当直流电动机需要24V运行时,如何为全地形机器人选择电池

这是我计划使用四轮驱动机器人应对复杂地形的问题之一。而且由于没有电能,我的机器人只是一件简单的家具,因此在本文中,我必须找到技术和电池价格之间的最佳报告,以使我的机器人能够正常运行1.5个小时。

此外,为简化机器人的电源系统,我将使用两节12V电池。我不会为每种类型的组件使用标称电压不同的多个电池,因为它们的电压范围可能会有所不同。一世 ’保持一切尽可能简单。

我知道仅使用一个标称电压有优点也有缺点。优势之一是我可以只用一个电池充电器同时为电池充电。第二个优点是平台重量轻。鉴于机器人将在室外工作,因此重量轻可能是牵引的优势。较轻的机器人需要较少的功率,因此我需要较小的电池才能获得更长的运行时间。

缺点是,由于某些电子设备通常在与执行器和传感器不同的电压下工作,因此我不得不使用许多稳压器。

定义需求

这些是直流电动机的理论值’将用于构建机器人。这是 如何为必须构建的全地形机器人选择24V直流电动机.

  • 转速:148
  • 扭矩:2 X 6.12Nm = 12.24Nm

而且,我’以更接近上述规格的直流电动机为例。这是一个350W,24V,10.7Nm的电流,在失速状态下的电流不超过18.7A。

我认为充电平均需要1.5个工作小时,对于这台机器人来说,这绰绰有余。

我在这里做了一些计算:

  • 直流电动机:4 X 24V标称值,堵转时为18.7A
  • 两次充电之间的时间:1.5小时

计算电池容量的公式为:

  • 4个马达x 18.7 A /马达x 1.5小时= 112.2 Ah电池容量

好吧,让’深吸一口气尝试减少一些数字。失速电流是电机施加最大扭矩时消耗的最大电流。但是,电动机通常会在有限的时间段内以最大转矩运行。当然,我的传感器和电子设备会消耗掉我的电池,但是与直流电动机相比,这些组件消耗的电流微不足道。因此,运行1.5小时所需的电池容量小于112.2 Ah。

所以我’我将考虑每个电动机消耗的平均电流为9A。

重新计算电池容量:

  • 4个电机x 9 A /每个电机x 1.5小时=电池容量为54 Ah

因此,两节12V 54 Ah电池将持续约1.5小时。

技术与价格之间的最佳报告

下面,我探讨了脑海中所有用于电池的化学物质。

镍氢电池

这些电池可用于丰田普锐斯(Toyota Prius)等混合动力汽车,并且做得很好。 镍氢电池电池不受内存影响,这意味着每次充电都应使电池充满电。通常,这些电池价格便宜,重量也比其他电池轻,这可以为我节省一些在斜坡和崎uneven地形上的扭矩。

但是这些电池有问题。我没有’找不到适合我需求的电池。因此,我必须继续使用下一个电池。

镍镉

如果你’重新使用无绳电钻等无绳电动工具,您’我可能已使用镍镉电池。这些电池的一大优点是可以快速充电而不损坏电池。但是使用镍镉电池也有缺点。每次充电/放电循环后,这些电池都会失去部分容量。

另外,由于我的机器人会在非常寒冷的天气下工作(在罗马尼亚,冬天的温度可能会低于-20度),因此充电时会损坏电池。是的,我会损坏电池,因为当温度低于0度时,气体吸收反应不充分。下一个。

磷酸铁锂

这些电池比标准电池轻巧,充电速度更快。但是价格是这样… $690 对于12V 50Ah $1,246 12V 100Ah锂离子电池。自从我’我不是百万富翁,我必须快速跳到一个新类别。

密封铅酸

SLA电池仍然是高容量的最便宜选择,并且像任何旧的生锈卡车一样,它们被广泛使用。如果放电不超过容量的30%,则它们几乎不需要维护几年,并且需要进行一千次充电/放电循环。此外,SLA电池可输出吨电流,并且易于充电。

但是这些电池就像移动机器人的沉重巨石。例如,一个12V的汽车电池可存储几十安培小时,重约15Kg。即使是重型机器人,重量也相当可观。此外,我需要其中两个。

在1970年代中期,研究人员开发了所谓的免维护铅酸电池。这些电池可以在任何位置工作,因为液态电解质会凝胶化成湿润的隔膜,并且外壳会被密封。因此,我可以在不过多考虑电池位置的情况下安装电池。

使用强大的直流电动机,我需要以更高的电流和更大的循环次数进行更深放电的电池。这些电池仅适用于电源大扭矩直流电动机。

我知道电动汽车使用锂电池,但是它们’更关心高行程范围的重量。而且,无人机重量轻,容量大,因此也使用锂。

对我而言,保持机器人轻量化不是主要的考虑因素,但金钱是首要考虑因素。

作为结论,我必须找到两节容量大于50Ah的12V SLA电池来运行我的机器人。

这是其中的四个:
Ritar 12V 60Ah 12V 75Ah密封铅酸电池
24v电池001

UB12550 12V 55Ah踏板车轮椅机动性深循环SLA AGM电池
12v电池002

12V 55Ah SLA密封铅酸AGM可充电备用电池
12v电池003

UB12500 12V 50Ah玩具车游戏移动代步车可充电SLA
12v电池004

免责声明:
本文旨在帮助机器人爱好者了解用于给机器人加电的电池。作者假设您对电力和电池的基本操作有足够的了解。请查阅制造商的数据表以使用电池。对于因使用本文中的信息而导致的事故或伤害,作者概不负责。

参考文献:

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