Hibridación de energía; Uso de supercondensadores junto con baterías de iones para prolongar la vida activa de los sistemas UGV.

Creado, probado y creado por: Namin Shah, autor invitado IoT de Ubidots

Editado por: Dr. Daruisz Czarkowski | Descargue el artículo completo sobre hibridación de potencia aquí

Hoy en día, los dispositivos electrónicos mecánicos, como los drones y los robots, son cada vez más populares y útiles. Desde la vida y la muerte, las operaciones de búsqueda y rescate hasta el entretenimiento y todo lo demás, estos dispositivos se están integrando en nuestra sociedad moderna en el aire, la tierra y el agua. Sin embargo, la energía es un problema constante para estos dispositivos y posiblemente su mayor obstáculo en su desarrollo y uso. El contenido de este blog y el artículo posterior buscan resolver parte de este problema: la longevidad de la energía.

Los vehículos terrestres no tripulados (VUT) representan el grupo de dispositivos más viable donde un sistema de hibridación energética puede implementarse con éxito. Imagine un rover terrestre no tripulado que pudiera recorrer un continente entero utilizando únicamente energía solar. Los rover tradicionales alimentados por batería se quedarían cortos en este aspecto, ya que las baterías de iones de litio a bordo se degradarían con el tiempo hasta quedar inactivas. La mayoría de las baterías de iones de litio solo pueden soportar unos mil ciclos de carga antes de agotarse por completo, sin mencionar la pérdida de capacidad de almacenamiento tras cada ciclo. Esto puede evitarse por completo mediante el uso de supercondensadores y algoritmos inteligentes. Esencialmente, al utilizar más de un sistema de almacenamiento de energía, el rover presentado en el artículo adjunto logró prácticamente la capacidad de autoabastecerse cíclicamente con una protección razonable contra daños físicos. En el artículo adjunto, destacamos el uso de supercondensadores en conjunto con baterías de iones de litio tradicionales, de forma que imita los procesos biológicos de millones de organismos.

Pensemos en los humanos: no almacenamos ni utilizamos toda nuestra energía de un solo mecanismo mediante un único método. Entonces, ¿por qué deberían hacerlo nuestros robots? Los organismos vivos utilizan las reservas de glucógeno y grasa según la disponibilidad y la demanda de energía. Dado que los supercondensadores presentan las mismas ventajas y desventajas en los dispositivos electrónicos que el glucógeno en los organismos biológicos, se implementó un software y hardware que permitieron al rover cambiar su propia fuente de energía y analizar la disponibilidad energética de forma similar a un organismo vivo. Se probó un rover equipado con estas herramientas y se obtuvieron resultados que sugieren que podría recorrer largas distancias con una vida útil prácticamente ilimitada, a diferencia de los dispositivos tradicionales que solo utilizan baterías que se agotan tras varios ciclos de carga.

Descargar ahora : Supercondensadores en tándem con baterías para prolongar la autonomía de los sistemas UGV

Notas del proyecto

Este proyecto utiliza una placa Particle Photon Wifi para fines de prueba primaria. Los datos de corriente y voltaje en vivo se procesaron utilizando el servicio web Ubidots . El robot construido, probado y presentado en el documento adjunto puede controlarse manualmente a través de un transmisor de radio de larga distancia o puede operar de forma autónoma y administrar su propia energía. El algoritmo autónomo utiliza una regresión lineal diseñada para trabajar sobre la marcha en el fotón particle . La premisa del algoritmo es analizar datos de fotorresistores colocados en cada extremo del rover y "predecir" si moverse en cualquier dirección aumentaría la potencia de entrada de los paneles solares. Al realizar tales acciones, el rover mide la cantidad de energía consumida al realizar dichas acciones y se recompensa o se castiga a sí mismo dependiendo del clima o si esta acción aumentó o disminuyó la potencia de entrada total que alimenta el banco Supercap. El firmware del fotón se mantuvo intencionalmente simple como una demostración del poder incluso del aprendizaje automático simple. Con el avance de IoT, se pueden aplicar algoritmos informáticos más potentes para analizar los patrones climáticos y las condiciones del terreno para limitar el uso excesivo o los tiempos de operación inadecuados. Con la ayuda de la plataforma Ubidots , los datos de todos los sensores externos e internos se pueden utilizar para operar el rover de forma autónoma directamente a través de Internet.