Chương 1 : Tổng quan đề tài Chương 2 : Cở sở lý thuyết Chương 3 : Giới thiệu các linh kiện điện tử và phần mềm lập trình Chương 4 : Thiết kế, thi công mô hình Chương 5: Thực nghiệm và đánh giá Chương 6 : Kết luận và hướng phát triển 3 Chương 2. Giới thiệu về hệ thống sạc trên xe máy Trên hầu hết mọi xe máy, chúng ta sẽ tìm thấy một loại pin được gọi là ắc quy, được sử dụng để cung cấp điện năng cho việc khởi động xe máy và để phát một lượng năng lượng điện cho hệ thống điện của xe. Bản thân ắc quy được sạc bởi một máy phát điện được điều khiển bởi động cơ, và miễn là động cơ đang hoạt động thì sẽ có một dòng điện chạy qua pin. Điện áp không tải của pin được sạc đầy là khoảng 13 Vdc.
Để sạc nó, hệ thống sạc phải cung cấp điện áp khoảng 14,4 Vdc và đây phải là điện áp không đổi ở mọi tốc độ động cơ. Thập niên 1960 và 1970, trong thời kỳ này công nghệ điện tử bắt đầu được áp dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp xe máy. Các bộ sạc bắt đầu tích hợp linh kiện điện tử như bộ điều khiển động cơ (rectifier) để chuyển đổi nguồn điện xoay chiều từ động cơ thành nguồn điện một chiều đồng thời ổn định điện áp dùng để sạc ắc quy. Bản thân máy phát điện được đặt trong hoặc trên động cơ, và trên hầu hết các xe máy đều có một bộ phận chỉnh lưu điều chỉnh riêng biệt nằm ở đâu đó trên khung.
Lý do cho điều này là hầu hết tất cả các xe máy đều được trang bị máy phát điện xoay chiều (Dòng điện xoay chiều), trong khi hệ thống điện trên xe máy là hệ thống DC (Dòng điện một chiều). Phần chỉnh lưu bên trong bộ chỉnh lưu bộ điều chỉnh đảm nhận việc chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều, khi đó mới có thể sạc được cho ắc quy. Phần điều chỉnh của bộ chỉnh lưu - điều chỉnh được sử dụng để điều chỉnh điện áp đầu ra (đến ắc quy) đến 14,4 Vdc cần thiết. Cấu tạo của hệ thống sạc trên xe máy Hệ thống sạc bao gồm ba thành phần chính: ắc quy, máy phát điện và bộ điều chỉnh / chỉnh lưu.
Ắc quy xe máy lưu trữ năng lượng điện để sử dụng và hoạt động như một bộ đệm cho hệ thống điện của xe đạp. Máy phát điện tạo ra dòng điện xoay chiều để khởi động xe máy và sạc pin. Bộ điều chỉnh / chỉnh lưu thay đổi hoặc chỉnh lưu dòng điện xoay chiều do máy phát điện tạo ra thành dòng điện một chiều để nó có thể được lưu trữ trong ắc quy.1: Tổng quan cấu trúc của hệ thống sạc trên xe máy 2. Ắc quy trên xe máy Ắc quy là một cơ chế quan trọng trong việc tích lũy, lưu trữ và cung cấp năng lượng theo yêu cầu.
Một số loại ắc quy có thể chứa năng lượng ở mức thấp trong thời gian dài và phát hành năng lượng ở mức cao trong thời gian ngắn. Tuy nhiên, cũng có các loại ắc quy khác có thể chấp nhận năng lượng ở mức cao hơn trong thời gian ngắn và cung cấp năng lượng ở mức thấp trong thời gian dài hơn. Ngoài ra, ắc quy còn giúp ổn định điện áp cho toàn bộ hệ thống điện của xe trong quá trình vận hành. Dựa vào chất liệu, cấu trúc của bản cực và chất điện phân sẽ tạo nên sức điện động cho ắc quy.
Bình ắc quy được làm từ số những tế bào (cell) đặt trong một vỏ bọc bằng cao su cứng hay nhựa cứng. Những đơn vị cơ bản của mỗi tế bào là những bản cực dương và bản cực âm. Những bản cực này có những vật liệu hoạt hoá nằm trong các tấm lưới phẳng. Bản cực âm là chì xốp sau khi nạp có màu xám.
Bản cực dương sau khi nạp là PbO2 có màu nâu. Cấu trúc của một ắc quy đơn gồm có: phân khối bản cực dương, phân khối bản cực âm và các tấm ngăn. Cấu tạo của một bản cực trong ắc quy gồm có phần khung xương và chất tác dụng trát lên nó. Khung xương của bản cực dương và âm có cấu tạo giống nhau.
Chúng được làm từ chì pha thêm (5 – 8%) Sb(antimon) tạo dạng mặt lưới. Antimon giúp tăng cường độ 5 cứng và độ chịu nhiệt của chì. Các bản cực dương của mỗi ắc quy đơn được hàn với nhau tạo thành phân khối bản cực dương. Các bản cực âm của mỗi ắc quy đơn được hàn với nhau tạo thành phân khối bản cực âm.
Số bản cực âm trong ắc quy đơn nhiều hơn số bản cực dương một bản nhằm tận dụng triệt để diện tích tham gia phản ứng của các bản cực dương. Tấm ngăn được bố trí giữa bản cực âm và bản cực dương là một tấm ngăn xốp có tác dụng ngăn cách và tránh va đập giữa các bản cực. Tấm ngăn làm bằng vật liệu pôliclovinyl(PVC) có bề dày ( 0,8 ÷ 1,2 ) mm và có dạng lượn sóng. PVC có khả năng cơ học tốt và độ bền cao, đặc biệt là vật liệu không bị ăn mòn bởi axit sulfuric (H2SO4), một thành phần quan trọng trong dung dịch điện giải trong bình ắc quy.
Việc sử dụng PVC giúp tấm ngăn giữ được hình dạng và tính chất của nó trong môi trường axit này.2: Cấu tạo tổng quát ắc quy axit - lead acid battery Sau khi sắp xếp những bộ phận kể trên, chúng sẽ được đặt vào 1 ngăn trong vỏ bình ắc quy có nắp đậy mềm. Sau khi đậy nắp thì những phiến nối được hàn vào để nối các cực liên tiếp của tế bào, cuối cùng hàn nắp bình ắc quy vào. Khi sử dụng bình ắc quy sẽ tạo ra dòng điện một chiều đi qua các thiết bị nối với các cực của nó. Dòng điện trong bình ắc quy tạo ra do phản ứng hoá học giữa những vật liệu trên bản cực và axit H2SO4 trong bình.
Sau một thời gian sử dụng bình ắc quy bị hết điện. Tuy nhiên nó có thể được sạc lại bằng cách cho một dòng điện bên ngoài đi qua nó theo chiều ngược với chiều phát điện của bình. Hiện tại, có hai loại ắc quy được sử dụng cho xe máy bao gồm: ắc quy nước và ắc quy khô. Mỗi loại có mức giá cũng như ưu và nhược điểm khác nhau.
Nhưng phổ biến nhất vẫn là ắc quy khô.1: Bảng so sánh các thông số ắc quy nước và khô Các thông số so sánh Ắc quy khô Ắc quy nước Có tuổi thọ khá dài Tuổi thọ thấp hơn so với ắc Tuổi thọ (khoảng 3 năm) quy khô Không cần châm thêm điện Phải bảo dưỡng kiểm tra, Bảo dưỡng định kỳ dịch trong quá trình sử châm điện dịch định kì dụng Phần kim loại xung quanh Axit bốc hơi gây ăn mòn Khả năng ăn mòn không bị hơi axit ăn mòn các bộ phận khác Sau khi phát dòng điện lớn Sau khi phát dòng điện lớn Khả năng phục hồi điện thường phục hồi điện áp thường phục hồi điện áp áp nhanh hơn chậm hơn Dòng điện nạp có thể lên Dòng điện nạp lớn nhất chỉ Dòng điện tới 0,25 lần trị số dung nên bằng 0,1 lần trị số dung lượng ắc quy lượng ắc quy Khi nạp không có mùi khó Khi nạp có thể phát ra khí Trạng thái khi nạp chịu và không thải ra khí cháy hoặc có mùi khó chịu cháy Giá thành rẻ hơn do chế tạo Giá thành Giá thành đắt hơn đơn giản hơn Hết điện đột ngột mặc dù Trạng thái hết điện Yếu dần rồi mới hết điện đang sử dụng 2. Máy phát điện trên xe máy Có hai loại thiết bị cơ khí được sử dụng để tạo ra năng lượng điện. Máy phát điện một chiều phổ biến trên xe máy được phát triển trước những năm 1960, trước khi các phụ kiện hiện đại, chẳng hạn như bộ khởi động điện và đèn báo rẽ được thêm vào. Xe máy hiện đại sử dụng máy phát điện tạo ra dòng điện xoay chiều, vì máy phát điện một chiều không còn được sử dụng phổ biến, vậy trong phân tích này sẽ giới hạn thông tin của chúng ta trong phạm vi máy phát điện xoay chiều.
7 Mặc dù có một số biến thể, song tất cả các máy phát điện xe máy đều có hai loại. Đầu tiên và ít phổ biến hơn là máy phát điện "một mảnh" khép kín, kiểu ô tô, gắn bên ngoài, trong đó mọi thứ cần thiết để tạo và điều chỉnh đầu ra hiện tại được đặt trong một thiết bị. Chúng thường được điều khiển bằng bánh răng hoặc một chuỗi nhỏ từ trục khuỷu, cho phép nhà sản xuất tăng hoặc giảm theo yêu cầu để đạt được tốc độ quay chính xác và đầu ra hiện tại. Bởi vì chúng là loại máy phát điện mạnh nhất, chúng cũng tạo ra nhiều nhiệt nhất, đó là lý do tại sao chúng được gắn bên ngoài.
Máy phát điện như thế này đôi khi được tìm thấy trên những chiếc xe mô tô du lịch lớn như Honda Gold Wing, phương tiện cần nhiều công suất phát điện.3: Máy phát điện xoay chiều “một mảnh” khép kín trên dòng xe phân khối lớn của hãng Honda Những loại máy phát điện khác đôi khi được gọi là máy phát điện ba mảnh, ba mảnh bao gồm rotor, stator và bộ điều chỉnh / chỉnh lưu. Mặc dù các thành phần hoạt động cùng nhau, nhưng về cơ bản chúng là các đơn vị độc lập và có tác dụng của riêng mình. Rotor là một bánh xe nhỏ được gắn trực tiếp vào một đầu của trục khuỷu. Tùy thuộc vào loại máy phát điện đang được sử dụng, rotor có thể có nam châm mạnh nhỏ bên trong nó, hoặc ít phổ biến hơn là cuộn dây trường, được cung cấp năng lượng bởi một lượng nhỏ dòng điện để tạo thành nam châm điện mạnh.
Loại thứ hai được gọi là máy phát điện "cuộn dây kích từ", có cả kiểu sử dụng chổi than và không chổi than.4 : Rotor hay còn gọi là “vô lăng” trong máy phát điện trên xe máy Stator là một loạt các cụm kim loại, thường được làm bằng các thanh nhiều lớp, quấn bằng nhiều chân dây đồng mỏng. Mỗi cụm được gọi là cuộn dây, và có thể có từ một đến một chục hoặc nhiều hơn trong số chúng trong stator, tùy thuộc vào loại máy phát điện và mức đầu ra được yêu cầu.5: Cuộn dây (stator) trong máy phát điện trên xe máy 9 Tùy thuộc vào thiết kế, rotor có thể là loại bên ngoài, có nghĩa là nam châm quay quanh stator, hoặc loại bên trong, có nghĩa là nam châm quay bên trong stator. Cả hai loại đều hoạt động theo cùng một cách.