Quanto durano le batterie dei droni subacquei? Runtime ROV spiegato dal tipo di missione

I droni sottomarini alimentati a batteria possono funzionare per diverse ore con una carica, ma non esiste un unico tempo di autonomia applicabile a ogni ROV o a ogni missione. Le attuali specifiche del produttore mostrano quanto ampia possa essere la differenza: QYSEA valuta il FIFISH V-EVO fino a quattro ore in volo stazionario ma circa un'ora in piena mobilità, mentre Blue Robotics valuta il BlueROV2 a circa due ore di utilizzo normale e quattro ore di utilizzo leggero con la configurazione della batteria specificata.

Il motivo è semplice: le batterie dei droni sottomarini forniscono un carico di potenza variabile, non fisso. Un veicolo che filma lentamente in acque calme ha un profilo energetico molto diverso dallo stesso tipo di ROV che mantiene la posizione contro corrente, fa funzionare il sonar o aziona un manipolatore.

Per gli operatori e gli sviluppatori di ROV la domanda utile quindi non è solo “Quante ore dura la batteria?” Si tratta di “Quanta energia utilizzabile richiede questa missione e la batteria è in grado di fornire in sicurezza sia la potenza media che quella di picco di cui il veicolo ha bisogno?”

Quanto durano le batterie dei droni subacquei nell'uso nel mondo reale?

La maggior parte dei ROV compatti alimentati a batteria sono progettati per un funzionamento di più ore, ma i dati sull'autonomia pubblicati sono significativi solo quando sono note anche le condizioni operative. Un produttore può specificare l'uso normale, l'uso leggero, il volo stazionario, il movimento completo o un altro profilo di servizio e tali cifre non devono essere trattate come intercambiabili.

Ad esempio, tre attuali specifiche ROV illustrano la gamma:

ROV	Autonomia della batteria pubblicata	Contesto operativo
QYSEA FIFISH V-EVO	Fino a 4 ore	Circa 4 ore in bilico; circa 1 ora di mobilità completa
Blu Robotica BlueROV2	Circa 2 ore di utilizzo normale	Circa 4 ore in condizioni di utilizzo leggero
Blueye con batteria ad alta capacità da 216 Wh	Fino a 5 ore	Autonomia normale; varia in base all'uso e alla configurazione dell'apparecchiatura

Queste cifre provengono dai rispettivi produttori e dimostrano perché una singola etichetta “ROV di quattro ore” può nascondere importanti differenze nella reale durata della missione.

Autonomia nominale rispetto al tempo di immersione effettivo

L'autonomia nominale viene solitamente misurata in base a un profilo operativo definito. Il tempo di immersione effettivo include tutto ciò che il veicolo deve fare dal lancio al recupero.

Una missione pratica può includere:

• discesa sul luogo di lavoro;
• transito dal punto di lancio al bersaglio;
• ispezione, ripresa, misurazione o intervento;
• mantenimento della stazione durante la raccolta dei dati;
• riposizionamento tra i punti di ispezione;
• salita e recupero;
• una riserva di energia per ritardi o cambiamenti delle condizioni.

Pensare in fasi di missione è particolarmente utile perché la fase di esecuzione del compito può consumare energia in modo molto diverso dalla discesa o dal transito lento. Il tuo secondo riferimento separa in modo simile lo schieramento, il transito, l'esecuzione delle attività e il recupero quando si considera la resistenza pratica della missione.

Un ROV che necessita di 90 minuti per l'ispezione effettiva non dovrebbe pertanto avere una durata teorica della batteria di 90 minuti esatti. La capacità della batteria deve supportare l’intero profilo di implementazione e la riserva richiesta dal progetto.

Perché due ROV simili possono avere una resistenza molto diversa

I wattora della batteria sono importanti, ma sono solo una parte dell'autonomia.

Due ROV che trasportano batterie con capacità energetica simile possono comunque consumare tale energia a velocità diverse a causa di:

• dimensioni del veicolo e resistenza idrodinamica;
• numero, disposizione ed efficienza dei propulsori;
• velocità operativa;
• diametro del cavo e lunghezza dispiegata;
• galleggiabilità e assetto;
• massa del carico utile e resistenza;
• potenza luminosa;
• sonar e apparecchiature di navigazione;
• processori integrati;
• manipolatori o altri strumenti motorizzati.

L'architettura del ROV è importante perché la configurazione del propulsore determina il modo in cui il veicolo si muove e mantiene la posizione, mentre il cavo stesso introduce resistenza nel sistema. Allo stesso modo, il tuo riferimento al Deep Trekker identifica la configurazione del propulsore come centrale per la propulsione e identifica il cavo di galleggiamento neutro come un modo per ridurre la resistenza nella corrente.

Questo è il motivo per cui le batterie dei droni subacquei dovrebbero essere valutate rispetto al budget di potenza effettivo del veicolo piuttosto che confrontando solo i valori di ampere-ora.

Runtime ROV per tipo di missione

Il tipo di missione è uno dei più forti predittori della domanda di batterie nel mondo reale. Lo stesso ROV può funzionare in modo efficiente durante un'ispezione visiva lenta e consumare molta più energia quando viene richiesto di viaggiare velocemente, combattere la corrente o azionare più accessori contemporaneamente.

Tipo di missione	Richiesta di energia tipica	Carichi della batteria principale	Implicazioni sul tempo di esecuzione
Ispezione visiva lenta	Da basso a moderato	Propulsori, telecamera, luci	Spesso più vicino all'autonomia normale o per un utilizzo leggero
Mantenimento della stazione in acque calme	Da basso a moderato	Propulsori con controllo di posizione, telecamera	Efficace se galleggiabilità e assetto sono ben impostati
Mantenimento della stazione in corrente	Da moderato ad alto	Correzione continua del propulsore	L'autonomia può ridursi notevolmente
Ricerca e transito su vasta area	Da moderato ad alto	Propulsione sostenuta, luci, navigazione	Richiesta di energia media più elevata
Ispezione del sonar	Da moderato ad alto	Propulsori, sonar, computer, fotocamera	I carichi ausiliari si aggiungono alla domanda di propulsione
Lavoro di manipolatore	Da variabile ad alto	Propulsori, manipolatore, luci, sensori	Il profilo di potenza dipende fortemente dal ciclo di lavoro dell'utensile

La tabella è volutamente qualitativa. Fornire un numero fisso di ore per ciascuna missione senza conoscere il ROV, la corrente, il carico utile, la velocità e la batteria creerebbe una falsa precisione.

Ispezione visiva, riprese e mantenimento della stazione

L'ispezione visiva lenta può essere relativamente efficiente dal punto di vista energetico quando il ROV è adeguatamente bilanciato e funziona in condizioni miti.

Un'ispezione dello scafo, un'ispezione del serbatoio, un controllo dell'acquacoltura o un'attività video a distanza ravvicinata possono comportare movimenti lenti seguiti da periodi di stazionamento. Durante queste fasi, la domanda di propulsione può rimanere inferiore rispetto al transito continuo ad alta velocità.

Il QYSEA FIFISH V-EVO fornisce un utile esempio pubblicato di questa differenza: le sue specifiche separano circa quattro ore di volo stazionario da circa un'ora in piena mobilità. Il veicolo e la batteria non sono cambiati; ha il ciclo di lavoro della propulsione.

Il mantenimento della stazione diventa un problema energetico diverso quando la corrente aumenta. Invece di apportare correzioni occasionali, i propulsori potrebbero dover fornire una forza continua semplicemente per mantenere la telecamera o il sonar puntati sul bersaglio.

Missioni di ricerca, transito e ad alta intensità di corrente

I modelli di ricerca e le lunghe tratte di transito pongono maggiore enfasi sulla propulsione.

L'effetto diventa più forte quando il veicolo lavora in fiumi, zone soggette a marea, porti o ambienti offshore. L'acqua agisce sia sul ROV che sul suo cavo, quindi una corrente più elevata può richiedere una spinta sostenuta anche quando la velocità del veicolo sul fondo è modesta.

La gestione del cavo è importante qui. Un cavo di diametro più lungo o maggiore presenta più area per lo spostamento dell'acqua, aumentando il carico che il veicolo deve superare. Gli utenti reali di ROV aumentano ripetutamente la corrente e la resistenza del cavo come preoccupazioni pratiche, in particolare quando operano attorno a relitti o a distanze orizzontali maggiori.

Ecco perché a produttore di batterie oppure l'integratore ROV necessita di più di un “autonomia di quattro ore” desiderato. La velocità attuale, la configurazione del cavo, la distanza di transito e il funzionamento previsto del propulsore sono input tecnici.

Operazioni con sonar, manipolatore e multisensore

Un ROV non spende tutta la sua energia nel movimento.

Telecamere, luci a LED, sonar, elettronica di navigazione, computer di bordo, hardware di comunicazione e manipolatori creano carichi elettrici ausiliari. Su una piattaforma di ispezione ricca di sensori, questi carichi possono rimanere attivi per gran parte della missione.

Il sonar diventa particolarmente prezioso in acque torbide o poco visibili, dove l'imaging ottico da solo potrebbe non fornire dati di navigazione o di ispezione utilizzabili. Le moderne piattaforme ROV possono anche combinare sonar con DVL, posizionamento USBL, sensori inerziali ed elaborazione di bordo. Il tuo primo riferimento descrive il sonar, il posizionamento, le telecamere, l'illuminazione e la navigazione come parti integrate delle operazioni ROV professionali.

Il calcolo corretto utilizza quindi la potenza media totale della missione, non solo la potenza dei propulsori.

Piattaforme batteria MANLY per batterie personalizzate di droni subacquei

MANLY Battery offre piattaforme LiFePO4 che possono fungere da punti di partenza elettrici durante lo sviluppo di batterie personalizzate per droni sottomarini. Le specifiche del pacchetto finale devono ancora essere adattate alla tensione del ROV, al carico medio e di picco, al vano batteria, ai requisiti BMS, alla progettazione ambientale e all’architettura di ricarica.

Una distinzione importante è la qualificazione dell'involucro. Le batterie del catalogo MANLY possono avere specifiche di custodia IP65 o IP67, ma una classificazione IP ai sensi della norma IEC 60529 è una classificazione di protezione dall'ingresso; non è di per sé una valutazione della pressione-profondità sottomarina. Una batteria destinata a un ROV deve essere installata o progettata come parte di un sistema convalidato per i requisiti effettivi di pressione e profondità del veicolo.

Batteria MANLY LiFePO4 da 24 V 20 Ah — Piattaforma di riferimento da 512 Wh

La batteria LiFePO4 MANLY da 24 V 20 Ah utilizza una configurazione nominale da 25,6 V con capacità nominale di 20 Ah, fornendo 512 Wh di energia immagazzinata nominale.

Le specifiche elettriche pubblicate includono:

• Voltaggio nominale 25,6V;
• Capacità nominale 20 Ah;
• 512 Wh di energia;
• Scarica continua massima 20A;
• Protezione BMS per sovraccarico, scarica eccessiva, sovracorrente, sovratensione, cortocircuito e temperatura eccessiva;
• Classificazione della custodia IP67.

Per un progetto ROV compatto da 24 V, 512 Wh fornisce un utile riferimento tecnico quando il fabbisogno di corrente continua del veicolo rimane entro i limiti della batteria configurati.

Il valore della cifra di 512Wh non è tale da garantire un particolare numero di ore di immersione. Fornisce al team di ingegneri un budget energetico definito che può essere confrontato con la potenza media misurata o stimata del ROV.

Ad esempio, un ipotetico Un ROV con una media di 200 W avrebbe un semplice calcolo teorico dell'energia di:

512Wh ÷ 200W = 2,56 ore

Questo non è un tempo di esecuzione sul campo promesso. Il tempo di utilizzo reale dipenderà anche dai limiti del BMS, dalla temperatura operativa, dalle condizioni della batteria, dal ciclo di lavoro effettivo, dai requisiti di riserva e dall’efficienza elettrica del veicolo.

Batteria per robot MANLY da 24 V 50 Ah: piattaforma con capacità maggiore da 1.280 Wh

La batteria per robot MANLY da 24 V 50 Ah è una piattaforma LiFePO4 progettata per applicazioni robotiche in cui sono richieste più energia a bordo e capacità di corrente più elevata.

La sua specifica pubblicata include:

• Voltaggio nominale effettivo della batteria 25,6 V;
• Capacità 50Ah;
• 1.280 Wh di energia;
• Scarica continua massima 50A;
• Scarica di picco di 100 A per 1–3 secondi;
• Specifiche della custodia IP65;
• comunicazione opzionale RS485, RS232 o CANBus;
• dimensioni personalizzabili;
• alloggiamento personalizzabile;
• cavi e connettori personalizzabili.

Per uno sviluppatore ROV, il significato dei valori nominali di 50 A continui e 100 A di breve durata è diverso dal significato della capacità di 1.280 Wh.

La capacità energetica determina la quantità di energia immagazzinata. La capacità di corrente determina se la batteria può fornire il carico richiesto in un particolare momento.

Un ROV con una batteria di grandi dimensioni può comunque avere un sistema di alimentazione inadeguato se il BMS, le celle, il cablaggio, il connettore o l'architettura dei fusibili non sono in grado di supportare la corrente richiesta.

Pacchi batteria personalizzati per requisiti di tensione, corrente e autonomia ROV

Una consuetudine Batteria ROV dovrebbe iniziare con le specifiche del veicolo piuttosto che con le dimensioni della batteria del catalogo.

Prima di sviluppare batterie per droni sottomarini, utili input ingegneristici includono:

• tensione operativa nominale e consentita;
• durata della missione target;
• potenza media misurata o stimata;
• corrente continua massima;
• corrente di picco di breve durata;
• configurazione del propulsore;
• carico dell'attrezzatura ausiliaria;
• dimensioni massime e peso della batteria;
• requisiti di connettori e cavi;
• Soglie di protezione BMS;
• comunicazione batteria richiesta;
• strategia di ricarica;
• intervallo di temperatura;
• requisiti meccanici e ambientali.

MANLY può personalizzare la tensione, la capacità, le dimensioni, la corrente di carica e scarica del BMS, i connettori, gli involucri e il cablaggio della batteria del robot. Le configurazioni robot selezionate supportano anche le comunicazioni CAN Bus, RS485 e RS232.

La comunicazione può essere importante quando il controller del veicolo necessita di informazioni su stato di carica, tensione, corrente, temperatura, allarmi o carica. Il protocollo esatto deve ancora corrispondere al controller ROV; avere un'interfaccia fisica CAN o RS485 non rende automaticamente interoperabili due dispositivi.

Per un progetto OEM, un produttore di batterie dovrebbe quindi trattare le celle, il BMS, l'interfaccia del controller, il cablaggio, il sistema di ricarica e l'involucro meccanico come un'unica architettura di alimentazione integrata.

Cosa riduce l’autonomia della batteria del drone subacqueo?

La domanda dei propulsori è spesso la variabile più importante nell’autonomia dei droni subacquei, ma non è l’unica. La corrente, la resistenza del cavo, i carichi utili, l'illuminazione, il sonar, l'equilibrio del veicolo, la temperatura e la tecnica operativa possono modificare il consumo energetico medio.

Carico del propulsore, velocità, corrente e resistenza del cavo

La potenza di propulsione cambia continuamente.

Una manovra lenta può richiedere solo una frazione della spinta disponibile. Il movimento sostenuto ad alta velocità o il mantenimento della posizione contro corrente richiedono che i propulsori lavorino molto più duramente.

Blue Robotics illustra questa differenza direttamente nelle specifiche di runtime BlueROV2: circa due ore in condizioni di utilizzo normale rispetto a circa quattro ore in condizioni di utilizzo leggero. Nelle discussioni tecniche sui calcoli della potenza del ROV, Blue Robotics rileva inoltre che presupporre che ogni propulsore funzioni continuamente alla massima potenza non rappresenta un funzionamento tipico.

La resistenza del cavo aggiunge un altro carico esterno. Un cavo più dispiegato significa più cavo esposto all'acqua in movimento, quindi il diametro del cavo, la galleggiabilità, il percorso e la direzione della corrente possono tutti influenzare la propulsione richiesta per mantenere la posizione.

Luci, sonar, telecamere e manipolatori

Le apparecchiature ausiliarie consumano parte dello stesso budget energetico.

Un ROV di osservazione di base può gestire una telecamera, un controller, un hardware di comunicazione e un'illuminazione moderata. Una piattaforma di ispezione professionale può aggiungere sonar per immagini, sensori di posizionamento, luci aggiuntive, computer di bordo e un manipolatore.

Il modello di potenza corretto è quindi:

Potenza media della missione = carico di propulsione + elettronica + sensori + illuminazione + strumenti + perdite di conversione

Non tutti i dispositivi funzionano sempre alla massima potenza, quindi l'utilizzo del ciclo di lavoro è più realistico che sommare insieme tutti i valori massimi indicati sulla targa.

Ad esempio, un manipolatore può assorbire una notevole potenza quando si muove ma quasi nessuna quando è inattivo. Le luci possono funzionare continuamente durante un'ispezione in acque scure. Il sonar e l'elettronica di navigazione possono rimanere alimentati per tutta l'immersione.

Questo modello operativo è ciò che converte un elenco di componenti in un requisito realistico della batteria.

Temperatura dell'acqua, galleggiabilità e assetto del veicolo

L’efficienza della batteria e del veicolo dipende anche dalle condizioni fisiche di funzionamento.

La temperatura può influire sulle prestazioni della batteria al litio, in particolare quando le condizioni si allontanano dal range operativo preferito delle celle. La scelta della batteria dovrebbe quindi basarsi sull’ambiente termico effettivo piuttosto che sulla sola capacità della temperatura ambiente.

L'equilibrio del veicolo è altrettanto importante. Un ROV ben assettato e vicino all'assetto neutro non deve spendere tanta energia di propulsione per correggere continuamente la profondità o l'assetto.

Blue Robotics consiglia specificamente di impostare BlueROV2 vicino alla galleggiabilità neutra per la durata e la maneggevolezza della batteria; un veicolo eccessivamente positivo o negativo deve utilizzare più spinta per mantenere la profondità.

La profondità stessa non dovrebbe essere trattata come una semplice relazione “più profondo equivale a un consumo della batteria più rapido”. I fattori più rilevanti sono l'energia richiesta per la discesa e la risalita, il comportamento del cavo, i requisiti del sistema di pressione, la corrente alla profondità di lavoro e la durata del viaggio del ROV prima di raggiungere l'area di lavoro.

Come calcolare l'autonomia del ROV dalla capacità della batteria e dall'assorbimento di potenza

Il calcolo teorico di base è semplice:

Autonomia (ore) = energia utilizzabile della batteria (Wh) ÷ potenza media del ROV (W)

La parte difficile è determinare l'energia utilizzabile realistica e la potenza media della missione.

Converti tensione e ampere-ora in watt-ora

Gli ampere-ora da soli non dicono quanta energia immagazzina una batteria.

Utilizzo:

Wattora (Wh) = tensione nominale (V) × ampere (Ah)

Per esempio:

• 25,6 V × 20 Ah = 512 Wh
• 25,6 V × 50 Ah = 1.280 Wh

Questo è il motivo per cui i wattora sono più utili degli ampere quando si confrontano batterie a tensioni diverse.

Una batteria da 20 Ah ad un voltaggio non contiene la stessa energia di una batteria da 20 Ah ad un altro voltaggio.

Stimare la potenza media della missione, non solo la potenza di picco

La potenza di picco risponde a una domanda ingegneristica: La batteria è in grado di supportare in sicurezza il carico massimo previsto?

La potenza media risponde ad un'altra: Quanto velocemente verrà consumata l'energia immagazzinata?

Entrambi contano.

Supponiamo che un ROV abbia sei o otto propulsori. Sommando la potenza elettrica massima di ciascun propulsore e assumendo che il carico totale persista durante l'intera immersione, normalmente si sovrastimerà il consumo energetico della missione. Al contrario, dimensionare la batteria solo per la navigazione in acque calme può sottostimare ciò che il pacco deve fornire durante le manovre con molta corrente.

La guida tecnica di Blue Robotics fa la stessa distinzione: la durata effettiva della batteria dipende fortemente dall’aggressività con cui opera il veicolo e tutti i propulsori che funzionano simultaneamente alla massima potenza non sono una tipica condizione continua.

Un foglio di lavoro di ingegneria più utile è simile al seguente:

Carico	Potenza media	Tempo o ciclo di lavoro	Missione Energia
Propulsori	Misurato/stimato	Dipendente dalla missione	W × ore
Fotocamera e controllo	Misurato/stimato	Solitamente continuo	W × ore
Luci	Misurato/stimato	Come richiesto	W × ore
Sonar	Misurato/stimato	Come richiesto	W × ore
Manipolatore	Misurato/stimato	Intermittente	W × ore
Altri carichi utili	Misurato/stimato	Dipendente dalla missione	W × ore

Aggiungi i wattora previsti per ciascun carico per creare un budget energetico per la missione.

Aggiungi riserva operativa e convalida con i dati del campo

L'autonomia calcolata non deve essere considerata come il punto in cui si prevede che la batteria si scaricherà.

La riserva richiesta dipende dal veicolo, dal rischio della missione, dal metodo di recupero, dai limiti del BMS, dall'incertezza ambientale e dalle procedure dell'operatore. Un veicolo che ispeziona un serbatoio accanto a una piattaforma di accesso ha un profilo di recupero diverso da un ROV offshore che opera a notevole distanza dal suo punto di lancio.

Dopo l’implementazione del prototipo, i dati misurati dovrebbero sostituire le ipotesi ove possibile.

I record utili includono:

• corrente media;
• corrente di picco;
• tensione della batteria;
• durata della missione;
• stato di carica iniziale e finale;
• temperatura dell'acqua;
• condizioni attuali;
• lunghezza del cavo dispiegato;
• configurazione del carico utile;
• fase di missione.

Diverse immersioni in condizioni rappresentative possono produrre un profilo energetico molto più utile rispetto a un'autonomia stimata basata solo sulle specifiche del catalogo.

Questo profilo misurato fornisce inoltre al produttore di batterie una base più solida per decidere se è appropriata una capacità aggiuntiva, una diversa capacità di corrente, impostazioni BMS riviste o un’altra architettura del pacco.

Scegliere le batterie per droni subacquei per la tua missione ROV

La giusta batteria per droni subacquei non è semplicemente quella con il maggior numero di Ah. Compatibilità di tensione, wattora, corrente continua, corrente di picco, comportamento BMS, dimensioni, peso, carica, comunicazione e integrazione del sistema di pressione devono lavorare tutti insieme.

Ioni di litio, LiPo o LiFePO4?

Non esiste un’unica composizione chimica del litio adatta a ogni ROV.

I sistemi ROV commerciali già dimostrano questa diversità. Blue Robotics offre approcci con batterie sia agli ioni di litio che ai polimeri di litio per BlueROV2, mentre le piattaforme robotiche di MANLY utilizzano LiFePO4.

La selezione dovrebbe essere basata sull'applicazione:

Ioni di litio:
Spesso considerato laddove è importante un elevato accumulo di energia rispetto alla massa e al volume del pacco. Le esatte caratteristiche di energia e scarica dipendono dalla chimica e dalla costruzione della cella.

Lithium-polymer:
Comune nei sistemi che richiedono un imballaggio compatto e un'elevata capacità di scarico. La progettazione del pacco, i controlli di carica, la protezione meccanica e la gestione termica devono comunque corrispondere all'applicazione.

LiFePO4:
Adatto a molti sistemi industriali in cui la durata del ciclo, la capacità di alimentazione e il comportamento termico sono importanti priorità di progettazione. La ricerca comparativa pubblicata sulle batterie mostra differenze significative dipendenti dalla chimica nella risposta termica, rafforzando la necessità di scegliere la chimica come parte della progettazione del sistema piuttosto che in base alla sola capacità.

MANLY Battery utilizza LiFePO4 nelle sue attuali piattaforme di batterie per robot, comprese le configurazioni da 24 V 20 Ah e 24 V 50 Ah discusse sopra.

Tensione, Corrente Continua, Corrente di Picco e BMS

Una batteria al litio per un ROV deve soddisfare diversi vincoli elettrici contemporaneamente.

Voltaggio deve corrispondere all'autonomia elettrica consentita del veicolo.

Corrente continua deve coprire la propulsione sostenuta e i carichi ausiliari senza superare i limiti di batteria, BMS, cablaggio o connettori.

Corrente di picco deve soddisfare brevi aumenti di carico come manovre rapide o richiesta simultanea di propulsori laddove l'architettura ROV lo consente.

Il BMS deve proteggere le celle pur rimanendo compatibile con il normale funzionamento del veicolo. Una protezione da sovracorrente che scatta al di sotto di un picco di propulsione legittimo, ad esempio, interromperebbe la missione anche se la batteria immagazzina molta energia.

Per i sistemi connessi, i requisiti di comunicazione possono includere stato di carica, tensione, corrente, temperatura, avvisi e coordinamento del caricabatterie. Queste funzioni dovrebbero essere definite prima che un pacchetto personalizzato venga finalizzato piuttosto che aggiunte dopo che l'elettronica del ROV è già stata progettata.

Scambio di batterie, energia di superficie e logistica sul campo

La capacità di missione lunga non richiede sempre una batteria di bordo molto grande.

Esistono tre scelte architettoniche comuni:

1. Più energia a bordo per intervalli più lunghi tra il recupero.
2. Batterie sostituibili in modo che un veicolo possa tornare rapidamente in servizio.
3. Potenza di superficie quando il funzionamento continuo è più importante dell'alimentazione di bordo completamente autonoma.

Blue Robotics, ad esempio, specifica che la sua batteria BlueROV2 può essere sostituita in circa 30 secondi e supporta anche un’architettura di alimentazione di superficie separata per il funzionamento continuo.

L’energia di superficie cambia radicalmente il problema energetico. Invece di trasportare a bordo l’intera energia della missione, l’energia elettrica viaggia attraverso il cavo dalla superficie. Ciò elimina il normale limite di autonomia della batteria di bordo, sebbene la durata effettiva dell’implementazione dipenda ancora dalle caratteristiche dell’attrezzatura, dalle operazioni dell’equipaggio, dalla manutenzione, dalla gestione dei cavi e dalla fonte di alimentazione di superficie.

Domande sulla potenza di bordo rispetto a quella di superficie compaiono ripetutamente anche nelle comunità di utenti ROV, in particolare tra i costruttori che cercano di bilanciare le perdite di cavo, il peso del veicolo, la domanda attuale e la resistenza.

Il secondo riferimento che hai fornito raggiunge la stessa utile distinzione: i ROV alimentati a batteria e quelli di superficie hanno modelli di resistenza fondamentalmente diversi.

Per il lavoro sul campo ripetuto, il tempo di attività può quindi dipendere tanto dallo scambio dei pacchi, dalla logistica di ricarica e dalla pianificazione della batteria di riserva quanto dall'autonomia di una batteria.

Domande frequenti sulla batteria del drone subacqueo

Una batteria più grande garantisce sempre una maggiore autonomia del ROV?

Più wattora generalmente forniscono più energia immagazzinata, ma una batteria più grande non produce automaticamente un aumento proporzionale dell’autonomia del ROV. Il pacchetto aggiunto può modificare il peso, la galleggiabilità, le dimensioni e l’assetto del veicolo, mentre la batteria deve comunque soddisfare i requisiti di tensione e corrente. Confronta Che, non solo Ah, e valutare l'intero budget energetico della missione. Per le batterie personalizzate per droni subacquei, l’integrazione meccanica dovrebbe essere considerata insieme alla capacità elettrica.

Un drone sottomarino può funzionare continuamente grazie all'energia di superficie?

SÌ. Un ROV collegato correttamente progettato può ricevere energia elettrica da una fonte di alimentazione superiore invece di fare affidamento solo su una batteria di bordo. Blue Robotics offre una configurazione a potenza di superficie per il funzionamento continuo di BlueROV2.

Il sistema richiede molto più del semplice collegamento di un cavo di ricarica al veicolo. Le dimensioni del conduttore, la tensione di trasmissione, la caduta di tensione, l'elettronica di conversione, la protezione elettrica, i connettori sottomarini e l'architettura di alimentazione del ROV devono essere tutti progettati per il carico richiesto.

Quanto dura la batteria di un drone subacqueo prima della sostituzione?

L'autonomia per carica e la durata della batteria sono specifiche diverse. Il runtime descrive per quanto tempo una missione può funzionare prima di ricaricarsi; La durata di servizio descrive il modo in cui la batteria mantiene la capacità utilizzabile dopo ripetuti cicli di carica-scarica e invecchiamento del calendario.

La durata del ciclo dipende dalla chimica della cella, dalla profondità di scarica, dalla temperatura, dalle condizioni di carica, dalla domanda corrente, dallo stato di conservazione e dal criterio di fine vita del produttore. L'attuale specifica LiFePO4 da 24 V 20 Ah di MANLY indica 6.000 cicli alla profondità di scarica 80% nelle condizioni specificate.

Lo stato della batteria dovrebbe comunque essere valutato rispetto all'applicazione reale piuttosto che presumere che ogni field pack riproduca una cifra di ciclo di catalogo.

La capacità in Watt-ora è più utile degli Amp-ora per un ROV?

Sì, quando si confrontano batterie con voltaggi diversi. I wattora rappresentano l'energia immagazzinata perché combinano tensione e capacità amperora:

Wh = V × Ah

Un pacco da 25,6 V 20 Ah immagazzina 512 Wh, mentre un pacco da 25,6 V 50 Ah immagazzina 1.280 Wh. Gli ampere-ora da soli non possono mostrare quella differenza quando la tensione cambia. I valori di corrente devono quindi essere controllati separatamente perché i wattora descrivono la capacità energetica, non la quantità di corrente che il pacco può fornire in tutta sicurezza in una sola volta.

Quali informazioni dovrei fornire al produttore di batterie per una batteria ROV personalizzata?

Inizia con la tensione nominale del ROV, l'intervallo di tensione consentito, la durata della missione desiderata, la potenza media misurata, la corrente continua e di picco, le dimensioni dello spazio della batteria, i limiti di peso, il connettore, il metodo di ricarica, l'intervallo di temperatura, i requisiti BMS e il protocollo di comunicazione.

Descrivi anche la missione: ispezione visiva, mantenimento della stazione ad alta corrente, rilevamento sonar, manipolazione o un altro profilo di servizio. Questi dettagli consentono al produttore della batteria di tradurre l'autonomia richiesta in requisiti di energia, corrente, BMS, meccanici e di integrazione invece di selezionare un pacco solo dalla capacità Ah.

Conclusione

La risposta utile alla domanda “Quanto durano le batterie dei droni subacquei?” non è un singolo numero. Le specifiche ROV pubblicate mostrano già che un veicolo può fornire tempi di autonomia molto diversi a seconda che sia in bilico, a crociera leggera o operando con un'elevata domanda di propulsione.

Per l'ispezione visiva e l'osservazione lenta, una manovra efficiente e un assetto neutro possono aiutare a mantenere la potenza media relativamente bassa. Schemi di ricerca, transito prolungato, mantenimento della stazione ad alta corrente, sonar, manipolatori e altri carichi utili aumentano il fabbisogno energetico della missione.

Inizia con i wattora per stabilire l'energia immagazzinata, quindi verifica la tensione, la corrente continua, la corrente di picco, il comportamento del BMS, i requisiti ambientali e il ciclo di lavoro completo della missione.

Per lo sviluppo di ROV OEM, la batteria LiFePO4 da 24 V 20 Ah 512 Wh di MANLY Battery e la batteria per robot da 24 V 50 Ah 1.280 Wh forniscono due piattaforme di riferimento elettriche esistenti. MANLY può anche sviluppare configurazioni di batterie personalizzate in base ai requisiti di tensione, capacità, corrente, BMS, comunicazione, connettore, cablaggio e meccanici del progetto. Il sistema di alimentazione sottomarino finale dovrebbe quindi essere progettato e convalidato per la profondità operativa effettiva, la copertura, il carico utile e il profilo di missione del ROV.

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