BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN KHẮC BẰNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN XE GẮN MÁY BẰNG SIÊU TỤ NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN KHẮC BẰNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN XE GẮN MÁY BẰNG SIÊU TỤ NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN KHẮC BẰNG “NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN XE GẮN MÁY BẰNG SIÊU TỤ” NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2014 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Nguyễn Khắc Bằng Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 20/4/1975 Nơi sinh: Cửu Long Quê quán: Đông Bình – Bình Minh – Vĩnh Long Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: Trung tâm nghiên cứu thích ứng biến đổi khí hậu & Hỗ trợ phát triển cộng đồng - Trường Đại học Trà Vinh Điện thoại quan: 0743.862.357 (DĐ: 0945.897.141) Điện thoại nhà riêng: E-mail: nkbang20@yahoo.com.vn II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ …/… đến …/ …… Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: Đại học: Hệ đào tạo: Tại chức Thời gian đào tạo từ …/2005 đến …/ 2007 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học SPKT TP Hồ Chí Minh Ngành học: Cơ khí động lực Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Chuyên đề Động cơ; Chuyên đề điện-điện tử ô tô; Chuyên đề ô tô Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: Người hướng dẫn: Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian đào tạo từ …/2012 đến …/ 2014 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học SPKT TP Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ thuật Cơ khí động lực Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: “Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ” CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG i Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: 26/10/2014 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh Người hướng dẫn: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 11/2007 đến Chi nhánh huyện Tiểu Cần – Chuyên viên phụ trách đào 12/2010 Trường Đại học Trà Vinh tạo, thiết bị 01/2011 đến Chi nhánh huyện Tiểu Cần – 9/2013 Trường Đại học Trà Vinh 10/2013 đến Chi nhánh huyện Tiểu Cần – 12/2013 Trường Đại học Trà Vinh Phó Trưởng Chi nhánh Quyền Trưởng Chi nhánh Trung tâm nghiên cứu thích ứng 01/2014 đến biến đổi khí hậu & Hỗ trợ phát triển cộng đồng – Trường Đại học Phó Giám đốc Trà Vinh IV CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Trà Vinh, ngày tháng năm 2014 Ngƣời khai Nguyễn Khắc Bằng CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG ii Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 201… (Ký tên ghi rõ họ tên) CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG iii Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ CẢM TẠ Thông thường, muốn tích điện nghĩ đến pin accu nguồn điện hóa quen thuộc Các nguồn điện hóa phổ biến có nhược điểm chung có dung lượng hạn chế, sản phẩm phế thải chúng không thân thiện với môi trường Thời gian nạp accu đòi hỏi nhiều Công nghệ vật liệu tiên tiến nano cho phép khắc phục nhược điểm Ngày người ta chế tạo siêu tụ điện có điện dung tới 5000 fara cao điện dung tụ điện thông thường hàng tỷ lần, thời gian nạp khoảng 10 giây Siêu tụ điện mở triển vọng ứng dụng vô to lớn Được hướng dẫn Thầy PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG, người thực đề tài chọn đề tài luận văn thạc sĩ "Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ" Đây đề tài có tính thực nghiên cứu thành công góp phần giúp giảm chi phí cho người sử dụng xe gắn máy, giảm mức độ ô nhiễm môi trường Người thực đề tài xin bày tỏ lòng biết ơn hướng dẫn tận tình Thầy PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG định hướng giúp đỡ trình nghiên cứu thực đề tài Xin chân thành cảm ơn Quý thầy phản biện đề tài giành thời gian cho ý kiến đáng quý giúp đề tài hoàn thiện Người thực đề tài cảm ơn Quý Thầy Cô Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo, Khoa Cơ khí Động lực Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh; quý thầy cô tham gia hƣớng dẫn môn học giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho người thực đề tài hoàn thành nhiệm vụ học tập thực hoàn thành đề tài Người thực đề tài mong nhận ý kiến quý báu quý Thầy, Cô bạn đồng giúp cho đề tài hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Học viên thực Nguyễn Khắc Bằng CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG iv Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ TÓM TẮT Nhằm mục đích tìm nguồn dự trữ lượng để thay cho accu có nhược điểm tuổi thọ thấp, dung lượng hạn chế, thời gian nạp nhiều giờ, loại accu hoàn hảo làm việc không năm, sản phẩm chúng không thân thiện với môi trường Đồng thời, chì kim loại độc gây tổn hại cho hệ thần kinh, rối loạn não máu, gây sẩy thai phụ nữ giảm khả sinh sản nam giới tiếp xúc lâu ngày với chì Công nghệ vật liệu tiên tiến nano cho phép khắc phục nhược điểm accu Ngày nay, người ta chế tạo siêu tụ điện có điện dung tới 5000 Fara với đặc điểm thời gian nạp nhanh, cho phép phóng nạp nhiều lần có tuổi thọ cao Từ nhược điểm accu chì đặc điểm bật siêu tụ điện, với nghiên cứu trước nước, nên cần thiết có nghiên cứu dùng siêu tụ điện để thay cho accu Vì thế, chọn thực đề tài “Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ” Khi nghiên cứu, thiết kế tính toán chọn siêu tụ 350 F – 2,7 V để hoàn thành liên kết mạch điện, cải tạo lại hộp chứa bình accu để lắp siêu tụ Đồng thời, thực nghiệm, đánh giá trình phóng, nạp số lần khởi động động siêu tụ mạch điện xe gắn máy Honda Dream II Sau thực nghiệm chuyển đổi dùng siêu tụ điện đạt kết thời gian nạp nhanh 50 lần so với accu, số lần khởi động động nổ tắt máy khởi động lại 10 lần, khởi động không cho động nổ lần, trọng lượng nhẹ 5,6 lần so với accu Tuy nhiên, trình thực nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện dùng để khởi động xe Honda Dream II nên chưa phù hợp với loại xe gắn máy khác, phần thiết kế hộp đựng siêu tụ điện chưa thẩm mỹ mà dùng để thực nghiệm CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG v Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ ABSTRACT Aims to find new reserves of energy to replace the battery has fundamental drawbacks: low life expectancy, limited battery capacity, long charge times, the most perfect type of battery currently only work no more than years, our products are not environmentally friendly At the same time, lead is a toxic metal that can cause damage to the nervous system, brain and blood disorders, abortifacient in women and decreased potentia generandi in male chronic exposure to lead Technology of advanced nano materials allows to overcome the drawbacks of battery Today, we have built a super capacitor to 5000 Fara capacitance the characteristics with the load time is very fast, allowing the discharge and charging many times, long service life From the disadvantages of lead battery and features of supercapacitors, together with previously studies domestic and foreign, Should have research necessary to use supercapacitors to replace the battery Therefore, I chose to implement the project "Research, design electrical supply system motorcycle with supercapacitors" When researching, designing and calculations of supercapacitors 350 F - 2.7 V to complete the circuit link, improving the battery box for installation of the supercapacitors At the same time, empirical evaluation process launcher, load and the number of engine starts of supercapacitors electrical circuit on the Honda Dream II motorcycle After the conversion test using supercapacitors have achieved results faster load time compared to batteries 50 times, the number of times that they can start the engine shutdown restart 10 times, start the engine not explosion is times, lighter weight than battery 5.6 times However, in the implementation process only study designed power supply system to start the engine on the Honda Dream II should be not suitable for other types of motorcycles, box design supercapacitor is not aesthetically, just for testing CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG vi Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan iii Cảm tạ iv Tóm tắt v ABSTRACT vi Mục lục vii Danh sách chữ viết tắt xii Danh sách bảng xiii Danh sách hình xiv Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu, kết nghiên cứu nước công bố 1.1.1 Tổng quan hệ thống điện xe gắn máy 1.1.2 Nguồn điện xe gắn máy 1.2.1.1 Nguồn điện xoay chiều (AC) 1.1.2.2 Nguồn điện chiều (DC) 1.1.3 Accu 1.1.4 Vấn đề môi trường 1.1.5 Siêu tụ điện 1.1.6 Các kết nghiên cứu nước 1.1.6.1 Trong nước 1.1.6.2 Ngoài nước 1.2 Mục đích đề tài 10 1.3 Nhiệm vụ đề tài giới hạn đề tài 10 1.3.1 Nhiệm vụ đề tài 10 CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG vii Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ  Dung lượng siêu tụ mắc nối tiếp: 1 1 1 1 1 1             C C1 C C3 C C5 C6 350 350 350 350 350 350  C = 350/6 = 58,3 F  Điện áp làm việc là: WV = 2,7 + 2,7 + 2,7 + 2,7 + 2,7 + 2,7 = 16,2 V Nhưng điện áp phát máy phát khoảng 14.2 V xem điện áp lớn nạp cho tụ 14.2 V  Điện tích tụ nạp Điện tích tụ nạp tính theo công thức: Q: điện dung (Culông) Q = C U = 58,3 x 14,2 = 828 C C: điện dung (Fara) U: điện áp nạp tụ (Vôn)  Năng lượng tụ nạp xả W 1 CU   58,3  14,2  5878 J 2 W: điện (Jun – J) C: điện dung (Fara – F) U: điện áp tụ (Vôn – V)  Tụ nạp điện: Điện áp tức thời hai đầu tụ tính theo công thức:  t U C (t )  U DC (1  e  ) Trong đó: t: thời gian tụ nạp, đơn vị giây (s) e = 2,71828  = R C (đơn vị giây – s) Tại thời điểm t =  = 58,3s  t U C (t )  U DC (1  e  ) = 0.63UDC = 0,63 x 14,2 = 8,9 V Tại thời điểm t =5 =291,5 s  t U C (t )  U DC (1  e  ) = 0,99UDC = 0,99 x 14,2 = 14V CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG 67 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ Dòng điện nạp tức thời tụ tính theo công thức: t  U ic (t )  DC e  R Ta có P = U.I  I = P/U = 95/14 = 6.79A t U DC  i ( t )  e = 0,37I = 0,37 x 6,79= 2,5 A Tại thời điểm t =  c R t U DC  i ( t )  e = 0,01I = 0,01 x 6,79 = 0,07 A Tại thời điểm t = 5 c R  Tụ xả điện: Điện áp hai đầu tụ xả tính theo công thức: U C (t )  U DC e Trong đó:  t  t: thời gian tụ xả (giây – s) e = 2,71828  = R C = x 58,3 = 58,3s (giây – s) Tại thời điểm t = s U C (t )  U DC e Tại thời điểm t = s U C (t )  U DC e Tại thời điểm t = s U C (t )  U DC e    t   = U DC e t   = U DC e t   Tại thời điểm t = 12 s U C (t )  U DC e Tại thời điểm t = 15 s U C (t )  U DC e   = U DC e 58, 58, 58, t   = U DC e t   = U DC e = U DC 58, = U DC 58, = U DC 58, 12 58, 15 58, e3 e6 e9 = 13,3 V = 12,6 V = 12V = U DC 58, = U DC 58, e12 e15 = 11,4 V = 10,8 V Tại thời điểm t =  = 58,3 s U C (t )  U DC e  t  = 0,37UDC = 0,37 x 14 = 5,18 V Tại thời điểm t = 5 = 291,5 s CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG 68 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ U C (t )  U DC e  t  = 0,01UDC = 0,01 x 14 = 0,14 V Dòng điện xả tụ tính theo công thức dòng điện nạp: t ic (t )  U DC  e R Tại thời điểm t =  = 58,3s t  U ic (t )  DC e  = 0,37I = 0,37 x 6,79 = 2,5 A R Tại thời điểm t = 5 = 291,5s t  U ic (t )  DC e  = 0,01I = 0,01 x 7,03 = 0,07 A R Hệ thống điều khiển khởi động máy khởi động động không thay đổi 3.5 Thiết kế lại hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ 3.5.1 Sơ đồ mạch liên kết siêu tụ 3.5.1.1 Sơ đồ liên kết siêu tụ Mắc nối tiếp siêu tụ điện lại với hình vẽ: 10 O O - O 66 46 O + O + 12 10 128 33 25 Hình 3.10: Sơ đồ liên kết siêu tụ CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG 69 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ 3.5.1.2 Sơ đồ mạch in liên kết siêu tụ Hình 3.11: Mạch in liên kết siêu tụ 3.5.2 Thiết kế lại vị trí lắp siêu tụ điện 3.5.2.1 Kích thước hộp chứa bình accu cũ Hình 3.12: K ch thước bên hộp bình accu CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG 70 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ 3.5.2.2 Thiết kế lại hộp bình để lắp siêu tụ điện Hình 3.13: K ch thước bên hộp đựng vỉ mạch siêu tụ Do chiều cao tụ cộng với vỉ mạch đạt 70 mm nên vướng vào phần nắp đậy, có lót thêm kim loại hình hộp chữ nhật có kích thước 25 x 50 mm để lắp tụ vĩ mạch vào không bị vướng dễ dàng Bảng 3.1: Giá thành siêu tụ điện 350 F – 2,7 V theo http://vn.mouser.com/ProductDetail/Maxwell-Technologies/BCAP0350E270T11/?qs=SLym9Mzz6zOkA1n1aMfE2Q%3D%3D Thứ tự Số Đơn giá lượng (USD)/cái Thứ tự Số lượng Đơn giá (USD)/cái 1 $11,69 100 $8,76 $11,40 200 $8,18 10 $11,10 500 $7,76 25 $10,51 1000 $7,30 50 $9,34 CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG 71 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ Chương THỰC NGHIỆM, ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN XE GẮN MÁY BẰNG SIÊU TỤ 4.1 Mục đích thực nghiệm  Thực nghiệm chuyển đổi hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ thay cho bình accu xe Honda Dream II  Đánh giá thời gian phóng, nạp siêu tụ điện  So sánh thời gian phóng, nạp accu với siêu tụ điện 4.2 Thực nghiệm chuyển đổi hệ thống điện xe gắn máy siêu tụ 4.2.1 Thực lắp siêu tụ Hình 4.1: Vị trí siêu tụ hộp sau lắp - Dùng hộp bình sửa chữa lại cho phù hợp với kích thước mạch liên kết siêu tụ điện CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG 72 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ - Lắp hộp bình vào vị trí cũ xe gắn máy Dream II - Lắp kê có kích thước sau (Cao 25mm, rộng 50mm, dài 110mm) vào hộp bình dán dính lại với hộp bình Nhằm nâng cao cho vỉ mạch liên kết siêu tụ điện không bị vướng nắp ốp hộp bình accu cũ - Đưa siêu tụ liên kết lại vào hộp đựng - Lắp dây điện vào cọc dương (+) âm (-) siêu tụ - Đậy nắp ốp vặn bulông liên kết lại - Lắp cốp xe lại 4.2.2 Sơ đồ toàn mạch điện cho xe gắn máy siêu tụ Sơ đồ mạch điện không thay đổi so với mạch điện dùng accu mà thay accu siêu tụ điện CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG 73 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ Hình 4.2: Sơ đồ mạch cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG 74 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ 4.3 Đánh giá phóng, nạp siêu tụ mạch điện xe gắn máy thay cho accu 4.3.1 Thử nghiệm thời gian nạp điện 4.3.1.1 Tiến hành thử  Chuẩn bị: - Kiểm tra lại đấu dây toàn hệ thống điện xe gắn máy thử nghiệm - Kiểm tra chắn vị trí lắp siêu tụ điện - Đồng hồ đo VOM - Ampe kìm - Chọn vị trí đo điện áp DC vị trí 20 V 50 V - Khởi động máy cho động làm việc  Chế độ thử nghiệm: - Thử thời gian nạp điện chế độ không tải - Thử thời gian nạp điện chế độ có bật đèn chiếu sáng ban đêm 4.3.1.2 Kết Dùng đồng hồ VOM đo điện áp nạp cho siêu tụ - Ở chế độ không tải điện áp tăng dần đến nạp đầy thời gian khoảng 10 phút siêu tụ điện đạt điện áp 14 V - Ở chế độ có bật đèn chiếu sáng ban đêm thời gian nạp đến 14 V thời gian khoảng 15 phút - Dòng điện nạp từ ÷ A 4.3.2 Thử nghiệm thời gian tự phóng điện 4.3.2.1 Tiến hành thử  Chuẩn bị - Đồng hồ đo VOM - Chọn vị trí đo điện áp DC vị trí 20 V 50 V - Lắp siêu tụ vào mạch điện xe gắn máy - Nạp đầy điện cho siêu tụ đạt 14 V CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG 75 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ  Chế độ thử nghiệm: Đo kiểm ghi giá trị điện áp ngày 4.3.2.2 Kết - Ngày thứ 1: 14,0 V Ngày thứ 6: 11,85 V - Ngày thứ 2: 12,76 V Ngày thứ 7: 11,70 V - Ngày thứ 3: 12,47 V Ngày thứ 8: 11,56 V - Ngày thứ 4: 12,22 V Ngày thứ 9: 11, 42 V - Ngày thứ 5: 12,0 V Ngày thứ 10: 11,30 V 4.3.3 Thử nghiệm số lần khởi động động 4.3.3.1 Số lần khởi động cho động nổ  Chuẩn bị: - Siêu tụ điện nạp đầy 14 V - Đồng hồ đo VOM - Chọn vị trí đo điện áp DC vị trí 20 V 50 V - Ấn nút khởi động tay cầm bên phải để khởi động động động điện  Chế độ thử nghiệm: Động nổ tắt máy, khởi động lại cho động nổ tiếp tục ta khởi động 10 Cụ thể sau: - Lần thứ 1: 13,6 V Lần 6: 11,8 V - Lần thứ 2: 13,3 V Lần 7: 11,5 V - Lần thứ 3: 12,9 V Lần 8: 11,1 V - Lần thứ 4: 12,6 V Lần 9: 10,7 V - Lần thứ 5: 12,2 V Lần 10: 10,4 V 4.3.3.2 Số lần khởi động không cho động nổ  Chuẩn bị: - Siêu tụ điện nạp đầy 14 V - Đồng hồ đo VOM - Chọn vị trí đo điện áp DC vị trí 20 V 50 V - Ấn nút khởi động tay cầm bên phải để khởi động động động điện CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG 76 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ  Chế độ thử nghiệm: Động không nổ khởi động lần lần khởi động giây Cụ thể sau: - Lần 1: 13,3 V - Lần 2: 12, V - Lần 3: 11,8 V - Lần 4: 11,2 V - Lần 5: 10,5 V 4.4 So sánh thời gian phóng, nạp siêu tụ điện so với accu Bảng 4.1: So sánh thời gian phóng, nạp siêu tụ điện so với accu Siêu Tụ điện - Accu Thời gian xả qua máy khởi động - Thời gian xả là: 5Ah 291,5 giây - Thời gian nạp 10 ÷ 15 phút - Thời gian nạp lại khoảng 10 - Phóng nạp nhiều lần (hàng vạn lần) - Từ 200 đến 1000 lần - Dung lượng: 58,3 F - Dung lượng: 12 V – 5Ah - Sạc đầy: 14 V - Sạc đầy: 12,7 V ÷ 13,7 V - Điện áp làm việc: 12 V - Điện áp làm việc: 12 V - Dòng điện khởi động: ÷ 7A - Dòng điện khởi động: 18 ÷ 20A - Thân thiện môi trường - Các sản phẩm phế thải không thân thiện với môi trường - Năng lượng riêng: 5,9 Wh/kg - Năng lượng riêng: 30 Wh/kg - Hiện tượng tự phóng nhanh - Hiện tượng tự phóng điện lâu - Thời gian làm việc: 10 năm - Thời gian làm việc: 02 năm - Trọng lượng: 0,46 kg - Trọng lượng: 2,6 kg CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG 77 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ Chương KẾT LUẬN 5.1 Kết luận Trong trình thực luận văn tốt nghiệp, với cố gắng thân, hướng dẫn tận tình thầy hướng dẫn, người thực đề tài thực hoàn thành nội dung đề tài “Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ” thực công việc sau: - Đề phương án thực để nhằm đảm bảo lượng dự trữ để dùng cho máy khởi động điện, đồng thời đảm bảo đủ thời gian phóng điện để quay máy khởi động động nổ (từ đến giây cho lần khởi động) - Tính toán chọn siêu tụ điện 350 F với điện áp 2,7 V thực ghép nối tiếp siêu tụ có điện dung 350 F - 2,7 V lại với để có điện áp 16,2 V đảm bảo cho máy khởi động xe gắn máy 12 V - Thiết kế lại hệ thống cung cấp điện cho xe gắn máy siêu tụ - Thực nghiệm việc chuyển đổi hệ thống xe gắn máy siêu tụ - Đánh giá phóng, nạp siêu tụ mạch điện xe gắn máy thay cho accu chế độ nạp điện không tải chế độ có mở đèn chiếu sáng ban đêm, thời gian phóng điện cho máy khởi động khởi động động nổ, không cho động nổ - Thực việc so sánh thời gian phóng, nạp siêu tụ điện với accu Sau thực nghiên cứu, thực nghiệm người thực đề tài rút kết luận sau: - Ghép nối tiếp siêu tụ 350 F 27 V ta siêu tụ có dung lượng 58,3 F với điện áp 16,2 V - Điện áp nạp đầy siêu tụ 14 V - Thời gian nạp lại trung bình nhanh accu 50 lần - Mỗi lần khởi động động điện áp giảm 0,7 V CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG 78 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ - Thời gian khởi động động nổ tắt máy, khởi động lại cho động nổ tiếp tục ta khởi động 10 lần - Thời gian khởi động động không nổ khởi động lần lần khởi động giây - Sản phẩm siêu tụ điện thân thiện với môi trường so với accu - Năng lượng thấp 5,1 lần so với accu - Thời gian làm việc đến 10 năm (gấp lần accu) - Trọng lượng nhẹ 5,6 lần so với accu Tuy nhiên, trình thực nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện dùng để khởi động động xe Honda Dream II nên chưa phù hợp với loại xe gắn máy khác, phần thiết kế hộp đựng siêu tụ điện chưa thẩm mỹ mà dùng để thực nghiệm 5.2 Kiến nghị Nhằm góp phần cải thiện môi trường, giảm độc hại chì axit, giảm trọng lượng cho xe đồng thời thời gian nạp lại cho siêu tụ ngắn tác giả kiến nghị đến ngành chức năng, nhà khoa học cải thiện tính siêu tụ để giảm giá thành sản phẩm nhằm thương mại hóa đến người sử dụng nên chọn siêu tụ thay cho accu nhằm giảm tác hại đến môi trường 5.3 Hướng phát triển - Nghiên cứu, thiết kế hộp chứa vỉ mạch liên kết siêu tụ thích hợp với hộp đựng accu loại xe gắn máy - Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ kết hợp hệ thống kiểm soát tự ngắt nguồn điện nạp cho siêu tụ điện áp siêu tụ đạt đến giá trị định mức nhằm kéo dài tuổi thọ cho siêu tụ - Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện siêu tụ cho loại động ô tô, động chạy điện nay… - Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện siêu tụ cho xe gắn máy đánh giá lại toàn hệ thống điện xe CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG 79 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy siêu tụ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS Đỗ Văn Dũng (2013), Điện động & Điều khiển động cơ, Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh [2] Nguyễn Bảo Huy, Tạ Cao Minh, Nguồn lượng cho ô tô điện, Tạp chí Tự động hóa Ngày nay, số 129, tháng 8/2011, trang 34 - 37 [3] Ths.Phạm Thanh Huyền – Ths.Đỗ Việt Hà (2008), Giáo trình Linh kiện điện tử, NXB Thông tin Bưu điện [4] Nguyễn Tấn Phước (2003), Linh kiện điện tử, Nhà xuất tổng hợp Tp Hồ Chí Minh [5] Đặng Hồng Quang (2001), Lưu trữ điều hòa lượng mạch điện, Nhà xuất trẻ [6] Việt Trường – Vân Sơn (2002), Kỹ thuật chuyên điện xe gắn máy, Nhà xuất Giao thông vận tải [7] Maxwell Technology Co., BCAP0350 E270 T11 10 Ultracapacitor Module Datasheet, http://www.maxwell.com [8] Internet, Websites:  http://en.wikipedia.org  http://vnexpress.net/Vietnam/Oto-xemay/  http://www.ebay.com  … CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG 80 S K L 0 [...]... Nghiên cứu tài liệu - Thiết kế hệ thống cung cấp điện dùng siêu tụ điện thay thế cho accu trên xe gắn máy - Thực nghiệm trên xe gắn máy hệ thống cung cấp điện dùng siêu tụ điện thay thế cho accu CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG 10 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Nguồn điện trên xe gắn máy 2.1.1 Nguồn điện. .. hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ độc hại với môi trường Từ những điều kiện như trên nên tôi chọn thực hiện đề tài Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xe gắn máy bằng siêu tụ 1.2 Mục đích của đề tài - Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ điện - Thực nghiệm, đánh giá sự phóng, nạp của siêu tụ điện trên mạch điện của xe gắn máy khi thay thế cho... 3.4.3.2 Phương án 2 65 3.5 Thiết kế lại hệ thống cung cấp điện cho xe gắn máy bằng siêu tụ 69 CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG x Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ 3.5.1 Sơ đồ mạch liên kết siêu tụ 69 3.5.1.1 Sơ đồ liên kết siêu tụ 69 3.5.1.2 Sơ đồ mạch in liên kết siêu tụ 70 3.5.2 Thiết kế lại vị trí lắp siêu tụ điện 70 3.5.2.1 Kích thước... 3.5.2.2 Thiết kế lại hộp bình để lắp siêu tụ điện 71 Chƣơng 4 THỰC NGHIỆM, ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN XE GẮN MÁY BẰNG SIÊU TỤ 72 4.1 Mục đích của thực nghiệm 72 4.2 Thực nghiệm chuyển đổi hệ thống điện trên xe gắn máy bằng siêu tụ 72 4.2.1 Thực hiện lắp siêu tụ 72 4.2.2 Sơ đồ toàn mạch điện cho xe gắn máy bằng siêu tụ 73 4.3 Đánh giá sự phóng, nạp của siêu tụ trên mạch điện của xe gắn máy khi... ghép tụ điện 31 2.3.6.1 Tụ điện ghép nối tiếp 31 2.3.6.2 Tụ điện ghép song song 33 2.3.7 Các ứng dụng của tụ điện 33 2.3.7.1 Tụ dẫn điện ở tấn số cao 33 2.3.7.2 Tụ nạp xả điện trong mạch lọc 34 2.4 Siêu tụ điện 34 2.4.1 Siêu tụ điện graphene 40 2.4.2 Siêu tụ điện giấy 43 2.4.3 Siêu tụ điện thể rắn 45 2.4.4 Các loại siêu tụ điện khác 46 Chƣơng 3 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN XE GẮN MÁY BẰNG... trên xe gắn máy - Thiết kế hệ thống cung cấp điện dùng siêu tụ điện thay thế cho accu trên xe gắn máy - Thực nghiệm, đánh giá sự phóng nạp của siêu tụ trên mạch điện của xe gắn máy khi thay thế cho accu 1.3.2 Giới hạn của đề tài - Chỉ thực nghiệm trên một loại xe gắn máy - Chỉ thực nghiệm, đánh giá sự phóng nạp của siêu tụ trên hệ thống cung cấp điện của xe gắn máy khi thay thế accu 1.4 Phương pháp nghiên. .. siêu tụ 71 Hình 4.1: Vị trí siêu tụ trong hộp sau khi lắp 72 Hình 4.2: Sơ đồ mạch cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ 74 CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG xvi Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố 1.1.1 Tổng quan về hệ thống. .. Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ Hình 2.25: Tụ dẫn ở tần số cao 34 Hình 2.26: Không có tụ C 34 Hình 2.27: Có tụ C 34 Hình 2.28: Các siêu tụ điện 35 Hình 2.29: Ảnh chụp các siêu tụ điện 36 Hình 2.30: Cấu tạo tụ điện thông thường 36 Hình 2.31: Cấu tạo siêu tụ điện 37 Hình 2.32: Tụ điện 38 Hình 2.33: Tụ điện hóa 38 Hình 2.34: Siêu tụ điện 38 Hình 2.35: Mật độ... CẤP ĐIỆN XE GẮN MÁY BẰNG SIÊU TỤ 53 3.1 Xe gắn máy thực nghiệm: xe Honda Dream II 53 3.1.1 Các thông số cơ bản của hệ thống điện xe gắn máy Honda Dream II 53 3.1.2 Trị số các thiết bị và bóng đèn 54 CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG ix Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ 3.2 Vị trí các bộ phận và màu dây chuẩn trên xe Honda Dream II 55 3.2.1... với pin điện hóa do có nội trở lớn hơn 1.1.6 Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước 1.1.6.1 Trong nước Hiện nay trong nước chưa có những nghiên cứu về sử dụng siêu tụ điện để thay thế cho accu mà chỉ có nghiên cứu và ứng dụng tụ điện để làm nguồn điện cung cấp CBHD: PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: NGUYỄN KHẮC BẰNG 7 Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cung cấp điện xe gắn máy bằng siêu tụ cho