Cómo medir la distribución de energía

Quiero evaluar el flujo de energía en un sistema alimentado por batería. Entonces, cuando el sistema ejecuta una tarea específica, se puede obtener la distribución de energía entre las diferentes cargas (similar a un diagrama de Sankey ). Para esto sería suficiente una escala de tiempo en el rango de [100..10] ms en los datos procesados.
La energía eléctrica se puede calcular como$W = \int_{t_{0}}^{t_{1}}u(t)\cdot i(t) dt$. Por lo tanto, medir el voltaje y la corriente a una frecuencia de muestreo determinada proporcionará los datos necesarios. Para su posterior procesamiento en una PC, se debe registrar el voltaje y la corriente.

Como se puede ver en la imagen, la fuente de alimentación convierte la entrada de las baterías a 24V constantes. Los controladores de motor utilizan una modulación de ancho de pulso (PWM) de 40 kHz para controlar los motores de corriente continua sin escobillas (BLDC). En un sistema de este tipo pueden existir hasta 9 combinaciones de motor/controlador. Hay más cargas alimentadas por la fuente de alimentación que muestran solo cambios lentos en el "consumo" de energía. La medición será controlada por un Arduino Due (84 MHz). Es probable que los ADC tengan varios canales y se conecten a través de SPI.

Mi preocupación es medir con buena precisión sin encontrar un cuello de botella en el procesamiento:
la velocidad del bus (SPI) a los ADC, el procesamiento de datos (ambos limitados por el microcontrolador) y, especialmente, la velocidad de escritura en la tarjeta SD (limitada por Arduino lib <700 kB/s? )

El voltaje de las baterías solo cambia lentamente bajo carga y, por lo tanto, la tasa de muestreo puede ser baja. Sin embargo, los motores muestran múltiples armónicos en respuesta al PWM de 40 kHz.
Teniendo en cuenta el criterio de Nyquist, la frecuencia de medición tendría que ser más del doble que la señal de interés más rápida (aquí, el armónico n-ésimo con una magnitud significativa). Otras señales necesitan un filtro de paso bajo para evitar el aliasing.

Pregunta 1: ¿Qué pasos de medición y procesamiento se pueden tomar para mantener la precisión mientras se reduce la demanda en los cuellos de botella?
Mis pensamientos son:

• Usar promedios aritméticos en un intervalo establecido$\Delta T$para reducir los datos a registrar:$\overline{W}=\overline{u}\cdot \overline{i} \cdot \Delta T$
• Escribir datos binarios en la tarjeta SD en lugar de texto sin formato.
• Midiendo solo una fase por motor, suponiendo que las fases se accionan de la misma manera mientras se mantiene una velocidad constante a un par constante. Por lo tanto, este enfoque está limitado por las condiciones.

Pregunta 2: ¿Es posible obtener una buena aproximación midiendo más lento que la frecuencia PWM?
Entiendo que el submuestreo no es aplicable aquí, ya que usa el alias de una banda de frecuencia más alta en una banda de frecuencia más baja vacía .