Tương ứng , điện trở trong của ắc quy được xác định.
RiDC = [Ω] (2.5)
+ Hiệu suất Faraday
Hiệu suất Faraday hay còn gọi là hiệu suất nạp của ắc quy xác định bởi tỉ lệ
dung lượng phóng (Ah) và dung lượng nạp (Ah). Thông số này cho phép ước lượng
31
ηAh = (2.6)
+ Hiệu suất năng lượng ắc quy
Hiệu suất năng lượng ắc quy được định nghĩa là tỉ lệ giữa năng lượng giải
phóng của một ắc quy từ một trạng thái xác định và năng lượng cần thiết để nạp cho
ắc quy trở về trạng thái đó. Mặc dù hiệu suất ắc quy khơng phải là thơng số tuyến tính để xác định cơng suất của ắc quy, nhưng nó cho phép so sánh ước lượng các
nguồn cơng suất khác nhau.
Nhìn chung, hiệu suất ắc quy có thể được thể hiện theo dòng điện thử
nghiệm (Peukert’s Test) như sau. Trong thời gian phóng tf, ắc quy xả năng lượng
Edis có thể được diễn tả theo cơng thức của điện áp hở mạch Voc, điện trở trong Ri
và một dịng điện xả khơng đổi Ib:
Edis = = tf (Voc - IbRi)Ib (2.7)
Nạp ắc quy với cùng khoảng thời gian tf và dòng điện nạp Ib sẽ cung cấp năng
lượng Echg:
= = tf (Voc + ) (2.8)
Do đó, hiệu suất ắc quy được biểu diễn bởi hàm của dòng điện Ib
ηbatt = = (2.9)
+ Trạng thái nạp của ắc quy (SOC)
Trạng thái nạp của ắc quy là một thông số không thứ nguyên thể hiện dung
lượng hiện tại so với điện dung của ắc quy. Khi ắc quy được phóng và nạp, SOC chỉ
ra tỉ lệ giữa tổng năng lượng đã bị tiêu hao hoặc đã được nạp vào ắc quy.
SoCbatt = 100% (2.10)
Việc xác định chính xác thơng số này rất quan trọng cho việc quản lý năng
lượng cũng như cung cấp thơng tin đánh giá tổng năng lượng có ích trong hệ thống ắc quy. Nhiều công nghệ khác nhau đã được sử dụng để ước lượng SOC như
32
phương pháp điều khiển mờ, sử dụng phương trình Peukert và sử dụng các bảng tra
kinh nghiệm.
Trong hầu hết các phương pháp xác định SOC, dòng điện ắc quy được lấy
tích phân trên tồn bộ thời gian và tỷ lệ với dung lượng. Tuy nhiên, phương pháp
tích phân dịng điện thiên về tích phân sai số gây ra bởi sự sai lệch lâu dài trong tính
tốn.
Sự phóng một hệ thống ắc quy tại Cn từ t0 đến t1 với dịng điện phóng Ib mang ắc quy đến trạng thái nạp t1
SoCbatt(t1) = SoCbatt(t0) + (2.11)
Trong ứng dụng điều khiển thời gian thực, SOC có thể được tính tốn trong
các bước rời rạc.
SoCbatt (k+1) = SoCbatt (k) + (2.12)
Với ΔT là chu kì trích mẫu và đủ nhỏ để giả thiết rằng dòng điện ắc quy giữ nguyên
không đổi.
Qua thực nghiệm, mối quan hệ giữa điện áp hở mạch (OCV) và SOC tại nhiệt
độ phòng cho ắc quy VRLA thể hiện theo phương trình sau:
SOC = 84 × Vocv – 984 (2.13)
Tuy nhiên việc xác định SOC trong điều kiện lái xe khó khăn do OCV của ắc quy biến động theo trạng thái hoạt động của ắc quy. Do vậy phương trình xác định
SOC thực tế thể được thể hiện như sau:
SOC = f1 (Vocv) + f2 (I ×f1 (Vocv)) + f3 (∆T) (2.14)
f1 là hàm của Vocv, f2 là hàm của dịng điện phóng, f3 là hàm của nhiệt độ.
Nếu tính tốn chính xác được SOC trong suốt quá trình sử dụng của xe điện sẽ mang lại các lợi thế sau:
• Kéo tuổi thọ ắc quy dài. • Hiệu suất ắc quy tốt hơn.
• Cải thiện độ tin cậy hệ thống điện. • Giảm yêu cầu điện.
33
• Ắc quy nhỏ hơn/nhẹ hơn.
• Cải thiện tính kinh tế nhiên liệu (xe HEV).
• Cảnh báo trước được các hư hỏng của gói ắc quy. • Giảm các chi phí bảo hành.
Việc tính tốn SOC có thể được hiển thị dung lượng ắc quy hữu ích, cơng
suất của các gói ắc quy. Các tính tốn tối ưu hóa việc nạp lại mà khơng tổn hại đến tuổi thọ ắc quy. SOC ngăn ngừa các ắc quy khi sạc đầy quá mức và ngăn ngừa sả
ngẫu nhiên. Giống như một thiết bị cảnh báo thay thế ắc quy, SOC có thể cảnh báo
người dùng khi dung lượng ắc quy ở ngưỡng của nó địi hỏi nạp và điều khiển hệ
thống làm mát ắc quy để đảm bảo ắc quy vận hành tối ưu.
Bằng việc kiểm soát và điều khiển theo SOC sẽ cải thiện khoảng 5% tuổi thọ
ắc quy. Hình 2.4 so sánh tỷ lệ tái nạp của ắc quy có điều khiển theo SOC và khơng có điều khiển SOC theo thời gian. Ngoài ra, dung lượng của ắc quy cũng được cải
thiện như thể hiện trong Hình 2.5.