Autonomie de la batterie d'un robot mobile autonome : comment la charge, le terrain et le cycle de service affectent la durée de fonctionnement

L’autonomie de la batterie du robot mobile autonome n’est pas déterminée uniquement par la capacité de la batterie. La même batterie peut offrir différentes durées de fonctionnement en fonction de la charge utile, des conditions du sol, des pentes, de la fréquence d'accélération, de l'équipement auxiliaire et du changement d'horaire de travail du robot.

Pour un dimensionnement pratique de la batterie, la durée d'exécution est mieux traitée comme la relation entre l'énergie utilisable de la batterie et la consommation électrique moyenne réelle du système. La capacité nominale établit l'énergie disponible pour le robot, tandis que l'itinéraire et le cycle de service réels déterminent la rapidité avec laquelle cette énergie est utilisée.

Une relation de départ utile est :

Autonomie estimée (heures) ≈ Énergie utilisable de la batterie (Wh) ÷ Puissance moyenne du système (W)

Cela fournit une estimation technique plutôt qu’une durée de fonctionnement garantie. La validation dans le monde réel doit toujours reproduire la charge utile, l’itinéraire, le modèle de trafic, les charges auxiliaires et le calendrier de charge normaux du robot.

Qu’est-ce qui détermine l’autonomie de la batterie d’un robot mobile autonome ?

L’autonomie de la batterie d’un robot mobile autonome dépend de deux aspects de l’équation énergétique : quelle quantité d'énergie la batterie peut réellement être utilisée et quelle quantité d'énergie l'AMR consomme pour accomplir ses tâches.

Les variables les plus importantes comprennent :

Facteur d'exécution	Quels changements	Effet sur la demande de batterie
Capacité de la batterie	Énergie stockée	Détermine le budget énergétique de base
Fenêtre d’énergie utilisable	Énergie disponible avant recharge	Limite l’énergie pratique par cycle
Charge utile	Masse des véhicules et demande de traction	Modifie la puissance de propulsion
Sol et terrain	Résistance au roulement et traction	Modifie la charge de travail du système d'entraînement
Pistes	Force de montée requise	Augmente la demande de propulsion
Fréquence d'arrêt-démarrage	Cycles d'accélération	Modifie la puissance moyenne du lecteur
Systèmes auxiliaires	Capteurs, ordinateurs, ascenseurs, convoyeurs	Ajoute une charge continue ou intermittente
Cycle de service	Temps passé à déplacer, attendre, soulever et charger	Modifie la consommation moyenne du système

L’examen de ces variables ensemble donne une estimation de l’autonomie plus utile que la comparaison seule des ampères-heures de la batterie.

Capacité nominale par rapport à l'énergie utilisable

Les spécifications de la batterie décrivent généralement la capacité en ampères-heures ou en Ah. Pour les calculs d’autonomie, les wattheures sont généralement plus utiles car ils expriment la capacité énergétique de la batterie par rapport à la tension.

Une conversion de base est :

Énergie nominale (Wh) = Tension nominale (V) × Capacité nominale (Ah)

Une batterie de 48 V et une batterie de 24 V de même intensité Ah ne stockent pas la même énergie nominale. C’est pourquoi Ah seul ne doit pas être utilisé pour comparer la capacité de la batterie d’un robot mobile autonome sur différentes tensions du système.

L’énergie nominale ne doit pas non plus être automatiquement traitée comme une énergie de fonctionnement entièrement utilisable.

Un système de batterie AMR fonctionne normalement dans les limites de gestion de la batterie destinées à contrôler les conditions de charge et de décharge. La fenêtre d'énergie utilisable doit donc refléter la configuration réelle de la batterie et les paramètres du BMS plutôt que de simplement supposer que chaque wattheure nominal est disponible pendant chaque mission.

Le DOE décrit les batteries rechargeables comme des systèmes qui stockent l'énergie potentielle chimique et la libèrent dans un circuit électrique externe pendant la décharge. Les performances de la batterie changent également à mesure que les matériaux électrochimiques vieillissent en raison d'un fonctionnement répété.

Pour la planification de l'exécution, faites la distinction entre :

• Énergie nominale : la capacité énergétique nominale de la batterie.
• Énergie utilisable : l'énergie disponible dans la fenêtre de fonctionnement sélectionnée.
• Réserve d'énergie : capacité intentionnellement conservée pour s’adapter à la variabilité de fonctionnement et à un comportement de retour à la charge fiable.

Le fait de séparer ces trois valeurs facilite l’audit et la mise à jour du dimensionnement de la batterie.

La consommation de puissance moyenne est importante

Les calculs d'exécution doivent utiliser puissance moyenne du système, pas simplement la puissance nominale maximale des moteurs d'entraînement.

Une batterie de robot mobile autonome peut simultanément alimenter :

• Moteurs d'entraînement
• Systèmes de direction
• LiDAR et autres capteurs
• Caméras
• Informatique embarquée
• Communication sans fil
• Systèmes de sécurité
• Mécanismes de levage
• Convoyeurs ou rouleaux
• Autres actionneurs de manutention de charge utile

Ces charges ne fonctionnent pas nécessairement à pleine puissance pendant tout le quart de travail. Les moteurs d'entraînement peuvent travailler plus fort pendant l'accélération ou la montée, tandis qu'un mécanisme de levage peut fonctionner uniquement pendant le ramassage et le débarquement.

Une approche de base de la puissance pondérée peut s’écrire comme suit :

Puissance moyenne ≈ Somme de la puissance de fonctionnement de chaque charge × sa fraction de service actif

Cependant, pour un AMR existant, la consommation d'énergie de la batterie enregistrée sur des périodes de fonctionnement représentatives est généralement plus utile que de se fier entièrement aux valeurs de la plaque signalétique des composants.

Si un AMR consomme 900 Wh sur trois heures de fonctionnement représentatif, par exemple, sa puissance moyenne mesurée côté batterie sur cette période est :

900 Wh ÷ 3 h = 300 W en moyenne

Ce chiffre peut ensuite être utilisé comme point de départ pour les calculs d’autonomie dans des conditions de fonctionnement similaires.

Durée d'exécution, plage et disponibilité

La durée d'exécution, la plage et la disponibilité décrivent des mesures de performances AMR liées mais différentes.

Durée d'exécution est la durée pendant laquelle le robot peut fonctionner à partir d'une condition de charge de départ définie avant d'atteindre son seuil de recharge.

Gamme est la distance que le robot peut parcourir dans des conditions de fonctionnement définies.

Temps de disponibilité décrit la durée pendant laquelle l'AMR reste disponible pour un travail productif pendant la période de fonctionnement requise.

Un AMR peut donc avoir une autonomie de batterie adéquate mais nécessiter néanmoins une stratégie de charge adaptée au calendrier de production. À l’inverse, un AMR qui utilise la recharge d’opportunité peut prendre en charge une disponibilité opérationnelle élevée même si sa durée d’exécution ininterrompue d’une seule charge est plus courte que la durée d’un quart de travail complet d’une installation.

Pour la planification de la flotte, ces mesures ne doivent pas être utilisées de manière interchangeable.

Conditions réelles Modification de l'exécution

Un environnement d'exécution de laboratoire ou de fiche technique ne peut pas représenter toutes les applications d'entrepôt ou de fabrication.

Les travaux du NIST sur les performances des robots mobiles identifient spécifiquement les glissements, les sols inégaux, les vibrations, les charges lourdes et dynamiques parmi les problèmes de fonctionnement réels et comprennent des travaux de test impliquant une conduite pondérée et des rampes.

Cela est important pour la planification de la batterie, car un AMR dépense de l'énergie pour effectuer un travail physique. Les modifications de la masse, de la résistance du parcours, de l'élévation, du comportement d'accélération et de la fréquence des tâches modifient la puissance requise pour accomplir ce travail.

Une estimation du temps d'exécution doit donc être liée à un profil de fonctionnement défini, tel que :

• Plage de charge utile
• Longueur de l'itinéraire
• Type de sol
• Nombre et qualité des rampes
• Vitesse de déplacement typique
• Départs et arrêts par itinéraire
• Temps d'inactivité
• Activité d’ascenseur ou de convoyeur
• Possibilités de recharge

Sans ces conditions, une valeur d'exécution a une valeur limitée pour la planification du déploiement.

Comment la charge utile modifie l’autonomie de la batterie du robot mobile autonome

La charge utile affecte directement l’autonomie de la batterie du robot mobile autonome, car le système de propulsion doit déplacer la masse combinée de l’AMR et de sa cargaison.

L’effet est plus visible lors des accélérations, des montées, des changements fréquents de vitesse et des itinéraires où la résistance au roulement est importante.

La charge utile doit donc être incluse à la fois dans le dimensionnement de la batterie et dans la validation de l'autonomie.

La charge utile augmente la demande de traction

Le déplacement d'un AMR plus lourd nécessite que le système d'entraînement génère suffisamment de traction et de couple pour le profil de mouvement requis.

Lors de l'accélération, la relation de base est la suivante :

Force = masse × accélération

À mesure que la masse totale du véhicule augmente, plus de force est nécessaire pour obtenir la même accélération. Le système d’entraînement doit fournir ce travail mécanique, augmentant ainsi la demande de la batterie lors des événements d’accélération.

La charge utile peut également influencer la résistance au roulement, car la charge des roues change à mesure que la masse du véhicule augmente. L'effet exact dépend de la conception des roues, du matériau des pneus, de la surface du sol, du système de roulements et du châssis AMR.

Pour les calculs de batterie, le point important est de ne pas appliquer de pénalité de charge utile universelle. Au lieu de cela, la consommation électrique doit être mesurée ou modélisée pour l’état de charge prévu du robot.

Les démarrages fréquents augmentent la consommation

Deux AMR transportant la même charge utile peuvent avoir une consommation électrique moyenne différente si leurs itinéraires utilisent des profils de mouvement différents.

Considérez deux flux de travail :

• Itinéraire A : déplacement long et continu à vitesse relativement stable
• Itinéraire B : accélérations, arrêts, virages, attentes et redémarrages répétés

La route B crée des changements plus fréquents dans la demande de conduite. Même lorsque la distance totale parcourue est similaire, le profil de charge de la batterie peut être différent.

Ceci est particulièrement pertinent dans :

• Des zones de stockage à haute densité
• Flux de travail avec points de retrait fréquents
• Carrefours très fréquentés
• Lignes de production avec transferts répétés
• Environnements de flotte avec contrôle de trafic fréquent

Pour ces applications, l’énergie moyenne par mission accomplie peut être plus utile que la distance seule.

La répartition de la charge affecte la demande

Le poids total de la charge utile n’est pas la seule variable de charge utile à contrôler lors des tests. Le placement et la répartition des charges peuvent également influencer le comportement de la base mobile.

Une charge inégale ou changeante peut modifier la charge des roues et les conditions de traction. Les charges utiles dynamiques peuvent également affecter la stabilité lors de l'accélération, des virages et de l'arrêt.

Un test représentatif d'autonomie de la batterie doit donc utiliser la même disposition de chargement que celle attendue en fonctionnement normal plutôt que de simplement ajouter une quantité de poids équivalente n'importe où sur le châssis.

Pour les AMR qui transportent des palettes, des racks, des bacs ou des équipements montés, les charges d'essai doivent reproduire les conditions normales de centre de masse et de manutention aussi fidèlement que possible.

Test d'exécution à pleine charge

Le dimensionnement de la batterie doit inclure des tests à l’extrémité supérieure de la plage de charge utile prévue lorsque cette condition représente un fonctionnement normal ou prévisible.

Les travaux de mesure des robots mobiles du NIST mettent l’accent sur les tests de performances dans des conditions de conduite pondérées, de rampes, de sols inégaux et d’autres conditions opérationnelles plutôt que de s’appuyer sur un seul environnement de test idéalisé.

Un test à pleine charge utile peut enregistrer :

• État de charge initial de la batterie
• État de charge final de la batterie
• Énergie consommée
• Durée de l'essai
• Distance parcourue
• Nombre de missions complétées
• Charge utile
• Itinéraire
• S'arrête et démarre
• Utilisation de la rampe
• Activité du système auxiliaire
• Température de la batterie
• Événements de recharge

La répétition du même profil de test produit une référence plus utile qu’une seule exécution.

L’objectif n’est pas simplement de déterminer la durée d’exécution la plus longue possible. Il s’agit d’établir une utilisation reproductible de l’énergie dans les conditions de fonctionnement que l’AMR rencontrera réellement.

Comment les conditions du terrain et du sol modifient la consommation d’énergie AMR

Les conditions du sol affectent la consommation d’énergie de l’AMR car le système d’entraînement doit surmonter la résistance entre les roues du robot et la surface de déplacement.

Un parcours intérieur fluide, un sol industriel accidenté et un parcours contenant des rampes peuvent imposer des exigences différentes à la même batterie de robot mobile autonome.

Le terrain doit donc être traité comme faisant partie du profil énergétique de l’AMR plutôt que comme une considération mécanique distincte.

Résistance au roulement par type de surface

La résistance au roulement est la force qui s’oppose à une roue lorsqu’elle roule sur une surface.

Pour les AMR, la résistance au roulement est influencée par des facteurs tels que :

• Matériau des roues
• Diamètre de roue
• Déformation des pneus
• Masse du véhicule
• État des roulements
• Dureté du sol
• Rugosité du sol
• Contamination des surfaces

Un sol industriel lisse et dur peut produire un profil de résistance différent de celui du béton brut, des joints, du revêtement de sol endommagé ou d'autres surfaces irrégulières.

La différence d'énergie exacte doit être mesurée pour la combinaison roue-sol réelle plutôt que de lui attribuer un pourcentage fixe.

Ceci est particulièrement important lorsque le même AMR est déployé dans plusieurs parties d’une installation présentant des conditions de sol différentes.

Les pentes augmentent la demande de moteur

Un AMR qui gravit une pente doit lutter contre la gravité en plus de surmonter la résistance au roulement.

La composante gravitationnelle agissant le long d’une pente peut être représentée comme suit :

Force d'escalade = masse × accélération gravitationnelle × péché (angle de pente)

Cela signifie que la charge utile et la pente interagissent.

Un robot légèrement chargé et un robot entièrement chargé utilisant la même rampe n'imposent pas les mêmes exigences au système de propulsion. De même, l’augmentation de la pente modifie la force nécessaire pour déplacer la même masse vers le haut.

Pour les installations contenant des rampes ou des transitions graduées, les tests de durée de fonctionnement doivent inclure ces sections plutôt que d'estimer la consommation d'énergie uniquement à partir d'un fonctionnement au niveau du sol.

Le patinage des roues gaspille de l’énergie

Le patinage des roues peut augmenter la consommation d’énergie, car la puissance du moteur ne se traduit plus efficacement par un mouvement utile du véhicule.

Le NIST identifie le glissement comme l'un des problèmes rencontrés lors des tests de robots mobiles, aux côtés des sols inégaux, des vibrations et des charges dynamiques.

Les contributeurs potentiels incluent :

• Poussière ou débris
• Surfaces mouillées ou contaminées
• Transitions de surfaces
• Chargement inégal des roues
• Accélération soudaine
• Manœuvres serrées
• Irrégularités du sol

Un robot peut donc consommer de l’énergie sans réaliser la progression attendue.

Si un itinéraire produit à plusieurs reprises des problèmes de traction, la consommation d'énergie par mission terminée peut être plus informative que la distance nominale parcourue.

Les sols rugueux augmentent la consommation

Les sols rugueux ou inégaux peuvent modifier la demande de puissance AMR de plusieurs manières.

Le robot devra peut-être effectuer davantage de corrections de direction, changer de vitesse plus fréquemment, surmonter une plus grande résistance au roulement ou réagir aux changements de vibration et de traction. Le profil d'entraînement résultant peut différer considérablement d'un mouvement continu sur un sol uniforme.

Le NIST reconnaît spécifiquement les sols inégaux et les vibrations comme des conditions pratiques de performance des robots mobiles.

Pour la planification de l'autonomie de la batterie, la meilleure approche consiste à diviser une installation en conditions d'itinéraire significatives et à mesurer les missions représentatives à travers celles-ci.

Cela peut révéler si une partie de l’installation nécessite systématiquement plus d’énergie par trajet qu’une autre.

Comment le cycle de service opérationnel modifie le temps d'exécution d'AMR

Le cycle de service opérationnel décrit la manière dont un AMR répartit son temps entre des activités telles que le déplacement, l'attente, le levage, l'amarrage, le chargement, le déchargement et la recharge.

Cela a un effet direct sur le temps d’exécution d’AMR car chaque activité crée un profil de puissance différent.

Un robot qui passe la plupart de son temps à voyager n'utilise pas sa batterie de robot mobile autonome de la même manière qu'un robot qui s'arrête, soulève des matériaux, attend des équipements de traitement et se déplace sur de courtes distances à plusieurs reprises.

Cycle de service opérationnel par rapport au DoD

Le cycle de service opérationnel et la profondeur de décharge ne sont pas la même chose.

Le cycle de service opérationnel décrit le fonctionnement du robot.

Les exemples incluent :

• 60% en voyage
• 20% en attente
• 10% manutention
• Chargement ou station d'accueil 10%

Ces pourcentages ne sont qu'un exemple de la façon dont un profil de travail peut être décrit ; chaque déploiement aura son propre modèle.

La profondeur de décharge (DoD) est un terme de batterie décrivant la quantité de capacité stockée qui a été déchargée par rapport à un état de charge défini.

La recherche NREL sur les batteries traite la profondeur de décharge, l’état de charge, la température, le taux C et les conditions du cycle de charge/décharge comme des variables pouvant influencer les performances et le vieillissement des batteries lithium-ion.

Le fait de séparer le cycle de service opérationnel du DoD de la batterie évite toute confusion lors de la spécification des exigences d'exécution.

Le trafic stop-start augmente la demande

Un AMR fonctionnant dans une allée dégagée avec de longs segments de déplacement a un profil de propulsion différent de celui fonctionnant dans un trafic dense.

Un fonctionnement arrêt-démarrage répété peut résulter de :

• Intersections
• Trafic humain
• Autres RAM
• Files d'attente des cellules de travail
• Stations de prise en charge et de dépose
• Portes
• Zones lentes de sécurité

Chaque événement d'accélération modifie la demande du moteur.

Pour cette raison, la vitesse moyenne à elle seule ne décrit pas entièrement les besoins énergétiques d’un AMR. Deux itinéraires ayant la même vitesse moyenne peuvent néanmoins avoir une consommation d'énergie différente si l'un d'entre eux contient beaucoup plus d'événements d'accélération et de décélération.

Lorsque les modèles de trafic sont importants, les tests d'itinéraires doivent reproduire les embouteillages normaux plutôt que d'utiliser une installation vide.

L'électronique inactive consomme de l'énergie

Attendre ne signifie pas nécessairement que l’AMR ne consomme pas d’énergie.

De nombreux systèmes restent actifs lorsque le robot est à l'arrêt, notamment :

• LiDAR
• Capteurs de sécurité
• Caméras
• Ordinateurs de bord
• Réseau sans fil
• Electronique GTC
• Contrôleurs
• Interfaces homme-machine

Les moteurs d'entraînement peuvent nécessiter peu de puissance de propulsion pendant une période stationnaire, mais le robot dispose toujours d'une charge électrique de base.

Cela devient important dans les flux de travail où les AMR passent de longues périodes à attendre des machines, des ascenseurs, des portes, des convoyeurs, des opérateurs ou d'autres robots.

Pour ces applications, la puissance inutilisée doit être incluse dans la consommation moyenne du système plutôt que de traiter tout le temps d'arrêt comme du temps sans énergie.

Les charges auxiliaires réduisent le temps d'exécution

Les équipements de manutention ajoutent une autre couche à la charge de la batterie du robot mobile autonome.

Selon la conception de l'AMR, les systèmes auxiliaires peuvent inclure :

• Ascenseurs
• Rouleaux
• Convoyeurs
• Bras robotiques
• Mécanismes de verrouillage de la charge utile
• Racks alimentés
• Capteurs supplémentaires
• Matériel de gestion thermique

Certaines charges auxiliaires fonctionnent en continu. D’autres créent des événements courts et de plus grande puissance.

Le calcul utile n’est donc pas simplement la puissance nominale de chaque appareil auxiliaire. Sa puissance multipliée par la fréquence et la durée de son fonctionnement devrait être intégrée au profil de service global.

Pour un robot avec plusieurs charges électriques :

Puissance moyenne du système ≈ Puissance du variateur + puissance des commandes et des capteurs + puissance auxiliaire pondérée + pertes du système

Cela donne une base plus réaliste pour l’estimation du temps d’exécution.

Comment estimer la durée d'exécution AMR dans le monde réel avant le déploiement

Une estimation pratique du temps d’exécution AMR peut être construite en cinq étapes :

1. Calculez l’énergie nominale de la batterie.
2. Déterminez l’énergie utilisable de la batterie.
3. Estimez ou mesurez la puissance moyenne du système.
4. Appliquer une réserve de fonctionnement.
5. Validez le résultat sur des itinéraires représentatifs.

Le calcul doit ensuite être revu si les charges utiles, les itinéraires, les conditions du sol, la fréquence des tâches, le matériel auxiliaire ou la stratégie de recharge changent.

Calculer l'énergie utilisable de la batterie

Commencez par l’énergie nominale de la batterie :

Énergie nominale (Wh) = Tension nominale (V) × Capacité (Ah)

Identifiez ensuite l’énergie qui sera réellement mise à disposition lors du fonctionnement courant.

Une représentation utile est :

Énergie utilisable = Énergie nominale × Fraction d'énergie utilisable

La fraction utilisable doit provenir de la conception spécifique du système de batterie et des limites de fonctionnement plutôt que d’une hypothèse universelle.

Si un BMS ou une stratégie de flotte maintient délibérément des limites supérieures et inférieures d’état de charge, ces limites doivent être reflétées dans le calcul.

Énergie nominale et énergie utilisable

Prenons l'exemple d'un AMR qui nécessite en moyenne 200 W pendant un fonctionnement représentatif et nécessite 8 heures d'autonomie.

L’énergie délivrée nécessaire est :

200 W × 8 heures = 1 600 Wh

Si le sélectionné batterie La stratégie d'exploitation rend 80% d'énergie nominale disponible pour une utilisation de routine, alors l'énergie nominale requise avant d'ajouter une réserve de déploiement distincte serait :

1 600 Wh ÷ 0,80 = 2 000 Wh

La distinction importante est que le 20% en dehors de la fenêtre d'utilisation n'équivaut pas automatiquement à une marge de sécurité technique.

Les limites de fonctionnement de la batterie et la réserve d’autonomie doivent être traitées séparément.

Estimation de la consommation électrique moyenne

La puissance moyenne peut initialement être estimée à partir des charges des composants et du cycle de service du robot.

Pour composant i:

Puissance pondéréeᵢ = Puissance de fonctionnementᵢ × Fraction de temps actifᵢ

Alors:

Puissance moyenne estimée = Somme des charges pondérées

Les groupes typiques comprennent :

Système	Comportement de puissance
Système d'entraînement	Très variable en fonction du mouvement et de la charge utile
Capteurs	Souvent actif tout au long de l’opération
Informatique	Souvent continu
Communications	Continu ou quasi-continu
Ascenseur ou convoyeur	Intermittent
Autres actionneurs	En fonction de la tâche

Pour un AMR existant, les données énergétiques enregistrées constituent une base plus solide.

Si la batterie délivre 1 200 Wh pendant quatre heures de fonctionnement représentatif :

Puissance moyenne côté batterie = 1 200 Wh ÷ 4 h = 300 W

Cette valeur mesurée reflète déjà une grande partie de l’interaction réelle entre la propulsion, les capteurs, le calcul, les auxiliaires et les conditions de route.

Charges de traction et auxiliaires

Il est utile de séparer les charges en deux grands groupes lors des tests.

Charges liées à la traction

• Propulsion
• Pilotage
• Accélération
• Escalade
• Manœuvre

Charges auxiliaires

• Capteurs
• Informatique
• Communications
• Ascenseurs
• Convoyeurs
• Autres équipements de charge utile

Cette séparation facilite le dépannage.

Si la consommation d'énergie augmente après que l'AMR reçoit un nouvel accessoire de manutention, les ingénieurs peuvent comparer la consommation auxiliaire avant de repenser la batterie de propulsion. Si la consommation augmente sur un seul itinéraire, les causes probables peuvent plutôt être la charge utile, le terrain, le trafic ou la pente.

Appliquer une réserve d'exécution

Une estimation de la durée de fonctionnement ne doit normalement pas être conçue en fonction d’une arrivée à la borne de recharge sans marge d’exploitation restante.

Une réserve spécifique à un projet peut tenir compte de variables telles que :

• Modifications d'itinéraire
• Attente inattendue
• Trafic
• Variation de la charge utile
• Vieillissement de la batterie
• Missions plus longues
• Disponibilité des bornes de recharge

Il n’existe pas de pourcentage de réserve unique adapté à chaque déploiement AMR.

La valeur appropriée dépend du risque opérationnel, de la redondance de la flotte, de l'accès à la recharge, de la criticité de la mission et de la variabilité observée lors des tests.

Le vieillissement de la batterie doit également être pris en compte lors de la planification à long terme. Les recherches du NREL montrent que batterie lithium-ion la dégradation est affectée par des facteurs tels que la température, l'état de charge, la profondeur de décharge, le taux C et les conditions du cycle de service.

Le dimensionnement de la batterie doit donc prendre en charge l'autonomie requise sur la période de service prévue, et pas seulement lorsque le pack est neuf.

Valider avec les tests d'itinéraire

Le chiffre final de l'autonomie doit être vérifié dans des conditions de fonctionnement représentatives.

Une matrice de validation utile peut inclure :

Variable de test	Conditions à inclure
Charge utile	Valises vides, normales et destinées à une charge élevée
Sol	Surfaces représentatives des installations
Élévation	Rampes et sections graduées
Trafic	Encombrement normal en fonctionnement
Mouvement	Arrêts, virages et accélérations typiques
Équipement auxiliaire	Activité de tâche normale
Périodes d'inactivité	Comportement d'attente réel
Chargement	Calendrier réel d’amarrage et de recharge

Les travaux de mesure robotique du NIST soutiennent cette approche générale de test de performances en utilisant des méthodes de test définies et des scénarios opérationnels pour évaluer les robots mobiles dans des conditions telles que la conduite pondérée, les rampes, les sols inégaux, les charges et le glissement.

Pour chaque test, enregistrez le temps et l’énergie.

Les mesures utiles incluent :

• Wh par mission
• Wh par mile ou kilomètre
• Wh par mouvement de charge utile
• Puissance moyenne
• Durée d'exécution entre les événements de charge
• Énergie consommée pendant les périodes d'inactivité
• Etat de charge à la fin de la mission

Cela produit un modèle d'exécution lié à l'activité de production réelle plutôt qu'une spécification générique de batterie.

Planifier les fenêtres de chargement des opportunités

L’autonomie d’une seule charge ne représente qu’une partie de la disponibilité de la flotte AMR.

Si le flux de travail contient des périodes d'inactivité prévisibles, la recharge d'opportunité peut reconstituer une partie de l'énergie utilisée pendant le fonctionnement sans nécessiter que le robot reste sur un chargeur pendant toute une journée de travail.

Les fenêtres de facturation potentielles comprennent :

• Pauses de production programmées
• Attendre entre les missions
• Changements de quart
• Périodes d'attente
• Périodes de flotte à faible demande

Le calcul important devient un bilan énergétique :

Énergie nette utilisée = Énergie de fonctionnement consommée − Énergie reconstituée pendant les fenêtres de charge

La recharge d'opportunité est plus efficace lorsque les opportunités de recharge sont suffisamment prévisibles pour être incluses dans la planification de la flotte.

Il ne faut cependant pas l’utiliser pour cacher une batterie sous-dimensionnée. La batterie du robot mobile autonome devrait toujours fournir une marge de fonctionnement suffisante pour des variations d'itinéraire réalistes, des opportunités de charge manquées et un vieillissement normal de la batterie.

Pour les décisions d’ingénierie, séparez trois questions de performances :

1. Combien de temps l’AMR peut-il fonctionner avec l’énergie utilisable de sa batterie ?
2. Quelle quantité d’énergie une mission typique consomme-t-elle ?
3. La recharge programmée peut-elle remplacer l’énergie assez rapidement pour maintenir la disponibilité requise ?

Répondre à ces trois questions donne une image plus fiable de l’autonomie de la batterie d’un robot mobile autonome que de la seule capacité de la batterie.

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