Guida al dimensionamento della batteria ROV: di quanti wattora ha bisogno il tuo drone subacqueo?

I wattora necessari a un drone sottomarino iniziano con un semplice calcolo: moltiplicare la sua potenza operativa media in watt per il tempo di missione richiesto in ore. Un veicolo che consuma in media 300 W per due ore necessita quindi in teoria di 600 Wh di energia, prima di tenere conto della capacità utilizzabile, delle perdite elettriche, della riserva e della variazione dei carichi subacquei.

Quel numero è solo il punto di partenza per un Batteria ROV specifica. I picchi dei propulsori possono richiedere molta più corrente rispetto alla media della missione, mentre telecamere, luci, sonar, computer, manipolatori, correnti d'acqua e trascinamento influiscono tutti sul consumo effettivo. Anche la tensione della batteria, la capacità di scarica, le dimensioni, il peso, i limiti BMS e l'involucro resistente alla pressione devono funzionare con il veicolo come un unico sistema.

Questa guida mostra come passare da un profilo di missione a un obiettivo realistico in termini di wattora, quindi trasformare tale cifra in una specifica della batteria che può essere convalidata in acqua.

Di quanti wattora ha bisogno una batteria ROV?

Una batteria ROV dovrebbe contenere abbastanza wattora utilizzabili per supportare la domanda di potenza totale media del veicolo per il tempo di funzionamento richiesto, con capacità aggiuntiva assegnata per le perdite e una riserva tecnica. Gli ampere-ora da soli non sono sufficienti perché la stessa potenza in Ah immagazzina quantità diverse di energia a tensioni diverse.

La formula di base: Watt medi × Ore di missione

Il calcolo preliminare più semplice è:

Energia richiesta (Wh) = Potenza media (W) × Tempo di missione (h)

Per esempio:

300 W × 2 ore = 600 Wh

Ciò significa che un drone sottomarino con una potenza media di 300 W richiede 600 Wh di energia erogata per una missione di due ore nel profilo operativo ipotizzato.

La parola importante è nella media. Un ROV raramente mantiene tutti i propulsori alla massima potenza dal lancio al recupero. Può navigare a potenza moderata, restare librato durante l'ispezione, effettuare brevi correzioni ad alta spinta, mantenere la posizione contro corrente, quindi azionare strumenti o luci in modo intermittente.

Una batteria dimensionata solo per la potenza massima del propulsore può quindi diventare inutilmente grande. All'estremo opposto, il dimensionamento partendo da un carico di crociera basso può lasciare troppo poca energia per operazioni realistiche. La cifra utile è la potenza media di un profilo di missione rappresentativo.

I dati storici della Woods Hole Oceanographic Institution illustrano la distinzione. Il suo veicolo subacqueo autonomo ABE trasportava un sistema di batterie agli ioni di litio da 5 kWh e consumava circa 210-300 W a seconda della missione, con un sensore continuo separato o un carico “hotel” inferiore a 50 W. La durata operativa documentata è stata di circa 14-20 ore. Sebbene un AUV e un ROV abbiano architetture diverse, l’esempio mostra perché il bilancio energetico a livello di missione deve includere qualcosa di più della sola propulsione.

Conversione di ampere-ora in watt-ora

Quando la capacità è specificata in ampere-ora, convertila in wattora con:

Energia (Wh) = Tensione nominale (V) × Capacità (Ah)

Una batteria da 25,6 V, 30 Ah immagazzina quindi:

25,6 V × 30 Ah = 768 Wh

Questa conversione è particolarmente importante quando si confrontano batterie costruite attorno a diverse piattaforme di voltaggio. Una batteria da 30 Ah a 12,8 V e una batteria da 30 Ah a 25,6 V hanno la stessa potenza ampere-ora ma non la stessa energia immagazzinata.

Per il dimensionamento delle batterie ROV, i wattora rispondono più chiaramente alla domanda sull’energia:

Quanta energia è disponibile per la missione?

Gli ampere-ora sono ancora importanti per la progettazione elettrica, ma dovrebbero sempre essere considerati insieme alla tensione nominale.

Consentire energia utilizzabile e riserva di missione

La potenza nominale in Wh non dovrebbe essere trattata automaticamente come energia disponibile per la pianificazione della missione.

Un'espressione ingegneristica preliminare più utile è:

Energia della batteria richiesta = (Potenza media × Tempo di missione) ÷ (Frazione di energia utilizzabile × Efficienza del sistema)

È quindi possibile includere un'ulteriore riserva specifica per il progetto per il recupero, correnti impreviste, tempi di ispezione più lunghi, invecchiamento della batteria o altre incertezze operative.

Ad esempio, un requisito teorico di 600 Wh supererebbe i 600 Wh una volta che la progettazione tiene conto di una finestra di scarico consentita e delle perdite di sistema. La tolleranza corretta dipende dalla chimica, dalle soglie BMS, dalle condizioni previste della batteria, dalla temperatura, dal profilo operativo e dalla strategia di ripristino del veicolo piuttosto che da una percentuale universale.

Questa distinzione è importante nel lavoro subacqueo perché la conseguenza dello spegnimento della batteria non è semplicemente una “durata di funzionamento più breve”. Può influenzare la propulsione, l'elettronica del veicolo, il recupero e la capacità di completare l'attività in sicurezza.

Costruisci un budget energetico realistico per il ROV prima di scegliere una batteria

Separa un utile budget energetico per il ROV energia media della missione da massima richiesta elettrica. I watt medi determinano quanti wattora consuma la missione; la corrente continua e quella di picco determinano se la batteria può effettivamente supportare il sistema di propulsione e altri carichi senza un'eccessiva caduta di tensione o un arresto di protezione.

Propulsori: domanda media rispetto ai picchi a tutto gas

I propulsori rappresentano spesso il carico variabile più grande, ma sommando la potenza massima di ogni propulsore e moltiplicandola per la durata della missione raramente si ottiene un'immersione normale.

Invece, stima il tempo che è probabile che il veicolo trascorra:

• crociera;
• restare in bilico o mantenere la posizione;
• ascendente e discendente;
• manovra;
• lavorare contro corrente;
• operando ad alta spinta.

Il ciclo di lavoro risultante produce un carico di propulsione medio più realistico.

La domanda di punta dovrebbe comunque essere calcolata separatamente. Un ROV può comandare brevemente diversi propulsori ad alta potenza mentre cambia direzione, accelera, contrasta una corrente o stabilizza il veicolo. La batteria, il BMS, il cablaggio, i connettori e i controller del motore devono tutti tollerare tale richiesta.

Blue Robotics dimostra chiaramente questa separazione nei requisiti della batteria BlueROV2. Le alternative compatibili sono specificate non solo dalla capacità e dalla tensione legate all'energia, ma anche almeno Scarica continua da 60 A e scarica a raffica da 120 A. La capacità minima consigliata è 10 Ah, mentre una capacità maggiore è associata a un'autonomia più lunga.

In termini pratici:

La potenza media aiuta a dimensionare Wh. La corrente di picco aiuta a dimensionare il percorso elettrico.

Nessuna delle due figure sostituisce l'altra.

Telecamere, luci, sonar e manipolatori

La propulsione è solo una parte del budget energetico del ROV.

Aggiungi ogni carico che assorbe energia dalla batteria di bordo, tra cui:

• computer di bordo ed elettronica di controllo;
• telecamere e sistemi video;
• Illuminazione a LED;
• sonar;
• sensori di navigazione;
• hardware di comunicazione;
• manipolatori e pinze;
• pompe o apparecchiature di campionamento;
• sensori scientifici e altri carichi utili.

Alcuni carichi rimangono quasi costanti mentre il ROV è in funzione. Altri sono intermittenti. Un manipolatore può funzionare per secondi alla volta, mentre un computer, una fotocamera o un sistema di navigazione possono rimanere attivi durante l'immersione.

È qui che diventa utile un foglio di calcolo componente per componente. Registra la potenza operativa e il ciclo di lavoro stimato di ciascun carico, quindi calcola il suo contributo alla media della missione anziché semplicemente aggiungere la potenza massima di ogni dispositivo.

Il risultato dovrebbe rispondere a due domande diverse:

1. Qual è la potenza media realistica durante la missione pianificata?
2. Qual è il carico elettrico simultaneo più elevato che la batteria può subire?

Ciclo di lavoro, corrente dell'acqua e resistenza del cavo

Lo stesso ROV può consumare quantità di energia molto diverse in due missioni.

Una lenta ispezione visiva in acque calme può mantenere la domanda di propulsione relativamente bassa. Mantenere la posizione in una forte corrente può richiedere una spinta sostenuta. Un lungo cavo può aggiungere resistenza idrodinamica e un carico utile aggiuntivo può modificare sia la massa che l'idrodinamica del veicolo.

Questo è uno dei motivi per cui la capacità della batteria pubblicata non può essere tradotta direttamente in un valore di autonomia universale.

I droni subacquei commerciali mostrano la relazione. Blueye specifica una batteria da 86,4 Wh a circa 2,5 ore di autonomia normale e una batteria da 216 Wh a circa cinque ore, sottolineando esplicitamente che l'autonomia dipende dall'utilizzo e dalla configurazione dell'apparecchiatura. Le cifre sono esempi utili delle prestazioni complete del veicolo, non di fattori di conversione universali da Wh a ore.

Per un ROV personalizzato, i dati di missione sono più utili del tempo di autonomia pubblicizzato di un altro veicolo.

Opzioni di capacità della batteria MANLY per sistemi di alimentazione ROV personalizzati

MANLY Battery offre diverse piattaforme LiFePO4 di classe 24 V che possono fungere da punto di partenza durante la progettazione di un sistema robotico personalizzato alimentato a batteria. La finale Batteria ROV la configurazione deve comunque corrispondere alla tensione operativa del veicolo, alla corrente continua e di picco, all'involucro fisico, all'architettura del connettore, ai requisiti BMS e all'involucro resistente alla pressione.

Batteria MANLY LiFePO4 da 24 V 20 Ah — 512 Wh

25,6 V nominale | 20Ah | 512Wh | Scarica continua 20A | 5,7 kg | IP67

Con 512 Wh, questa batteria al litio MANLY fornisce un utile punto di riferimento per i progetti ROV la cui energia di missione misurata rientra nella classe di circa mezzo kilowattora. Il valore nominale di scarica continua di 20 A è importante tanto quanto il valore di 512 Wh: con una tensione nominale di 25,6 V, il progettista deve confermare che la corrente sostenuta dell'intero veicolo rimanga entro i limiti elettrici richiesti e che i carichi di breve durata siano gestiti dalle specifiche finali della batteria.

L'involucro da 229 × 138 × 212 mm e il peso di circa 5,7 kg rendono inoltre visibile il calcolo meccanico nelle prime fasi del progetto. Questi numeri influiscono sullo spazio del vano batteria, sulla galleggiabilità, sull’assetto e sulla massa complessiva del veicolo invece di essere dettagli secondari dopo aver scelto la capacità.

La batteria utilizza la chimica LiFePO4 e un BMS integrato con protezione da sovraccarico, sovraccarico, sovracorrente, sovratensione, cortocircuito e sovratemperatura. MANLY offre anche la personalizzazione della batteria, utile quando un programma ROV necessita di una diversa corrente nominale, disposizione della custodia, connettore o strategia di imballaggio piuttosto che un'installazione standard.

Batteria robot MANLY 24V 30Ah — 768Wh

25,6 V nominale | 30Ah | 768Wh | Scarica continua 30A | 60A di picco per 1–3 secondi | RS485/RS232/CANBus opzionale

La batteria del robot da 768 Wh è una piattaforma ingegneristica particolarmente rilevante quando il ROV richiede più energia immagazzinata pur necessitando anche di una capacità di corrente definita di breve durata. La sua potenza continua di 30 A e la potenza di picco di 60 A per uno o tre secondi consentono al progettista elettrico di valutare separatamente il funzionamento sostenuto e la domanda di propulsione transitoria.

La comunicazione è un altro utile punto di integrazione. Le interfacce opzionali RS485, RS232 e CANBus possono supportare sistemi robotici che necessitano di informazioni sulla batteria per interagire con i controlli del veicolo o l'hardware di monitoraggio. È inoltre possibile personalizzare tensione, capacità, corrente, dimensioni, alloggiamento e disposizioni di uscita.

Queste caratteristiche rendono la piattaforma da 24 V 30 Ah un punto di partenza logico per un OEM o un team di ingegneri che conosce già i suoi target Wh, la capacità attuale e il volume disponibile della batteria, ma necessita ancora dell'architettura del pacchetto adattata al robot. La valutazione di 768Wh non dovrebbe, tuttavia, essere trattata come una promessa di un numero specifico di ore di immersione; la resistenza effettiva rimane una funzione del carico completo della missione.

Batteria MANLY LiFePO4 da 24 V 50 Ah — 1.280 Wh

25,6 V nominale | 50Ah | 1.280 Wh | Scarica continua 50A | 12,3 kg | IP67

La piattaforma da 1.280 Wh sposta il budget energetico in una classe sostanzialmente più ampia, aumentando al tempo stesso la capacità di scarica continua a 50 A. Questa combinazione può adattarsi a progetti con finestre operative più lunghe, carichi medi più elevati o apparecchiature di bordo aggiuntive quando il design meccanico del ROV può ospitare la massa della batteria e il volume della custodia corrispondenti.

Il suo peso di circa 12,3 kg e le dimensioni di 330 × 173 × 221 mm illustrano perché selezionare semplicemente la potenza Wh più alta disponibile non è una scorciatoia ingegneristica. È necessario considerare una batteria più grande insieme al dislocamento, al materiale di galleggiamento, al baricentro, alle dimensioni dell'alloggiamento a pressione e all'accesso per la manutenzione.

Come per i pacchi MANLY più piccoli, il BMS integrato protegge da gravi condizioni di guasto elettrico ed è disponibile una progettazione personalizzata della batteria quando il sistema di produzione richiede una diversa configurazione fisica o elettrica. Per uno sviluppatore di ROV che lavora con un produttore di batterie, la capacità di coordinare i requisiti di energia, corrente, imballaggio e BMS è spesso più utile che scegliere la capacità in modo isolato.

Perché i wattora da soli non definiscono la giusta batteria ROV

I wattora indicano la quantità di energia nominale immagazzinata da una batteria. Non dicono se la batteria può funzionare alla tensione del veicolo, fornire una manovra ad alta corrente, adattarsi all’interno dell’involucro disponibile o rimanere al di sopra della tensione minima dell’elettronica durante un carico transitorio.

Due pacchi con energia immagazzinata simile possono quindi comportarsi in modo molto diverso nello stesso robot subacqueo.

Corrisponde alla tensione nominale e alla finestra di tensione operativa completa

Inizia con l’architettura elettrica del veicolo, non semplicemente con l’etichetta “24V” o “48V”.

Controllo:

• tensione nominale della batteria;
• tensione completamente carica;
• tensione di interruzione della scarica;
• Intervallo di ingresso ESC;
• Intervallo di ingresso del convertitore CC/CC;
• limiti dell'elettronica di bordo;
• compatibilità del caricabatterie;
• Finestra operativa del BMS.

Un pacco LiFePO4 nominale da 25,6 V, ad esempio, non rimane esattamente a 25,6 V durante tutto il ciclo di scarica. L'intero intervallo di tensione operativa deve rimanere compatibile con i sistemi di propulsione ed elettronici.

La tensione influisce anche sulla corrente. Poiché l'energia elettrica è:

P = V × I

un'architettura a tensione più elevata può fornire la stessa potenza a una corrente inferiore, ma ciò non rende automaticamente adatta una tensione più elevata. ESC, hardware BMS, isolamento, connettori, caricabatterie e altri componenti devono essere tutti progettati per la tensione selezionata.

Controllare la corrente continua, la corrente di picco e l'abbassamento di tensione

Una batteria può contenere abbastanza wattora per la missione pianificata ed essere comunque inadatta dal punto di vista elettrico.

Tre valutazioni dovrebbero essere considerate in modo indipendente:

• corrente media, che riflette il consumo tipico della missione;
• corrente continua, che definisce la capacità di carico sostenuto;
• corrente di picco e durata del picco, che contano durante brevi eventi ad alta potenza.

Anche la resistenza interna conta. Un improvviso aumento di corrente può abbassare la tensione del terminale. Un eccessivo abbassamento di tensione può ridurre la tensione disponibile per i propulsori o i componenti elettronici e, a seconda della progettazione del sistema, può attivare le soglie di protezione.

Ecco perché le specifiche di una batteria ROV dovrebbero seguire l'intero percorso della corrente: celle, conduttori interni, BMS, fusibile, cavi, connettori, ESC e motori.

I requisiti BlueROV2 di Blue Robotics forniscono un esempio pratico di settore. La sua guida alternativa alla batteria definisce tensione, corrente continua, corrente di burst, capacità, tipo di connettore e dimensioni fisiche invece di considerare la capacità come unico parametro di compatibilità.

La classificazione IP non è la stessa di un involucro per batterie resistente alla pressione

Una classificazione IP67 o IP68 non deve essere interpretata come una classificazione della profondità sottomarina.

Una classificazione IP soddisfa le condizioni di test di protezione dall'ingresso definite. Un sistema di batterie ROV sommerse potrebbe anche dover resistere alla pressione idrostatica, a ripetuti cicli di pressione, alla compressione delle guarnizioni, alla corrosione, ai cambiamenti di temperatura, ai carichi meccanici e alla pressione creata alla profondità operativa prevista.

Per questo motivo, una batteria MANLY IP67 non dovrebbe essere automaticamente descritta come una batteria che può funzionare esposta a una profondità ROV specifica.

Un'architettura ingegneristica comune colloca la batteria all'interno di un involucro dedicato resistente alla pressione. Blue Robotics, ad esempio, installa la batteria BlueROV2 all'interno di un involucro separato con cappucci terminali sigillati, penetratori, O-ring e una disposizione di scarico della pressione.

Per le attrezzature subacquee personalizzate, il pacco batterie elettriche e il sistema di pressione sottomarino dovrebbero pertanto essere specificati e convalidati come livelli di progettazione correlati ma distinti.

Trasforma i wattora in un pacco batteria adatto al ROV

Una volta nota l’energia target, la domanda successiva è se tale energia possa essere integrata nel veicolo senza interrompere la progettazione meccanica.

Più Wh possono estendere il budget energetico disponibile, ma il pacco occupa anche spazio e aggiunge massa. Tali cambiamenti influiscono sulla galleggiabilità, sull'assetto, sui requisiti di pressione dell'alloggiamento, sull'accesso per la manutenzione e talvolta sulla resistenza idrodinamica.

Massa della batteria e volume dell'involucro

Una pratica tabella di selezione delle batterie ROV dovrebbe includere più della semplice capacità:

Parametro di progettazione	Perché è importante
Obiettivo Wh	Determina l'energia di missione immagazzinata nominale
Tensione nominale	Deve corrispondere alla propulsione e all'architettura di potenza
Corrente continua	Deve supportare carichi sostenuti del veicolo
Corrente di picco	Deve supportare carichi brevi o ad alta spinta
Dimensioni dell'imballo	Deve adattarsi all'involucro della batteria disponibile
Battery mass	Influenza la massa, la galleggiabilità e l'assetto del veicolo
Classificazione del connettore e del cavo	Deve trasportare la corrente richiesta in modo sicuro
Funzioni del BMS	Definire il comportamento di monitoraggio e protezione
Comunicazione	Potrebbe essere necessario per l'integrazione del SOC e del veicolo
Valutazione della profondità dell'involucro	Deve corrispondere all'ambiente sottomarino previsto

È anche qui che la produzione personalizzata può essere preziosa. Una batteria al litio rettangolare standard può soddisfare i requisiti elettrici ma utilizzare in modo insufficiente il volume disponibile dell'alloggiamento a pressione. Al contrario, un pacco che si adatta perfettamente può comunque risultare inadatto se non è in grado di fornire la corrente richiesta.

Il produttore della batteria ha quindi bisogno dei requisiti elettrici e meccanici insieme.

Galleggiabilità, assetto e baricentro

Il peso della batteria non scompare sott'acqua.

La modifica della massa o della posizione della batteria può spostare il centro di gravità del ROV e alterare la relazione tra il centro di gravità e il centro di galleggiamento. Il risultato può influenzare il beccheggio, il rollio, la stabilità e la quantità o la posizione del materiale di galleggiamento necessario per ottenere l'assetto desiderato.

L'alloggiamento a pressione può aggravare il compromesso. Il materiale fornito per questo progetto evidenzia correttamente che la capacità della batteria, l’utilizzo dell’alloggiamento, il peso del veicolo e la galleggiabilità sono variabili di progettazione collegate piuttosto che specifiche indipendenti.

La domanda progettuale utile quindi non è semplicemente:

“Possiamo aggiungere altri 500 Wh?”

È:

“Possiamo aggiungere l'energia necessaria mantenendo i limiti elettrici del veicolo, il volume dell'involucro, la galleggiabilità, l'assetto e gli obiettivi di carico utile entro le specifiche?”

Un pacco grande o moduli batteria sostituibili?

Non sempre più tempo per la missione richiede uno zaino fisicamente più grande.

A seconda dell'architettura ROV, un team di ingegneri può prendere in considerazione:

• una batteria di bordo più grande;
• più moduli batteria;
• pacchetti sostituibili sul campo;
• architettura di batterie parallele progettata a tale scopo;
• o energia fornita dalla superficie per operazioni molto lunghe.

La soluzione appropriata dipende dalla durata della missione, dai requisiti di turnaround, dall'accesso dei veicoli, dall'alloggiamento a pressione, dalla logistica di ricarica, dall'isolamento dei guasti, dalla condivisione della corrente e dal modo in cui viene utilizzato il ROV.

Le batterie sostituibili possono essere particolarmente utili quando è importante una rapida ridistribuzione. Blueye, ad esempio, utilizza batterie sostituibili sul campo sulla sua piattaforma di droni sottomarini, mentre Blue Robotics offre sia l'alimentazione a batteria che un'architettura di alimentazione di superficie superiore per le operazioni in cui è richiesto un funzionamento continuo.

Per una progettazione personalizzata, più pacchi non dovrebbero essere semplicemente collegati tra loro senza progettare il comportamento del BMS, la condivisione della corrente, i fusibili, i connettori, la strategia di ricarica e l'abbinamento dei pacchi.

Come convalidare la dimensione della batteria ROV prima dell'implementazione

La capacità calcolata della batteria ROV è una stima ingegneristica. Il dimensionamento finale dovrebbe essere convalidato con i dati di tensione, corrente, energia, temperatura e tempo di missione raccolti in condizioni operative che assomigliano al lavoro subacqueo previsto.

Il ciclo di progettazione più affidabile è:

Stima → integra → misura → convalida → perfeziona

Log di tensione, corrente e consumo energetico

Il monitoraggio della batteria converte le ipotesi in dati di missione utilizzabili.

Come minimo, registrare:

• tensione della batteria;
• attuale;
• corrente di picco;
• consumato Ah;
• consumato Wh;
• durata della missione;
• temperatura della batteria o dell'involucro, se pertinente.

Un pilota automatico o un monitor di potenza dedicato possono aiutare a raccogliere questi valori. ArduPilot Sub, ad esempio, supporta i monitor della batteria che forniscono monitoraggio della tensione e della corrente in tempo reale e possono supportare funzioni di failsafe a batteria scarica.

I registri risultanti rivelano se la stima originale della potenza media è realistica e se gli eventi di spinta elevata creano un comportamento problematico di corrente o tensione.

Per un programma di sviluppo, questo è molto più utile che supporre che i Wh nominali di una batteria si traducano direttamente in un numero fisso di ore sott’acqua.

Testare un profilo rappresentativo della missione in acqua

Un test al banco è utile per convalidare la funzione elettrica, ma non ricrea l'intero carico operativo subacqueo.

Un test in acqua rappresentativo dovrebbe includere le attività che il veicolo dovrebbe effettivamente svolgere, come ad esempio:

• crociera;
• in bilico;
• movimento verticale;
• manovre rapide;
• mantenimento della posizione;
• funzionamento in correnti realistiche;
• livelli di illuminazione normali;
• uso del sonar o del sensore;
• funzionamento del manipolatore o dello strumento;
• il carico utile previsto.

Se un veicolo trascorre gran parte della sua missione reale mantenendo la posizione nella corrente, un test dominato dalla navigazione a bassa potenza sottostimerà il consumo di energia.

Allo stesso modo, un ROV di ispezione che trasporta luci e sonar dovrebbe essere testato con tali carichi attivi anziché utilizzare misurazioni relative alla sola propulsione.

Ridimensiona lo zaino dai dati di missione misurati

Una volta disponibili i dati reali della missione, ricalcolare l'energia target utilizzando i watt medi misurati anziché le stime iniziali.

Supponiamo che la stima di sviluppo fosse di 300 W, ma la registrazione in acqua mostra una media di 380 W sotto il profilo rappresentativo della missione. Un fabbisogno teorico di due ore passa da 600Wh a:

380 W × 2 ore = 760 Wh

Dopo il calcolo è comunque necessario tenere conto del limite di energia utilizzabile, dell'efficienza del sistema, delle condizioni della batteria, della temperatura e della riserva tecnica.

Gli stessi dati dovrebbero essere utilizzati anche per rivedere:

• corrente massima osservata;
• durata dei picchi di corrente;
• tensione minima caricata;
• comportamento della temperatura;
• capacità rimanente al momento del ripristino.

Questo ciclo di feedback trasforma il dimensionamento della batteria da una decisione di catalogo in un requisito convalidato del veicolo. Fornisce inoltre al produttore di batterie informazioni molto migliori per la configurazione di capacità, limiti di corrente BMS, comunicazione, connettori, cablaggio e imballaggio per i successivi prototipi o produzione.

Domande frequenti sul dimensionamento della batteria ROV

Quanto dovrebbe durare una batteria ROV?

Non esiste un’autonomia universale della batteria ROV. L'autonomia dipende dai Wh utilizzabili, dal carico medio di propulsione, dalla corrente dell'acqua, dai carichi utili, dalle luci, dal sonar, dall'elettronica, dalla resistenza del cavo, dalla temperatura e dal profilo operativo. I sistemi commerciali completi illustrano la variazione: Blueye valuta le sue batterie da 86,4 Wh e 216 Wh per diversi tempi di autonomia normali, notando che l'attrezzatura e l'utilizzo influiscono sul risultato. Per un ROV personalizzato, i watt medi misurati forniscono la base più affidabile per stimare la resistenza.

Una batteria con un Ah più elevato è sempre migliore per un drone subacqueo?

No. Gli ampere-ora non mostrano l'energia totale immagazzinata a meno che non sia nota anche la tensione, quindi confronta prima i watt-ora. Un pacco di capacità maggiore può anche aggiungere massa e occupare più volume del contenitore. La batteria necessita ancora dell'intervallo di tensione corretto, della capacità di corrente continua e di picco, della configurazione BMS, della potenza nominale del connettore e dell'adattamento meccanico. Seleziona la capacità che supporta la missione pur rimanendo compatibile con l'architettura ROV completa.

È possibile utilizzare una batteria marina LiFePO4 in un ROV?

Una batteria marina LiFePO4 può fornire tensione, energia e corrente adeguate per alcune architetture ROV, ma tali specifiche elettriche da sole non stabiliscono la compatibilità sottomarina. Una batteria marina con grado di protezione IP non deve essere automaticamente considerata come resistente alla pressione per una particolare profondità operativa. Il pacco batteria al litio, le interfacce elettriche, la custodia a pressione, le guarnizioni, la protezione dalla corrosione, il comportamento termico e la progettazione completa del veicolo richiedono tutti la verifica per l'ambiente sottomarino previsto.

Conclusione

La giusta batteria ROV inizia con la missione, non con il numero di Ah più grande che rientra nel budget.

Calcolare l'energia teorica da watt medi × ore di missione, quindi tenere conto della capacità utilizzabile, dell'efficienza e di un'adeguata riserva tecnica. Verificare separatamente la tensione nominale e massima, la corrente continua, la corrente di picco di breve durata, il comportamento della tensione caricata, i limiti BMS, i valori nominali dei connettori, le dimensioni della batteria, il peso, gli effetti di galleggiamento e la struttura resistente alla pressione del ROV.

Le piattaforme LiFePO4 di classe 24 V da 512 Wh, 768 Wh e 1.280 Wh di MANLY Battery forniscono pratici punti di partenza per diversi requisiti energetici, mentre le configurazioni personalizzate di tensione, capacità, corrente, imballaggio, BMS, comunicazione e connettore possono supportare progetti OEM che necessitano di un pacchetto progettato attorno al veicolo anziché il contrario.

Per una valutazione personalizzata della batteria ROV, definire il tensione target, potenza media misurata o stimata, corrente continua e di picco, tempo di missione richiesto, dimensioni disponibili dello spazio della batteria, massa target della batteria, temperatura operativa, requisiti del connettore, interfaccia di comunicazione e architettura dell'involucro a pressione. Questi input forniscono una base molto più solida per progettare il sistema di batterie rispetto alla sola capacità.

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