下面是一份《人形机器人电池系统技术方案书》的标准化模板，可用于汇报、投标或设计文档。内容涵盖总体设计、系统结构、电气特性、安全与热管理、BMS方案、以及应用匹配等。

人形机器人电池系统技术方案书

一、项目概述

项目名称： 人形机器人电池系统
应用领域： 服务型/工业型人形机器人
设计目标：

• 满足高能量密度与高放电倍率要求；

• 支持长续航、轻量化和高安全性；

• 兼容机器人姿态控制系统、伺服驱动、感知计算模组的电源需求。

二、系统总体设计

三、电芯与模组设计

1. 电芯选型

• 推荐型号：21700高能量密度圆柱三元电芯（3.6V，5000mAh）或LFP方形电芯（3.2V，20Ah）

• 单体一致性：容量差<2%，内阻差<1mΩ

• 内置NTC温度传感器

2. 模组设计

• 模组配置示例（以48V 40Ah系统为例）：

• 13串 × 4并（13S4P）

• 标称电压：48.1V

• 标称容量：20Ah × 2组并联 = 40Ah

• 模组外壳材料：高强度铝合金 + 阻燃PC端盖

• 布局：扁平化设计，便于机器人躯干或背部嵌入

四、电池管理系统（BMS）设计

1. 功能要求

• 电压、电流、温度、SOC、SOH实时监测

• 单体均衡管理（主动/被动可选）

• 过充、过放、过流、短路、过温保护

• 支持与主控MCU、伺服系统通信（CAN、UART、RS485）

• 低功耗休眠/唤醒功能（支持机器人待机唤醒）

2. 通信接口

• CAN 2.0B兼容，波特率500kbps

• UART调试端口

• 支持与机器人控制系统联动，实现功率分配与能量管理

3. 均衡策略

• 被动均衡电流：100mA～200mA

• 主动均衡（可选）：能量转移效率>80%

五、热管理与结构设计

1. 散热方式

• 自然对流 + 导热铝板 + 局部风冷

• 高功率版本可选液冷或相变导热片

2. 热防护

• 内置多点温度传感

• 软件级温度预警与降功率控制

• 电芯间阻燃隔热材料

3. 结构布局

• 电池模组位于机器人躯干或背部，重心低、利于姿态控制

• 模组可热插拔或快速更换

六、安全与可靠性设计

• 符合标准：

• GB/T 31485 《电动汽车用锂离子动力蓄电池安全要求及试验方法》

• IEC 62133 《便携式密封锂电池安全要求》

• UN38.3航空运输安全认证

• 保护措施：

• 双重电流检测回路

• MOSFET冗余保护

• 内置熔断保险设计

• 碰撞/跌落/短路防护

七、系统接口与集成

八、典型性能参数（以48V 40Ah系统为例）

九、充电系统与能量管理

• 充电方式： 外置智能充电器，48V/10A或48V/20A

• 充电模式： CC/CV恒流恒压

• 能量回收（选配）： 支持运动制动能量回收

• 智能功率分配： 联动机器人控制器，动态管理伺服驱动与AI系统功耗

十、应用与拓展

应用场景：

• 人形机器人、双足行走机器人

• 服务型陪伴机器人

• 工业巡检与人机协作机器人

可拓展方案：

• 模块化设计，可串并扩展形成60V、72V系统

• 兼容无线充电与快速换电技术

• 可嵌入自研能源管理主板，提升整机协同效率

十一、总结

该电池系统兼顾高能量密度、轻量化、安全性与智能化管理，通过模块化与标准化设计，满足未来人形机器人在多场景下对电源的综合要求。系统可根据机器人体型与功率需求进行灵活定制，适用于科研样机与量产化平台。