Pin là thành phần giới hạn của gần như mọi robot di động. Nó nặng, đắt, xuống cấp theo thời gian, và quyết định robot làm được bao lâu mỗi lần sạc.
Các loại pin dùng trong robot
Lithium sắt phosphat. Tuổi thọ chu kỳ rất cao, an toàn nhất trong nhóm lithium, chịu nhiệt tốt. Mật độ năng lượng thấp hơn nên nặng hơn với cùng dung lượng.
Vì sao phổ biến với robot dịch vụ. Robot sạc hàng ngày nên số chu kỳ quan trọng hơn khối lượng. Và an toàn quan trọng khi robot hoạt động gần người.
Lithium niken. Mật độ năng lượng cao nhất, nhẹ. Tuổi thọ chu kỳ thấp hơn, nhạy với nhiệt và với sạc quá mức. Dùng khi khối lượng là ràng buộc chính.
Lithium polymer. Nhẹ, cho dòng xả rất cao, hình dạng linh hoạt. Dễ hỏng nếu dùng sai, cần theo dõi kỹ. Dùng nhiều trong robot bay và robot nhỏ.
Axit chì. Rẻ nhất, rất nặng, tuổi thọ chu kỳ thấp. Chỉ hợp với robot lớn không quan tâm khối lượng và cần chi phí thấp.
Chọn thế nào. Robot dịch vụ chạy hàng ngày trong nhà thì lithium sắt phosphat. Robot cần nhẹ thì lithium niken. Robot bay thì lithium polymer. Đây là phân chia thực tế phổ biến nhất.
Thông số cần hiểu đúng
Dung lượng. Đo bằng ampe giờ hoặc oát giờ. Oát giờ là con số so sánh được vì nó tính cả điện áp.
Dung lượng danh nghĩa và dung lượng dùng được. Không nên xả pin lithium xuống hết. Dung lượng dùng được thường chỉ tám mươi phần trăm dung lượng danh nghĩa nếu muốn giữ tuổi thọ.
Dòng xả liên tục và dòng xả đỉnh. Robot tăng tốc hoặc leo dốc cần dòng đỉnh cao. Pin không đủ dòng thì điện áp sụt và hệ thống có thể tự tắt.
Tuổi thọ chu kỳ. Số lần sạc xả trước khi dung lượng còn tám mươi phần trăm. Con số này quyết định chi phí vận hành thật.
Điều kiện đo tuổi thọ. Thường đo ở nhiệt độ phòng và tốc độ sạc vừa phải. Sạc nhanh và nhiệt độ cao làm giảm đáng kể.
Dải nhiệt độ hoạt động. Đặc biệt quan trọng — nhiều loại pin không được sạc khi quá nóng, và ở Việt Nam robot đi cả ngày có thể vượt ngưỡng đó.
Điện trở trong. Tăng theo tuổi. Là chỉ số tốt để đánh giá tình trạng pin, tốt hơn chỉ nhìn dung lượng.
Tính dung lượng cần thiết
Bước tính hay bị làm qua loa rồi hối tiếc.
Đo công suất tiêu thụ thực tế. Không tính từ thông số động cơ. Cho robot chạy chu trình làm việc thật và đo dòng trung bình.
Các thành phần tiêu thụ. Động cơ di chuyển. Máy tính và cảm biến — thường lớn hơn người ta nghĩ, có khi ngang động cơ. Màn hình. Đèn. Cơ cấu nâng hạ nếu có.
Tính theo chu trình, không theo công suất đỉnh. Robot di chuyển một phần thời gian và đứng chờ phần còn lại. Công suất trung bình thấp hơn nhiều so với lúc chạy.
Nhân hệ số dự phòng. Ít nhất một rưỡi. Vì dung lượng dùng được nhỏ hơn danh nghĩa, vì pin xuống cấp theo thời gian, và vì nhu cầu thường tăng sau khi triển khai.
Xét cả chiến lược sạc. Robot sạc mỗi đêm cần dung lượng cho cả ngày. Robot tự sạc giữa ca thì cần ít hơn nhiều nhưng cần trạm sạc và thời gian sạc trong lịch làm việc.
Sai lầm phổ biến. Tính cho pin mới. Sau một năm pin chỉ còn tám mươi phần trăm, và nếu tính sát thì robot không đủ chạy hết ca — vấn đề xuất hiện muộn và gây bực bội.
Mạch quản lý pin
Thành phần không thể thiếu và hay bị coi nhẹ.
Chức năng cơ bản. Ngắt khi quá áp, ngắt khi cạn quá mức, ngắt khi quá dòng, ngắt khi quá nhiệt. Bảo vệ pin và bảo vệ người.
Cân bằng cell. Các cell trong khối pin không hoàn toàn giống nhau nên lệch dần. Cell yếu nhất giới hạn cả khối. Mạch cân bằng giữ chúng đồng đều và kéo dài tuổi thọ đáng kể.
Ước lượng dung lượng còn lại. Khó hơn nghe. Chỉ đo điện áp thì không chính xác vì điện áp phụ thuộc tải. Cách tốt hơn là đếm điện tích vào ra kết hợp với mô hình pin.
Vì sao quan trọng. Robot báo còn hai mươi phần trăm rồi tắt sau năm phút là trải nghiệm tệ và có thể làm robot chết giữa đường.
Giao tiếp với hệ thống. Mạch quản lý nên báo được dung lượng, điện áp từng cell, nhiệt độ và số chu kỳ đã dùng. Dữ liệu này cho phép theo dõi sức khoẻ pin.
Ghi nhật ký. Lưu lịch sử nhiệt độ và dòng. Khi pin hỏng sớm thì dữ liệu này cho biết vì sao.
An toàn pin
Phần không được xem nhẹ vì hậu quả nghiêm trọng.
Rủi ro chính. Pin lithium bị hỏng có thể phát nhiệt mất kiểm soát và cháy. Đám cháy pin lithium khó dập bằng nước.
Nguyên nhân thường gặp. Va đập cơ học làm hỏng cell. Sạc quá mức. Sạc ở nhiệt độ quá thấp hoặc quá cao. Chập do dây hỏng. Cell kém chất lượng.
Bảo vệ cơ khí. Khối pin phải được đặt trong vỏ cứng, cố định chắc, tránh vị trí dễ va đập. Với robot di động thì đây là yêu cầu thực tế vì robot va chạm là chuyện thường.
Thông gió. Khoang pin cần thoát nhiệt. Pin nóng vừa nhanh xuống cấp vừa tăng rủi ro.
Khu vực sạc. Sạc ở nơi thoáng, trên bề mặt không cháy, không có vật dễ cháy xung quanh. Không sạc qua đêm không giám sát ở nơi có người ngủ.
Dấu hiệu pin có vấn đề. Phồng, nóng bất thường, mùi lạ, thời gian dùng giảm đột ngột, một cell lệch điện áp nhiều. Gặp bất kỳ dấu hiệu nào thì ngừng dùng ngay.
Xử lý pin cũ. Không vứt vào rác thường. Giao cho đơn vị thu gom pin. Pin phồng phải xử lý cẩn thận và không được chọc thủng.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao robot dịch vụ thường dùng lithium sắt phosphat?
Vì robot sạc hàng ngày nên tuổi thọ chu kỳ quan trọng hơn khối lượng, và loại này an toàn nhất trong nhóm lithium — điều quan trọng khi hoạt động gần người.
Sai lầm phổ biến khi tính dung lượng pin?
Tính cho pin mới. Sau một năm pin chỉ còn khoảng tám mươi phần trăm, nên nếu tính sát thì robot không đủ chạy hết ca — vấn đề xuất hiện muộn và khó chữa.
Vì sao cân bằng cell quan trọng?
Vì các cell lệch dần theo thời gian và cell yếu nhất giới hạn cả khối pin. Mạch cân bằng giữ chúng đồng đều và kéo dài tuổi thọ đáng kể.
Dấu hiệu nào cho thấy pin cần ngừng dùng ngay?
Phồng, nóng bất thường, mùi lạ, thời gian dùng giảm đột ngột, hoặc một cell lệch điện áp nhiều so với các cell khác.
Đọc thêm trong Hộp số & truyền động và Cơ cấu kẹp & gripper.
