Hybridation de puissance ; utiliser des supercondensateurs en tandem avec des batteries ioniques pour prolonger la durée de vie active des systèmes UGV
Conçu, testé et rédigé par : Namin Shah, auteur invité IoT pour Ubidots
Édité par : Dr Daruisz Czarkowski | Téléchargez l'article complet sur l'hybridation de puissance ici
Aujourd'hui, les dispositifs électromécaniques tels que les drones et les robots sont de plus en plus populaires et utiles. Qu'il s'agisse de situations critiques, de recherches et de sauvetages, de divertissement ou d'autres domaines, ces appareils s'intègrent à notre société moderne, dans les airs, sur terre et sous l'eau. L'alimentation électrique représente cependant un défi constant pour ces dispositifs et constitue sans doute leur principal frein à leur développement et à leur utilisation. Le contenu de ce blog et de l'article qui suivra vise à résoudre une partie de ce problème : l'autonomie énergétique.
Les véhicules terrestres sans pilote (UGV) représentent le groupe d'appareils le plus viable pour la mise en œuvre d'un système d'hybridation énergétique. Imaginez un rover terrestre sans pilote capable de parcourir un continent entier en utilisant uniquement l'énergie solaire. Les rovers traditionnels alimentés par batterie seraient inadaptés à cet égard, car leurs batteries lithium-ion embarquées finiraient par se dégrader. La plupart des batteries lithium-ion ne supportent qu'un millier de cycles de charge avant de rendre l'âme, sans parler de la perte de capacité de stockage après chaque cycle. Ce problème peut être totalement évité grâce à l'utilisation de supercondensateurs et d'algorithmes intelligents. En utilisant plusieurs systèmes de stockage d'énergie, le rover présenté dans l'article ci-joint parvient à assurer une alimentation cyclique quasi autonome, à condition d'être correctement protégé des dommages physiques. Dans cet article, nous mettons en lumière l'utilisation de supercondensateurs en tandem avec des batteries lithium-ion traditionnelles, une approche qui imite les processus biologiques de millions d'organismes.
Prenons l'exemple des humains : nous ne stockons et n'utilisons pas toute notre énergie dans un seul mécanisme et par une seule méthode. Alors pourquoi nos robots le feraient-ils ? Les organismes vivants utilisent leurs réserves de glycogène et de graisse en fonction de la disponibilité et de la demande énergétiques. Puisque les supercondensateurs présentent les mêmes avantages et inconvénients dans les appareils électroniques que le glycogène dans les organismes vivants, des logiciels et du matériel permettant au rover de gérer sa propre source d'énergie et d'analyser la disponibilité énergétique, à l'instar d'un organisme vivant, ont été mis en œuvre. Un rover équipé de ces outils a été testé et les résultats suggèrent qu'il pourrait parcourir de longues distances avec une autonomie quasi illimitée, contrairement aux appareils traditionnels qui fonctionnent uniquement avec des batteries dont la capacité diminue après quelques cycles de charge.
Téléchargez dès maintenant : Supercondensateurs en tandem avec des batteries pour prolonger l'autonomie des systèmes de véhicules terrestres sans pilote (UGV)
Notes de projet
Ce projet utilise une carte Particle Photon Wifi pour les tests initiaux. Les données de courant et de tension en temps réel ont été traitées via le service web Ubidots . Le robot conçu, testé et présenté dans le document joint peut être contrôlé manuellement par un émetteur radio longue portée ou fonctionner de manière autonome en gérant sa propre alimentation. L'algorithme autonome utilise une régression linéaire conçue pour fonctionner en temps réel sur la carte particle Photon. Le principe de cet algorithme est d'analyser les données des photorésistances placées à chaque extrémité du rover et de « prédire » si un déplacement dans une direction ou une autre augmenterait la puissance d'entrée des panneaux solaires. Lors de tels déplacements, le rover mesure la puissance consommée et s'auto-régule en fonction des conditions météorologiques et de l'impact de ces déplacements sur la puissance totale alimentant le banc de supercondensateurs. Le firmware de la carte Photon a été volontairement simplifié afin de démontrer la puissance d'un apprentissage automatique, même simple. Avec le développement de l'Internet des IoT, des algorithmes informatiques plus puissants pourront être utilisés pour analyser les conditions météorologiques et le 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.
