So wählen Sie eine Batterie für Unterwasserdrohnen aus: Spannung, Kapazität, Strom und Formfaktor

Das Richtige wählen Unterwasser-Drohnenbatterie, Passen Sie den vollen Betriebsspannungsbereich, die nutzbare Energie, den Dauer- und Spitzenentladestrom sowie die physikalischen Abmessungen der Batterie an Ihr Fahrzeug an. Die Batterie muss außerdem mit dem Ladesystem, dem elektrischen Schutz und dem Unterwassergehäuse des ROV zusammenarbeiten.

Eine Batterie mit genügend Wattstunden kann bei gleichzeitiger Triebwerkslast immer noch Probleme haben. Ebenso kann es sein, dass ein Akku mit geeigneten elektrischen Spezifikationen nicht in ein versiegeltes Druckgehäuse passt.

In diesem Leitfaden wird erläutert, wie Sie die einzelnen Anforderungen bewerten, die 24-V-LiFePO4-Plattformen von MANLY Battery vergleichen und die Kompatibilität überprüfen, bevor Sie eine Batterie für ein kundenspezifisches Unterwasserfahrzeug bestellen.

Beginnen Sie mit den elektrischen und einsatzbezogenen Anforderungen des ROV

Stellen Sie vor der Auswahl einer Batterie fest, was die Unterwasserdrohne zum Betrieb benötigt. Die nützlichsten Ausgangspunkte sind der zulässige Spannungsbereich, die elektrischen Lasten, die Einsatzdauer, der verfügbare Batterieraum und die Betriebstiefe.

Ein kleines Beobachtungs-ROV und ein mit Sensoren ausgestattetes Inspektionsfahrzeug können völlig unterschiedliche Energiesysteme verwenden, selbst wenn beide unter Wasser arbeiten.

Identifizieren Sie die Batteriespannung und den zulässigen Eingangsbereich

Beginnen Sie mit den elektrischen Spezifikationen der Triebwerke, der elektronischen Geschwindigkeitsregler (ESCs), der Stromverteilungsplatine und der Bordelektronik.

Die wichtige Spezifikation besteht nicht nur darin, ob ein Fahrzeug mit 12 V oder 24 V beworben wird. Sie müssen die niedrigsten und höchsten Eingangsspannungen kennen, die jede Komponente sicher akzeptieren kann.

Beispielsweise hat das Blue Robotics T200-Triebwerk einen spezifizierten Betriebsbereich von 7–20 V. Sein veröffentlichter Vollgasstrom steigt von etwa 17 A bei 12 V auf 32 A bei 20 V. Diese Zahlen veranschaulichen, warum die Versorgungsspannung sowohl die Antriebsleistung als auch den Strombedarf beeinflusst.

Wenn die gewählte Batterie außerhalb der Spannungsgrenzen einer Komponente arbeitet, benötigt das elektrische System eine ordnungsgemäß ausgelegte Umwandlungsstufe oder eine andere kompatible Konfiguration.

Notieren Sie das gesamte Spannungsfenster der Batterie, einschließlich der Vollladespannung und der Entladeunterbrechung. Die Nennspannung allein reicht nicht aus.

Listen Sie Triebwerke, Nutzlasten und Missionsdauer auf

Berechnen Sie den Strombedarf für alles, was an die Batterie angeschlossen ist, nicht nur für das Antriebssystem.

Ein Unterwasserfahrzeug kann verschiedene Arten elektrischer Geräte betreiben:

• Triebwerke: Sorgen für Bewegung, Tiefenkontrolle und Positionseinhaltung.
• Kameras und Lichter: Unterstützen die visuelle Inspektion, insbesondere in dunklem oder trübem Wasser.
• Sonar- und Navigationssensoren: Liefern Positionierungs- und Umgebungsinformationen.
• Controller und Kommunikation: Während des größten Teils der Mission im Einsatz.
• Manipulatoren und Werkzeuge: Fügen Sie bei speziellen Aufgaben intermittierende elektrische Lasten hinzu.

Notieren Sie für jede Komponente die Betriebsspannung, den typischen Stromverbrauch und den höchsten erwarteten Strom.

Beschreiben Sie als Nächstes die Mission. Ein Fahrzeug, das eine Stunde lang langsam eine stationäre Struktur inspiziert, hat ein anderes Leistungsprofil als ein Fahrzeug, das wiederholt beschleunigt, gegen den Strom fährt und einen Manipulator bedient.

Mithilfe dieser Details können Sie den durchschnittlichen Energieverbrauch abschätzen und gleichzeitig den Spitzenstrombedarf separat berücksichtigen.

Notieren Sie die Abmessungen des Batteriefachs und die Tauchtiefe

Messen Sie den verfügbaren Platz für die gesamte Batteriebaugruppe, einschließlich Kabelausgängen, Anschlüssen, Befestigungsteilen und etwaigem erforderlichen Abstand.

Ein zylindrisches Batteriefach hat möglicherweise genügend Innenvolumen, ist aber dennoch zu schmal für einen rechteckigen Batteriesatz.

Die Tauchtiefe stellt eine weitere Anforderung dar. Der hydrostatische Druck nimmt zu, wenn das Fahrzeug absinkt, daher müssen das Druckgehäuse, die Dichtungen und die Kabeldurchführungen für die geplante Betriebstiefe geeignet sein.

Das BlueROV2 bietet ein nützliches Beispiel. Die alternativen Batterierichtlinien geben einen zylindrischen Sitz innerhalb eines Kreises mit 74 mm Durchmesser und eine Batterielänge von weniger als 200 mm ohne Kabel vor. Die elektrische Kompatibilität allein reicht nicht aus, um festzustellen, ob ein weiterer Rucksack hineinpasst.

Legen Sie für die kundenspezifische ROV-Entwicklung die Abmessungen des Batteriefachs und die Druckanforderungen fest, bevor Sie das Packdesign bestätigen.

Passen Sie die Spannung und Kapazität der Batterie der Unterwasserdrohne an

Eine Unterwasserdrohnenbatterie muss die richtige Spannung liefern und gleichzeitig genügend Energie für die gesamte Mission speichern. Die Spannung bestimmt die elektrische Kompatibilität; Die Kapazität bestimmt, wie viel Ladung verfügbar ist. Wattstunden geben die nominale gespeicherte Energie der Batterie an.

Die gemeinsame Auswertung dieser Spezifikationen führt zu einer sinnvolleren Kaufentscheidung als die Wahl der größten Amperestunden-Bewertung.

Nennspannung, Vollladespannung und Zellenzahl

Lithiumbatterien werden durch Reihen- und Parallelschaltung einzelner Zellen hergestellt.

Reihenschaltungen erhöhen die Spannung. Parallelschaltungen erhöhen die Kapazität und je nach Zelle und Aufbau den verfügbaren Strom.

Die Batteriechemie beeinflusst auch die Spannung jeder Zelle.

Batteriekonfiguration	Nennspannung	Typische Vollladespannung
4S konventioneller Lithium-Ionen / LiPo	14,8 V	16,8 V
6S konventioneller Lithium-Ionen / LiPo	22,2V	25,2V
8S LiFePO4	25,6 V	29,2 V

Die Werte sind typisch für die angegebenen Serienkonfigurationen. Die endgültigen Ladegrenzen müssen den Anweisungen des jeweiligen Zellen- und Batterieherstellers entsprechen.

Betrachten Sie zwei Akkupacks, die gemeinhin als zur 24-V-Klasse gehörend beschrieben werden. Ein herkömmlicher 6S-Lithium-Ionen-Akku kann bei voller Ladung 25,2 V erreichen, während ein 8S-LiFePO4-Akku typischerweise 29,2 V erreicht.

Dieser Spannungsunterschied ist wichtig, wenn die Motorsteuerungen oder Zusatzelektronik des Fahrzeugs strenge Obergrenzen haben.

Die 24-V-LiFePO4-Plattformen von MANLY Battery verwenden eine Nennspannung von 25,6 V. Sie sollten daher mit dem gesamten Eingangsbereich des Ziel-ROV abgeglichen werden und nicht nur anhand des Begriffs “24 V” ausgewählt werden.”

Wattstunden vs. Amperestunden für die Laufzeitplanung

Amperestunden (Ah) messen die elektrische Ladekapazität. Wattstunden (Wh) messen die Energie und sind hilfreicher beim Vergleich von Batterien mit unterschiedlichen Spannungen.

Die Grundrechnung lautet:

\[ \text{Energie (Wh)}=\text{Nennspannung (V)}\times\text{Kapazität (Ah)} \]

Eine 25,6-V-20-Ah-Batterie speichert nominell 512 Wh. Eine Batterie mit 25,6 V und 30 Ah speichert 768 Wh.

So schätzen Sie den Energiebedarf einer Unterwasserdrohne ab:

\[ \text{Missionsenergie (Wh)}\ approx\text{Durchschnittliche Leistung (W)}\times\text{Zeit (h)} \]

Angenommen, ein kundenspezifisches ROV soll während eines zweistündigen Betriebs durchschnittlich 180 W liefern. Sein geschätzter Energiebedarf beträgt 360 Wh.

Wenn das Projekt erfordert, dass 20% Nennbatterieenergie in Reserve gehalten werden, ist ein vereinfachtes anfängliches Kapazitätsziel:

\[ 360\div0,8=450\text{ Wh} \]

Eine nominelle 512-Wh-Batterie erreicht dieses vorläufige Energieziel. Die tatsächliche Eignung hängt jedoch immer noch von der verfügbaren Kapazität bei Betriebstemperatur, der Batteriealterung, den Umwandlungsverlusten, dem Laststrom und dem Reservebedarf ab.

Detailliertere Missionsberechnungen finden Sie in unserer Leitfaden zur Größenbestimmung von ROV-Batterien.

Energiereserve und Batteriechemie

Die Mission sollte mit ausreichend Batterieenergie für einen kontrollierten Aufstieg, Rückflug oder eine Bergung enden. Eine Reserve bietet zusätzliche Betriebsmarge, wenn Strömungen, Reisezeit oder Nutzlastbedarf von den geplanten Bedingungen abweichen.

Die Batteriechemie sollte auch widerspiegeln, wie das Fahrzeug genutzt wird.

LiFePO4 oder Lithiumeisenphosphat ist eine Art Lithium-Ionen-Batteriechemie, die wegen ihrer thermischen Stabilität und Zyklenlebensdauer geschätzt wird. Dies ist besonders relevant für ROV-Plattformen, die für wiederholte Einsätze und routinemäßiges Aufladen konzipiert sind.

Andere Lithium-Ionen-Chemikalien, einschließlich Nickel-Mangan-Kobalt (NMC), können eine höhere Energiedichte bieten, was nützlich sein kann, wenn das Fahrzeug strenge Gewichts- und Volumenbeschränkungen hat.

Lithium-Polymer-Akkus (LiPo) werden auch in der Unterwasserrobotik eingesetzt, insbesondere wenn es auf kompakte Verpackung und hohe Entladefähigkeit ankommt. Ihre Lade- und Handhabungsanforderungen müssen dem spezifischen Packungsdesign entsprechen.

Bei der endgültigen Entscheidung sollten vollständige Packungsspezifikationen berücksichtigt werden und nicht nur die Chemieetiketten.

Für eine Unterwasser-Drohnenbatterie, die bei wiederholten Inspektionseinsätzen zum Einsatz kommt, bietet LiFePO4 eine attraktive Grundlage, wenn Spannung, Entladestrom und mechanische Konfiguration zum Fahrzeug passen.

Kann Ihre Batterie genug Strom für die Triebwerke liefern?

Die Batteriekapazität sagt Ihnen, wie viel Energie gespeichert ist, aber der Entladestrom bestimmt, wie schnell diese Energie geliefert werden kann.

Eine Unterwasserdrohnenbatterie muss die kombinierte elektrische Last des Antriebssystems und der Bordausrüstung unterstützen. Die Batteriezellen, das Batteriemanagementsystem (BMS), die Verkabelung und die Anschlüsse benötigen alle geeignete Nennströme.

Dauerstrom und Spitzenentladung

Der kontinuierliche Entladestrom ist die Strommenge, die eine Batterie unter ihren Nennbetriebsbedingungen über einen längeren Zeitraum liefern kann.

Der Spitzenentladestrom beschreibt eine für eine begrenzte Dauer zulässige höhere Leistung.

Triebwerke können einen erheblichen Strombedarf erzeugen, wenn ein ROV beschleunigt, gegen Wasserströmungen manövriert oder die Richtung ändert. Mehrere gleichzeitig arbeitende Triebwerke können das Batteriesystem stark belasten.

Beispielsweise gibt Blue Robotics für seinen 14,8-V-Lithium-Ionen-Akku mit 18 Ah einen maximalen Dauerentladestrom von 60 A und einen 10-Sekunden-Burststrom von 132 A an. Hierbei handelt es sich um unterschiedliche Nennwerte, die jeweils für unterschiedliche Betriebsbedingungen relevant sind.

Berücksichtigen Sie bei der Schätzung des erforderlichen Stroms eines ROVs gleichzeitige Lasten:

\[ I_{\text{total}}=I_{\text{Triebwerke}}+I_{\text{Elektronik}}+I_{\text{Zubehör}} \]

Verwenden Sie ein realistisches Betriebsprofil für kontinuierlichen Bedarf und vergleichen Sie gleichzeitig die maximal zulässige Lastkombination mit der Spitzenstromnennleistung der Batterie.

Die Dauer des Spitzenstroms ist wichtig. Ein Akku, der für einen kurzen Spannungsstoß von drei Sekunden ausgelegt ist, kann diesen Strom nicht automatisch zehn Sekunden lang aufrechterhalten.

C-Rating, Spannungseinbruch und BMS-Abschaltung

Die C-Bewertung drückt den Batterieentladestrom im Verhältnis zu seiner Amperestundenkapazität aus.

\[ \text{Dauerstrom (A)}=\text{Kapazität (Ah)}\times\text{C-Rating} \]

Beispielsweise kann eine 20-Ah-Batterie mit einer echten 5C-Dauerentladungsleistung unter den angegebenen Bedingungen theoretisch kontinuierlich 100 A liefern.

Diese Berechnung beschreibt eine elektrische Nennleistung und keine Garantie dafür, dass jede 20-Ah-Batterie 100 A liefern kann.

Das tatsächliche Paket wird durch seine Zellen, sein BMS, seine internen Verbindungen, seine Temperatur und seine Herstellerspezifikationen begrenzt.

Ein Spannungsabfall ist eine weitere Überlegung. Wenn ein hoher Strom durch den Innenwiderstand einer Batterie fließt, sinkt die Klemmenspannung. Ein ausreichend großer Abfall kann dazu führen, dass ein elektronischer Geschwindigkeitsregler seine Unterspannungsschwelle erreicht oder den Batterieschutz auslöst.

Ein BMS schützt die Batterie, indem es Bedingungen wie Überstrom, Überspannung, Unterspannung und Temperatur überwacht. Wenn das System den programmierten Stromschwellenwert überschreitet, unterbricht das BMS möglicherweise die Ausgabe.

Bei Unterwasseranwendungen ist die Abschaltstrategie ebenso wichtig wie die Schutzart. ROV-Konstrukteure sollten die Fehlerbehandlung, die verbleibende Wiederherstellungsfähigkeit und die Folgen eines Verlusts der Antriebsleistung berücksichtigen.

Anschlüsse, Kabelquerschnitt und Ladegerätkompatibilität

Die elektrische Kompatibilität erstreckt sich über die Batteriepole hinaus.

Kabel und Stecker führen den gleichen Laststrom wie das restliche elektrische System. Unterdimensionierte Leiter oder schlecht angepasste Verbindungen können zu Widerstand, Spannungsverlust und Wärme führen.

Überprüfen Sie vor dem Kauf Folgendes:

• Steckertyp und Polarität: Bestätigen Sie die mechanische Verbindung und die positive/negative Verkabelung.
• Kontinuierlicher Nennstrom: Überprüfen Sie den Stecker, das Kabel und alle Adapter unter den erwarteten Installationsbedingungen.
• Kabellänge und -querschnitt: Berechnen Sie den Spannungsabfall und die Leitererwärmung bei dem erforderlichen Strom.
• Ladeprofil: Passen Sie das Ladegerät an die Batteriechemie, die Zellenzahl, die Ladespannung und den zulässigen Ladestrom an.
• BMS-Kommunikation: Bestätigen Sie, ob das Fahrzeug Informationen zum Batteriestatus, Alarmen oder Ladezustand benötigt.

Im BlueROV2-Batteriesystem kommt beispielsweise ein XT90-Stecker zum Einsatz, die alleinige Anpassung des Steckers stellt jedoch noch keine elektrische Kompatibilität her.

LiFePO4-Akkus erfordern außerdem ein entsprechendes Ladeprofil. Ein Ladegerät, das für eine andere Lithiumbatteriekonfiguration vorgesehen ist, weist möglicherweise ungeeignete Spannungsgrenzen auf, selbst wenn der Stecker passt.

Für ein OEM-Projekt kann MANLY Battery im Rahmen der Batteriespezifikation kundenspezifische BMS-Einstellungen, Kabel, Anschlüsse und optionale Kommunikationsfunktionen besprechen.

MANLY-Akkus für kundenspezifische Unterwasserdrohnenprojekte

MANLY Battery bietet LiFePO4-Energieplattformen, die als Ausgangspunkt für maßgeschneiderte Unterwasserrobotikprojekte dienen können. Die folgenden Batterien der 24-V-Klasse bieten definierte Energiekapazitäten und Entladewerte für unterschiedliche elektrische Anforderungen.

Hierbei handelt es sich um bestehende Robotik- und Industriebatterieplattformen, nicht um universell kompatible Unterwasser-Ersatzpakete. Die endgültige Integration hängt vom Spannungsbereich, dem Strombedarf, den Gehäuseabmessungen und der druckfesten Installation des Zielfahrzeugs ab.

24V 20Ah LiFePO4 Batterie — 512 Wh für Systeme mit geringerer Last

Kernspezifikationen: 25,6 V nominal | 20Ah | 512Wh | 20A maximale Dauerentladung | 229 × 138 × 212 mm

Die Energiekapazität von 512 Wh macht diese MANLY-Lithiumbatterie zu einer praktischen Referenz für kundenspezifische 24-V-Robotersysteme mit gesteuerten elektrischen Lasten. Seine BMS-Entladungsleistung von 20 A bietet eine klare Designgrenze für die Anpassung kleinerer Antriebssysteme, Bordprozessoren und Sensoren.

Der Akku verfügt über einen Schutz gegen Überladung, Tiefentladung, Überstrom, Kurzschlüsse und temperaturbedingte Fehler. Auch der Zellausgleich ist Teil der Konfiguration.

Bei der Planung eines zweckgebundenen Geräteraums ist ein definiertes rechteckiges Gehäuse sinnvoll. Projekte mit unterschiedlichen internen Layouts können mit MANLY Battery individuelle Verpackungs- und Verbindungsanforderungen besprechen.

Für eine kompakte Inspektionsplattform, deren verifizierter Dauerstrom innerhalb der Nenngrenze bleibt, bietet die 24-V-20-Ah-Batterie einen einfachen Ausgangspunkt für ein integriertes Stromversorgungssystem.

24V 30Ah LiFePO4 Batterie — 768 Wh für höheren Energiebedarf

Kernspezifikationen: 25,6 V nominal | 30Ah | 768Wh | 30A maximale Dauerentladung | 260 × 168 × 210 mm

Mit einer Nennenergie von 768 Wh eignet sich die MANLY 24V 30Ah LiFePO4-Batterie für Projekte, die auf ein größeres Energiebudget an Bord ausgelegt sind. Seine maximale Dauerentladeleistung von 30 A bietet Ingenieuren außerdem eine definierte Stromspezifikation für die Systemintegration.

Diese Konfiguration ist für Inspektionsroboter relevant, die mit kontinuierlich arbeitender Elektronik, Beleuchtung und Sensoren ausgestattet sind, vorausgesetzt, dass die kombinierten Antriebs- und Zubehörlasten innerhalb der elektrischen Grenzen der Batterie bleiben.

Der Akku verwendet eine LiFePO4-Chemie und verfügt über Zellausgleichs- und schützende BMS-Funktionen. Für Projekte, die Zugriff auf Batterieinformationen benötigen, ist eine optionale Bluetooth-Überwachung verfügbar.

Für Gerätehersteller, die eine neue Plattform der 24-V-Klasse spezifizieren, bietet die Kapazität von 768 Wh eine nützliche Grundlage, um die geplante Missionsenergie gegen den verfügbaren Installationsraum abzuwägen.

24V 50Ah Roboter-LiFePO4-Batterie — 1.280 Wh für größere Plattformen

Kernspezifikationen: 25,6 V nominal | 50Ah | 1.280Wh | 50A Dauerentladung | 100 A Spitze für 1–3 Sekunden | Anpassbare Abmessungen

Die Energiekapazität von 1.280 Wh ist ein entscheidendes Merkmal der 24-V-50-Ah-Roboterbatterie von MANLY. Es schafft ein erhebliches Bordenergiebudget für größere kundenspezifische Plattformen, die neben Navigationselektronik, Sensorhardware oder anderen Missionsnutzlasten auch Antriebsausrüstung mit Strom versorgen müssen.

Die spezifizierte Dauerentladung von 50 A und die kurzzeitige Spitzenleistung von 100 A helfen Ingenieuren dabei, sowohl die Betriebslast als auch den vorübergehenden Strombedarf zu bewerten.

Die Anpassung ist eine weitere nützliche Funktion. Die Batterieplattform unterstützt konfigurierbare Gehäuseabmessungen und Anschlussanordnungen mit optionaler RS485-, RS232- oder CAN-Bus-Kommunikation.

Für die kundenspezifische ROV-Entwicklung mit ausreichendem Installationsvolumen bietet dieses Modell eine Grundlage für die Diskussion von Energiekapazität, elektrischer Integration, Batterieüberwachung und anwendungsspezifischer Verpackung mit MANLY Battery.

Auswahl einer MANLY-Batterieplattform

Die drei Batterien dienen unterschiedlichen Projektanforderungen und bilden keine universelle Ersatzbatterie. Passen Sie zuerst das Spannungsfenster des Fahrzeugs und die tatsächlichen Dauer- und Spitzenlasten an und berücksichtigen Sie dann die erforderliche Energie und das Gehäuselayout.

Zum Vergleich: Der BlueROV2 spezifiziert eine 4S-Batterie mit einer Nennspannung von 14,8 V und einer Dauerentladungskapazität von mindestens 60 A und einer Stoßentladungskapazität von 120 A. Eine kundenspezifische Batterie der 24-V-Klasse kann ohne eine separat entwickelte und überprüfte elektrische Architektur nicht als direkter Ersatz für dieses System betrachtet werden.

Wenn eine Standardplattform nicht zum Zielfahrzeug passt, kann MANLY Battery mit OEM-Kunden zusammenarbeiten, um ein individuelles Batteriepaket zu definieren, das die elektrischen und mechanischen Anforderungen des Projekts berücksichtigt.

Passen Sie die Batterie an das Fahrzeug und sein Druckgehäuse an

Eine geeignete Batterie für Unterwasserdrohnen muss sowohl zum physischen Fahrzeug als auch zu dessen elektrischem System passen.

Batterieabmessungen, Massenverteilung, Dichtungsanordnungen und Betriebstiefe beeinflussen, wie ein ROV zusammengebaut und betrieben wird. Diese Anforderungen sollten bewertet werden, bevor die endgültige Paketkonfiguration genehmigt wird.

Packungsform, Abmessungen und Kabelabstand

Der Batterieformfaktor beschreibt die physische Form und Anordnung des Akkus.

Rechteckige Batterien sind in Industrieanlagen üblich, während zylindrische Akkus für röhrenförmige Unterwassergehäuse geeignet sein können. Bei kundenspezifischen Baugruppen kann eine Form verwendet werden, die an die Innenstruktur des Fahrzeugs angepasst ist.

Beginnen Sie mit den nutzbaren Innenmaßen und nicht mit den Außenmaßen des Gehäuses.

Notieren Sie für ein rechteckiges Fach die verfügbare Länge, Breite und Höhe. Überprüfen Sie bei einem zylindrischen Fach den nutzbaren Innendurchmesser und die Länge.

Berücksichtigen Sie dann den zusätzlichen Platzbedarf der Elektroinstallation:

• Stromkabel und ihr minimal zulässiger Biegeradius.
• Anschlüsse und eventuell erforderlicher Zugang zum Trennen.
• Batteriehalterungen, Halterungen und Vibrationsschutz.
• Abstand zu Dichtungen, Endkappen und Gehäuseteilen.
• Inspektion, Wartung und Batterieausbau.

Eine Batterie kann in die Nennmaße des Fachs passen und dennoch eine Endkappe oder Kabelverbindung behindern.

Für OEM-Teams ist eine mechanische Zeichnung nützlicher als eine allgemeine Beschreibung wie “Kompaktbatterie”. Es ermöglicht dem Batteriehersteller, die vollständig installierte Hülle des Packs zu bewerten.

Gewicht, Auftrieb und Trimm

Die Batteriemasse beeinflusst den Schwerpunkt des Fahrzeugs und die Gesamtgewichtsverteilung.

Wenn ein vorhandenes ROV eine andere Batterie erhält, können sich sein Auftrieb und seine Trimmung ändern, selbst wenn das neue Paket in dasselbe Gehäuse passt.

Der Auftrieb hängt von der Wasserverdrängung des gesamten Fahrzeugs ab, während das Fahrzeuggewicht die nach unten gerichtete Kraft bestimmt. Ein ROV mit neutralem Auftrieb hat annähernd ausgeglichene Auf- und Abwärtskräfte.

Auch der Standort der Batterie spielt eine Rolle. Das Vorwärts-, Rückwärts- oder Vertikalbewegen eines relativ schweren Rucksacks kann die Nick- und Rollbalance verändern.

Ein ROV, das kontinuierlichen vertikalen Schub benötigt, um schlechten Auftrieb oder Trimm auszugleichen, kann Energie verbrauchen, die andernfalls die Mission unterstützen könnte.

Berücksichtigen Sie bei einer benutzerdefinierten Plattform die installierte Masse, die Position, die Gehäuseverschiebung und den erforderlichen Ballast der Batterie. Überprüfen Sie die Endbilanz mit der vorgesehenen installierten Nutzlast.

IP-Schutzarten, Betriebstiefe und wasserdichte Gehäuse

Wasserbeständigkeit und Druckfestigkeit sind keine austauschbaren Angaben.

Ein Gehäuse mit der Schutzart IP67 oder IP68 bietet Schutz unter definierten Eintrittstestbedingungen. Diese Bezeichnung legt nicht unabhängig die zulässige Betriebstiefe, Dauer oder Widerstandsfähigkeit einer Unterwasserdrohne gegenüber wiederholten Druckzyklen fest.

Ein Druckgehäuse muss für die geplante Tiefe und die komplette Baugruppe, einschließlich Dichtungen, Endkappen und Penetratoren, konstruiert werden.

Blue Robotics veröffentlicht beispielsweise explizite Tiefenbewertungen für seine Unterwassergehäuse. Seine druckfesten, wasserdichten Boxen sind für Tiefen bis zu 300 Metern spezifiziert, und der Hersteller stellt separate Informationen zum Gehäuseaufbau und zur Abdichtung zur Verfügung.

Eine Unterwasserbatterieinstallation sollte drei verschiedene Bedingungen berücksichtigen:

Wassereintritt: Kann das zusammengebaute Gehäuse unter den vorgesehenen Bedingungen verhindern, dass Wasser in die elektrische Anlage gelangt?

Außendruck: Können das Gehäuse und seine Komponenten dem Druck in der geplanten Tiefe standhalten?

Thermisches und elektrisches Verhalten: Kann die Batterie innerhalb ihrer Temperatur- und Stromgrenzen betrieben werden, wenn sie im Gehäuse installiert ist?

Eine gewöhnliche wasserdichte Lithiumbatterie sollte nicht direkt tiefem Wasser ausgesetzt werden, es sei denn, das komplette Paket wurde speziell für diese Bedingungen entwickelt und qualifiziert.

Bei MANLY-Batterie-OEM-Projekten sollten das Druckgehäusedesign, die Dichtungsanforderungen und die Batterieintegration anhand der tatsächlichen Unterwasser-Betriebsumgebung bewertet werden.

Überprüfen Sie vor der Bestellung die Kompatibilität der Batterie der Unterwasserdrohne

Überprüfen Sie vor der Bestellung einer Batterie für Unterwasserdrohnen, ob die ausgewählte Konfiguration mit dem gesamten Fahrzeug funktioniert. Eine erfolgreiche Übereinstimmung erfordert elektrische Kompatibilität, geeignete mechanische Integration und Validierung unter den vorgesehenen Betriebsbedingungen.

Bei neuen Gerätekonstruktionen sollten diese Prüfungen abgeschlossen sein, bevor Produktionsmengen festgelegt werden.

Überprüfen Sie Spannung, Strom und Schutz auf dem Prüfstand

Beginnen Sie mit einer kontrollierten elektrischen Bewertung außerhalb des Wassers.

Stellen Sie sicher, dass die Ausgangsspannung der Batterie über das vorgesehene Ladezustandsfenster hinweg innerhalb des zulässigen Betriebsbereichs des Fahrzeugs bleibt. Achten Sie besonders auf die Vollladespannung, da diese den Nennwert deutlich übersteigen kann.

Bewerten Sie als Nächstes den aktuellen Bedarf unter repräsentativen Ladebedingungen.

Der Testplan sollte Folgendes berücksichtigen:

• Stationärer Bedarf: Messen Sie den Strom, der während des repräsentativen Antriebs- und Gerätebetriebs benötigt wird.
• Kurzfristiger Bedarf: Überprüfen Sie die erwartete Beschleunigung, das Manövrieren und die gleichzeitigen Triebwerkslasten.
• Spannungsstabilität: Überwachen Sie die Klemmenspannung unter Last und identifizieren Sie unzulässige Abfälle.
• Schutzverhalten: Überprüfen Sie den Strom-, Spannungs- und Temperaturschutz der Batterie anhand der Systemanforderungen.
• Elektrische Anschlüsse: Überprüfen Sie Polarität, Spannungsabfall und Anschlusstemperaturen unter den vorgesehenen Lasten.

Das Schutzverhalten sollte mithilfe zugelassener Verfahren und geeigneter Ausrüstung überprüft werden. Das absichtliche Kurzschließen oder Überladen einer Lithiumbatterie ist kein akzeptabler Feldtest.

Ingenieure sollten außerdem sicherstellen, dass eine Schutzabschaltung keine unkontrollierte Gefahr eines Antriebsverlusts darstellt.

Bestätigen Sie Laufzeit und Trimmung in einem Test im Wasser

Sobald die elektrische Kompatibilität hergestellt wurde, bewerten Sie das integrierte Fahrzeug in einer kontrollierten Umgebung.

Ein Pool oder ein geeigneter Testtank ermöglicht es dem Bediener, Auftrieb, Steuerung, Antrieb und Stromverbrauch zu überprüfen, bevor er anspruchsvollere Einsätze durchführt.

Blue Robotics empfiehlt außerdem, den BlueROV2-Betrieb in flachem, stillem, klarem Wasser zu beginnen und vor dem Einsatz vorgeschriebene Gehäuseprüfungen durchzuführen.

Beginnen Sie mit der Grundbewegung und dem Halten der Position. Stellen Sie sicher, dass das ROV seine beabsichtigte Ausrichtung ohne übermäßigen Korrekturschub beibehalten kann.

Zeichnen Sie als Nächstes die Spannung, den Strom und den Energieverbrauch der Batterie während repräsentativer Betriebsbedingungen auf. Beziehen Sie Bordelektronik und Zubehör ein, anstatt nur den Antrieb zu messen.

Vergleichen Sie die Ergebnisse mit dem erwarteten Missionsprofil. Wenn der Test eine andere durchschnittliche Belastung als erwartet ergibt, aktualisieren Sie das Energiebudget, bevor Sie die endgültige Batteriespezifikation genehmigen.

Die Abdichtung und die Druckprüfung erfordern gesonderte Aufmerksamkeit. Befolgen Sie die vom Gehäusehersteller genehmigten Verfahren zur Dichtheitsprüfung und Druckprüfung. Ein erfolgreicher Flachwassertest begründet keine Tiefwasserbewertung.

Senden Sie eine vollständige Batteriespezifikation an den Hersteller

Eine klare technische Spezifikation hilft a Batteriehersteller Bewerten Sie einen Antrag, ohne sich auf Annahmen über das Fahrzeug zu verlassen.

Für OEM-Käufer bieten die folgenden Informationen einen nützlichen Ausgangspunkt:

Erfordernis	Informationen zur Verfügung zu stellen
Anwendung	ROV, AUV, Inspektionsroboter oder andere Unterwasserausrüstung
Batteriespannung	Nennspannung und zulässiger Betriebsbereich
Batteriekapazität	Erforderliche Ah oder Wh und Missionsdauer
Dauerstrom	Erwarteter Betriebsstrom und maximale Dauerlast
Spitzenstrom	Maximale Nachfrage und ihre Dauer
Einbauraum	Verfügbare Abmessungen, Packungsform und Montageanordnung
Gewicht	Maximal zulässige Anforderungen an Batteriemasse und -balance
Verbindungen	Steckertyp, Polarität, Kabellänge und Kabelanforderungen
Batteriemanagement	BMS-Schutz-, Überwachungs- und Kommunikationsanforderungen
Laden	Spezifikationen des Ladegeräts, Ladestrom und Betriebsbedingungen
Umfeld	Temperatur, Betriebstiefe, Druckgehäuseanordnung und Feuchtigkeitseinwirkung
Einkaufsvoraussetzungen	Musteranforderungen, Produktionsmenge und erforderliche Dokumentation

Für den Transport in den USA müssen Lithiumbatterien die geltenden Gefahrstoffanforderungen erfüllen. Die Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration (PHMSA) gibt an, dass für den Transport angebotene Lithiumzellen und -batterien die erforderlichen Designtests des UN-Handbuchs für Tests und Kriterien, Abschnitt 38.3, bestanden haben müssen. Hersteller und spätere Inverkehrbringer müssen außerdem die entsprechende Prüfzusammenfassung zur Verfügung stellen.

UN 38.3 befasst sich mit Transporttests; Es stellt nicht sicher, dass eine Batterie dafür geeignet ist, Druck unter Wasser ausgesetzt zu werden.

Bei einem neuen Unterwasserrobotikprojekt sollte die Dokumentation hinsichtlich der genauen Batteriekonfiguration überprüft werden, die geliefert wird.

MANLY Battery kann OEM-Kunden dabei helfen, eine maßgeschneiderte Lithiumbatterie basierend auf der erforderlichen Spannung, Kapazität, Entladestrom, BMS, Kommunikationsschnittstelle und physischer Anordnung zu spezifizieren.

Die Bereitstellung der vollständigen Betriebsanforderungen erleichtert die Definition eines Pakets, das in das Fahrzeug integriert und anhand der Akzeptanzkriterien des Projekts bewertet werden kann.

Häufig gestellte Fragen zu Unterwasser-Drohnenbatterien

Kann ich eine Marine-LiFePO4-Batterie in einem ROV verwenden?

Ja, eine Marine-LiFePO4-Batterie kann ein ROV mit Strom versorgen, wenn ihr gesamter Spannungsbereich, ihre Entladungswerte, Abmessungen und Anschlüsse den Anforderungen des Fahrzeugs entsprechen. Die Batterie muss außerdem in ein geeignetes Unterwasserstromsystem eingebaut werden.

Die Wasserbeständigkeit einer Schiffsbatterie qualifiziert sie nicht automatisch für den Betrieb unter erheblichem Wasserdruck. Für ein kundenspezifisches ROV der 24-V-Klasse bietet die 24-V-20-Ah-LiFePO4-Plattform von MANLY Battery eine elektrische Referenz von 512 Wh, abhängig von Strom und Gehäusekompatibilität.

Kann eine Batterie mit höherem Ah die Tauchzeit verlängern?

Ja. Bei gleicher Nennspannung sorgt eine höhere Amperestundenkapazität für mehr gespeicherte Nennenergie und kann die Betriebszeit verlängern, wenn der Strombedarf des Fahrzeugs vergleichbar bleibt.

Beispielsweise speichert die 24V 30Ah LiFePO4-Batterie von MANLY 768Wh, während die 24V 50Ah Roboterbatterie 1.280Wh speichert. Jeder unterstützt einen anderen Energiebedarf. Die tatsächliche Tauchzeit hängt immer noch von der Antriebslast, den Nutzlasten, der Temperatur, der nutzbaren Kapazität sowie dem Gewicht und Auftrieb des fertigen Fahrzeugs ab.

Wann ist Oberflächenstrom besser als eine Bordbatterie?

Oberflächenstrom ist nützlich, wenn ein angebundenes ROV einen längeren Betrieb benötigt, ohne anhalten zu müssen, um die Bordbatterie auszutauschen oder aufzuladen. Es eignet sich für kontinuierliche Inspektionen, Überwachungen oder andere Arbeiten, die durch eine Oberflächenstromversorgung unterstützt werden.

Eine integrierte Lithiumbatterie unterstützt den autarken elektrischen Betrieb und kann den Einsatz dort vereinfachen, wo kein geeignetes Oberflächenstromsystem verfügbar ist. Die richtige Architektur hängt von der Betriebszeit, den Halteeigenschaften, dem Strombedarf und der Bereitstellungslogistik ab. BlueROV2 beispielsweise unterstützt sowohl Bordbatteriestrom als auch eine dedizierte Oberflächenstromkonfiguration.

Abschluss

Die Wahl einer Unterwasserdrohnenbatterie ist eine technische Entscheidung auf Systemebene. Die Batterie muss innerhalb der Spannungsgrenzen des ROV arbeiten, den erforderlichen Dauer- und Spitzenstrom liefern, ausreichend nutzbare Energie speichern und zur vorgesehenen Druckgehäuseanordnung passen.

Bei kleineren kundenspezifischen Systemen können ein definiertes Energiebudget und eine kontrollierte elektrische Last die Entscheidung für eine kompakte Batteriekonfiguration der 24-V-Klasse leiten. Größere Inspektionsplattformen oder mit Sensoren ausgestattete Fahrzeuge erfordern möglicherweise mehr gespeicherte Energie, zusätzliche Stromkapazität oder eine maßgeschneiderte mechanische Integration.

MANLY Battery bietet 24V 20Ah, 30Ah und 50Ah LiFePO4-Plattformen, die etablierte Startspezifikationen für unterschiedliche Roboterleistungsanforderungen bieten.

Für Gerätehersteller, die eine speziell angefertigte Unterwasserdrohne entwickeln, unterstützt MANLY Battery auch die maßgeschneiderte Batterieentwicklung in Bezug auf Spannung, Kapazität, BMS-Einstellungen, Anschlüsse, Kommunikation und Packungsabmessungen.

Entdecken Sie unsere Lithium-Batterielösungen oder kontaktieren Sie MANLY Battery unter [email protected], um den Strombedarf Ihres Unterwasserrobotikprojekts zu besprechen.

Erfahren Sie mehr über Batterien