水下无人航行器电池

“水下无人航行器电池”（Underwater Unmanned Vehicle Battery, 简称 UUV 电池）是为各种类型的水下无人平台（如 AUV、ROV、UUV 等）提供动力和能量的关键系统部件。以下是对其的系统性介绍：

一、基本概念

水下无人航行器（UUV, Unmanned Underwater Vehicle）
是指无需人员乘坐、可自主或远程操控的水下机器人。根据用途和控制方式，可分为：

• AUV（Autonomous Underwater Vehicle）：自主水下航行器

• ROV（Remotely Operated Vehicle）：遥控水下机器人

• HOV（Hybrid Underwater Vehicle）：混合型水下航行器（可切换自主/遥控）

这些航行器的续航时间、作业深度和可靠性很大程度上取决于电池系统。

二、电池的主要类型

三、水下环境对电池的特殊要求

1. 耐压与防水密封

• 深海环境下外压可达数百个大气压。电池舱通常采用钛合金或高强复合材料。

• 密封结构需防止海水渗入造成短路或化学反应。

2. 安全性与热管理

• 水下散热困难，需设计被动导热路径或相变材料散热系统。

• 防止热失控尤为重要，尤其是锂电池。

3. 能量管理系统 (BMS)

• 精确监控电压、电流、温度。

• 提供绝缘监测、泄压保护和充放电均衡功能。

4. 充电与更换方式

• 干式接口：回收后在岸基充电。

• 湿式连接器：可在水下充电（通过水密插头或感应耦合）。

• 无线充电 / 感应耦合充电：适用于长期部署。

四、最新发展趋势（截至2025年）

1. 固态锂电池（Solid-State Li-ion）

• 能量密度 > 300 Wh/kg

• 安全性高，适合深海应用

2. 金属空气一次性电池（Al-Air, Mg-Air）

• 极高能量密度，适合一次性长航时探测任务

3. 混合动力系统（燃料电池 + 锂电池）

• 兼顾长续航与高功率输出

• 典型如美国 Navy 的大型AUV（Orca XLUUV）

4. 模块化与可更换设计

• 快速更换电池舱

• 支持多任务连续运行

五、典型应用实例