Bateria ROV versus energia de superfície: qual arquitetura de energia se adapta à sua missão?

Um Bateria ROV geralmente é a melhor opção quando a mobilidade, a implantação rápida e uma corda mais leve e sem energia são importantes, enquanto a energia de superfície faz mais sentido quando o veículo deve permanecer submerso por longos períodos sem parar para trocar a bateria. Os sistemas híbridos podem combinar elementos de ambos quando a missão tem cargas variáveis ​​ou necessita de energia de reserva.

A decisão, portanto, não é simplesmente a capacidade da bateria versus autonomia ilimitada. A arquitetura de energia altera o diâmetro do cabo, as perdas elétricas, a massa do veículo, o equipamento de superfície, o fluxo de trabalho de carregamento, a capacidade de pico de potência e até mesmo como um ROV se comporta na corrente. Essas compensações no nível do sistema devem ser definidas antes que um OEM selecione a tensão, amperes-hora ou o fabricante da bateria.

O que muda quando uma bateria de ROV transfere energia para bordo?

Mover a fonte de energia primária para o ROV separa a potência de propulsão da corda de superfície. Isso pode reduzir a quantidade de cobre necessária na corda e torná-la mais fina, mas o veículo agora deve transportar energia armazenada e capacidade de descarga suficientes para a missão completa.

Os projetos comerciais demonstram por que essa distinção é importante. O Deep Trekker coloca baterias de íons de lítio dentro de seus ROVs especificamente para que a energia de propulsão não precise passar pela corda, reduzindo o diâmetro da corda e o arrasto potencial.

Tempo de execução, capacidade de energia e corrente de pico

A capacidade da bateria conta apenas parte da história. Uma especificação útil de potência de ROV precisa de pelo menos três números elétricos: energia armazenada em watts-hora, capacidade de corrente contínua e capacidade de corrente de pico de curta duração.

Watt-hora determina a energia teórica disponível ao longo do tempo. Somente amperes-hora podem ser enganosos porque um pacote de 30Ah a 24V armazena muito menos energia do que um pacote de 30Ah a 48V.

Uma relação de planejamento simples é:

Energia necessária (Wh) ≈ carga elétrica média (W) × tempo de operação (horas)

Se um ROV tiver em média 500 W para uma missão de duas horas, a carga sozinha representa cerca de 1.000 Wh antes de contabilizar perdas de conversão, energia de reserva, temperatura, envelhecimento da bateria ou margem operacional.

A corrente de pico é um requisito separado. Propulsores acelerando juntos, mantendo posição contra a corrente ou operando ao lado de um manipulador e iluminação de alta potência podem produzir uma carga curta bem acima da média da missão. Uma bateria de ROV, portanto, precisa de energia suficiente para resistência e capacidade de corrente suficiente para evitar quedas de tensão ou disparos de proteção BMS durante manobras exigentes.

Arrasto de amarração, mobilidade e massa do veículo

Uma bateria integrada adiciona massa e volume ao veículo, mas a remoção dos condutores de energia de propulsão pode simplificar a amarração.

Essa compensação se torna mais importante à medida que o comprimento da corda aumenta. O VideoRay documenta a relação diretamente: condutores maiores melhoram a transmissão de energia elétrica, mas condutores maiores também produzem uma corda mais espessa e maior arrasto. O Deep Trekker identifica da mesma forma o diâmetro reduzido da corda como uma vantagem de colocar baterias a bordo.

Isto é importante porque o arrasto da corda não é simplesmente um inconveniente na superfície. A água se movendo através de uma longa corda cria uma força que o ROV deve superar. Mais arrasto pode consumir parte da autoridade disponível do propulsor que de outra forma seria usada para posicionamento, inspeção ou transporte de carga útil.

Para trabalhos de inspeção móvel, uma bateria de ROV a bordo pode, portanto, afetar indiretamente a manobrabilidade, alterando o que a corda precisa transportar.

Carregamento, trocas de bateria e resposta à missão

A arquitetura alimentada por bateria muda a questão de “A fonte de superfície pode continuar fornecendo energia?” para “Quanto tempo produtivo de missão o fluxo de trabalho da bateria pode suportar?”

Para mergulhos de inspeção ocasionais, o tempo de recarga pode ter pouco impacto operacional. Para missões diárias repetidas, os pacotes sobressalentes, a corrente de carga, o tempo de troca e o número de carregadores podem determinar a disponibilidade total do sistema.

Um pacote trocável pode separar o tempo de entrega do veículo do tempo de carregamento: um pacote funciona enquanto outro carrega. Um pacote fixo exige que o operador planeje janelas de recarga ou outra forma de cobrança de oportunidade.

O Deep Trekker, por exemplo, usa diferentes estratégias de carregamento em suas plataformas ROV, incluindo baterias trocáveis ​​no REVOLUTION e suporte para carregamento em tempo de operação em alguns outros sistemas. A lição mais ampla de engenharia é que a arquitetura de carregamento deve ser planejada com o cronograma da missão, em vez de ser tratada como algo secundário.

O que muda quando a energia da superfície passa pela corda?

A energia de superfície remove o teto de energia a bordo, mas transfere o desafio de engenharia para o sistema de amarração e distribuição de energia. A resistência do condutor, a tensão de transmissão, a eficiência de conversão, o monitoramento do isolamento, o equipamento de superfície e o manuseio da corda tornam-se variáveis ​​centrais do projeto.

Os sistemas comerciais ilustram essa arquitetura. A Oceanbotics converte uma entrada de superfície de 100–240 Vca em 400 Vcc regulada para transmissão através de seu cabo Topside Power System, enquanto os sistemas VideoRay Mission Specialist também usam energia de cabo de 400 Vcc.

Tempo de execução contínuo vs perdas de tether

A energia de superfície pode manter um ROV operando sem retornar apenas para trocar ou recarregar as baterias de propulsão, desde que a fonte de energia de superfície e o sistema permaneçam disponíveis. Não remove perdas elétricas.

Um condutor de amarração tem resistência. Potência perdida à medida que o calor aumenta com o quadrado da corrente:

Perda de potência = I²R

Essa relação é uma das razões pelas quais a transmissão de baixa tensão e alta corrente se torna cada vez mais difícil à medida que a distância e a demanda de energia aumentam.

Se o ROV exigir mais corrente, a queda de tensão na corda aumenta. Se os engenheiros compensarem usando condutores substancialmente maiores, o peso e o diâmetro do cabo também poderão aumentar. A arquitetura de energia, portanto, precisa equilibrar a eficiência elétrica com os requisitos hidrodinâmicos e de manuseio.

A documentação do VideoRay captura esse compromisso de engenharia: condutores de amarração maiores fornecem maior capacidade de transmissão de energia, enquanto amarras mais grossas criam mais arrasto.

Tensão de transmissão, conversão DC-DC e design de tether

Tensão de transmissão mais alta permite que a mesma energia se mova através do cabo com corrente mais baixa.

Por exemplo, ignorando as perdas para ilustração:

• 2.000 W a 48 V requerem cerca de 41,7 A.
• 2.000 W a 400 V requerem 5A.

A corrente mais baixa altera drasticamente as perdas do condutor devido à relação I²R. O veículo pode então usar a conversão DC-DC isolada para trazer a alta tensão do cabo até os trilhos exigidos pelos propulsores, controladores, sensores, luzes e equipamentos de carga útil.

Esta arquitetura não é teórica. Os sistemas de energia VideoRay usam 400 Vcc através do cabo, enquanto uma arquitetura de energia modular ROV documentada usa entrada de cabo de 400 V e o converte em um barramento integrado regulado de 48 V antes de fornecer componentes eletrônicos de baixa tensão.

Tensão mais alta também aumenta os requisitos de isolamento, conector, monitoramento e serviço. A tensão de transmissão deve, portanto, ser projetada como parte do sistema elétrico completo do ROV, e não aumentada de forma independente para reduzir a perda do cabo.

Equipamento de superfície, proteção elétrica e complexidade de implantação

Um veículo movido a energia de superfície precisa de mais do que um cabo. O sistema pode incluir um estágio de entrada CA, conversão de energia, desligamento de emergência, proteção contra sobrecorrente, isolamento ou monitoramento de falha à terra, um carretel de amarração ou sistema de gerenciamento, conectores e um conversor do lado do ROV.

A documentação do Mission Specialist da VideoRay, por exemplo, especifica um GFCI/disjuntor no sistema de superfície e um monitor de isolamento de linha em seu circuito ROV de 400 Vcc.

A proteção elétrica merece atenção especial em relação à água. A OSHA explica que a proteção contra falta à terra é projetada para interromper a corrente quando uma falta cria um caminho de corrente não intencional; equipamentos de proteção, aterramento, isolamento e projeto de sistema têm funções distintas.

Para um OEM, isso significa que “energia contínua” nunca deve ser interpretada como simplesmente direcionar a alta tensão por um cabo mais longo. A arquitetura de energia de superfície requer projeto elétrico, proteção ambiental, gerenciamento de falhas e procedimentos operacionais apropriados ao sistema real.

Como você deve dimensionar uma bateria de ROV para a missão real?

Tamanho um Bateria ROV do perfil de potência da missão medido ou estimado, e não apenas de amperes-hora. O tempo de execução é um problema de energia, enquanto aceleração, manutenção de estação, ferramentas e outros eventos de alta carga também são problemas de entrega de corrente.

Uma bateria que satisfaça apenas um lado dessa equação ainda pode ser inadequada para o veículo.

Comece com o ciclo de trabalho, não com amperes-hora

Comece com tudo que atrai poder:

• propulsores horizontais e verticais;
• câmeras e computadores de bordo;
• luzes;
• sensores de sonar e navegação;
• cargas de manipuladores ou ferramentas;
• eletrônica de comunicações;
• bombas, atuadores ou equipamentos de carga útil.

A seguir, estime quanto tempo cada carga opera e em que nível de potência. Os propulsores raramente permanecem na potência máxima durante uma inspeção inteira, enquanto as luzes ou os componentes eletrônicos de controle podem funcionar continuamente.

Isso produz um orçamento de energia mais útil do que simplesmente adicionar a potência máxima de cada componente.

Para trabalhos de protótipo e validação, é preferível o registro real de tensão e corrente. Um fabricante de bateria pode então ver a carga normal, a carga ociosa, os períodos sustentados de alta carga e os picos transitórios, em vez de projetar a partir de um único número de placa de identificação.

Conta para picos de propulsores e cargas úteis

O consumo médio de energia determina grande parte do tempo de execução, mas o BMS e as células devem tolerar a corrente exigida no momento mais difícil da missão.

Considere um ROV de inspeção que navega com impulso modesto na maior parte do tempo, mas ocasionalmente tem que resistir à corrente enquanto opera um manipulador. A bateria pode ter watts-hora suficientes para várias horas de operação média, mas ainda assim atingir um limite de corrente quando a demanda de propulsão e de ferramentas atinge o pico simultaneamente.

A revisão do projeto deve, portanto, definir:

corrente contínua máxima + corrente de pico esperada + duração do pico

Esses valores afetam as células, BMS, barramentos internos, conectores, cabos, fusíveis e comportamento térmico do pacote completo.

A mesma lógica se aplica ao carregador. Uma bateria LiFePO4 de alta capacidade não suporta automaticamente qualquer corrente de carga desejada; o sistema de carregamento deve permanecer dentro dos limites de carregamento especificados da bateria e da lógica BMS.

Adicione energia utilizável, temperatura e margem de envelhecimento

Os watts-hora da placa de identificação não devem ser tratados como energia de missão garantida.

A quantidade utilizável pode ser afetada pelos limites de proteção da bateria, eficiência de conversão, temperatura operacional, envelhecimento da célula, nível de corrente e reserva que o operador escolhe manter para recuperação.

Em vez de aplicar uma porcentagem universal a cada bateria de ROV, os engenheiros deveriam estabelecer uma margem a partir do risco da missão e do comportamento validado do sistema. Um veículo de inspeção em águas rasas que possa ser facilmente recuperado não requer necessariamente a mesma filosofia de reserva que um veículo offshore difícil.

As especificações da bateria também devem utilizar limites ambientais realistas. Se um projeto precisar operar ou carregar em temperaturas fora da faixa validada de um pacote padrão, o requisito pertence à especificação da bateria antes da finalização do projeto do gabinete e do BMS.

Como a bateria MANLY pode suportar uma arquitetura de bateria ROV personalizada?

A bateria MANLY pode usar o existente Bateria robótica LiFePO4 plataformas como pontos de partida elétricos para projetos de robôs subaquáticos OEM. A bateria final do ROV ainda precisa ser projetada em torno da tensão, corrente, envelope mecânico, método de carregamento, comunicações, ambiente operacional e invólucro de pressão do veículo.

Uma bateria de robô com classificação IP padrão não deve ser representada como uma bateria submarina com classificação de profundidade. A IEC 60529 define classificações de proteção contra ingresso de gabinetes; ele por si só não certifica um gabinete para uma profundidade de operação submarina especificada ou pressão hidrostática externa.

Bateria de robô LiFePO4 24V 30Ah como linha de base elétrica compacta

Bateria viril do robô de 24V 30Ah LiFePO4

Parâmetros principais: 25,6 V nominais, 30 Ah, 768 Wh, descarga contínua de 30 A, pico de 60 A por 1–3 segundos, barramento RS485/RS232/CAN opcional, configuração padrão IP65.

A razão mais forte para considerar esta plataforma durante o projeto elétrico inicial do ROV não é simplesmente sua capacidade de 30Ah. A combinação de 768Wh de energia armazenada e limites de corrente contínuos e de curta duração claramente definidos fornecem à equipe de engenharia informações suficientes para comparar o pacote com um rastreamento preliminar de energia da missão.

Na descarga contínua de 30A, a arquitetura elétrica pode ser verificada em relação à demanda sustentada do propulsor e da eletrônica; o pico curto de 60A fornece uma referência separada para carregamento transitório. MANLY também oferece suporte a dimensões personalizáveis, materiais de gabinete, conexões de saída e comunicação opcional, permitindo que um projeto OEM integre o status da bateria e dados de controle em vez de tratar o pacote como uma caixa de energia isolada.

Para um projeto de ROV, entretanto, IP65 não é uma especificação de profundidade submarina. Esta plataforma faz sentido como uma linha de base elétrica e BMS quando um projeto precisa de uma bateria LiFePO4 compacta de classe 24V, enquanto o invólucro subaquático acabado, os conectores, a tolerância de pressão, o caminho térmico e a validação em nível de veículo são projetados para a profundidade necessária.

Bateria de robô LiFePO4 48V 60Ah como linha de base de maior energia

Bateria viril do robô de 48V 60Ah LiFePO4

Parâmetros principais: 51,2V nominal, 60Ah, 3.072Wh, descarga contínua de 60A, pico de 90A em 1 segundo; As configurações ABS/IP67 e metal/IP65 estão listadas.

Com 3.072Wh, esta plataforma fornece quatro vezes a energia nominal armazenada da plataforma de 768Wh 24V, ao mesmo tempo que move o veículo para uma arquitetura elétrica de classe de 48V. O significado prático não é apenas um tempo de execução teórico mais longo: para a mesma energia elétrica, uma tensão mais alta do sistema pode reduzir a corrente no sistema de distribuição do lado da bateria, dependendo da arquitetura real do veículo e do projeto do conversor.

A especificação publicada suporta descarga contínua de 60A e pico de 90A abaixo de um segundo. Duas configurações de gabinete estão listadas: uma versão ABS de aproximadamente 24 kg com classificação IP67 e uma versão metálica de aproximadamente 26 kg com classificação IP65. Comunicação opcional e conectores configuráveis ​​também estão disponíveis.

Essas distinções fornecem a um OEM pontos de partida úteis para estudos de embalagens e orçamento de energia. Eles não substituem a validação submarina. Uma aplicação ROV de 48 V ainda requer um invólucro e uma interface elétrica projetada para a profundidade de imersão, pressão, flutuabilidade, transferência de calor, sistema de conector e procedimento de serviço pretendidos.

BMS, comunicações e gabinete submarino devem ser projetados juntos

Um pacote ROV personalizado é um projeto de integração de sistema, não simplesmente uma versão à prova d'água de uma bateria de catálogo.

A bateria MANLY suporta personalização OEM de tensão, capacidade, corrente, dimensões, conectores, configuração de gabinete e interfaces de comunicação. Suas plataformas robóticas incluem opções CAN Bus, RS485 e RS232, permitindo que a bateria troque dados com um controlador do veículo onde o projeto assim o exigir.

Esses dados podem ser usados ​​para projetar funções em torno do estado de carga, temperatura, tensão, corrente, alarmes e lógica de carregamento, dependendo da implementação final do BMS.

Para uma plataforma subaquática, o fabricante de baterias e a equipe de engenharia do ROV deve definir pelo menos:

• tensão operacional e máxima;
• missão watt-hora;
• corrente contínua e transitória;
• dimensões da embalagem e limites de massa;
• Limiares de proteção BMS;
• protocolo de comunicação;
• interface do carregador;
• requisitos de conector e fiação;
• temperaturas de operação e carregamento;
• requisitos de gabinete e pressão;
• requisitos de transporte e qualificação do produto.

A qualificação de transporte e a qualificação submarina devem permanecer separadas. Nos Estados Unidos, a PHMSA declara que as células e baterias de lítio oferecidas para transporte devem ser de um projeto que tenha passado nos testes aplicáveis ​​da ONU 38.3, enquanto a tolerância à pressão e a validação do sistema subaquático abordam diferentes perigos.

Para um OEM que busca um ambiente configurável Bateria LiFePO4, essa separação é útil: desempenho elétrico, conformidade de transporte, proteção contra entrada e projeto de pressão submarina podem ser especificados e validados como requisitos distintos, em vez de serem reunidos em uma única afirmação de “bateria à prova d’água”.

Quando uma arquitetura de energia de ROV híbrido faz mais sentido?

Uma arquitetura híbrida torna-se útil quando a carga média da missão, picos curtos de energia, tempo de execução e necessidades de recuperação não podem ser tratados de forma eficiente por um único caminho de energia.

A implementação exata varia. A energia de superfície pode transportar a carga base enquanto uma bateria a bordo amortece a demanda transitória, ou uma corda pode fornecer energia de carga limitada enquanto a bateria continua sendo a fonte primária de propulsão.

Alimentação de superfície assistida por bateria

Uma abordagem híbrida é dimensionar o caminho de energia do tether em torno de uma porção constante ou previsível da demanda do veículo, ao mesmo tempo em que usa armazenamento a bordo para suportar eventos curtos de alta carga.

O valor da engenharia é simples: a corda não precisa necessariamente transportar cada propulsão instantânea ou pico de ferramenta se a bateria e a eletrônica de potência forem projetadas para absorver a diferença.

Este conceito também mostra porque a corrente de pico não deve ser confundida com a potência média da missão. Um veículo pode ter em média algumas centenas de watts durante uma inspeção, mas exigir consideravelmente mais durante uma breve manobra.

As arquiteturas de energia comerciais de ROV já demonstram que diferentes fontes podem alimentar um sistema elétrico comum a bordo. Uma arquitetura modular VideoRay documentada, por exemplo, suporta energia de longa duração, bem como fontes redundantes de bateria integrada de 48 V que alimentam a rede de energia regulada do veículo.

Carregamento do Tether durante períodos de carga mais baixa

Uma segunda abordagem usa o cabo para enviar menos energia do que o ROV poderia exigir em plena carga. Quando o consumo do veículo cai abaixo do fornecimento de energia disponível, o excesso de energia pode ser direcionado para carregar a bateria de bordo se o carregador e o BMS forem projetados para esse modo de operação.

Esta ideia aparece repetidamente nas discussões de engenharia de ROV porque pode estender a duração da missão sem forçar a corda a transportar continuamente a corrente máxima do propulsor. Os usuários perguntam especificamente se uma bateria integrada pode permanecer conectada enquanto recebe carga da superfície, mostrando que o compartilhamento de energia e o comportamento de carga durante a operação são preocupações reais de design, em vez de tópicos puramente teóricos.

A implementação não é tão simples quanto conectar um cabo de carregador. Os engenheiros devem levar em conta a saída do carregador, os limites de carga da bateria, o comportamento simultâneo da carga, a lógica BMS, a queda de tensão do cabo, a estratégia de aterramento ou isolamento e o que acontece quando a demanda do ROV excede o fornecimento do cabo.

Redundância e poder de recuperação segura

Uma bateria integrada também pode desempenhar uma função mais restrita: manter vivos sistemas selecionados após a perda do caminho principal de energia de superfície.

A carga de backup necessária pode incluir componentes eletrônicos de controle, comunicações, navegação ou outro subsistema crítico para recuperação, em vez de todos os propulsores e cargas úteis. Essa distinção pode reduzir a quantidade de energia que deve ser transportada a bordo.

A redundância ainda deve ser projetada em torno de casos de falha definidos. Uma bateria não garante automaticamente a recuperação após qualquer falha no cabo ou no veículo. O projeto deve definir qual equipamento permanece ligado, como o ROV detecta a falha, por quanto tempo a energia de reserva é necessária e qual ação de recuperação é fisicamente possível.

Para projetos MANLY Battery OEM, interfaces de comunicação e lógica BMS personalizadas podem ser especificadas em torno da função pretendida do pacote, quer o projeto exija energia de propulsão primária, suporte de pico ou uma função dedicada de energia de backup.

Bateria ROV ou energia de superfície: uma estrutura de decisão missão por missão

A arquitetura deve seguir a missão. Comece com tempo de operação, comprimento da corda, condições atuais, potência de carga útil, mobilidade, equipamento de suporte e estratégia de recuperação; então projete o Bateria ROV ou sistema de energia de superfície em torno desses requisitos.

Inspeções móveis curtas e implantações remotas

A energia da bateria a bordo é especialmente atraente quando a equipe precisa transportar o ROV para um local remoto, lançar rapidamente e evitar geradores ou um console de superfície de alta potência.

Exemplos típicos incluem inspeção de cascos, inspeção de tanques ou reservatórios, verificações de aquicultura, observação de locais confinados e tarefas curtas de busca.

Uma corda mais leve que transporta principalmente comunicações em vez de energia de propulsão pode reduzir o manuseio e o arrasto do cabo. A compensação é um orçamento de energia finito, portanto o cronograma da missão deve incluir energia de reserva e carregamento ou substituição da bateria.

Para um programa OEM, um pacote personalizado compacto Bateria LiFePO4 pode ser projetado em torno do envelope real do veículo, do perfil atual e do procedimento de parada planejado, em vez de maximizar a capacidade às custas do veículo completo.

Inspeção de longa duração, ferramentas e manutenção de estações

A energia de superfície torna-se atraente quando parar para trocar as baterias interromperia o próprio trabalho.

A inspeção da tubulação, a observação prolongada, as longas sessões de treinamento, o uso de ferramentas ou a manutenção prolongada da estação podem impor demandas sustentadas de energia ao veículo. A Oceanbotics posiciona seu sistema de alimentação topside de 400V DC para este tipo de operação contínua sem trocas de bateria a bordo.

A questão de engenharia correta não é simplesmente “Quanto tempo pode funcionar?” mas “O sistema de amarração e conversão de energia pode fornecer a potência contínua e de pico necessária no comprimento implantado?”

A resistência do cabo, a seção transversal do condutor, a capacidade do conversor, a alimentação da superfície, os limites térmicos e a proteção elétrica devem permanecer dentro do envelope de projeto.

Missões profundas, de longa duração ou de serviço misto

Missões mais longas ou mais complexas devem ser avaliadas a nível de sistema, em vez de atribuídas automaticamente à bateria ou à energia de superfície.

Amarras longas aumentam a importância do arrasto hidrodinâmico e da perda de transmissão de potência. A transmissão de alta tensão pode reduzir a perda de corrente e de condutor, mas introduz requisitos de conversão, isolamento, conector e proteção. Uma bateria a bordo evita a transmissão da energia de propulsão através do cabo, mas a energia armazenada e a embalagem do veículo tornam-se variáveis ​​limitantes.

As missões de serviço misto podem, portanto, justificar um terceiro caminho: utilizar energia a bordo, energia de superfície ou ambas em proporções que se ajustem ao traçado de potência real.

A seleção final deverá responder a cinco questões:

1. Quantos watts-hora a missão planejada requer?
2. Quais são as cargas máximas contínuas e de curta duração?
3. Quanta amarra o veículo pode tolerar hidrodinamicamente?
4. Que infraestrutura de superfície a equipe operacional pode implantar de forma realista?
5. O que acontece quando o caminho de alimentação primário é interrompido?

Uma vez conhecidas essas respostas, a tensão da bateria, a capacidade, a corrente de descarga, os condutores de amarração, os conversores, o hardware de carregamento e a comunicação BMS tornam-se resultados de engenharia, em vez de suposições.

Perguntas frequentes

Uma bateria de ROV pode ser carregada através do cabo enquanto o ROV está operando?

Sim, um sistema projetado adequadamente pode usar a energia do cabo para suportar as cargas do veículo e carregar uma bateria integrada quando a energia de entrada disponível exceder o consumo de corrente. O carregador, o BMS, o limite de corrente de carga da bateria, a queda de tensão do cabo e a arquitetura de isolamento devem suportar operação simultânea. Esta abordagem pode prolongar a resistência sem exigir que o cabo suporte todos os picos de propulsão, mas necessita de um design deliberado de gestão de energia em vez de uma ligação direta ao carregador.

Um ROV alimentado por bateria ainda precisa de uma corda?

Muitas vezes, sim. Mover a energia de propulsão a bordo não elimina necessariamente a necessidade de comunicações, vídeo, telemetria, recuperação física ou outras funções de amarração. ROVs comerciais alimentados por bateria podem, portanto, usar uma corda mais fina porque a corda não precisa transportar energia de propulsão. O Deep Trekker usa especificamente baterias integradas para reduzir o diâmetro da corda e o arrasto associado.

Por que alguns ROVs enviam centenas de volts pela corda?

Tensão mais alta reduz a corrente necessária para transmitir uma determinada quantidade de energia. A corrente mais baixa reduz as perdas do condutor I²R e pode reduzir a quantidade de cobre necessária em uma corda longa. Os sistemas ROV comerciais da Oceanbotics e VideoRay usam arquiteturas de tether de 400 Vcc e convertem a energia a bordo conforme necessário. Os sistemas de alta tensão também requerem isolamento, conectores, monitoramento e proteção adequados.

Uma bateria IP67 é automaticamente adequada para um ROV subaquático?

Não. IP67 é uma classificação de proteção contra entrada de gabinete, não uma certificação de que uma bateria pode suportar uma pressão hidrostática submarina específica ou operar em uma determinada profundidade do oceano. A IEC 60529 cobre a proteção do gabinete contra acesso, sólidos e entrada de água. Uma bateria de ROV ainda precisa de pressão, conector, vedação, validação térmica e de sistema completo para a profundidade pretendida.

Que informações um OEM deve fornecer ao fabricante de baterias para um pacote de ROV personalizado?

Fornece tensão nominal e máxima, watt-hora de missão, corrente contínua, corrente de pico e duração, método de carregamento, dimensões disponíveis, alvo de massa, conectores, comunicação BMS, faixa de temperatura, exposição ambiental, conceito de invólucro de pressão, procedimento de serviço e requisitos de qualificação. Um fabricante de bateria qualificado pode então projetar tensão, células, BMS, fiação, interfaces de gabinete e comportamento de carregamento em torno do ROV, em vez de tratar a capacidade como o único requisito.

Conclusão

A decisão mais importante sobre a potência do ROV acontece antes da seleção da capacidade da bateria.

Um a bordo Bateria ROV funciona bem quando a missão valoriza a portabilidade, o arrasto reduzido do cabo de energia e a implantação remota simples. A energia de superfície é adequada para operações onde o fornecimento contínuo de energia supera a infraestrutura adicional de amarração e superfície. Os sistemas híbridos criam outro caminho de engenharia quando a potência média, a demanda de pico, a cobrança e a redundância precisam ser tratadas de maneira diferente.

Para projetos OEM, a especificação de bateria mais útil combina energia, corrente contínua, corrente de pico, integração mecânica, comunicação BMS, estratégia de carregamento e requisitos ambientais. As plataformas robóticas LiFePO4 de 24V 30Ah e 48V 60Ah da MANLY Battery fornecem duas linhas de base elétricas existentes, enquanto tensão personalizada, capacidade, corrente, dimensões, comunicação, conectores e integração BMS podem ser desenvolvidas em torno do veículo final.

Em última análise, uma bateria LiFePO4 personalizada deve ser projetada como parte da arquitetura de energia do ROV – e não selecionada como um componente isolado.

Saiba mais sobre bateria