Batterie d'un robot nettoyeur : capacité, autonomie et conditions de recharge

Les robots de nettoyage sont utilisés dans les secteurs commercial, industriel, médical, hôtelier et dans d’autres environnements professionnels. Leurs systèmes de batterie doivent alimenter les moteurs d’entraînement, les brosses de nettoyage, les systèmes d’aspiration, les pompes, les capteurs, les contrôleurs et les modules de communication tout au long du cycle de fonctionnement.

Pour les fabricants de robots de nettoyage, le choix d’une batterie ne se limite pas à la sélection d’une tension et d’une capacité spécifiques. Le bloc-batterie doit être adapté à la consommation électrique du robot, à l’autonomie requise, au courant de pointe, au système de charge, à l’espace disponible pour son installation, à la communication avec le système de gestion de batterie (BMS), à l’environnement d’exploitation et aux exigences de production.

Dongguan Yizhan Electronics Technology Co. Ltd. développe des packs de batteries au lithium et des packs de batteries LiFePO4 sur mesure destinés aux robots, aux véhicules guidés automatiquement (AGV), aux équipements industriels, aux vélos électriques, aux équipements médicaux et à d’autres applications. Yizhan propose des services de développement de batteries en OEM/ODM couvrant la configuration des cellules, la conception du système de gestion de batterie (BMS), la conception structurelle, la fabrication de prototypes, les essais et la production en série.

1re partie : Qu'est-ce qu'une batterie pour robot laveur ?

Une batterie pour robot de nettoyage est un système d'alimentation rechargeable conçu pour répondre aux exigences électriques et mécaniques d'un robot de nettoyage.

En fonction de l'architecture de l'équipement, la batterie peut alimenter :

• Moteurs d'entraînement
• Moteurs à balais
• Moteurs à vide
• Pompes à eau
• Cartes de commande principales
• Systèmes de navigation
• Capteurs
• Modules de communication
• Écrans
• Systèmes de sécurité
• Autres équipements auxiliaires

Un bloc-batterie au lithium complet comprend généralement des cellules de batterie, un système de gestion de batterie (BMS), des connexions électriques, des composants de protection, un câblage, des connecteurs et un boîtier mécanique.

Dans le cadre des projets de robots de nettoyage destinés aux équipementiers, ces composants doivent fonctionner comme un seul et même système d'alimentation, plutôt que d'être choisis séparément.

Partie 2. Comment calculer la capacité de la batterie d'un robot aspirateur

La capacité d'une batterie est généralement exprimée en ampères-heures (Ah), tandis que son énergie est exprimée en wattheures (Wh).

La relation de base est la suivante :

Énergie de la batterie (Wh) = Tension (V) × Capacité (Ah)

Par exemple :

24 V × 40 Ah = 960 Wh

Une batterie de 24 V et 40 Ah a donc une capacité nominale de 960 Wh.

Cependant, le robot ne peut pas nécessairement utiliser la totalité de l'énergie nominale à chaque cycle de fonctionnement. L'énergie réellement utilisable peut dépendre des facteurs suivants :

• Charge du moteur
• Consommation électrique moyenne
• Courant de crête
• Température de la batterie
• Paramètres du BMS
• Vieillissement de la batterie
• Rendement de charge et de décharge
• Réserve d'énergie requise

C'est pourquoi la capacité de la batterie doit être calculée en fonction des besoins réels du robot en matière de fonctionnement.

3e partie : Comment estimer l'autonomie d'un robot aspirateur

L'autonomie dépend de la capacité de la batterie et de la consommation moyenne du robot.

Voici un calcul simple :

Autonomie (heures) ≈ Énergie de la batterie (Wh) ÷ Consommation moyenne (W)

Par exemple, si un robot de ménage utilise une batterie de 24 V et 40 Ah :

24 V × 40 Ah = 960 Wh

Si le robot consomme en moyenne 300 W :

960 Wh ÷ 300 W ≈ 3,2 heures

Il s'agit d'un calcul théorique. La durée de fonctionnement réelle peut varier, car les robots nettoyeurs ne fonctionnent généralement pas à une puissance constante.

La consommation électrique peut varier dans les cas suivants :

• Début
• Accélération
• Tournage
• Montée en rampe
• Fonctionnement de la brosse
• Fonctionnement sous vide
• Pompage de l'eau
• Gestion des obstacles
• Navigation
• Mode veille

La conception d'une batterie doit donc tenir compte du cycle de fonctionnement complet plutôt que de se baser sur une seule valeur de puissance du moteur.

Partie 4. Pourquoi la tension de la batterie d'un robot nettoyeur est-elle importante ?

La tension de la batterie doit être adaptée au système électrique du robot.

Selon l'équipement, les systèmes de batteries sur mesure peuvent fonctionner en 12 V, 24 V, 36 V, 48 V ou d'autres tensions.

La tension de la batterie influe sur le courant nécessaire pour obtenir un niveau de puissance donné.

Par exemple, une charge de 1 000 W nécessiterait théoriquement :

1 000 W ÷ 24 V ≈ 41,7 A

À 48 V :

1 000 W ÷ 48 V ≈ 20,8 A

Le courant réel dépend du rendement du système et des conditions de fonctionnement.

Le choix de la tension peut donc avoir une incidence sur :

• Fonctionnement du moteur
• Courant continu
• Courant de crête
• Caractéristiques techniques des câbles
• Choix des connecteurs
• Configuration du BMS
• Choix du chargeur
• Structure de la batterie

Le fabricant de batteries doit prendre en compte l'ensemble de ces paramètres lors du développement d'un bloc-batterie OEM.

Partie 5. Courant continu et courant de crête

La capacité de la batterie ne détermine pas à elle seule les performances électriques globales de la batterie d'un robot nettoyeur.

La batterie doit également pouvoir fournir le courant nécessaire au robot.

Par exemple, les moteurs d'entraînement peuvent nécessiter un courant supplémentaire dans les cas suivants :

• Start-up
• Accélération
• Montée en rampe
• Tournage
• Franchissement d'obstacles

Les moteurs à balais et les moteurs d'aspirateurs peuvent également entraîner des variations de la demande de puissance instantanée.

La conception de la batterie doit donc définir à la fois :

Courant de décharge continu

et

Courant de décharge maximal

Le système de gestion de batterie (BMS) doit être configuré en fonction de la configuration des cellules, des besoins en courant, de la stratégie de protection et des conditions de fonctionnement des équipements.

Partie 6. Exigences relatives au système de gestion de batterie (BMS) pour les robots de nettoyage

Le système de gestion de batterie constitue un élément essentiel d'une batterie de robot sur mesure.

Un système de gestion technique du bâtiment (GTB) permet de surveiller et de gérer des paramètres tels que :

• Potentiel cellulaire
• Tension du bloc-batterie
• Courant de charge
• Courant de décharge
• Température de la batterie
• État de charge (SOC)
• État de charge
• Statut de protection

Les fonctions de protection peuvent inclure :

• Protection contre les surcharges
• Protection contre la surcharge
• Protection contre les surintensités
• Protection contre les courts-circuits
• Protection contre la surchauffe
• Contrôle de la température
• Équilibre cellulaire

Dans le cas des robots de nettoyage intelligents, une communication entre la batterie et le contrôleur du robot peut également s'avérer nécessaire.

Yizhan est en mesure de développer des configurations BMS sur mesure en fonction des exigences des équipements, y compris des options de communication telles que CAN, UART et RS485.

Le protocole de communication doit être validé avant le développement de la batterie, afin que celle-ci puisse échanger les informations nécessaires avec le contrôleur du robot.

Partie 7. Exigences relatives à la recharge de la batterie d'un robot nettoyeur

Le chargeur de batterie doit être adapté à la composition chimique de la batterie, à sa tension, à la tension de charge, au courant de charge, à la configuration du BMS et au mode de charge.

Pour les systèmes de batteries au lithium, la charge comprend généralement une phase à courant constant suivie d'une phase à tension constante.

Voici une estimation simple du temps de recharge :

Temps de charge ≈ Capacité de la batterie ÷ Courant de charge

Par exemple :

40 Ah ÷ 10 A ≈ 4 heures

La durée réelle de la recharge peut varier, car le courant de recharge évolue au cours du processus de recharge.

Les robots de nettoyage peuvent utiliser différentes méthodes de recharge, notamment :

• Recharge manuelle
• Recharge par prise
• Amarrage automatique
• Bornes de recharge
• Recharge programmée

Dans le cas des robots de nettoyage autonomes, la batterie peut devoir fonctionner en association avec la station de recharge et le contrôleur du robot dans le cadre d'un système de recharge intégré.

Les exigences en matière de facturation peuvent inclure :

• Commande d'activation/désactivation de la charge
• État de charge
• Contrôle de la température
• Détection des défauts
• Communication relative à la recharge
• Compatibilité avec l'amarrage automatique

Partie 8. Batteries lithium-ion ou LiFePO4 pour les robots de ménage ?

La composition chimique de la batterie doit être choisie en fonction des besoins du robot.

Les batteries lithium-ion peuvent être envisagées lorsque le projet nécessite une configuration compacte et des caractéristiques énergétiques spécifiques.

Les batteries LiFePO4 peuvent être envisagées pour des applications dans lesquelles les exigences en matière de cycles de charge-décharge, les caractéristiques thermiques, les considérations de sécurité et les conditions de fonctionnement constituent des facteurs de conception importants.

Le choix dépend des éléments suivants :

• Tension requise
• Capacité requise
• Espace disponible pour l'installation
• Poids de la batterie
• Courant continu
• Courant de crête
• Durée d'exécution
• Exigences relatives aux cycles
• Température de fonctionnement
• Conditions de recharge
• Volume de production visé

Yizhan développe des batteries sur mesure, aussi bien au lithium-ion qu’au LiFePO₄, destinées à différentes applications d’équipements.

Partie 9. Conception mécanique des blocs-batteries des robots de nettoyage

La batterie d'un robot nettoyeur n'est pas seulement un composant électrique. Sa structure physique doit être adaptée à l'appareil.

Parmi les paramètres mécaniques importants, on peut citer :

• Autonomie de la batterie
• Largeur de la batterie
• Hauteur de la batterie
• Trous de fixation
• Position du connecteur
• Sortie de câble
• Structure de l'enceinte
• Disposition interne des cellules
• Poids de la batterie
• Exigences en matière de refroidissement
• Exigences en matière d'étanchéité

Les robots de nettoyage peuvent fonctionner en présence d'eau, de solutions de nettoyage, de poussière, de vibrations et de mouvements mécaniques répétitifs.

Par conséquent, le boîtier de la batterie et son système d'étanchéité doivent être conçus en fonction de l'environnement de fonctionnement réel.

Yizhan propose des services de conception structurelle sur mesure et d'assistance à la conception 3D pour les projets de batteries OEM/ODM, ce qui permet de développer la structure de la batterie en fonction de l'espace d'installation dont dispose le client.

Partie 11. Sécurité et tests relatifs à la batterie des robots de nettoyage

La sécurité des batteries repose sur le choix des cellules, la structure du bloc-batterie, la configuration du système de gestion de la batterie (BMS), les procédés de fabrication, la compatibilité de charge et les essais.

En fonction de l'application et du marché cibles, les projets liés aux batteries au lithium peuvent être soumis à des exigences telles que :

• UN38.3
• IEC 62133-2
• CE
• UL
• Normes EN
• RoHS
• Exigences en matière de compatibilité électromagnétique (CEM)
• Exigences propres à chaque marché

Les exigences applicables dépendent de la conception finale de la batterie, de la catégorie d'équipement, du marché de destination et des conditions de transport.

Selon les informations fournies par l'entreprise, les systèmes de fabrication et de qualité de Yizhan sont conformes aux normes ISO 9001, ISO 14001 et IATF 16949. L'entreprise mentionne également la conformité de ses batteries aux normes UN38.3, CE, EN, UL et CEI.

Les tests de batterie peuvent inclure :

• Essais de capacité
• Essais de charge/décharge
• Tests de protection du système de gestion de la batterie (BMS)
• Test de tension
• Tests en cours
• Essais de température
• Tests de vieillissement
• Tests de communication
• Essais d'étanchéité, le cas échéant
• Contrôle final

Le programme d'essais précis doit être défini en fonction de la conception de la batterie et des exigences du client.

Partie 12. Processus OEM/ODM pour les batteries sur mesure destinées aux robots de nettoyage

Pour les fabricants de robots nettoyeurs, le processus de développement des batteries peut commencer par la définition des spécifications techniques de l'équipement.

Étape 1 : Analyse des besoins

L'équipe d'ingénieurs de Yizhan peut examiner :

• Type de robot
• Tension de service
• Puissance du moteur
• Courant moyen
• Courant de crête
• Environnement d'exécution requis
• Dimensions de la batterie
• Mode de recharge
• Protocole de communication
• Température de fonctionnement
• Exigences en matière d'étanchéité
• Quantité d'échantillons
• Volume annuel prévu

Des photos, des schémas, des échantillons de batteries d'origine et les caractéristiques techniques des équipements peuvent aider à définir la conception de la batterie.

Étape 2 : Configuration des cellules

La configuration de la batterie est conçue en fonction de la tension, de la capacité, du courant, des dimensions et des exigences de l'application.

Le type et la configuration des cellules sont choisis en fonction du projet, plutôt que d'appliquer une configuration standard à tous les robots de nettoyage.

Étape 3 : Conception du système de gestion de batterie (BMS)

Le BMS est configuré selon :

• Configuration des cellules
• Tension de charge
• Courant continu
• Courant de crête
• Paramètres de protection
• Exigences en matière de température
• Protocole de communication

Étape 4 : Conception structurelle

Le boîtier de la batterie et la structure interne sont conçus en fonction de l'espace d'installation disponible.

Yizhan est en mesure de fournir une assistance personnalisée en matière de conception structurelle et de modélisation 3D tout au long du processus de développement OEM/ODM.

Étape 5 : Développement du prototype

Il est possible de fabriquer un prototype de batterie afin de tester sa compatibilité avec le robot.

Les essais peuvent porter sur les performances électriques, les fonctions du système de gestion de batterie (BMS), la recharge, la communication, l'installation mécanique et les conditions de fonctionnement.

Étape 6 : Production en série

Une fois la conception validée, la batterie peut entrer en production conformément aux spécifications de la commande du client.

Le contrôle qualité de la production porte sur l'appariement des cellules, le soudage, l'assemblage du BMS, le câblage, le vieillissement, les essais électriques et le contrôle final.

Partie 14. Quelles informations faut-il fournir pour obtenir un devis concernant la batterie d'un robot nettoyeur ?

Lorsque vous demandez un devis personnalisé pour une batterie destinée à un robot de nettoyage, les informations suivantes peuvent aider l'équipe d'ingénieurs à évaluer le projet :

Si certains paramètres techniques ne sont pas disponibles, vous pouvez fournir la batterie d'origine, des photos de l'équipement, les caractéristiques techniques du moteur, les informations relatives au chargeur et les cotes d'installation afin de permettre une première évaluation.

Partie 15. Pourquoi choisir de travailler avec Dongguan Yizhan Electronics Technology Co., Ltd. ?

La société Dongguan Yizhan Electronics Technology Co., Ltd. est spécialisée dans le développement et la fabrication sur mesure de batteries au lithium et de packs de batteries LiFePO4.

Sa gamme d'applications comprend des robots, des véhicules à guidage automatique (AGV), des vélos électriques, des voiturettes de golf, des dispositifs médicaux et d'autres équipements industriels et commerciaux.

Pour les projets liés aux batteries de robots de nettoyage, Yizhan peut vous accompagner dans les domaines suivants :

• Tension et capacité personnalisées
• Batteries lithium-ion et LiFePO4
• BMS sur mesure
• Communication CAN / UART / RS485
• Conception de la structure de la batterie
• Assistance à la conception 3D
• Connecteurs et câbles sur mesure
• Développement de prototypes
• Test des batteries
• Production OEM/ODM
• Production de masse

Le site de production de l'entreprise à Dongguan regroupe les activités de R&D, d'assemblage de batteries, de tests et de fabrication. Son site web officiel fournit également des informations sur les équipements de production, les installations de R&D, les équipements de test et les équipements de vieillissement des batteries.

FAQ

Quel type de batterie utilise-t-on dans un robot nettoyeur ?

Les robots de nettoyage peuvent fonctionner avec des batteries lithium-ion ou LiFePO4 sur mesure. Le choix de la batterie appropriée dépend de la tension, de la capacité, de la consommation électrique, des besoins en courant, de l'autonomie, de l'espace disponible pour l'installation et du système de recharge du robot.

Comment calculer la capacité de la batterie d'un robot aspirateur ?

Commencez par déterminer la consommation électrique moyenne du robot et la durée de fonctionnement requise.

Énergie nécessaire = Puissance moyenne × Durée de fonctionnement

La capacité de la batterie peut alors être calculée en fonction de la tension de la batterie choisie et des besoins en énergie utile.

Yizhan peut-il personnaliser les batteries des robots aspirateurs ?

Oui. La société Dongguan Yizhan Electronics Technology Co., Ltd. propose des services de personnalisation de packs de batteries au lithium en OEM/ODM, notamment en ce qui concerne la tension, la capacité, le système de gestion de batterie (BMS), la structure, les connecteurs, les câbles et les fonctions de communication.

La batterie du robot aspirateur peut-elle communiquer avec le contrôleur du robot ?

Oui. En fonction du système de commande du robot, la batterie peut être configurée avec les protocoles CAN, UART, RS485 ou d’autres fonctions de communication requises.

La batterie peut-elle être conçue pour une recharge automatique ?

Oui. Le système de batterie peut être conçu en fonction des exigences du robot en matière de station de recharge, de système d'amarrage, de chargeur, de système de gestion de batterie (BMS) et de contrôleur.

Quelles informations dois-je fournir pour obtenir un devis concernant la batterie d'un robot nettoyeur ?

Les informations utiles comprennent la tension, la capacité, la puissance du moteur, le courant continu et de crête, l'autonomie requise, les dimensions de la batterie, les caractéristiques du chargeur, le type de connecteur, le protocole de communication, la température de fonctionnement et la quantité estimée de la commande.

Conclusion

La batterie d'un robot de nettoyage doit être conçue en tenant compte de l'ensemble du système.

La tension et la capacité ne constituent qu'une partie des caractéristiques techniques d'une batterie. Il faut également tenir compte de l'autonomie, du courant continu et de pointe, des fonctions du système de gestion de la batterie (BMS), des exigences de charge, de la communication, de la structure mécanique, des conditions environnementales et des exigences de conformité.

Pour les projets de robots de nettoyage en OEM et ODM, une collaboration précoce entre le fabricant du robot et l'équipe d'ingénierie chargée des batteries peut permettre de définir la configuration de la batterie avant la production du prototype.

Dongguan Yizhan Electronics Technology Co. Ltd. propose des solutions sur mesure de batteries au lithium et de packs de batteries LiFePO4 destinés aux robots et à d'autres applications d'équipements, couvrant la configuration des batteries, la conception du système de gestion de batterie (BMS), la conception structurelle, le développement de prototypes, les essais et la production.

Si vous développez un robot de nettoyage, un aspirateur autonome, une autolaveuse, un robot de service ou tout autre équipement robotique, contactez Yizhan en précisant les caractéristiques techniques de votre équipement, les dimensions de la batterie, l'autonomie requise et les informations relatives à la batterie d'origine afin d'obtenir une solution de batterie sur mesure.