn kích làm giảm công suất máy phát Để bổ sung sự thay đổi điện thế tại điểm trung hòa vào điện áp ra của máy phát không có đi ốt ở điểm trung hòa người ta bố trí thêm 2 đi ốt chỉnh lưu giữa cực ra B và cực E (mass) và nối với điểm trung hòa để tận dụng sóng đa hài bậc 3, làm tăng công suất máy phát khoảng 10 – 15% Vì vậy, ta chọn bộ chỉnh lưu 8 đi ốt để sử dụng tối ưu hơn

- Bộ điều chỉnh điện áp: Khi sử dụng bộ điều chỉnh điện áp cơ khí có hai nhược điểm quan trọng là tính trễ và đặc tính nhiệt độ của nó Tính trễ gây ra sự sụt áp, khi tiếp điểm cơ khí làm việc ở tốc cao với dòng lớn sẽ sinh nhiệt lớn làm tiếp điểm nhanh mòn và phải thường xuyên bảo dưỡng Do đó ta chọn bộ điều chỉnh bán dẫn IC bởi có nhiều ưu điểm hơn:

 Điện áp điều chỉnh ổn định, biên độ dao động nhỏ

 Dải điện áp ra hẹp hơn và ít thay đổi theo thời gian

 Chịu được rung động và có độ bền cao do không có các chi tiết chuyển động

1-Máy phát điện; 2-Bộ chỉnh lưu dòng điện; 3-Bộ điều áp bán dẫn IC;

4- Đèn báo nạp; 5-Công tắc điện; 6-Bộ sưởi nhiệt

Hình 3 – 1 Sơ đồ mạch điện hệ thống cung cấp điện

Nguyên lý hoạt động của hệ thống cung cấp điện:

a Hoạt động bình thường:

- Khi khoá điện ở vị trí ON và động cơ tắt máy:

Khi bật khoá điện lên vị trí ON, điện áp ắc quy được đặt vào cực IG Kết quả

là mạch M.IC bị kích hoạt và Tranzisto Tr1 được mở ra làm cho dòng kích từ chạy trong cuộn dây rôto Ở trạng thái này dòng điện chưa được tạo ra do vậy bộ điều áp làm giảm sự phóng điện của ắc quy đến mức có thể bằng cách đóng ngắt Tranzisto

Tr1 ngắt quãng Ở thời điểm này điện áp ở cực P = 0 và mạch M.IC sẽ xác định trạng thái này và truyền tín hiệu tới Tranzisto Tr2 để bật đèn báo nạp

- Khi máy phát đang phát điện (điện áp thấp hơn điện áp điều chỉnh) :

Động cơ khởi động và tốc độ máy phát tăng lên, mạch M.IC mở Tranzisto

Tr1 để cho dòng kích từ đi qua và do đó điện áp ngay lập tức được tạo ra Ở thời điểm này nếu điện áp ở cực B lớn hơn điện áp ắc quy, thì dòng điện sẽ đi vào ắc quy

để nạp và cung cấp cho các thiết bị điện Kết quả là điện áp ở cực P tăng lên Do đó mạch M.IC xác định trạng thái phát điện đã được thực hiện và truyền tín hiệu đóng Tranzisto Tr2 để tắt đèn báo nạp

- Khi máy phát đang phát điện (điện áp cao hơn điện áp điều chỉnh) :

Nếu Tranzisto Tr1 tiếp tục mở, điện áp ở cực B tăng lên Sau đó điện áp ở cực S vượt quá điện áp điều chỉnh, mạch M.IC xác định tình trạng này và đóng Tranzisto Tr1 Kết quả là dòng kích từ ở cuộn dây rôto giảm dần thông qua điốt Đ1hấp thụ điện từ ngược và điện áp ở cực B (điện áp được tạo ra) giảm xuống Sau đó nếu điện áp ở cực S giảm xuống tới giá trị điều chỉnh thì mạch M.IC sẽ xác định tình trạng này và mở Tranzisto Tr1 Do đó dòng kích từ của cuộn dây rôto tăng lên

và điện áp ở cực B cũng tăng lên Bộ điều áp IC giữ cho điện áp ở cực S (điện áp ở cực ắc quy) ổn định (điện áp điều chỉnh) bằng cách lặp đi lặp lại các quá trình trên

b Hoạt động không bình thường:

- Khi cuộn dây Rôto bị đứt:

Khi máy phát quay, nếu cuộn dây Rôto bị đứt thì máy phát không sản xuất ra điện và điện áp ở cực P = 0

Khi mạch M.IC xác định được tình trạng này nó mở Tranzisto Tr2 để bật đèn báo nạp cho biết hiện tượng không bình thường này

- Khi cuộn dây Rôto bị chập (ngắn mạch):

Khi máy phát quay nếu cuộn dây rôto bị chập điện áp ở cực B được đặt trực tiếp vào cực F và dòng điện trong mạch sẽ rất lớn Khi mạch M.IC xác định được

tình trạng này nó sẽ đóng Tranzisto Tr1 để bảo vệ và đồng thời mở Tranzisto Tr2 để bật đèn báo nạp để cảnh báo về tình trạng không bình thường này

- Khi cực S bị ngắt :

Khi máy phát quay, nếu cực S ở tình trạng bị hở mạch thì mạch M.IC sẽ xác định khi không có tín hiệu đầu vào từ cực S do đó mở Tranzisto Tr2 để bật đèn báo nạp Đồng thời trong mạch M.IC, cực B sẽ làm việc thay thế cho cực S để điều chỉnh Tranzisto Tr1 do đó điện áp ở cực B được điều chỉnh (xấp xỉ 14 V) để ngăn chặn sự tăng điện áp không bình thường ở cực B

- Khi cực B bị ngắt:

Khi máy phát quay, nếu cực B ở tình trạng bị hở mạch, thì ắc quy sẽ không được nạp và điện áp ắc quy (điện áp ở cực S) sẽ giảm dần Khi điện áp ở cực S giảm, bộ điều áp IC làm tăng dòng kích từ để tăng dòng điện tạo ra Kết quả là điện

áp ở cực B tăng lên Tuy nhiên mạch M.IC điều chỉnh dòng kích từ sao cho điện áp

ở cực B không vượt quá 20 V để bảo vệ máy phát và bộ điều áp IC

Khi điện áp ở cực S thấp (11 tới 13 V) mạch M.IC sẽ điều chỉnh để ắc quy không được nạp Sau đó nó mở tranzito Tr2 để bật đèn báo nạp và điều chỉnh dòng kích từ để sao cho điện áp ở cực B giảm đồng thời bảo vệ máy phát và bộ điều áp

IC

- Khi có sự ngắn mạch giữa cực F và cực E:

Khi máy phát quay, nếu có sự ngắn mạch giữa cực F và cực E thì điện áp ở cực B sẽ được nối thông với mát từ cực E qua cuộn dây rôto mà không qua cực tranzisto Tr1 Kết quả là điện áp ra của máy phát trở lên rất lớn vì dòng kích từ không được điều khiển bởi tranzisto Tr1 thậm trí điện áp ở cực S sẽ vượt điện áp điều chỉnh Nếu mạch M.IC xác định được cực này nó sẽ mở tranzisto Tr2 để bật đèn báo nạp để chỉ ra sự không bình thường này

3.2 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CUNG CẤP

3.2.1 Tính toán công suất máy phát:

Công suất tổng của máy phát được xác định từ công suất cung cấp cho các tải liên tục và tải gián đoạn trên ô tô

Công suất tổng: P= P1 + P2 Trong đó:

 P1: Công suất cung cấp cho tải hoạt động liên tục

Bảng 3 – 1 Tính toán công suất tiêu thụ các phụ tải hoạt động liên tục

Ô tô được thiết kế là chạy trong khu vực thành phố, đi du lịch 5 chỗ ngồi đầy

đủ các tiện nghi và phục vụ cho người ngồi trong xe cảm giác tốt nhất vì thế máy phát phải có công suất đủ lớn để cung cấp cho phụ tải hoạt động với tần suất tương đối cao

Bảng 3 – 2 Phân tích hệ số sử dụng đối với các phụ tải hoạt động gián đoạn:

1 Radio Rất ít khi sử dụng khi xe hoạt động, chỉ dùng

khi xe đi vào các khu vực bắt buộc bật Radio để nghe sự chỉ dẫn của khu vực đó

0,2

3 Đèn xi nhan Dùng khi xe muốn thay đổi hướng di chuyển

khi đang đi trên đường thẳng

0,15

4 Đèn sương

mù

Dùng khi xe đi vào buổi sáng sớm 0,1

5 Đèn đỗ xe Dùng khi xe đổ trong thời gian ngắn 0,2

6 Đèn cốt Dùng khi xe đi vào ban đêm, các hầm đường

bộ

0,5

7 Đèn pha Dùng khi muốn vượt qua xe khác vào ban đêm,

khi đi trên đường không có đèn chiếu sáng hai bên

0,5

12 Đèn cửa xe Dùng khi nhắc nhở cửa xe mở ra hoặc đóng cửa

không đúng quy cách

0,15

13 Đèn trần Dùng khi xe đi ban đêm, vào đường hầm, khi

trời mưa quang cảnh âm u

0,15

15 Quạt điều hòa

nhiệt độ

16 Xông kính Dùng khi kính bị ướt do trời mưa, rửa xe hoặc

đi trong sương mù

khi xe đang hoạt động trên đường)

18 Còi Dùng khi muốn vượt qua đám đông, cảnh báo

qua các ngã rẽ, vượt qua xe khác

Bảng 3 – 3 Tính toán công suất tiêu thụ cho các phụ tải hoạt động gián đoạn

STT Phụ tải hoạt động gián

đoạn

CS thực (W)

Số lượng

Hệ số sử dụng 

CS tương đương (W)

16 Motor điều khiển kính 150 4 0,15 90

Tổng công suất tiêu thụ các phụ tải hoạt động gián đoạn: P w2 675,88

Tổng công suất tiêu thụ là:

Pw = Pw1 + Pw2 = 310 + 675,88 = 985,88 (W) Cường độ dòng điện yêu cầu máy của máy phát:

)(42,7014

88,985

A U

I

I Với η là hiệu suất của máy phát, chọn η = 0,9

)(24,789,0

42,70

A

I

I đm  yc  

Chọn máy phát điện xoay trên ô tô có dòng điện định mức: Iđm = 80 (A)

3.2.2 Tính toán kích thước dây của mạch phụ tải:

3.2.2.1 Mục đích:

Tất cả các hệ thống điện trên xe sử dụng dây dẫn để truyền tải điện năng từ

ắc quy hoặc máy phát đến các phụ tải Sự làm việc của phụ tải có được đảm bảo hay không phụ thuộc lớn vào khả năng chịu tải của dây dẫn

Nếu sử dụng các dây dẫn có tiết diện không đảm bảo, trong quá trình hoạt động, dòng điện chạy qua sẽ làm cho dây dẫn nóng lên quá mức, gây hiện tượng ngắn mạch do dây dẫn nóng chảy hoặc cháy nổ đối với hệ thống điện

Mặt khác trong hệ thống, điện năng truyền tải từ nguồn điện (Ắc quy hoặc máy phát) đến phụ tải luôn tồn tại tổn thất, tổn thất này phụ thuộc vào tiết diện của dây dẫn Như vậy tiết điện của dây dẫn phải đảm bảo đủ lớn, để tổn thất điện áp trên

hệ thống nhỏ hơn tổn thất điện áp cho phép ∆U, để các phụ tải làm việc bình thường

Chính vì vậy, việc tính toán kiểm nghiệm dây dẫn nhằm mục đích đánh giá khả năng làm việc của dây dẫn sử dụng có đảm bảo cho hệ thống hoạt động bình thường hay không, tránh những sự cố điện đáng tiếc xảy ra trong hệ thống

3.2.2.2 Cơ sở tính toán

Khi tính toán kiểm nghiệm dây dẫn, ta cần xác định nhu cầu tải thực tế lớn nhất Từ đó, sẽ tính được tiếp diện dây dẫn trong mạch, so sánh với tiết diện của nhà sản xuất đưa ra và kết luận

- Điện áp tính toán:

Đối với xe Toyota Yaris thì hệ thống điện sử dụng điện thế 12V, và các phụ tải được mắc nối song song với nhau Do vậy, điện thế tại các đầu vào của từng mạch đều có điện thế bằng nhau, bằng điện thế nguồn và bằng 12V

Trong hệ thống điện của xe sử dụng dòng điện một chiều, do vậy điện thế tính toán của mạch là:

Mặt khác ta có: . . (3)

S

L I

Trong đó: ∆U (V) -là độ sụt áp cho phép của dây dẫn trong hệ thống

I (A) - là cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn

L (m) - là chiều dài dây dẫn trong hệ thống

ρ (Ω.mm2

/m) - là điện trở suất của vật liệu làm dây dẫn

Từ (3) ta thấy, trong hệ thống điện với các điều kiện I, L và ρ không đổi thì