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Énergie

Batteries et autonomie des robots : Wh, tension et ce qui vide une batterie

Pourquoi indiquons-nous la capacité des batteries en wattheures, et pourquoi l’autonomie réelle varie-t-elle autant ? Un guide pratique sur les batteries de robots, les systèmes de gestion de batterie, la recharge et l’état de santé de la batterie sur les robots d’occasion.

Les robots mobiles emportent leur énergie avec eux. La quantité qu’ils peuvent stocker, et la vitesse à laquelle ils la consomment, déterminent combien de temps ils travaillent, combien ils pèsent et comment ils sont expédiés.

Pourquoi des wattheures

Les fabricants indiquent souvent la capacité en milliampères-heures (mAh) pour une tension donnée. L’énergie, qui détermine l’autonomie, est le produit de la capacité par la tension, exprimé en wattheures (Wh). Un pack de 15 000 mAh sous 21,6 V contient environ 324 Wh. C’est pourquoi DroidBazaar enregistre la capacité des batteries en Wh : cela permet de comparer équitablement des robots de tensions différentes. Lorsqu’une source ne donne que les mAh et la tension, nous ne calculons pas de valeur nous-mêmes : nous laissons le champ vide et reprenons les chiffres de la source dans les notes.

Pourquoi l’autonomie varie autant

Les autonomies publiées sont mesurées dans des conditions précises. L’autonomie réelle dépend :

  • De ce que fait le robot : monter une pente, porter une charge utile ou faire tourner de l’IA sur l’ordinateur embarqué consomme bien plus que de rester immobile.
  • De la température : une batterie froide fournit moins d’énergie.
  • De l’âge de la batterie : la capacité diminue avec les cycles de charge et le temps.

Lisez toujours les notes associées à une valeur d’autonomie, par exemple « avec batterie standard » ou « sans charge ».

Schéma d’une cellule lithium-ion : anode en graphite à gauche, séparateur au milieu, cathode à droite, ions lithium se déplaçant vers la droite à travers l’électrolyte et électrons circulant à travers le robot dans un circuit extérieur.
Pendant que le robot fonctionne, les ions lithium passent de l’anode à la cathode à l’intérieur de la cellule, et les électrons circulent à travers le robot. La recharge les ramène en sens inverse. (DroidBazaar, CC BY 4.0 (s’ouvre dans un nouvel onglet))

À l’intérieur d’un pack

Schéma de cellules de batterie disposées en deux rangées, reliées à un boîtier BMS puis au robot, avec la formule énergie égale capacité multipliée par tension.
Les cellules en série additionnent la tension, les rangées en parallèle additionnent la capacité ; le système de gestion de batterie protège le pack. (DroidBazaar, CC BY 4.0 (s’ouvre dans un nouvel onglet))

Un pack de batterie de robot contient de nombreuses cellules lithium-ion connectées en série (pour la tension) et en parallèle (pour la capacité), ainsi qu’un système de gestion de batterie (BMS) qui équilibre les cellules, mesure leur température et coupe l’alimentation en cas de problème. Les packs amovibles permettent au robot de continuer à travailler pendant qu’un autre pack se recharge.

Dessins de trois formats de cellules lithium-ion côte à côte : une cellule cylindrique, une cellule poche plate et une cellule prismatique rectangulaire.
Comparaison côte à côte des trois formats courants de cellules lithium-ion : cylindrique, poche (pouch) et prismatique. (CRBAman (s’ouvre dans un nouvel onglet), CC BY-SA 4.0 (s’ouvre dans un nouvel onglet))

Recharge et station d’accueil

De nombreux robots de service retournent seuls à leur station d’accueil. Le temps de charge dépend de la puissance du chargeur et de la taille du pack ; les chargeurs ralentissent à mesure que le pack approche de la pleine charge afin de protéger les cellules, si bien que la dernière partie de la recharge est la plus longue.

Acheter d’occasion : vérifiez l’état de la batterie

L’usure de la batterie est l’un des plus gros coûts cachés d’un robot d’occasion. Demandez au vendeur l’état de santé de la batterie ou le nombre de cycles affiché par l’application du robot, et vérifiez le prix d’une batterie de remplacement avant d’acheter. Voir comment acheter un robot d’occasion.

Au-delà de certains seuils d’énergie, les packs lithium-ion nécessitent des précautions particulières pour le transport aérien. Renseignez-vous auprès du transporteur avant d’expédier un robot ou une batterie de rechange.

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