Cách tính thời gian sử dụng bình ắc quy cho xe điện

   Xe điện 2-3-4 bánh đang trở thành 1 trào lưu tích cực của những người đam mê DIY và đặc biệt là của các ông bố khi muốn tự tay làm cho con những món quà nhỏ, những chiếc xe điện 3-4 bánh đơn giản nhưng vừa hiệu quả về kinh tế vừa thể hiện được tình cảm ruột thịt cha con.

   Để hoàn thành 1 chiếc xe điện tự chế đòi hỏi sự tỉ mỉ của người làm từ thiết kế, gia công cơ khí(hàn, cắt, khoan, uốn....) cho tới thành thục và nắm bắt cặn kẽ về phần điện của xe. Tuy nhiên không phải ông bố hay một người thích DIY nào cũng biết hết tất cả những vấn đề này. Nhưng động lực để họ vượt qua đó chính là sự kiên trì, ham học hỏi và tìm hiểu.

  Có rất nhiều các câu hỏi mà Motor2hand.com nhận được trong quá trình tư vấn các ông bố làm xe cho con hay tư vấn các bác DIY chế xe thỏa đam mê, trong đó một câu hỏi được hỏi khá nhiều đó là:
"Mình có bình X(volt) dung lượng Y(Ah), nếu sử dụng cho động cơ z(Woat) thì sẽ đi được bao nhiêu lâu?"
                                                             
                                                                                               (Một số loại bình Ắc quy xe điện có trên thị trường)
    Trên thị trường, các loại ắc quy rất đa dạng cả về mẫu mã, chủng loại, điện áp và dung lượng bình ắc quy. Nhưng đối với xe điện ta thường quan tâm tới các dải điện áp: 12V, 24V, 36V và 48V. Các dải điện áp này phù hợp với dải điện áp của các loại động cơ xe điện chổi than hoặc không chổi than có trên thị trường. Tuy nhiên việc lựa chọn bình như thế nào cho phù hợp và việc tính toán thời gian sử dụng như thế nào là tối ưu về chi phí thì không phải ai cũng nắm bắt cặn kẽ.
 

   Đầu tiên, các thông số của bình ắc quy có ý nghĩa gì?

Các loại ắc quy đều phải có các thông số cơ bản sau:
Dung lượng của acquy
   Là điện lượng của awcquy đã nạp được đầy rồi đem cho phóng điện liên tục với dòng điện phóng 1A cho tới khi điện áp giảm xuống tới điện áp quy định ở điện áp quy định. Dung lượng của bình ăcquy được tính bằng Ampe-giờ (Ah).
   Hiểu một cách đơn giản theo lý thuyết với hiệu suất sử dụng 100%. Giả sử chúng ta có bình ắc quy 12V-10Ah, nếu chúng ta sử dụng để chiếu sáng một bóng đèn 12V-12W(Dòng tải định mức 1A) thì sẽ sử dụng được trong 10 giờ liên tục. Tương tự nếu với 1 bóng đèn khác 12V-120W thì ta chỉ dùng được trong 1 giờ mà thôi.

Điện áp của acquy
   Tuy thuộc vào nồng độ chất điện phân và nguồn nạp mà khi đó điện áp ở mỗi ngăn được nạp đầy(từ 2.6=>2.7V khi đầy và còn 1.7 dến 1.8 khi hết đối với acwquy 12V) Điện áp phụ thuộc số bản cực

Điện trở trong của ăcquy
    Gồm điện trở giữa các bản cực + điện trở của dung dịch điện phân (thông thường khi nạp đầy thì r=0.001->0.0015omh và khi phóng hết điện hoàn toàn là 0.02->0.025 omh

Thứ 2, điện áp ngắt của Ắc quy?

  “Điện áp cắt” hay còn gọi là “ Điện áp ngắt” là mức mà bạn không nên để ắc quy phát điện tiếp, nếu cứ để acquy phát điện ở dưới mức ngừng thì sẽ:

• Giảm tuổi thọ. Ví dụ: nếu ắc quy còn 80% mà đã nạp thì tuổi thọ khoảng 25.000 chu kỳ, còn nếu để còn 20% mới nạp thì tuổi thọ khoảng 7000 chu kỳ.

• Hỏng ắc quy hoàn toàn. Điều này thường xảy ra khi dùng nhiều ắc quy mắc nối tiếp nhau khi 1 hay nhiều acquy trong dãy đó đã phát hết điện mà những cái khác chưa hết điện và ta tiếp tục dùng thì ắc quy hết điện trước sẽ bị đảo cực và hỏng hoàn toàn.

  Điện áp cắt được qui định bởi nhà sản xuất và phụ thuộc vào dòng phóng. Ví dụ: ắc quy 12V 100Ah thì điện áp ngắt mỗi cell là 1.75V ứng với dòng phóng 0,1~0,2C10 và điện áp ngắt của ắc quy là 1.75V * 6 = 10.5V

Thứ 3, tính toán thời gian sử dụng của Ắc quy cho động cơ?

  Thời gian sử dụng của ắc quy phụ thuộc vào dung lượng của ắc quy và công suất của tải theo công thức dưới đây:

                                              t = (A * V * ƞ)/ P

Trong đó:

t: là thời gian sử dụng của ắc quy (giờ)

A: Dung lượng của ắc quy (Ah)

V: Điện áp ắc quy (VDC)

ƞ: Hệ số sử dụng của ắc quy (Accu) và thay đổi theo mức xả của ắc quy. Cụ thể:

• η ≈ 0.8, 0.9 nếu dòng xả accu < 20% dung lượng accu.
• η ≈ 0.7 nếu dòng xả accu 20% ~ 70 %dung lượng accu.
• η ≈ 0.6, 0.5 nếu dòng xả accu >70 % dung lượng accu

Ở đây ta cần phải hiểu rõ là dòng xả của Ắc quy chính là dòng điện đi qua ắc quy và đi qua tải, còn dung lượng Ắc quy là dòng xả tối đa mà Ắc quy có thể cung cấp được cho tải. Nếu tải ăn dòng 1A trong khi dung lượng bình là 10Ah,khi đó hệ số sẽ là 0.9. Tuy nhiên trong đa số các trường hợp ta có thể lấy trung bình ƞ = 0,7.

P: công suất tải (W)
Ở đây ta sẽ lấy một ví dụ:
Ví dụ bạn sử dụng 1 bình ắc quy 12V 20Ah để cung cấp cho một động cơ xe điện 12V-250W, ta cần tính các thông số sau:
- Dòng điện định mức qua tải:>20A
- Dung lượng bình: 20Ah, như vậy dòng xả >70% dung lượng, hệ số là 0.5
Thời gian sử dụng bình sẽ là: t=(12*20*0.5)/250=0.48h

   Đây là thời gian sử dụng bình liên tục với tốc độ tối đa của động cơ và công suất định mức của động cơ. Trong thực tế khi vận hành xe điện, chúng ta sẽ vận hành xe lúc nhanh, lúc chậm tùy vào độ đạp chân ga hoặc vặn tay ga nên dòng xả của ắc quy đi qua động cơ sẽ nhỏ hơn 20Ah, nếu lấy trung bình hệ số là 0.7 thì khi đó thời gian sử dụng sẽ là: 0.67h.

Thứ 4: Đấu nối các bình ắc quy