Hybridation de puissance ; utiliser des supercondensateurs en tandem avec des batteries ioniques pour prolonger la durée de vie active des systèmes UGV
Construit, testé et rédigé par : Namin Shah, auteur invité IoT d' Ubidots
Edité par : Dr Daruisz Czarkowski | Téléchargez le document complet sur l'hybridation de puissance ici
Aujourd’hui, les appareils électroniques mécaniques tels que les drones et les robots deviennent de plus en plus populaires et utiles. De la vie à la mort, des opérations de recherche et de sauvetage au divertissement et tout le reste, ces appareils trouvent leur place dans notre société moderne dans les airs, sur terre et dans l'eau. La puissance est cependant un problème constant pour ces appareils et peut-être leur plus grande contrainte en matière de développement et d’utilisation. Le contenu de ce blog et de l’article ultérieur vise à résoudre une partie de ce problème : la longévité de l’énergie.
Les véhicules terrestres sans pilote (UGV) représentent le groupe de dispositifs le plus viable où un système d’hybridation de puissance peut être mis en œuvre avec succès. Imaginez un rover terrestre sans pilote qui pourrait traverser un continent entier en utilisant uniquement l’énergie solaire pour produire de l’énergie. Les rovers traditionnels alimentés par batterie ne seraient pas à la hauteur à cet égard, car les batteries lithium-ion embarquées finiraient par se dégrader et devenir inactives. La plupart des batteries Li-Ion ne peuvent gérer qu'un millier de cycles de charge environ avant de mourir complètement, sans parler de la capacité de stockage perdue après chaque cycle. Cela peut être complètement évité grâce à l’utilisation de supercondensateurs et d’algorithmes intelligents. Essentiellement en utilisant plus d'un système de stockage d'énergie, le rover présenté dans le document ci-joint a plus ou moins atteint la capacité d'auto-entretenir une énergie cyclique lorsqu'il bénéficie d'une protection raisonnable contre les dommages physiques. Dans l’article ci-joint, nous soulignons l’utilisation de supercondensateurs en tandem avec des batteries lithium-ion traditionnelles de manière à imiter les processus biologiques de millions d’organismes.
Pensez à nous, les humains, nous ne stockons pas et n’utilisons pas toute notre énergie dans un seul mécanisme et par une seule méthode. Alors pourquoi nos robots devraient-ils le faire ? Les organismes vivants utilisent les réserves de glycogène et de graisse en fonction de la disponibilité et de la demande en énergie. Étant donné que les supercondensateurs présentent les mêmes forces et faiblesses dans les appareils électroniques que le glycogène dans les organismes biologiques, des logiciels et du matériel permettant au rover de changer de source d'alimentation et d'analyser la disponibilité de l'énergie, un peu comme un organisme vivant, ont été mis en œuvre. Un rover équipé de ces outils a été testé et a fourni des résultats suggérant qu'il pourrait parcourir de longues distances avec une durée de vie pratiquement illimitée, contrairement aux appareils traditionnels qui utilisent uniquement des batteries qui s'éteignent après un certain nombre de cycles de charge.
Téléchargez maintenant : Des supercondensateurs en tandem avec des batteries pour prolonger la portée des systèmes UGV
Notes de projet
Ce projet utilise une carte Particle Photon Wifi à des fins de tests principaux. Les données de courant et de tension en direct ont été traitées à l'aide du service Web Ubidots . Le robot construit, testé et présenté dans le document ci-joint peut être contrôlé manuellement via un émetteur radio longue distance ou il peut fonctionner de manière autonome et gérer sa propre alimentation. L'algorithme autonome utilise une régression linéaire conçue pour fonctionner à la volée sur le photon de la particule. Le principe de l'algorithme est d'analyser les données des photorésistances placées à chaque extrémité du mobile et de « prédire » si un déplacement dans l'une ou l'autre direction augmenterait la puissance d'entrée des panneaux solaires. En effectuant de telles actions, le rover mesure la quantité d'énergie consommée pour entreprendre de telles actions et se récompense ou se punit en fonction de la météo ou non. Cette action augmente ou diminue la puissance d'entrée totale alimentant la banque Supercap. Le micrologiciel du photon a été intentionnellement simplifié pour démontrer la puissance d’un apprentissage automatique, même simple. Avec les progrès de IoT , des algorithmes informatiques plus puissants peuvent être appliqués pour analyser les conditions météorologiques et les conditions du terrain afin de limiter la surutilisation ou les périodes de fonctionnement inappropriées. Grâce à la plateforme Ubidots , les données de tous les capteurs externes et internes peuvent être utilisées pour faire fonctionner le rover de manière autonome directement via Internet.
