Cấu trúc các loại bộ sạc Acquy Axit – chì và Nguyên lý hoạt động
1. Các loại bộ sạc Acquy Axit – chì
a. Giới thiệu bộ sạc.
Bộ sạc (bộ nạp điện) Acquy Axít – Chì là thiết bị bổ sung năng lượng điện cho Acquy xe đạp điện được thể hiện như trong Hình 5-1. Nó chuyển đổi năng lượng AC 220V thành nguồn DC theo yêu cầu và số lượng Acquy của xe. Hiệu suất và chất lượng của bộ sạc chủ yếu ảnh hướng phần lớn đến chất lượng cũng như tuổi thọ của Acquy.
Bộ sạc có hai phích cắm: một đầu là phích cắm AC 220V, như trong Hình 5-2 và đầu còn lại là phích cắm đầu ra DC như trong Hình 5-3.
Bộ sạc hiện nay về cơ bản có 2 trạng thái chỉ báo, một là trạng thái báo nguồn và trạng thái còn lại là trạng thái sạc điện. Tùy vào hãng sản xuất mà trạng thái này có 1 đèn 2 đèn hay mặt chỉ báo phân trăm…Chúng ta có thể nhận biết chỉ báo nguồn khi cắm điện 220AC cho sạc và quan sát đèn (Quạt không quay) đèn đỏ là đèn chỉ báo nguồn còn đèn xanh lá là đèn chỉ báo sạc. Sau khi cấp nguồn DC sạc cho Acquy. Nếu thấy quạt của sạc quay thì đèn báo sạc từ xanh sẽ chuyển sang màu đỏ (có thể màu cam). Lúc này sạc sẽ có 2 đèn chỉ báo màu đỏ đây chính là trạng thái đang sạc và khi đầy quạt dừng quay lúc này đèn chỉ báo sạc màu đỏ sẽ chuyển đổi thành màu xanh lá như ban đầu. Đây cũng chính là chỉ báo đầy, có nghĩa bạn cần phải rút sạc cho xe.
Trong VD dụ này tôi sử dụng loại sạc TPBIKE có 2 đèn. Khi cấp nguồn quan sát thấy 1 đèn đỏ và 1 đèn xanh lá sáng (Quạt không quay). Sau khi cấp nguồn DC cho Acquy quan sát thấy quạt của bộ sạc quay và 2 đèn đỏ sáng. Hai đèn chỉ báo của bộ sạc được thể hiện như trong Hình 5-4.
b. Phân loại bộ sạc
(1) Theo cấu trúc mạch bộ sạc được chia làm 2 loại: bộ sạc hai giai đoạn và bộ sạc ba giai đoạn. Trong số đó, bộ sạc hai giai đoạn về cơ bản đã không còn bán trên thị trường còn bộ sạc ba giai đoạn thông minh hiện tại có hiệu quả tối ưu nhất và số lượng sử dụng lớn nhất. Chế độ sạc của bộ sạc ba giai đoạn là chia quá trình sạc thành ba giai đoạn: dòng không đổi, điện áp không đổi và điện tích nổi.
(2) Theo mức điện áp có thể được chia bộ sạc hiện nay thành các loại như 24V, 36V, 48V, 60V, 72V …Theo kích thước, số lượng và dung lượng Ah của Acquy có thể được thia thành bộ sạc 24V12Ah, 36V12Ah, 48V12Ah, 48V20Ah, 60V20Ah và 72V20Ah. Chung quy thì xe điện sử dụng 2 loại bình đó là bình bé và bình to. Đối với bình bé 12Ah thì có sạc 24V,36V và 48V còn đối với bình to 20Ah sẽ có sạc 48V, 60V và 72V.
2. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động
a. Cấu trúc của bộ sạc
Bên trong bộ sạc là một bảng mạch điện tử bao gồm cầu điốt, cầu chì, trở, biến áp, IC nguồn, LED… nhằm mục đích chuyển đổi nguồn đầu vào AC 220V thành DC sau đó kết hợp thêm các mạch khác để cấp nguồn sạc cho Acquy. Cấu trúc bên trong của bộ sạc được thể hiện trong Hình 5-5.
Hiện nay, chủ yếu các bộ sạc trên thị trường đều sử dụng cấu trúc cung cấp điện chuyển mạch ba trạng thái. Cấu trúc bên trong của các bộ sạc tuy khác nhau nhưng nguyên lý làm việc là tương tự. Sự khác biệt chính là các loại chip xử lý được lựa chọn bên trong là khác nhau. Đối với mạch sạc như Hình 5-5 sử dụng mạch tích hợp UTC3842D để điều chế xung. Ngoài ra một số hãng nhằm tăng tuổi thọ cũng như độ bền của sạc họ có thêm một số chi tiết như rơle ngắt, chống ngược cực sạc, đầy cắt điện hoàn toàn, chỉ báo phần trăm điện thông minh…
b. Nguyên lý hoạt động
Bộ sạc chủ yếu do các bộ phận chính như chỉnh lưu lọc sóng, đóng mở cao áp, biến đổi điện áp, điều khiển dòng nạp, điện áp ổn định và quá trình nạp điện hình thành. Nguyên lý làm việc của bộ sạc được thể hiện trong Hình 5-6
Khi ta cắm điện cho bộ sạc, điện áp xoay chiều 220V AC sẽ đi qua câu chi mạch lọc nhiễu (nếu có). Sau đó điện áp được chỉnh lưu thành điện áp một chiều thông qua cầu điốt và các tụ lọc lấy ra điện áp 300V DC tại hai chân tụ. Thông qua mạch đóng mở cao áp (Đóng mở MOS N5N60) và biến đổi điện áp (Biến áp) nhằm sinh ra điện áp thấp cần thiết khi nạp điện cho Acquy. Bộ sạc áp dụng nguyên lý sạc này đều có cấu tạo nhỏ gọn, hiệu suất cao…