Hệ thống điện và điện tử ô tô P2

Chia sẻ: Phong Phu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:15

Thêm vào BST

Báo xấu

393
lượt xem 216
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Accu trong ô tô thường được gọi là accu khởi động để phân biệt với accu sử dụng ở các lĩnh vực khác . Accu khởi động trong hệ thống điện thực hiện chức năng của một thiết bị chuyển đổi hóa năng thành điện năng và ngược lại

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Hệ thống điện và điện tử ô tô P2

2.1 Nhieäm vuï vaø phaân loaïi accu oâtoâ a. Nhieäm vuï Accu trong oâ toâ thöôøng ñöôïc goïi laø accu khôûi ñoäng ñeå phaân bieät vôùi loaïi accu söû duïng ôû caùc laõnh vöïc khaùc. Accu khôûi ñoäng trong heä thoáng ñieän thöïc hieän chöùc naêng cuûa moät thieát bò chuyeån ñoåi hoùa naêng thaønh ñieän naêng vaø ngöôïc laïi. Ña soá accu khôûi ñoäng laø loaïi accu chì – axit. Ñaëc ñieåm cuûa loaïi accu neâu treân laø coù theå taïo ra doøng ñieän coù cöôøng ñoä lôùn, trong khoaûng thôøi gian ngaén (5÷10s), coù khaû naêng cung caáp doøng ñieän lôùn (200÷800A) maø ñoä suït theá beân trong nhoû, thích hôïp ñeå cung caáp ñieän cho maùy khôûi ñoäng ñeå khôûi ñoäng ñoäng cô. Accu khôûi ñoäng coøn cung caáp ñieän cho caùc taûi ñieän quan troïng khaùc trong heä thoáng ñieän, cung caáp töøng phaàn hoaëc toaøn boä trong tröôøng hôïp ñoäng cô chöa laøm vieäc hoaëc ñaõ laøm vieäc maø maùy phaùt ñieän chöa phaùt ñuû coâng suaát (ñoäng cô ñang laøm vieäc ôû cheá ñoä soá voøng quay thaáp): cung caáp ñieän cho ñeøn ñaäu (parking lights), radio cassette, CD, caùc boä nhôù (ñoàng hoà, hoäp ñieàu khieån…), heä thoáng baùo ñoäng… Ngoaøi ra, accu coøn ñoùng vai troø boä loïc vaø oån ñònh ñieän theá trong heä thoáng ñieän oâ toâ khi ñieän aùp maùy phaùt dao ñoäng. Ñieän aùp cung caáp cuûa accu laø 6V, 12V hoaëc 24V. Ñieän aùp accu thöôøng laø 12V ñoái vôùi xe du lòch hoaëc 24V cho xe taûi. Muoán ñieän aùp cao hôn ta ñaáu noái tieáp caùc accu 12V laïi vôùi nhau. b. Phaân loaïi Treân oâtoâ coù theå söû duïng hai loaïi accu ñeå khôûi ñoäng: accu axit vaø accu kieàm. Nhöng thoâng duïng nhaát töø tröôùc ñeán nay vaãn laø accu axit, vì so vôùi accu kieàm noù coù söùc ñieän ñoäng cuûa moãi caëp baûn cöïc cao hôn, coù ñieän trôû trong nhoû vaø ñaûm baûo cheá ñoä khôûi ñoäng toát, maëc duø accu kieàm cuõng coù khaù nhieàu öu ñieåm. 2.2 Caáu taïo vaø quaù trình ñieän hoùa cuûa accu chì-axit 2.2.1 Caáu taïo Accu axit bao goàm voû bình, coù caùc ngaên rieâng, thöôøng laø ba ngaên hoaëc 6 ngaên tuøy theo loaïi accu 6V hay 12V.
22 Chöông 2: Accu khôûi ñoäng Hình 2.1: Caáu taïo bình accu axit Trong moãi ngaên ñaët khoái baûn cöïc coù hai loaïi baûn cöïc: baûn döông vaø baûn aâm. Caùc taám baûn cöïc ñöôïc gheùp song song vaø xen keõ nhau, ngaên caùch vôùi nhau baèng caùc taám ngaên. Moãi ngaên nhö vaäy ñöôïc coi laø moät accu ñôn. Caùc accu ñôn ñöôïc noái vôùi nhau baèng caùc caàu noái vaø taïo thaønh bình accu. Ngaên ñaàu vaø ngaên cuoái coù hai ñaàu töï do goïi laø caùc ñaàu cöïc cuûa accu. Dung dòch ñieän phaân trong accu laø axit sunfuric, ñöôïc chöùa trong töøng ngaên theo möùc qui ñònh thöôøng khoâng ngaäp caùc baûn cöïc quaù 10 ÷ 15 mm. Voû accu ñöôïc cheá taïo baèng caùc loaïi nhöïa eboânit hoaëc cao su cöùng, coù ñoä beàn vaø khaû naêng chòu ñöôïc axit cao. Beân trong voû ñöôïc ngaên thaønh caùc khoang rieâng bieät, ôû ñaùy coù soáng ñôõ khoái baûn cöïc taïo thaønh khoaûng troáng (giöõa ñaùy bình vaø khoái baûn cöïc) nhaèm choáng vieäc chaäp maïch do chaát taùc duïng rôi xuoáng ñaùy trong quaù trình söû duïng. Khung cuûa caùc taám baûn cöïc ñöôïc cheá taïo baèng hôïp kim chì – stibi (Sb) vôùi thaønh phaàn 87 ÷ 95% Pb + 5 ÷13% Sb. Caùc löôùi cuûa baûn cöïc döông ñöôïc cheá taïo töø hôïp kim Pb-Sb coù pha theâm 1,3%Sb + 0,2% Kali vaø ñöôïc phuû bôûi lôùp boät dioxit chì Pb02 ôû daïng xoáp taïo thaønh baûn cöïc döông. Caùc löôùi cuûa baûn cöïc aâm coù pha 0,2% Ca + 0,1% Cu vaø ñöôïc phuû bôûi boät chì. Taám ngaên giöõa hai baûn cöïc laøm baèng nhöïa
Heä thoáng ñieän vaø ñieän töû treân oâtoâ hieän ñaïi – heä thoáng ñieän ñoäng cô 23 PVC vaø sôïi thuûy tinh coù taùc duïng choáng chaäp maïch giöõa caùc baûn cöïc döông vaø aâm, nhöng cho axit ñi qua ñöôïc. Hình 2.2 : Caáu taïo khoái baûn cöïc Dung dòch ñieän phaân laø dung dòch axid sulfuric H2SO4 coù noàng ñoä 1,22 ÷ 1,27 g/cm3, hoaëc 1,29 ÷1,31g/cm3 neáu ôû vuøng khí haäu laïnh . Noàng ñoä dung dòch quaù cao seõ laøm hoûng nhanh caùc taám ngaên, ruïng baûn cöïc, caùc baûn cöïc deã bò sunfat hoùa, khieán tuoåi thoï cuûa accu giaûm. Noàng ñoä quaù thaáp laøm ñieän theá accu giaûm. Hình 2.3: Caáu taïo chi tieát baûn cöïc 1. Baûn cöïc aâm; 2. Baûn cöïc döông; 3. Vaáu cöïc; 4. Khoái baûn cöïc aâm; 5. Khoái baûn cöïc döông.
24 Chöông 2: Accu khôûi ñoäng 2.2.2 Caùc quaù trình ñieän hoùa trong accu Trong accu thöôøng xaûy ra hai quaù trình hoùa hoïc thuaän nghòch ñaëc tröng laø quaù trình naïp vaø phoùng ñieän, vaø ñöôïc theå hieän döôùi daïng phöông trình sau: PbO2 + Pb + 2H2SO4 ⇔ 2PbSO4 + 2H2O Trong quaù trình phoùng ñieän, hai baûn cöïc töø PbO2 vaø Pb bieán thaønh PbSO4. Nhö vaäy khi phoùng ñieän, axit sunfuric bò haáp thuï ñeå taïo thaønh sunfat chì, coøn nöôùc ñöôïc taïo ra, do ñoù, noàng ñoä dung dòch H2SO4 giaûm. Quaù trình phoùng ñieän Baûn cöïc aâm Dung dòch Baûn cöïc döông ñieän phaân Chaát ban ñaàu Pb 2H2SO4 + 2H2O PbO2 Quaù trình ion hoùa SO4- -, SO4- -,4H+ 4OH - Pb++++ 2e- 2e- Quaù trình taïo doøng Pb++ - 2 e- Pb+++2e- 4H2O PbSO4 -2H2O PbSO4 Chaát ñöôïc taïo ra 2H2O Quaù trình naïp ñieän Baûn cöïc aâm Dung dòch Baûn cöïc döông ñieän phaân Chaát ñöôïïc taïo ra cuoái quaù PbSO4 4H2O PbSO4 trình phoùng Quaù trình ion hoùa Pb++, SO4- - 2H+, 4OH -, 2H+ SO4- -, Pb++ 2e- + 2e- Quaù trình taïo doøng Pb++++ 2H2O Chaát ban ñaàu Pb H2SO4 H2SO4 PbO2 Söï thay ñoåi noàng ñoä dung dòch ñieän phaân trong quaù trình phoùng vaø naïp laø moät trong nhöõng daáu hieäu ñeå xaùc ñònh möùc phoùng ñieän cuûa accu trong söû duïng.
Heä thoáng ñieän vaø ñieän töû treân oâtoâ hieän ñaïi – heä thoáng ñieän ñoäng cô 25 2.3 Thoâng soá vaø caùc ñaëc tính cuûa accu chì-axit 2.3.1 Thoâng soá a. Söùc ñieän ñoäng cuûa accu Söùc ñieän ñoäng cuûa accu phuï thuoäc chuû yeáu vaøo söï cheânh leäch ñieän theá giöõa hai taám baûn cöïc khi khoâng coù doøng ñieän ngoaøi. - Söùc ñieän ñoäng trong moät ngaên ea = ϕ+ - ϕ- (V) - Neáu accu coù n ngaên Ea = n.ea. Söùc ñieän ñoäng coøn phuï thuoäc vaøo noàng ñoä dung dòch, trong thöïc teá coù theå xaùc ñònh theo coâng thöùc thöïc nghieäm: Eo = 0,85 + ρ25oC (2.1) Eo : söùc ñieän ñoäng tónh cuûa accu ñôn (tính baèng volt). ρ : noàng ñoä cuûa dung dòch ñieän phaân ñöôïc tính baèng (g/cm3) quy veà + 25oC. ρ25oC = ρño – 0,0007(25 – t) t : nhieät ñoä dung dòch luùc ño. ρño : noàng ñoä dung dòch luùc ño. b. Hieäu ñieän theá cuûa accu - Khi phoùng ñieän Up = Ea - Ra.Ip (2.2) - Khi naïp ñieän Un = Ea + Ra.In (2.3) Trong ñoù: Ip - cöôøng ñoä doøng ñieän phoùng. In - cöôøng ñoä doøng ñieän naïp. Ra - ñieän trôû trong cuûa accu. c. Ñieän trôû trong accu Raq = Rñieän cöïc + Rbaûn cöïc + Rtaám ngaên + Rdung dòch Ñieän trôû trong accu phuï thuoäc chuû yeáu vaøo ñieän trôû cuûa ñieän cöïc vaø dung dòch. Pb vaø PbO2 ñeàu coù ñoä daãn ñieän toát hôn PbSO4 . Khi noàng ñoä dung dòch ñieän phaân taêng, söï coù maët cuûa caùc ion H+ vaø SO42- cuõng laøm giaûm ñieän trôû dung dòch. Vì vaäy ñieän trôû trong cuûa accu taêng khi bò phoùng ñieän vaø giaûm khi naïp. Ñieän trôû trong cuûa accu cuõng phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä moâi tröôøng. Khi nhieät ñoä thaáp, caùc ion seõ dòch chuyeån chaäm trong dung dòch neân ñieän trôû taêng. d. Ñoä phoùng ñieän cuûa accu Ñeå ñaùnh giaù tình traïng cuûa accu, ta söû duïng thoâng soá ñoä phoùng ñieän. Ñoä phoùng ñieän cuûa accu tính baèng % vaø ñöôïc xaùc ñònh bôûi coâng thöùc: pn − pñ (25o C) %Q= (2.4) pn − pp
26 Chöông 2: Accu khôûi ñoäng ρn - ρp = 0,16 g/cm3 Trong ñoù: ρn - noàng ñoä dung dòch luùc naïp no. ρñ - noàng ñoä dung dòch luùc ño ñaõ qui veà 25oC. ρp – noàng ñoä dung dòch luùc accu ñaõ phoùng heát. e. Naêng löôïng accu Naêng löôïng cuûa accu luùc phoùng ñieän: Wp = 3600. Qp. Up (J) (2.5) n I p .tp Wp = 3600 n ∑U i pi n - soá laàn ño. Naêng löôïng cuûa accu luùc naïp ñieän: n ∑U I .t Wn = 3600 n n pi (2.6) n i Trong ñoù: Qp - naêng löôïng phoùng cuûa accu. Up - ñieän theá phoùng cuûa accu. tn - thôøi gian naïp accu. f. Coâng suaát cuûa accu Pa = IE = I(IR + IRa) (2.7) R - ñieän trôû taûi beân ngoaøi. Pa = I2R + I2Ra Coâng suaát ñöa ra maïch ngoaøi (ñöa vaøo taûi ñieän) Pa = IE - I2Ra dPa E = E - 2RaI ñaït cöïc ñaïi khi baèng khoâng ⇒ I = (2.8) dI 2Ra Nhö vaäy, khi R = Ra , accu seõ cho coâng suaát lôùn nhaát. 2.3.2 Ñaëc tính a. Ñaëc tuyeán phoùng naïp cuûa accu Ñaëc tuyeán phoùng cuûa accu ñôn: khi phoùng ñieän baèng doøng ñieän khoâng ñoåi thì noàng ñoä dung dòch giaûm tuyeán tính (theo ñöôøng thaúng). Noàng ñoä axit sulfuric phuï thuoäc vaøo löôïng axit tieâu toán trong thôøi gian phoùng vaø tröõ löôïng dung dòch trong bình.
Heä thoáng ñieän vaø ñieän töû treân oâtoâ hieän ñaïi – heä thoáng ñieän ñoäng cô 27 R + _ V A A In V Ip R Eaq Eaq Thoâi naïp Ñieåm cuoái quaù 2,12V trình phoùng B(2,70V) I(A),ρ,U(V) Eo Khoaûng In.Ra nghæ E 2,5 Ip.Ra 1,96V 2,0 E Eo E Un 1,5 UP A(1,70V 1,27 ρ ) 1,0 1,27 ρ 1,11 1,11 Ip In 0,5 Ip=5,4A Q=5,4.10=54 IN=5,4 QN=IN.tN A 0 2 4 6 8 10 t(h) 0 2 4 6 8 10 14 t(h) a. Thôøi gian phoùng b. Thôøi gian naïp Sô ñoà phoùng vaø ñaëc tuyeán phoùng Sô ñoà naïp vaø ñaëc tuyeán naïp Hình 2.4: Ñaëc tuyeán phoùng - naïp cuûa accu axit Treân ñoà thò coù söï cheânh leäch giöõa Ea vaø Eo trong quaù trình phoùng ñieän laø vì noàng ñoä dung dòch chöùa trong chaát taùc duïng cuûa baûn cöïc bò giaûm do toác ñoä khueách taùn dung dòch ñeán caùc baûn cöïc chaäm, khieán noàng ñoä dung dòch thöïc teá ôû trong loøng baûn cöïc luoân luoân thaáp hôn noàng ñoä dung dòch trong töøng ngaên. Hieäu ñieän theá Up cuõng thay ñoåi trong quaù trình phoùng. ÔÛ thôøi ñieåm baét ñaàu phoùng ñieän, Up giaûm nhanh vaø sau ñoù giaûm tyû leä vôùi söùc giaûm noàng ñoä dung dòch. Khi ôû traïng thaùi caân baèng thì Up gaàn nhö oån ñònh. ÔÛ cuoái quaù trình phoùng (vuøng gaàn ñieåm A) sunfat chì ñöôïc taïo thaønh trong caùc baûn cöïc seõ laøm giaûm tieát dieän cuûa caùc loã thaám dung dòch vaø laøm caûn trôû quaù trình khueách taùn, khieán cho traïng thaùi caân baèng bò phaù huûy. Keát quaû laø noàng ñoä dung dòch chöùa trong baûn cöïc, söùc ñieän ñoäng Ea vaø hieäu ñieän theá Up giaûm nhanh vaø coù chieàu höôùng giaûm ñeán khoâng. Hieäu ñieäu theá taïi ñieåm A ñöôïc goïi laø ñieän theá cuoái cuøng. Khi naïp ñieän, trong loøng caùc baûn cöïc axit sunfuric taùi sinh. Noàng ñoä cuûa dung dòch chöùa trong caùc baûn cöïc trôû neân ñaäm ñaëc hôn, do ñoù Ea khi naïp lôùn hôn Eo moät löôïng baèng ∆E, coøn hieäu ñieän theá khi naïp: Un = Ea + In.Ra. ÔÛ cuoái quaù trình naïp söùc ñieän ñoäng vaø hieäu ñieän theá taêng leân khaù nhanh do caùc ion H+ vaø O2- baùm ôû caùc baûn cöïc seõ gaây ra söï cheânh leäch ñieän theá vaø hieäu ñieän theá accu taêng voït ñeán giaù trò 2,7V. Ñoù laø daáu hieäu cuûa cuoái quaù trình naïp. Khi quaù trình naïp
28 Chöông 2: Accu khôûi ñoäng keát thuùc vaø caùc chaát taùc duïng ôû caùc baûn cöïc trôû laïi traïng thaùi ban ñaàu thì doøng ñieän In trôû neân thöøa. Noù chæ ñieän phaân nöôùc taïo thaønh oxy vaø hydro vaø thoùat ra döôùi daïng boït khí. b. Dung löôïng cuûa accu Löôïng ñieän naêng maø accu cung caáp cho phuï taûi trong giôùi haïn phoùng ñieän cho pheùp ñöôïc goïi laø dung löôïng cuûa accu. Q = Ip.tp (A.h) (2.9) Q(Ah) 80 40 IP(A) 50 100 200 Hình 2.5: Söï phuï thuoäc cuûa dung löôïng accu vaøo doøng phoùng Nhö vaäy dung löôïng cuûa accu laø ñaïi löôïng bieán ñoåi phuï thuoäc vaøo cheá ñoä phoùng ñieän. Ngöôøi ta coøn ñöa ra khaùi nieäm dung löôïng ñònh möùc cuûa accu Q5, Q10, Q20 mang tính quy öôùc öùng vôùi moät cheá ñoä phoùng ñieän nhaát ñònh nhö cheá ñoä 5 giôø, 10 giôø, 20 giôø phoùng ñieän ôû nhieät ñoä +30oC. Dung löôïng cuûa accu ñöôïc ñaëc tröng cho phaàn gaïch cheùo (hình 2.4). Cheá ñoä phoùng ôû ñaây laø cheá ñoä ñònh möùc neân dung luôïng naøy chính baèng dung löôïng ñònh möùc cuûa accu. Qñm = Q = 5,4A.10h = 54Ah Treân ñoà thò (hình 2.6) bieåu dieãn söï thay ñoåi ñieän theá accu theo thôøi gian phoùng trong tröôøng hôïp accu phoùng vôùi doøng ñieän lôùn I = 3Qñm (Cheá ñoä khôûi ñoäng) ôû nhieät ñoä +25oC vaø - 18oC. Caùc yeáu toá aûnh höôûng tôùi dung löôïng cuûa accu: Khoái löôïng vaø dieän tích chaát taùc duïng treân baûn cöïc. Dung dòch ñieän phaân. Doøng ñieän phoùng. Nhieät ñoä moâi tröôøng. Thôøi gian söû duïng.
Heä thoáng ñieän vaø ñieän töû treân oâtoâ hieän ñaïi – heä thoáng ñieän ñoäng cô 29 Dung löôïng cuûa accu phuï thuoäc lôùn vaøo doøng phoùng. Phoùng doøng caøng lôùn thì dung löôïng caøng giaûm, tuaân theo ñònh luaät Peukert. n I p . tp = const (2.10) Trong ñoù: n laø haèng soá tuøy thuoäc vaøo loaïi accu (n = 1,4 ñoái vôùi accu chì) Treân hình 2-5 trình baøy söï phuï thuoäc cuûa dung löôïng accu vaøo cöôøng ñoä phoùng. Töø hình 2-6 ta coù theå thaáy khi accu phoùng ñieän ôû nhieät ñoä thaáp thì ñieän dung cuûa noù giaûm nhanh. Khi nhieät ñoä taêng thì ñieän dung cuõng taêng. Nhöng khi nhieät ñoä cuûa dung dòch ñieän phaân cao quaù (lôùn hôn +45oC) thì caùc taám ngaên vaø baûn cöïc raát mau hoûng, laøm cho tuoåi thoï cuûa accu giaûm ñi nhieàu. U(V) +25oC Doøng ñieän phoùng Ip = 3Qñm 10 27,5% Qñm 8 -18oC 6 11,25% Qñm 4 t, h 1 2 3 4 5 Hình 2.6: Ñaëc tuyeán phoùng cuûa accu axit ôû nhöõng nhieät ñoä khaùc nhau c. Ñaëc tuyeán volt-ampere Ñaëc tuyeán VOLT-AMPERE cuûa accu laø moái quan heä giöõa hieäu ñieän theá cuûa accu vaø cöôøng ñoä doøng ñieän phoùng ôû nhieät ñoä khaùc nhau. U,V Ubñ T=0oC U’bñ T=20oC I,A 0 I’nm Inm Hình 2.7: Ñaëc tuyeán Volt – Ampere cuûa accu
30 Chöông 2: Accu khôûi ñoäng Phöông trình moâ taû ñaëc tuyeán Volt – Ampere cuûa accu: Ua = Ubñ – IpRa Trong ñoù: Ubñ - ban ñaàu xaùc ñònh theo coâng thöùc thöïc nghieäm. Inm - doøng ngaén maïch luùc Ua = 0. Ubñ - InmRa = 0 Inm = Ubñ/Ra (2.11) Ubñ = n(2,02 + 0,00136t – 0,001∆Qp). Inm = n+ I+. I+ = 2,24 + 1,75t – 0,4∆Qp (2.12) n : soá ngaên accu. t : nhieät ñoä cuûa dung dòch ñieän phaân (0C). ∆Q p : ñoä phoùng ñieän accu (%Qp). n+ : soá baûn cöïc (+) ñöôïc gheùp song song trong moät ngaên. I+ : cöôøng ñoä doøng ñieän ñi qua moät baûn cöïc döông luùc ngaén maïch. Töø ñaëc tuyeán Volt – Ampere ta coù theå xaùc ñònh ñieän trôû trong cuûa accu: U bñ Ra = I nm d. Ñaëc tuyeán laøm vieäc cuûa accu treân oâtoâ Accu laøm vieäc treân oâtoâ theo cheá ñoä phoùng naïp luaân phieân tuøy theo taûi cuûa heä thoáng ñieän. Ñieän theá naïp oån ñònh nhôø coù boä tieát cheá. Umf = 13,8 ñeán 14,2V In = (Umf - Ua↑) / ΣR↓ (2.13) ΣR = Ra + Rdd + Rmf Trong ñoù: Rdd : ñieän trôû daây daãn. Rmf : ñieän trôû caùc cuoän stator maùy phaùt. I(A) in tp+ t,h 0 tn ip Hình 2.8: Cheá ñoä phoùng naïp cuûa accu treân xe
Heä thoáng ñieän vaø ñieän töû treân oâtoâ hieän ñaïi – heä thoáng ñieän ñoäng cô 31 Ñeå ñaùnh giaù möùc caân baèng naêng löôïng treân xe, ngöôøi ta xem xeùt heä soá caân baèng: tn ∫ η in dt Kcb = tp o ∫i d o p t Neáu Kcb > 1: accu ñöôïc naïp ñuû. Neáu Kcb < 1: accu bò phoùng ñieän. η: hieäu suaát naïp. 2.3.3 Hieän töôïng töï phoùng ñieän ÔÛ nhieät ñoä cao seõ xaûy ra phaûn öùng döôùi daây laøm chì vaø oxít chì bieán thaønh sunfat chì: Pb + H2SO4 = PbSO4 + H2 ↑ 2PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O + O2 ↑ Doøng ñieän cuïc boä treân caùc taám baûn cöïc do söï hieän dieän cuûa caùc ion kim loaïi, hoaëc do söï cheânh leäch noàng ñoä giöõa lôùp dung dòch leân treân vaø beân döôùi accu, cuõng laøm giaûm dung löôïng accu. Do hieän töôïng töï phoùng ñieän, accu ñeå laâu khoâng söû duïng cuõng seõ daàn daàn heát ñieän. 2.4 Caùc phöông phaùp naïp ñieän cho accu Coù hai phöông phaùp naïp ñieän cho accu: 2.4.1 Naïp baèng hieäu ñieän theá khoâng ñoåi Trong caùch naïp naøy taát caû caùc accu ñöôïc maéc song song vôùi nguoàn ñieän naïp vaø baûo ñaûm ñieän theá cuûa nguoàn naïp (Ung) baèng 2,3V – 2,5V treân moät accu ñôn vôùi ñieàu kieän Ung > Ua. Cöôøng ñoä doøng naïp thay ñoåi theo coâng thöùc: In = (Ung - Ea)/ ΣR I n, U Imax U=2,3V i t, h Hình 2.9: Naïp baèng hieäu ñieän theá khoâng ñoåi
32 Chöông 2: Accu khôûi ñoäng Imax ≈ 1 ÷ 1,5 Qñm. Khi naïp, Ea taêng, I giaûm nhanh theo ñaëc tuyeán hyperbol. Nhöôïc ñieåm cuûa phöông phaùp naïp naøy laø: Doøng ñieän naïp ban ñaàu raát lôùn coù theå gaây hoûng bình accu. Doøng khi giaûm veà 0 thì accu chæ naïp khoaûng 90%. 2.4.2 Phöông phaùp doøng khoâng ñoåi Theo caùch naøy doøng ñieän naïp ñöôïc giöõ ôû moät giaù trò khoâng ñoåi trong suoát thôøi gian naïp baèng caùch thay ñoåi giaù trò ñieän trôû cuûa bieán trôû R. Thoâng thöôøng ngöôøi ta naïp baèng doøng coù cöôøng ñoä In = 0,1Qñm. Giaù trò lôùn nhaát cuûa bieán trôû R coù theå xaùc ñònh bôûi coâng thöùc: R = (Ung – 2,6n)/ 0,5In A ~ + R _ Hình 2.10: Sô ñoà naïp accu vôùi doøng khoâng ñoåi Theo phöông phaùp naøy taát caû caùc accu ñöôïc maéc noái tieáp nhau vaø chæ caàn ñaûm baûo ñieàu kieän toång soá caùc accu ñôn trong maïch naïp khoâng vöôït quaù trò soá Ung/2,7. Caùc accu phaûi coù dung löôïng nhö nhau, neáu khoâng, ta seõ phaûi choïn cöôøng ñoä doøng ñieän naïp theo accu coù ñieän dung nhoû nhaát vaø nhö vaäy accu coù dung löôïng lôùn seõ phaûi naïp laâu hôn. n : soá accu ñôn maéc noái tieáp. 0,5 : heä soá döï tröõ. Ung : hieäu ñieän theá nguoàn naïp. 2.4.3 Phöông phaùp naïp hai naác Trong phöông phaùp naøy, ñaàu tieân ngöôøi ta naïp accu vôùi cöôøng ñoä 0,1Iñm khi accu baét ñaàu soâi, giaûm xuoáng coøn 0,05Iñm. Phöông phaùp naïp 2 naác ñaûm baûo cho accu ñöôïc naïp no hôn vaø khoâng bò noùng. I,A 0,1Iñm 0,05Iñm t, h Hình 2.11: Naïp 2 naác
Heä thoáng ñieän vaø ñieän töû treân oâtoâ hieän ñaïi – heä thoáng ñieän ñoäng cô 33 2.4.4 Phöông phaùp naïp hoãn hôïp Ñaàu tieân, naïp baèng phöông phaùp hieäu ñieän theá khoâng ñoåi vaø sau ñoù naïp baèng phöông phaùp doøng khoâng ñoåi. Coù theå naïp nhanh ñoái vôùi bình bò caïn heát ñieän, nhöng phaûi giaûm thôøi gian naïp. 2.5 Choïn vaø boá trí accu Ñeå choïn accu ta döïa vaøo caùc kyù hieäu ghi treân voû bình accu, treân caùc caàu noái giöõa caùc ngaên hoaëc treân nhaõn hieäu ñính ôû voû bình, chuû yeáu laø dung löôïng ñònh möùc cuûa accu, vaø cöôøng ñoä doøng lôùn nhaát maø accu coù theå phoùng maø doøng naøy phuï thuoäc vaøo coâng suaát cuûa maùy khôûi ñoäng. Accu thöôøng ñaët tröôùc ñaàu xe, gaàn maùy khôûi ñoäng sao cho chieàu daøi daây noái töø maùy khôûi ñoäng ñeán accu khoâng quaù 1m. Ñieàu naøy ñaûm baûo raèng ñoä suït aùp treân daây daãn khi khôûi ñoäng laø nhoû nhaát. Nôi ñaët accu khoâng ñöôïc quaù noùng ñeå traùnh hoûng bình do nhieät. 2.6 Caùc loaïi accu khaùc Ngoaøi accu chì – axit coøn coù caùc loaïi accu kieàm khaùc nhö: Accu saét –niken (Fe – Ni), accu cañimi – niken (Cd –Ni ) vaø accu baïc – keõm (Ag – Zn). Trong ñoù hai loaïi ñaàu thoâng duïng hôn caû vaø ñaõ ñöôïc duøng ñeå khôûi ñoäng moät soá oâtoâ vaø maùy keùo. 2.6.1 Accu saét – niken Veà caáu taïo, accu saét – niken coù theå chia thaønh hai loaïi: loaïi thoûi vaø loaïi khoâng thoûi. Ñoái vôùi accu loaïi thoûi, moãi ngaên goàm möôøi hai baûn cöïc döông vaø möôøi ba baûn cöïc aâm. Caùc baûn cöïc caùch ñieän vôùi nhau baèng caùc que eâboânit coù ñöôøng kính 1,9 ñeán 2,0 mm. Caùc baûn cuøng daáu cuõng ñöôïc haøn vaøo caùc vaáu cöïc vaø taïo thaønh caùc phaân khoái baûn cöïc döông vaø caùc phaân khoái baûn cöïc aâm nhö accu axit. Phaàn nhoâ cao cuûa vaáu cöïc laø cöïc cuûa moãi accu ñôn. Töøng khoái baûn cöïc ñöôïc ñaët trong caùc bình saét coù ñoå dung dòch ñieän phaân goàm dung dòch KOH vôùi ρ = 1,20 ÷ 1,25 g/cm3 vaø khoaûng 18 ÷20 gam LiOH cho 1 lít dung dòch. Caùc baûn cöïc ñöôïc ngaên caùch vôùi voû bình baèng lôùp nhöïa vinhiplat. Baûn cöïc accu kieàm loaïi thoûi ñöôïc cheá taïo baèng caùch gheùp haøng loaït thoûi chaát taùc duïng laïi vôùi nhau. Ñeå ñaûm baûo ñoä cöùng vöõng vaø tieáp xuùc toát, ngöôøi ta keïp chaët ñaàu thoûi baèng caùch daäp chaët vôùi tai baûn cöïc. Moãi thoûi chaát taùc duïng goàm moät hoäp nhoû baèng theùp laù chöùa chaát taùc duïng. Chaát taùc duïng ôû baûn cöïc aâm laø boät saét ñaëc bieät thuaàn khieát, coøn ôû baûn cöïc döông laø hoãn hôïp 75% NiO.OH vaø 25% boät than hoaït tính. Moãi ngaên coù nuùt vaø naép rieâng. Vì söùc ñieän ñoäng cuûa moãi accu ñôn chæ baèng 1,38V neân muoán coù bình accu 12V, ngöôøi ta phaûi gheùp noái tieáp 9 ngaên accu ñôn laïi vôùi nhau, taïo thaønh 3 toáp accu. Nhö vaäy troïng löôïng cuûa moãi bình accu kieàm naëng hôn bình accu axit khaù nhieàu, maëc duø cuøng theá hieäu. Loaïi accu khoâng phaân thoûi ñöôïc cheá taïo theo kieåu eùp boät kim loaïi coù caáu truùc xoáp mòn. Chaát taùc duïng ñöôïc eùp vaøo trong caùc loã nhoû treân beà maët phaân nhaùnh cuûa caùc
34 Chöông 2: Accu khôûi ñoäng baûn cöïc. Keát caáu nhö vaäy cho pheùp giaûm troïng löôïng cuûa bình accu xuoáng 1,4 ÷ 1,6 laàn so vôùi loaïi thoûi. 2.6.2 Accu Cañimi - Niken Loaïi accu naøy chæ khaùc loaïi accu saét - niken veà thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa chaát taùc duïng ôû baûn cöïc aâm, coøn caáu taïo vaø quaù trình hoùa hoïc cuûa accu cañimi - niken töông töï nhö accu saét - niken. 2.6.3 Accu Baïc - Keõm Ñaây laø loaïi accu coù heä soá hieäu duïng treân moät ñôn vò troïng löôïng vaø treân moät ñôn vò theå tích lôùn hôn hai loaïi treân, nhöng vì baïc chieám tôùi 30% troïng löôïng chaát taùc duïng neân vieäc söû duïng chuùng treân oâtoâ hieän nay laø khoâng thöïc teá. Caùc cöïc cuûa accu naøy laø keõm vaø oxit baïc, coøn dung dòch ñieän phaân, cuõng gioáng nhö trong caùc accu khaùc laø KOH. Moät trong nhöõng öu ñieåm quan troïng cuûa accu loaïi naøy laø vôùi kích thöôùc khoâng lôùn laém, chuùng coù theå cho doøng lôùn. Nhöôïc ñieåm cuûa noù laø tuoåi thoï ngaén. Baûng 2.1 Ñieän aùp vaø naêng löôïng rieâng cuûa moät soá loaïi accu Loaïi accu Ñieän aùp treân moät Naêng löôïng rieâng ngaên Accu chì – axit 2.0V 30Wh/ Kg Saét – Niken/ cañimi 1.22V 45Wh/ Kg Niken – kim loaïi – hydrat 1.2V 50 – 80 Wh/ Kg Natri – löu huyønh 2.0 – 2.5V 90 – 100 Wh/ Kg Natri – niken – clorua 2.58V 90 – 100 Wh/ Kg Lithium 3.5V 100 Wh/ Kg Pin nhieân lieäu H2/O2 ~30V 500 Wh/ Kg 2.6.4 Pin nhieân lieäu (fuel cell) Trong nhöõng naêm gaàn ñaây xuaát hieän moät daïng pin môùi – ñoù laø pin nhieân lieäu. Loaïi pin naøy ñang ñöôïc nghieân cöùu vaø ñaõ baét ñaàu tìm thaáy öùng duïng treân moät soá oâ toâ ñieän. Treân hình 2.12, 2.13, 2.14 trình baøy moät soá daïng pin nhieân lieäu thöôøng gaëp. Nguyeân lyù cuûa pin nhieân lieäu döïa vaøo vieäc taùch electron cuûa nguyeân töû hydro ñeå bieán thaønh doøng ñieän baèng caùc phöông phaùp khaùc nhau.
Heä thoáng ñieän vaø ñieän töû treân oâtoâ hieän ñaïi – heä thoáng ñieän ñoäng cô 35 Hình 2.12: Sô ñoà nguyeân lyù pin nhieân lieäu daïng kieàm Hình 2.13: Sô ñoà pin nhieân lieäu duøng khí ñoát Hình 2.14: Sô ñoà pin nhieân lieäu duøng hydro