Guide des batteries de robots mobiles autonomes pour les AMR extérieurs et agricoles

Un batterie de robot mobile autonome pour les travaux extérieurs et agricoles doit faire plus que fournir suffisamment d'énergie pour une durée de fonctionnement planifiée. Il doit prendre en charge les charges de traction changeantes, les outils motorisés, les capteurs, l'informatique embarquée, les communications et les courtes rafales de courant élevé tout en fonctionnant sur des terrains accidentés et des conditions météorologiques changeantes.

Cela fait du choix de la batterie une décision technique au niveau du système. La tension, l'énergie utilisable, le courant continu et de pointe, la stratégie de charge, la protection de l'environnement, l'intégration du BMS et l'emballage physique affectent tous la fiabilité avec laquelle un AMR agricole peut accomplir son travail.

Le bon point de départ est le cycle de service réel du robot. Une batterie conçue autour de charges de terrain réalistes est plus utile qu’une batterie sélectionnée uniquement à partir des ampères-heures.

Ce qu'une batterie de robot mobile autonome doit gérer en extérieur

Les AMR extérieurs fonctionnent dans des conditions moins prévisibles que les robots suivant des itinéraires intérieurs contrôlés. L’état du sol, la qualité, la charge utile, la résistance des pneus, les conditions météorologiques et les équipements auxiliaires peuvent tous modifier la demande de puissance au cours d’une seule mission.

Pour l’ingénierie des batteries, la principale différence réside dans la variabilité. Le pack doit fournir suffisamment d'énergie pour l'ensemble du trajet tout en supportant également de brèves périodes pendant lesquelles la transmission ou l'outil consomme beaucoup plus de courant que sa charge de fonctionnement moyenne.

Longue durée d'exécution sous des charges variables

Un AMR agricole consomme rarement une énergie constante.

Les moteurs d'entraînement peuvent consommer une énergie relativement modérée lorsqu'ils se déplacent sur un sol ferme et plat, puis nécessitent beaucoup plus de courant lorsque le robot accélère, tire une charge, grimpe, tourne sur un sol meuble ou utilise un outil attaché. L'informatique, les capteurs, les communications et l'électronique de contrôle créent des charges supplémentaires tout au long de la mission.

Pour cette raison, le dimensionnement de la batterie doit évaluer au moins deux conditions d’alimentation :

• Puissance de fonctionnement moyenne, qui détermine en grande partie la durée d’exécution et la capacité énergétique requise.
• Puissance et courant de pointe, qui déterminent si la batterie et le BMS peuvent prendre en charge de courts événements de charge élevée sans atteindre leurs limites de décharge.

Un pack avec suffisamment de wattheures mais une capacité de décharge insuffisante peut toujours être mal adapté au robot.

Chaleur, froid et changements saisonniers

Les AMR agricoles peuvent fonctionner malgré d’importants changements de température saisonniers et quotidiens. La température de la batterie influence à la fois le comportement de charge et de décharge, le système doit donc fonctionner dans les limites spécifiées pour ses cellules, son BMS, son chargeur et sa batterie complète.

Les exigences de température doivent être définies au niveau du projet plutôt que d’être abordées avec une étiquette générique “ batterie extérieure ”. Les questions importantes incluent :

• Quelles sont les températures de charge et de fonctionnement les plus basses attendues ?
• Le robot restera-t-il à l'extérieur entre les missions ?
• La recharge aura-t-elle lieu dans un bâtiment à température contrôlée ou sur le terrain ?
• Le pack nécessite-t-il un chauffage ou une autre méthode de gestion thermique ?
• Comment le BMS réagira-t-il lorsque la température de la batterie sortira de sa plage autorisée ?

Pour les projets par temps froid, le chauffage peut être intégré dans un pack conçu de manière appropriée. La batterie robot actuelle 48 V 50 Ah de MANLY Battery, par exemple, fournit le chauffage en option.

Exposition à la poussière, à l'eau et à la boue

Les batteries agricoles nécessitent une stratégie de boîtier adaptée à l’environnement d’exploitation réel. La poussière, les éclaboussures d'eau, la végétation humide, la boue et les procédures de nettoyage peuvent tous affecter les exigences en matière d'enceinte.

Le code IP défini par la norme CEI 60529 fournit une manière normalisée de classer la protection qu'offre un boîtier électrique contre la pénétration. Une désignation IP doit donc être traitée comme une spécification définie du boîtier plutôt que comme un terme marketing général tel que “ épreuve en extérieur ”.”

Pour un projet AMR, les ingénieurs doivent évaluer le système installé ainsi que le boîtier de batterie. Les sorties de câbles, les connecteurs, les interfaces de montage, les capots de service et autres points d'intégration peuvent affecter les performances environnementales.

Vibrations et chocs sur des terrains accidentés

Les robots de terrain sont confrontés à des vibrations répétées et à des chocs mécaniques dus aux ornières, au sol compacté, au gravier, aux rangées de cultures, aux transitions et à d'autres surfaces irrégulières.

Cela fait de l’intégration mécanique un élément de la sélection de la batterie. Les ingénieurs doivent évaluer :

• Rétention et montage de la batterie
• Prise en charge des cellules et des modules
• Rétention du connecteur
• Décharge de traction du câble
• Rigidité du boîtier
• Espace libre autour de la batterie
• Accès au service après l'installation

La batterie doit ensuite être validée dans le robot fini dans des conditions représentatives du terrain et de la charge utile. Les tests électriques sur banc ne permettent pas à eux seuls de reproduire les contraintes mécaniques de l’exploitation agricole.

Pourquoi le courant de pointe augmente sur les pentes et les sols meubles

Un robot mobile nécessite une force de traction supplémentaire lorsqu'il gravit une pente, se déplace sur un sol déformable, tire une charge utile plus lourde ou rencontre une plus grande résistance au roulement. Le système d’entraînement demande donc davantage de puissance électrique à la batterie.

C’est l’une des raisons pour lesquelles le courant de pointe du moteur mérite une attention distincte de la consommation d’énergie moyenne.

Si la tension du système est de (V) et que la charge nécessite de l'énergie électrique (P), le courant peut être approximé comme :

je = P ÷ V

Le courant réel dépend de l'efficacité de la transmission, du contrôle du moteur, des conditions de traction et d'autres pertes, mais cette relation montre pourquoi des événements de forte puissance peuvent produire une demande de courant importante.

Les spécifications de la batterie doivent donc être vérifiées par rapport au courant de crête mesuré du robot, et pas seulement à sa puissance moyenne.

Comment les cycles de service agricoles modifient la demande d’énergie AMR

Une spécification utile de batterie agricole commence par la mission.

Au lieu de demander uniquement combien d'heures l'AMR doit fonctionner, divisez la journée de travail en états de fonctionnement : conduite à vide, conduite chargée, remorquage, montée, virage, arrêt, traitement des données, fonctionnement des outils, attente et chargement.

Cela produit un modèle énergétique plus réaliste.

Charges de transport et de remorquage de récolte

Les AMR de transport peuvent connaître de grandes différences entre la consommation d’énergie aller et retour.

Un robot déplaçant des conteneurs vides dans un champ peut nécessiter moins de puissance de traction que le même robot revenant avec les produits récoltés. Le remorquage de chariots supplémentaires peut encore augmenter la différence.

Un modèle de cycle de service doit donc inclure :

1. Voyage à vide
2. Voyage chargé
3. Accélération et décélération
4. Notes attendues
5. État des surfaces
6. Masse de remorquage ou de charge utile
7. Fréquence des arrêts et départs

Utiliser uniquement un test à vide peut sous-estimer à la fois la consommation d’énergie moyenne et la demande de décharge de pointe.

Demande de puissance pour le désherbage, la pulvérisation et la tonte

Les AMR agricoles sont souvent plus que de simples plates-formes de transport. Ils peuvent transporter du matériel de pulvérisation, des systèmes de coupe, du matériel de lutte contre les mauvaises herbes, des pompes, des actionneurs ou d'autres outils électriques.

Ces systèmes doivent être inclus dans le calcul de la charge de la batterie.

Par exemple, un AMR peut disposer d'une énergie adéquate pour sa transmission et son système de navigation, mais nécessiter une énergie totale beaucoup plus importante une fois qu'un outil motorisé fonctionne pendant une grande partie de la mission.

Séparez les charges de traction des charges des outils lors des premiers calculs. Cela permet de voir plus facilement quel sous-système détermine les besoins en batterie.

Comment le terrain met en œuvre le changement de la demande de puissance moyenne et de pointe

Les outils peuvent modifier la demande de la batterie de deux manières.

Premièrement, un outil électrique ajoute une charge directe. Deuxièmement, un outil attaché peut modifier la résistance mécanique subie par la transmission. Les deux effets peuvent se produire simultanément.

Créez un tableau d'état de fonctionnement avant de sélectionner une batterie :

État de fonctionnement	Demande de traction	Mettre en œuvre la demande	Problème de batterie
Inactif ou en attente	Faible	Faible ou éteint	Charge électronique de base
Déplacement normal sur le terrain	Modéré	Varie	Énergie moyenne
Transport chargé	Plus haut	Généralement faible	Durée d'exécution et courant
Travail actif sur le terrain	Varie	Modéré à élevé	Énergie totale
Note ou obstacle	Haut	Varie	Courant de pointe

Les valeurs exactes doivent provenir des données des composants et des mesures des prototypes plutôt que d’hypothèses génériques sur les robots agricoles.

Capteurs, charges de calcul et de connectivité

Le LiDAR, les caméras, le matériel GNSS, les ordinateurs embarqués, les contrôleurs de moteur, les communications cellulaires, les équipements Wi-Fi et autres appareils électroniques peuvent fonctionner pendant la majeure partie ou la totalité de la mission.

Individuellement, ces charges peuvent être inférieures à la transmission. Toutefois, collectivement, ils contribuent à la consommation énergétique quotidienne totale.

Créez un inventaire d'énergie pour chaque sous-système alimenté électriquement :

Puissance = Tension × Courant

Si l'équipement fonctionne via un convertisseur DC/DC ou un autre étage de puissance intermédiaire, son effet doit être inclus dans la mesure de la puissance au niveau du système plutôt que de supposer une conversion idéale.

Ceci est particulièrement important pour les robots utilisant une informatique embarquée haute performance ou plusieurs capteurs de perception.

Comment la longueur de l'itinéraire et le terrain modifient les besoins énergétiques quotidiens

Deux AMR fonctionnant pendant le même nombre d’heures peuvent nécessiter des capacités de batterie différentes.

Un robot parcourant de longs trajets sur un sol meuble peut dépenser plus d'énergie en traction qu'un robot effectuant un travail plus lent dans une zone compacte. Les pentes, la fréquence de virage, les changements de charge utile, l'humidité de la surface et les démarrages répétés peuvent modifier davantage la demande d'énergie.

La planification d'itinéraire doit donc enregistrer plus que le temps écoulé. Les données utiles des tests sur le terrain comprennent :

• Distance parcourue
• Puissance moyenne
• Courant de pointe
• Charge utile
• État du terrain
• Grade
• Mettre en œuvre le temps de fonctionnement
• Énergie consommée par tâche terminée

L’énergie par mission terminée est souvent plus utile pour le dimensionnement de la batterie qu’un seul chiffre “ heures d’autonomie ”.

Planification de l'exploitation d'un robot agricole pendant une journée complète

Une journée de travail complète ne nécessite pas nécessairement qu'une batterie contienne suffisamment d'énergie pour chaque heure de fonctionnement.

La question la plus utile est de savoir si la stratégie complète de batterie et de charge peut supporter la charge de travail quotidienne requise.

Trois stratégies opérationnelles courantes sont :

• Une batterie plus grande supportant un long travail continu
• Recharge programmée pendant les pauses naturelles
• Changement de batterie entre les périodes de fonctionnement

La bonne architecture dépend des modèles de travail réels. Si un AMR revient régulièrement à un point de service, la recharge d'opportunité peut réduire la quantité d'énergie à bord requise. Si le robot travaille loin de l’infrastructure de recharge, une plus grande capacité embarquée ou des packs remplaçables sur site peuvent s’avérer plus judicieux sur le plan opérationnel.

Comment dimensionner une batterie de robot mobile autonome

Dimensionner un batterie de robot mobile autonome nécessite à la fois un calcul d’énergie et un contrôle de puissance. L'énergie détermine la durée pendant laquelle le robot peut fonctionner ; la capacité actuelle détermine si elle peut gérer ses événements opérationnels les plus exigeants.

Une séquence de dimensionnement pratique est la suivante :

Étape	Apport d'ingénierie	Question principale
1	Tension du système	Quelle tension le pack doit-il fournir ?
2	Puissance moyenne	Quelle quantité d’énergie un cycle de service normal consomme-t-il ?
3	Durée d'exécution requise	Combien de temps le robot doit-il travailler entre les charges ?
4	Réserve d'énergie	Quelle quantité d’énergie utilisable est nécessaire dans des conditions réelles ?
5	Courant continu	Le sac à dos peut-il supporter de lourdes charges ?
6	Courant de pointe	Peut-il gérer l’accélération, les pentes et les outils ?
7	Fenêtre de chargement	L’énergie requise peut-elle être restaurée pendant les temps d’arrêt disponibles ?

Commencez par la tension du système robot

La tension de la batterie doit correspondre à l'architecture électrique du robot.

Les moteurs d'entraînement, les contrôleurs de moteur, les convertisseurs DC/DC, les actionneurs, les chargeurs et autres composants haute puissance sont normalement conçus autour d'une plage de tension définie. La sélection de la batterie doit donc commencer par la tension nominale requise du robot et la fenêtre de tension de fonctionnement autorisée.

Une tension plus élevée peut transmettre une quantité donnée de puissance à un courant plus faible :

P = V × je

Cependant, la tension ne doit pas être augmentée simplement pour réduire le courant. La batterie doit correspondre à la conception électrique du robot complet.

Pour une plate-forme existante, utilisez son architecture de tension spécifiée. Pour un nouvel AMR, définissez la tension avec la transmission, l'électronique de puissance, le chargeur et la batterie plutôt que de traiter ces systèmes indépendamment.

Estimer la puissance moyenne à partir du cycle de service réel

Construisez un inventaire de charge avant de calculer la capacité de la batterie.

Inclure:

• Moteurs d'entraînement
• Contrôleurs de moteur
• Systèmes de direction
• Ordinateurs embarqués
• LiDAR et caméras
• GNSS et équipements de positionnement
• Matériel de communication sans fil
• Actionneurs
• Pompes
• Outils agricoles motorisés
• Équipement de charge utile
• Autre électronique auxiliaire

Pour chaque état de fonctionnement, calculez ou mesurez la puissance consommée par les charges actives.

Un simple calcul du rapport cyclique pondéré peut alors estimer la puissance moyenne :

Puissance moyenne = Σ (Puissance en état de fonctionnement × Fraction du temps de fonctionnement)

Les mesures des prototypes devraient à terme remplacer les hypothèses dans la mesure du possible.

Convertir la demande de puissance en wattheures de batterie requis

Une fois la puissance moyenne et la durée de fonctionnement requise connues, le calcul énergétique de base est simple :

Énergie requise (Wh) = Puissance moyenne (W) × Durée d'exécution (h)

Par exemple, un robot d’une puissance moyenne de 500 W sur une période de fonctionnement de six heures aurait besoin de 3 000 Wh avant de tenir compte de la capacité de réserve, des limites de fonctionnement, des effets environnementaux, des pertes de conversion ou du vieillissement.

Les ampères-heures seuls ne doivent pas être utilisés pour comparer des batteries avec des tensions différentes.

L'énergie est liée à la tension et à la capacité par :

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

Lorsque vous utilisez une batterie au lithium commercialement nommée “ 24 V ” ou “ 48 V ”, utilisez le tension nominale réelle de la fiche technique du projet pour les calculs d’énergie finaux. Les conventions de dénomination des batteries n'indiquent pas toujours la tension nominale électrochimique exacte.

Ajouter une marge de capacité pour la variabilité du champ et le vieillissement

Le calcul théorique de l’énergie ne doit pas devenir la spécification finale du pack sans marge d’ingénierie supplémentaire.

L’exploitation agricole réelle introduit des variables qu’une simple équation de puissance moyenne ne peut pas pleinement saisir, notamment :

• Modification de la charge utile
• État du sol
• Modifications d'itinéraire
• Température
• Efficacité des composants
• Vieillissement de la batterie
• Attente ou détours imprévus
• État de charge de réserve requis à la fin de la mission

Il n’existe pas de pourcentage de réserve universelle correct pour chaque AMR agricole. La marge appropriée doit être basée sur la variabilité mesurée sur le terrain, la fiabilité requise de la mission, la fenêtre SOC opérationnelle prévue et les exigences de performance à long terme du projet.

Les tests de prototypes constituent donc une partie essentielle du dimensionnement final de la batterie.

Vérifiez les exigences en matière de courant de décharge continu et de pointe

La capacité énergétique ne répond qu’à la moitié du problème de dimensionnement des batteries.

La batterie et son BMS doivent également supporter le courant requis par le robot.

Calculer ou mesurer :

• Courant continu normal
• Courant continu lors de travaux lourds et soutenus
• Courant de démarrage du moteur
• Courant d'accélération
• Courant de montée de pente
• Implémenter le courant de démarrage
• Charge combinée maximale

Une batterie doit être évaluée en utilisant son courant de décharge continu maximal spécifié et son courant de crête autorisé avec la durée associée.

Un courant nominal de crête court ne peut pas automatiquement être traité comme un courant nominal continu.

Cette distinction est importante pour les robots agricoles, car un court franchissement d'obstacle et un long trajet en montée peuvent imposer des exigences thermiques et électriques très différentes sur la même batterie.

Adaptez la capacité de la batterie à la charge et remplacez les fenêtres

La capacité de la batterie et la stratégie de charge doivent être conçues ensemble.

Pour chaque jour, déterminez :

1. Énergie consommée par mission
2. Nombre de missions
3. Temps disponible entre les missions
4. Sortie du chargeur
5. Limite de courant de charge de la batterie
6. Temps disponible pour la recharge de nuit
7. Si les packs peuvent être échangés

Une batterie plus grande peut réduire la fréquence de charge, tandis qu'une charge d'opportunité bien planifiée peut restaurer l'énergie pendant les pauses opérationnelles.

Le chargeur, le BMS et la batterie doivent également être électriquement compatibles. La compatibilité des communications doit être validée au niveau du protocole lorsque le chargeur et le BMS échangent des données ; le simple fait d'avoir du matériel CAN ou RS485 des deux côtés ne définit pas en soi une messagerie compatible. Les conseils d’intégration AMR actuels de MANLY traitent également la tension, les limites de charge, le mappage de communication et le contrôle de charge comme des exigences système coordonnées.

Options de batterie du robot MANLY 48 V

MANLY Battery propose des batteries robotiques LiFePO4 qui peuvent servir de plates-formes de démarrage pour les projets AMR de classe 48 V. La sélection finale doit toujours suivre la demande énergétique mesurée du robot, le courant de décharge, les exigences de communication, les conditions environnementales, l’espace de l’enceinte et l’architecture de charge.

Batterie robot MANLY 48V 50Ah

La batterie du robot MANLY 48 V 50 Ah utilise la chimie LiFePO4 et une spécification nominale de 51,2 V avec une capacité de 50 Ah. Sa spécification de produit actuelle prévoit :

• Tension nominale 51,2 V
• Capacité nominale de 50 Ah
• 2 560 Wh d'énergie nominale
• Courant de décharge continu maximum de 50 A
• Communication RS485 ou bus CAN
• Chauffage en option
• Protection BMS contre les surcharges, les décharges excessives, les surintensités, les surtensions, les courts-circuits et les surchauffes
• Dimensions personnalisables
• Boîtier métallique
• Classe de protection IP65

Ces spécifications en font un point de référence pratique pour les AMR dont la charge calculée s'inscrit dans son enveloppe d'énergie et de décharge.

La configuration finale du pack doit être adaptée au robot plutôt que sélectionnée uniquement en fonction de la capacité. Le type de connecteur, les exigences de chauffage, les dimensions du boîtier, le mappage de communication, les paramètres du chargeur et la validation environnementale doivent être résolus lors de l'intégration.

Batterie robot MANLY 48V 100Ah

Pour les projets nécessitant plus de capacité embarquée dans la même classe de tension générale, Batterie MANLY propose également une batterie 48V 100Ah LiFePO4 pour les robots industriels.

Sa spécification actuelle prévoit :

• Capacité nominale de 100 Ah
• Informations de configuration 48 V/51,2 V
• Courant de décharge continu maximum jusqu'à 100 A
• Capacité de courant de pointe de courte durée
• Communication RS485, RS232 ou bus CAN en option
• Dimensions personnalisables
• Protection BMS contre les surcharges, les décharges excessives, les surintensités, les surchauffes et les courts-circuits

Le tableau des spécifications détaillées identifie une configuration de boîtier IP65, tandis que d'autres caractéristiques du pack peuvent être personnalisées en fonction des exigences du projet.

Pour un AMR agricole, la décision 50 Ah contre 100 Ah devrait donc intervenir après une analyse du cycle de service. Un pack de 100 Ah offre une plus grande capacité nominale en ampères-heure, mais les ingénieurs doivent toujours vérifier l'espace d'installation disponible, les limites de masse, les besoins en courant, le temps de charge et le profil énergétique quotidien du robot.

Caractéristiques de conception des batteries pour les AMR agricoles longue durée

Une fois la tension et la capacité sélectionnées, la conception du système de batterie détermine l’efficacité avec laquelle l’énergie stockée peut être utilisée sur le terrain.

Pour les AMR extérieurs, le BMS, l'interface de communication, la conception thermique, le boîtier, la méthode de chargement et l'architecture de service doivent tous être spécifiés comme faisant partie du même système.

Pourquoi LiFePO4 convient aux cycles de service répétés en extérieur

LiFePO4 est largement utilisé dans les applications de batteries de robots où la durée de vie, la stabilité thermique et les charges répétées sont des priorités de conception importantes.

Pour les AMR agricoles qui fonctionnent fréquemment tout au long d'une saison, les performances du cycle peuvent être particulièrement importantes car la fréquence de remplacement des batteries affecte la planification de la maintenance et le coût total d'exploitation.

Les chiffres de durée de vie doivent toujours être lus avec leurs conditions de test. La profondeur de décharge, la température, les taux de charge et de décharge, la définition de fin de vie et la fenêtre de fonctionnement affectent tous le résultat. Un nombre de cycles global sans ces conditions ne suffit pas pour prédire la durée de vie d’un robot agricole.

La gamme actuelle de batteries de robots MANLY utilise LiFePO4 sur plusieurs plates-formes 24 V et 48 V.

Précision intelligente du BMS et du SOC

Le BMS protège et supervise le pack batterie.

Les fonctions de base peuvent inclure la surveillance de la tension des cellules, du courant du pack et de la température tout en contrôlant ou en répondant à des conditions telles que :

• Surcharge
• Décharge excessive
• Surintensité
• Court-circuit
• Surchauffe

Pour un AMR, le BMS fournit également les informations nécessaires à la gestion de l'énergie.

L'état de charge est particulièrement utile car le contrôleur du robot peut utiliser les informations disponibles sur la batterie pour déterminer s'il y a suffisamment d'énergie pour commencer une autre mission, retourner à un chargeur ou planifier un changement de batterie.

Cela fait de l’intégration BMS une partie de l’autonomie du robot plutôt qu’une fonctionnalité isolée à l’intérieur de la batterie.

Communication CAN et RS485

CAN et RS485 sont des interfaces de communication couramment utilisées dans les systèmes de batteries de robots mobiles.

Une batterie connectée peut fournir des données de fonctionnement telles que la tension, le courant, la température, des informations sur l'état et l'état des défauts au contrôleur du robot ou au système de charge.

Cependant, l’interface physique ne constitue qu’une partie de l’intégration.

Deux appareils peuvent tous deux prendre en charge CAN tout en utilisant différents :

• Débits en bauds
• Identificateurs de messages
• Mise à l'échelle des données
• Règles de timing
• Structures de commandement
• Définitions des défauts

Le même principe s'applique à la communication basée sur RS485.

L'interface électrique et le protocole de message doivent donc être définis lors du développement de la batterie et testés avec le contrôleur et le chargeur AMR réels avant la production. La gamme de batteries de robots MANLY comprend des packs avec options de communication CAN, RS485 et, sur certaines configurations, RS232.

Comment la gestion thermique prend en charge la charge et l'autonomie par temps froid

La gestion thermique doit être basée sur les plages de température autorisées par le fabricant des cellules et des batteries et sur l’environnement de fonctionnement prévu du robot.

Les projets par temps froid méritent une attention particulière lors de la recharge. Si un AMR doit être chargé à l'extérieur ou peu de temps après avoir fonctionné dans des conditions de gel, le système de batterie a besoin d'une méthode définie pour empêcher la charge en dehors de sa fenêtre de température autorisée.

Selon la conception, cela peut impliquer :

• Surveillance de la température BMS
• Inhibition des charges
• Chauffage contrôlé
• Isolation
• Déplacer le robot vers un lieu de chargement climatisé

La batterie du robot 48 V 50 Ah de MANLY fournit un chauffage en option, permettant d'intégrer les exigences thermiques dans une configuration de projet personnalisée en cas de besoin.

La stratégie de chauffage doit être intégrée au BMS et au chargeur plutôt que traitée comme un accessoire indépendant.

Boîtiers scellés pour exposition à la poussière et à l'eau

Un boîtier de batterie pour la robotique agricole doit être spécifié en fonction des conditions d'exposition attendues.

La CEI 60529 établit le système de classification IP pour les degrés de protection fournis par les boîtiers d'équipements électriques.

Pour les revues de conception, spécifiez la classification d’entrée requise plutôt que de simplement demander une “ batterie étanche ”. Évaluez ensuite si cette exigence s'applique uniquement au boîtier de batterie ou à l'ensemble de batterie installé avec les connecteurs et les câbles connectés.

Les tableaux de spécifications détaillés de MANLY pour ses batteries robotiques actuelles 48 V 50 Ah et 48 V 100 Ah identifient les configurations IP65. Les exigences environnementales spécifiques au projet doivent être confirmées lors de la personnalisation.

Chargement d’opportunité et échanges sur le terrain

Les flottes agricoles peuvent réduire l’énergie nécessaire à bord en intégrant la recharge au cycle de service.

Un AMR qui retourne à plusieurs reprises à un point de collecte, une zone de maintenance ou une station de déchargement peut avoir des opportunités naturelles de se recharger. Un autre robot opérant sur un vaste champ pourrait bénéficier davantage de l’échange de packs et du retour immédiat au travail.

La comparaison technique doit prendre en compte :

• Énergie restaurée pendant chaque fenêtre de charge
• Limites de courant de charge
• Nombre de possibilités de recharge disponibles
• Main d'œuvre nécessaire pour l'échange
• Conception de connecteur ou de station d'accueil
• Accessibilité de la batterie
• Nombre de packs de rechange
• Débit quotidien requis

Aucune des deux architectures n’est automatiquement meilleure. L’objectif est d’adapter l’énergie stockée et l’accès au chargement au fonctionnement réel du robot.

Conception de packs réparables pour la maintenance de la flotte agricole

L'emballage des batteries affecte autant le service sur le terrain que les performances électriques.

Un AMR agricole réparable doit donner aux techniciens un accès contrôlé à la batterie sans compromettre l'intégrité du montage ou la sécurité électrique.

Lors de la conception mécanique, tenez compte des éléments suivants :

• Chemin de retrait de la batterie
• Exigences de levage de paquets
• Accessibilité du connecteur
• Connecteurs à clé ou protégés
• Décharge de traction du câble
• Accès aux fixations
• Temps de remplacement
• Protection contre une installation incorrecte
• Accès au diagnostic

Pour les flottes, la standardisation des interfaces de batterie sur les plates-formes de robots associées peut également simplifier les procédures de gestion et de maintenance des packs de rechange lorsque les exigences électriques permettent une architecture partagée.

Comment évaluer un fabricant de batteries pour les AMR extérieurs

UN fabricant de batteries pour la robotique agricole doit être évalué sur plus que la chimie cellulaire et les ampères-heures indiqués.

Le fournisseur doit être en mesure de traduire les exigences électriques, mécaniques, environnementales, de charge, de communication et de documentation du robot en une batterie pouvant être validée dans la machine finie.

Définir les exigences d'ingénierie des packs personnalisés avant la sélection du fournisseur

Préparez une spécification technique avant de demander des devis.

Au minimum, définissez :

• Tension nominale du système
• Plage de tension autorisée
• Énergie requise
• Courant continu
• Courant et durée de pointe
• Méthode de chargement
• Espace batterie maximum disponible
• Objectif de masse
• Exigences du connecteur
• Interface de communication
• Exposition environnementale
• Exigences de température de fonctionnement
• Fonctions GTB
• Stratégie de services
• Exigences applicables en matière de transport et de produits

Fournir uniquement une “ batterie 48 V 100 Ah ” laisse de nombreuses décisions de conception critiques en suspens.

Un fabricant de batteries compétent devrait être en mesure de travailler à partir des exigences du système du robot plutôt que de traiter la tension et la capacité comme des spécifications complètes.

Vérifier la documentation de sécurité et de transport avant la production

La documentation de la batterie doit être vérifiée en fonction de sa portée et de son objectif.

L'ONU 38.3 ne doit pas être considérée comme une certification générale de sécurité d'exploitation de l'AMR. La sous-section 38.3 fait partie du Manuel d'essais et de critères des Nations Unies et traite des piles et batteries au lithium dans le cadre du transport des marchandises dangereuses.

Pour la sécurité des batteries au lithium industrielles, la norme CEI 62619:2022 spécifie les exigences et les tests pour le fonctionnement sûr des piles et batteries secondaires au lithium utilisées dans les applications industrielles.

Les réclamations relatives au boîtier environnemental doivent également être liées à la norme et à la configuration appropriées ; La CEI 60529 définit le système de classification IP.

Avant la production, les acheteurs doivent donc déterminer :

• Quelles exigences s'appliquent à la batterie
• Qui s'appliquent au transport
• Qui s'appliquent au robot complet
• Quels rapports correspondent à la configuration exacte de la production

Évitez de traiter une collection de logos de certification comme un substitut à l'examen des exigences réelles du projet.

Faites correspondre le chargeur, le connecteur et les interfaces de communication dès le début

L'intégration de la batterie devient beaucoup plus facile lorsque les exigences de charge et de communication sont définies avant la finalisation du boîtier et du faisceau.

Le fabricant de batteries et l’équipe d’ingénierie du robot doivent résoudre :

Électrique

• Tension nominale
• Tension de charge
• Courant de charge maximal
• Courant de décharge continu
• Demande de décharge de pointe

Mécanique

• Famille de connecteurs
• Brochage
• Taille et longueur du câble
• Dimensions de la batterie
• Points de montage

Communication

• Interface CAN ou RS485
• Définitions des messages
• Débit en bauds
• Rapports SOC
• Messages d'erreur
• Logique d'autorisation de facturation

La combinaison complète de la batterie, du chargeur et du contrôleur doit être testée ensemble. La correspondance des formes de connecteur ou des noms d’interface de communication ne suffit pas à établir la compatibilité du système.

Intégrer la validation environnementale aux tests de prototypes

Les tests de prototypes doivent reproduire les conditions qui déterminent la demande de batterie.

Pour les AMR agricoles, les scénarios de validation utiles peuvent inclure :

• Charge utile maximale prévue
• Conditions de sol représentatives
• Itinéraires longs
• Tours répétés
• Des notes soutenues
• Opération de mise en œuvre
• Accélération sous forte charge
• Conditions de température attendues
• Chargement après une opération sur le terrain
• Exposition représentative à la poussière et à l'humidité, le cas échéant

Enregistrez la tension, le courant, la température de la batterie, le comportement SOC, la consommation d'énergie et les événements BMS pertinents tout au long des tests.

Ces données peuvent révéler si la marge de capacité d'origine, l'indice de décharge, la stratégie thermique ou le plan de charge doivent être ajustés avant la production en série.

Exiger une traçabilité du prototype à la production de masse

La batterie approuvée lors des tests sur le terrain doit rester clairement connectée à la batterie entrant en production.

Le contrôle de configuration utile comprend :

• Spécification des cellules
• Révision du matériel BMS
• Révision du firmware BMS
• Câblage du pack
• Connecteur et brochage
• Révision de la pièce jointe
• Spécification du chargeur
• Version du protocole de communication
• Critères de test de production

Si l’un de ces éléments change, l’effet sur le robot doit être examiné.

Pour un programme OEM, la traçabilité rend le dépannage plus précis et permet d'éviter qu'une spécification de prototype approuvée ne dérive à mesure que le projet évolue.

Capacités du pack de robot personnalisé MANLY Battery

MANLY Battery prend en charge le développement de batteries LiFePO4 personnalisées pour les applications robotiques et AMR, avec les plates-formes de batteries robotiques existantes couvrant plusieurs configurations 24 V et 48 V.

Ses produits robotiques actuels présentent plusieurs options d'intégration pertinentes pour les projets OEM. La batterie du robot LiFePO4 24 V 30 Ah, par exemple, prend en charge les communications optionnelles RS485, RS232 et bus CAN, les dimensions et le boîtier personnalisables, les connecteurs configurables et la protection BMS. MANLY indique également que les projets OEM/ODM peuvent personnaliser la tension, la capacité, les dimensions, le courant de charge et de décharge du BMS, le connecteur, le boîtier et le câblage.

Pour les projets de robots à plus haute tension, la plate-forme 48 V 50 Ah de MANLY offre une communication CAN ou RS485, un chauffage en option, des dimensions personnalisables et une spécification de décharge continue de 50 A. Sa batterie de robot industriel 48 V 100 Ah augmente la capacité ampères-heure disponible et prend en charge la communication RS485, RS232 ou bus CAN en option avec un emballage mécanique personnalisable.

Pour un projet AMR extérieur ou agricole, la manière la plus efficace de travailler avec un fabricant de batteries est de fournir le cycle de service réel plutôt que de commencer par une estimation de la capacité de la batterie. La tension du système, les charges moyennes et maximales mesurées, la durée d'exécution prévue, le terrain, la température, l'accès au chargement, les exigences de communication, les contraintes du boîtier et les conditions de test du prototype donnent à l'équipe d'ingénierie les informations nécessaires pour définir un pack personnalisé approprié.

Cette approche transforme le batterie de robot mobile autonome d’un composant de catalogue à une partie technique de l’architecture d’alimentation, de charge et de fonctionnement de la flotte du robot.

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