无人船舶（USV）动力电池系统技术方案

一、项目背景与发展需求

随着海洋探测、环境监测、水域巡逻、科研测绘等任务需求增长，无人船舶（USV）正成为智能海洋装备的关键平台。相较传统有人驾驶船只，无人船舶对能源系统提出了更高的要求：

长续航、高能量密度

安全稳定、抗盐雾腐蚀

支持高功率推进和任务负载

环境适应性强（高温/低温/潮湿/波浪）

因此，必须设计一种轻量化、智能化、高可靠性的动力电池系统，满足无人船全天候、长时间、低维护的运行需求。

二、电池系统总体设计目标

本方案旨在提供一款适用于中小型USV平台的动力电池系统，具备以下特性：

额定电压范围：48V~96V（可定制）

能量密度：≥140 Wh/kg，支持长时间续航

持续放电倍率：0.5C~1C，峰值放电≥3C

通信接口：CAN / RS485 / Ethernet 支持远程管理

防护等级：≥IP67，抗盐雾、防腐蚀、抗震动

工作温度范围：-20°C ~ +60°C，支持冷启动

支持模块级热管理及均衡控制

三、电池系统组成结构

1. 电池模组

电芯类型：磷酸铁锂（LiFePO₄）或三元锂（NCM），视续航与载重要求选配

模组结构：N串M并设计，支持热插拔或密封集成

2. 电池管理系统（BMS）

实时监测电压、电流、温度、SOC/SOH、循环次数

具备过充、过放、过流、短路、过温、均衡保护

支持CAN/RS485通信，上传数据至USV控制系统

具备冗余策略与自诊断功能

3. 散热系统

采用自然冷却 / 强制风冷 / 液冷系统（可选）

热敏电阻实时监测内部温度，支持温控风扇控制

4. 舱体结构设计

使用高强度铝合金/不锈钢/复合材料外壳

内部灌封/减震设计，防水等级≥IP67

可选快拆式电池舱，便于更换与维护

四、功能与性能特点

类别 技术特点

 电气性能 高倍率放电支持推进器快速响应、负载启停

 船用适应性 抗电磁干扰、抗潮湿、防腐蚀、耐冲击

 智能管理 SOC/SOH实时上报，支持远程监控与控制

 安全机制 多级保护+自恢复设计，防止热失控传播

 模块化 支持串并联扩展，便于不同排水量USV配置

 可维护性 提供远程诊断接口，支持热插拔、日志分析

五、通信与集成接口

接口类型 功能

CAN 2.0B 电池状态上报，控制器参数下发

RS485（可选） 兼容Modbus或私有协议

以太网（选配） 支持远程维护、OTA升级、电池地图传输

GPS/北斗接口（选配） 支持定位与充放电时间地理绑定

六、典型技术参数表（示例）

项目 参数

电池型号 USV-PACK-48-150

额定电压 48V

容量 150Ah

总能量 7.2kWh

持续放电电流 75A（0.5C）

峰值放电电流 225A（3C）

工作温度 -20℃ ~ +60℃

通信方式 CAN2.0 + RS485

外壳材质 铝合金 + 防腐喷涂

防护等级 IP67，支持短时水下浸泡

七、应用场景与优势

应用类型 说明

 海洋监测船 长时间续航作业，回传实时气象、海况数据

 水面巡逻艇 高速响应 + 大功率推进，适合执法用途

 测绘测深船 搭载多波束雷达、GNSS导航系统

 工程辅助船 搭载抓取、采样、投放等机械模块

八、定制与交付能力

支持12V~96V多规格定制，最大容量可达200Ah+

提供通信协议文档（CAN DBC、Modbus寄存器表）

支持军事加固、特种功能定制（防爆、防腐蚀、抗干扰）

提供整船集成服务：含电池、电控、充电系统一体化输出