Tính Battery cho AMR: từ tổng công suất tiêu thụ ra thời gian hoạt động
Atlasbot · 17/8/2026 · 12 phút đọc
Sau khi đã chọn Motor, Encoder, LiDAR, và Computer ở các bài trước, mỗi linh kiện đó đều tiêu thụ một dòng điện cụ thể. Bài này tổng hợp lại thành một con số duy nhất: robot chạy được bao lâu trước khi cần sạc.
Khái niệm chính
Tính battery cho AMR là quy trình 3 bước tuần tự:
- Bước 1 — cộng dồn công suất tiêu thụ từng khối đã chọn ở các bài trước
- Bước 2 — đọc đúng thông số dung lượng/dòng xả trên nhãn pin
- Bước 3 — tính thời gian hoạt động thực tế, có tính tới các hệ số hao phí
Nguyên lý hoạt động
Bước 1 — Cộng dồn công suất:
P_tổng = P_computer + P_sensor + P_motor
Ví dụ một AMR tầm trung (tham khảo cấu hình gần với dự án Diff Robot ở phần showcase):
| Thành phần | Công suất |
|---|---|
| SBC (Raspberry Pi 4, tải cao) | ~12.5W (2.5A @ 5V) |
| MCU điều khiển | ~1W |
| LiDAR | ~2W |
| 2× Motor DC (tải trung bình) | ~19.2W (2× 0.8A @ 12V) |
| Tổng | ~35W |
Bước 2 — Đọc đúng dung lượng pin: pin Lithium (LiPo/Li-ion) thường ghi theo dạng <số cell>S<dung lượng> và hệ số xả <số>C:
3S 2200mAh 10C nghĩa là:
3S → 3 cell nối tiếp, điện áp danh nghĩa 3×3.7V ≈ 11.1V
2200mAh → dung lượng
10C → dòng xả liên tục tối đa = 10 × 2.2A = 22A
Tóm lại: Hệ số
Ckhông phải dung lượng — nó là giới hạn dòng xả, thường dư dả rất nhiều so với dòng tải thực tế của AMR cỡ nhỏ (vài Ampe). Với robot dùng pin công suất lớn hơn (như 2× pin 12VDC 40Ah trong dự án Atlas A2), việc kiểm tra dòng xả gần như luôn thừa biên độ — dung lượng và thời gian hoạt động mới là yếu tố giới hạn thực sự, không phải khả năng xả dòng.
Kiến thức kỹ thuật
Công thức
Năng_lượng_pin (Wh) = Điện_áp × Dung_lượng (Ah)
T_hoạt_động = (Năng_lượng_pin × k_dùng × k_hiệu_suất) / P_tổng
Hai hệ số hiệu chỉnh quan trọng, hay bị bỏ quên khi tính nhanh:
k_dùng ≈ 0.8 — chỉ nên xả 80% dung lượng để bảo vệ tuổi thọ pin Lithium
(xả cạn kiệt liên tục làm pin chai nhanh hơn nhiều)
k_hiệu_suất ≈ 0.85 — hao phí qua các module chuyển đổi nguồn (BMS, buck/boost)
Ví dụ pin 3S 2200mAh (~11.1V, ~24.4Wh), robot tiêu thụ 35W trung bình:
T = (24.4 × 0.8 × 0.85) / 35 ≈ 0.47 giờ (~28 phút)
Thông số
| Bước | Việc cần làm | Công thức |
|---|---|---|
| 1 | Cộng công suất từng khối đã chọn | P_tổng = ΣP_i |
| 2 | Đọc đúng thông số pin | Điện áp, dung lượng (Ah), hệ số C |
| 3 | Tính thời gian hoạt động | T = (V×Ah × 0.8 × 0.85) / P_tổng |
| 4 | Thêm biên độ an toàn | Nhân thêm 1.2-1.3 lần dung lượng tính được |
Ứng dụng thực tế
Con số tính được ở Bước 3 là mức trung bình lý tưởng — thực tế thường ngắn hơn vì: dòng khởi động động cơ cao hơn nhiều so với dòng trung bình (đã nói ở bài Chọn Motor); CPU/GPU tải cao hơn khi chạy nhiều tác vụ cùng lúc (SLAM + Nav2 + AI thị giác, đã nói ở bài Chọn Computer); nhiệt độ môi trường ảnh hưởng tới hiệu suất pin thực tế; và pin xuống cấp theo số chu kỳ sạc/xả đã qua. Nguyên tắc thực tế: luôn tính dư ít nhất 20-30% so với con số lý thuyết khi ước lượng thời gian vận hành thực sự cần đảm bảo, hoặc tương đương, chọn dung lượng pin lớn hơn 20-30% so với mức tính toán tối thiểu.
Ví dụ thực tế
Áp dụng đầy đủ 4 bước cho AMR ví dụ ở trên (P_tổng = 35W):
Bước 1: P_tổng = 35W (đã tính ở bảng trên)
Bước 2: cân nhắc pin 3S 5200mAh 10C (thay vì 2200mAh quá nhỏ)
Năng_lượng = 11.1V × 5.2Ah ≈ 57.7Wh
Bước 3: T = (57.7 × 0.8 × 0.85) / 35 ≈ 1.12 giờ (~67 phút)
Bước 4: yêu cầu vận hành thực tế cần tối thiểu 1 giờ liên tục
→ 67 phút lý thuyết, trừ biên độ an toàn 25%: 67 × 0.75 ≈ 50 phút thực tế đảm bảo
→ vẫn đạt yêu cầu tối thiểu 1 giờ ở mức khá sát, nên cân nhắc pin 5200mAh
là mức tối thiểu chấp nhận được, không nên chọn nhỏ hơn
Lỗi thường gặp
- Chỉ tính công suất trung bình mà bỏ qua dòng khởi động đỉnh — dòng khởi động động cơ cao hơn nhiều dòng trung bình (đã học ở bài Chọn Motor và Kiến trúc phần cứng), driver/pin cần chịu được đỉnh dòng này dù không ảnh hưởng nhiều tới tính toán thời gian hoạt động trung bình.
- Bỏ qua hệ số
k_dùngvàk_hiệu_suất— tính thời gian hoạt động trực tiếp từ dung lượng danh nghĩa mà không trừ hao phí thực tế khiến ước lượng lạc quan hơn thực tế 30-40%. - Nhầm hệ số C (giới hạn dòng xả) với dung lượng pin — như đã nêu ở phần Tóm lại, hai thông số hoàn toàn khác nhau; hệ số C cao không có nghĩa robot chạy được lâu hơn.
- Không thêm biên độ an toàn cho yêu cầu vận hành thực tế — như ví dụ trên, con số lý thuyết sát yêu cầu tối thiểu dễ dẫn tới hết pin giữa ca làm việc nếu không tính dư 20-30%.
Kết luận
Thời gian hoạt động của AMR là kết quả tính toán được trước từ công suất từng linh kiện đã chọn ở các bài trước, không phải điều may rủi phát hiện sau khi ráp xong — quy trình 4 bước (cộng công suất, đọc đúng thông số pin, tính thời gian có hệ số hao phí, thêm biên độ an toàn) áp dụng được cho mọi cấu hình AMR. Bài cuối cùng của chuyên mục, Tính tải, sẽ khép lại vòng thiết kế bằng việc kiểm tra toàn bộ hệ thống (motor, khung, pin) có thực sự chịu được khối lượng hàng hoá dự kiến chở hay không.
