CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Cơ sở khoa học và lý do chọn đề tài Ngành công nghiệp ô tô, xe máy ngày càng phát triển mạnh song song với nó là sự phát triển mạnh của hệ thống an toàn tiện nghi trên ô tô, xe máy. Chính vì vậy mà hệ thống chiếu sáng càng được chú ý vì nó gắn liền với sự an toàn của người sử dụng. Với đề tài “cải tạo hệ thống đèn LED trên xe máy” thì sẽ nghiên cứu lý thuyết sau đó đi sâu vào chế tạo và thực nghiệm mô hình sao cho xe có độ an toàn cao và có tính áp dụng thực tế trên xe, trực quan, sinh động hơn để cho việc quan sát học tập dễ dàng hơn. Theo số liệu của Cục Quản lý an toàn Giao thông Quốc gia Hoa Kỳ (NHTSA) và Ủy ban châu Âu (EC) chỉ có 25% du lịch bằng xe hơi diễn ra vào ban đêm, nhưng hơn 40% các vụ tai nạn gây tử vong hoặc thương tích nghiêm trọng xảy ra trong thời gian này.
Hệ thống chiếu sáng được ví như đôi mắt của người lái xe khi trời tối và đôi mắt đó yêu cầu phải ngày càng sáng rõ. Điều này đã thúc đẩy các nhà sản xuất ô tô không ngừng nghiên cứu phát triển, tìm ra các giải pháp khả thi cho cuộc cách mạng chiếu sáng trên xe. Trong khi đó hệ thống chiếu sáng của xe máy, đặc biệt là những xe có giá thành thấp lại rất ít được chú ý đến. Hầu hết các loại xe máy trong phân khúc bình dân đều sử dụng bóng đèn halogen đã khá lỗi thời và hiệu quả mang lại không cao.
Từ đó nguy cơ xảy ra tai nạn do hệ thống chiếu sáng không hiệu quả là rất cao. Cũng vì lí do đó nên ngoài thị trường dần xuất hiện những cơ sở thay thế bóng đèn xe máy bằng nhiều loại đèn với nhiều kiểu dáng có nguồn gốc xuất sứ khác nhau nhằm cải thiện hiệu quả chiếu sáng trên xe. Tuy nhiên thay thế và nâng cấp như thế nào để đảm bảo ánh sáng chiếu ra tốt hơn mà vẫn đảm bảo được tiêu chuẩn về ánh sáng của bộ Giao Thông Vận Tải đề ra thì vẫn là một vấn đề cần được bàn bạc và nghiên cứu. Chính vì lí do đó mà chúng em chọn đề tài “cải tạo hệ thống đèn LED trên xe máy” nhằm tìm hiểu sâu hơn kết hợp với mô hình thực nghiệm nhằm đưa ra kết luận về tính hiệu quả khi thay thế bóng đèn halogen bằng đèn LED trên xe máy.2 Mục tiêu của đề tài Đề tài nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các hệ thống điện điện chiếu sáng trên xe được cải tạo bằng đèn LED.
Qua đó phân tích, tìm hiểu nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm và lợi ích khi cải tạo hệ thống chiếu sáng bằng đèn LED. Đề tài còn tập trung thiết kế thi công mô hình trên xe thật, ứng dụng trong thực tế hằng ngày 1 để giúp sinh viên hiểu rõ hơn về lợi ích việc cải tạo hệ thống đèn LED trên xe máy mang lại.3 Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các hệ thống trong hệ thống chiếu sáng trên xe. Lên ý tưởng thiết kế và thi công mô hình thực tế. Thực hành tính toán năng lượng và kinh phí tiết kiệm được trong thực tế.
Biên soạn quyển thuyết minh về cơ sở lý thuyết và quá trình thực hiện mô hình.4 Phạm vi nghiên cứu Thời gian, kinh phí và điều kiện thực tế có giới hạn nên phạm vi nghiên cứu chỉ tập trung vào những hệ thống chiếu sáng sử dụng được sử dụng trên xe máy nói chung và wave anpha 100s nói riêng. Do đó, mô hình đề tài sẽ không tập trung nghiên cứu các hệ thống còn lại: đánh lửa, cói tín hiệu, ….5 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp lý thuyết: Nghiên cứu tài liệu về nguyên lý hoạt động, cấu tạo của hệ thống chiếu sáng trên xe máy. Tìm kiếm nghiên cứu sơ đồ mạch điện của hệ thống chiếu sáng trên xe máy. Phương pháp thực nghiệm: thiết kế và thi công Cải tạo hệ thống đèn LED trên xe máy 1.6 Phạm vi ứng dụng Mô hình Cải tạo hệ thống đèn LED trên xe máy được sử dụng trong việc nghiên cứu các ưu nhược điểm của các loại đèn chiếu sáng đang được ưng dụng trên xe máy hiện nay thông qua so sánh các thông số về cường độ ánh sáng, năng lượng tiêu thụ, … 2 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG TRÊN XE 2.1 Tổng quan các thành phần trong hệ thống chiếu sáng trên xe 2.1 Máy phát điện được sử dụng trên xe trên xe Máy phát điện là một trong ba bộ phận chính làm nhiệm vụ cung cấp năng lượng điện cho xe.
Cụ thể, hệ thống cung cấp điện trên xe hơi được tạo thành từ máy phát điện, pin và bộ phận điều chỉnh điện áp. Ba bộ phận này sẽ tạo ra, cung cấp và điều chỉnh nguồn năng lượng điện phù hợp cho quá trình vận hành Máy phát điện chuyển đổi cơ năng thành điện năng, trong đó nguồn cơ năng có thể là động cơ đốt trong. Thiết bị thường được gắn ở gần động cơ xe và được dẫn động bởi trục khuỷu 2.1 Chức năng máy phát điện Động cơ chỉ cung cấp năng lượng cơ học, không tạo ra điện. Vì vậy, cần phải có một nguồn điện để cung cấp năng lượng cho tất cả các thiết bị điện trên xe.
Máy phát có khả năng tạo ra năng lượng liên tục, đảm bảo mọi hoạt động cho các thiết bị điện trên xe, có thể kể đến như: tạo ra nguồn điện cắm sạc cho các thiết bị khác, duy trì hoạt động của hệ thống điều khiển, cho phép sạc pin trong suốt quá trình xe chuyển động.2 Cấu tạo máy phát điện Cấu tạo chi tiết của máy phát điện cơ bản gồm các bộ phận sau: stator và Rotor: Tạo ra dòng điện xoay chiều để chuyển đổi cơ năng thành điện năng. Chổi than và cổ góp: Có tác dụng giảm điện trở và điện trở tiếp xúc, từ đó duy trì độ ổn định của nguồn điện tạo ra. Đồng thời, bộ phận này còn có khả năng hạn chế sự bào mòn. Đối với máy phát điện trên ô tô được tích hợp thêm: Đi-ốt: Chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành một chiều, cho phép dòng điện đi theo một hướng từ máy phát điện sang pin.
Bộ điều chỉnh điện áp: Có tác dụng giúp duy trì điện áp ở mức ổn định, ngăn chặn sự gia tăng đột ngột của dòng điện tạo ra. 3 Quạt làm mát: Nằm ở bên trong hoặc bên ngoài của máy phát điện, máy làm mát nhằm đảm bảo sự an toàn cho các bộ phận. Quạt giúp tản nhiệt, ngăn chặn sự nóng lên quá mức dẫn đến hư hỏng hoặc cháy nổ. 1 Máy phát điện sử dụng trên ô tô 4 Hình 2.
2 Máy phát điện sử dụng trên xe máy 2.3 Nguyên lý làm việc của máy phát điện Một máy phát điện tạo ra điện khi rotor của nó quay. Rotor có các nam châm bao quanh, tạo thành từ trường. Từ trường tạo ra điện áp và được lưu trữ bởi stator, sau đó đến bộ điều chỉnh điện áp. Bộ điều chỉnh sẽ xác định mức điện áp mà pin sẽ nhận được và chuyển nguồn điện sang các thiết bị điện khác nhau trong ô tô.
3 Sơ đồ mạch điện của một máy phát điện 2.2 Các loại ác quy trên xe Về cơ bản, ắc quy được xem như một nguồn điện thứ cấp, hoạt động dựa vào quá trình chuyển hóa năng lượng thành điện năng và cung cấp cho các thiết bị trên xe. Khi máy phát điện không được sạc đầy đủ (động cơ dừng) hoặc không đủ khả năng đáp ứng yêu cầu cho các thiết bị điện trên xe, ắc quy sẽ giữ vai trò cung cấp dòng điện trong suốt thời gian đó. Có 2 loại ác quy cơ bản: Ác quy nước: Đây là loại ắc quy có sử dụng chất lỏng bên trong (dung dịch H2SO4 có nồng độ phù hợp), kết hợp với lá chì và kim loại xen kẽ nhau. Ác quy khô: Ắc quy khô là loại ắc quy có cấu tạo khép kín và không cần thêm nước định kỳ.
Về cơ bản, bên trong ắc quy không khô hoàn toàn mà vẫn chứa axit H2S04 ở dạng gel.1 Chức năng ác quy trong hệ thống điện Bộ phận ắc quy trên ô tô thực hiện những chức năng chính sau: Lưu trữ, cung cấp nguồn điện cho quá trình hoạt động của xe như khởi động xe ngoài ra đối với ô tô ác quy còn cung cấp năng lượng cho cửa sổ điện, hệ thống điều hòa, khóa điện, cung cấp điện cho bộ nhớ, ECU… 6 Bên cạnh cầu chì, ắc quy giúp bảo vệ các linh kiện khỏi dòng điện tăng đột ngột trong trường hợp hệ thống phát điện xảy ra sự cố.2 Cấu tạo ác quy Ắc quy thường được chia thành cấu tạo bên trong và cấu tạo bên ngoài. Các thiết bị kết hợp với nhau để có thể hoạt động một cách tốt nhất. Cấu tạo bên trong ắc quy có thể được mô tả như sau: Gồm nhiều ngăn nhỏ, mỗi ngăn chứa dung dịch H2SO4. Bản cực âm và cực dương có tấm chắn ngăn cách, nối với nhau bằng thanh nối.
Cấu tạo của ắc quy ô tô ở bên trong gồm nhiều ngăn chứa axit (Nguồn: Sưu tầm) Cấu tạo bên ngoài ắc quy bao gồm: Vỏ được làm bằng cao su cứng hoặc vật liệu bitum. Vật liệu này có đặc tính cách nhiệt và chống axit cao và độ bền cơ học lớn hơn. Có 2 cực lồi phía trên: cực âm và cực dương của bình, có màu sắc phân biệt: (-) đỏ; (+) màu xanh 2.3 nguyên lý hoạt động của ác quy Nguyên lý nạp và phóng điện. Một ắc quy nạp và phóng năng lượng điện qua phản ứng hóa học với dung dịch điện phân.
Lúc phóng điện nghĩa là lúc bình đang cung cấp một dòng điện cho bộ phận tiêu thụ. Năng lượng điện được phóng ra khi axit sulfuric trong dung dịch điện phân phản ứng với chì và trở thành nước. Lúc này axit sulfuric kết hợp với các bản cực âm, dương và chuyển thành sunfat chì. Ở cực dương, phản ứng xảy ra như sau: PbO2 + 3H+ + HSO4- + 2e–> PbSO4 + 2H2O Ởcực âm phản ứng xảy ra như sau: Pb + H2SO4–>PbSO4 + 2e + 2H+ Quá trình phóng điện làm cho lượng nước tăng lên nhưng lại làm giảm lượng axít sulfuric, do đó nồng độ điện dịch giảm, các bản cực tiến dần đến cùng bản chất là PbSO4 làm cho hiệu điện thế giữa chúng giảm dần.