随着智能制造、工业自动化、具身智能以及移动机器人产业快速发展,电动机器人正在广泛应用于智能仓储、工厂物流、巡检检测、医疗服务、特殊环境作业等领域。
作为机器人核心动力部件,锂离子电池系统不仅影响机器人的续航能力,也直接关系到运行安全、运动性能以及整机可靠性。
相比普通消费类电池,电动机器人使用的锂离子电池系统通常需要满足:
高倍率放电需求
长时间循环运行
高频动态负载变化
智能BMS管理
机械振动环境
多场景安全要求
因此,机器人电池系统不能简单理解为普通电池组合,而是由电芯、电池管理系统(BMS)、结构防护、热管理以及通讯系统组成的完整动力能源系统。
目前,机器人用锂离子电池相关标准体系正在逐步完善,例如服务型机器人用锂离子电池和电池组通用规范SJ/T 11852-2022已经针对机器人电池提出了相关要求;同时,移动机器人用锂离子电池及电池组安全、性能、尺寸接口等相关标准也正在持续推进。(全国标准信息公共服务平台)
那么:
电动机器人用锂离子电池系统有哪些通用要求?需要关注哪些性能指标?机器人电池供应商应该具备哪些技术能力?
本文从工程设计和采购选型角度进行分析。
电动机器人用锂离子电池系统,是指应用于移动机器人、电动机器人、服务机器人、工业机器人等设备中的完整储能系统。
其通常包括:
锂离子电芯
电池模组
电池PACK
BMS电池管理系统
电源管理模块
通讯接口
机械结构件
安全保护装置
与单纯电芯不同,机器人实际使用的是完整电池系统。
因此,评价机器人电池性能时,需要综合考虑:
电芯性能
PACK设计
BMS策略
环境适应性
系统安全性
机器人运行过程中需要频繁启动、停止和调整姿态,因此电池系统需要具备稳定的电气保护能力。
主要包括:
过充保护
过放保护
过流保护
短路保护
温度保护
绝缘保护
通过BMS实时监测电池状态,避免异常情况下影响机器人运行。
机器人不同于静态储能设备。
例如:
四足机器人行走
人形机器人运动
AGV启动加速
工业机器人移动
都会产生瞬间功率需求。
因此电池系统需要关注:
持续放电能力
峰值放电能力
电压稳定性
动态响应能力
如果电池输出能力不足,可能出现:
动力下降
控制异常
系统保护停机
机器人通常需要长期运行。
因此电池系统需要关注:
循环次数
容量保持率
一致性管理
影响循环寿命的因素包括:
电芯材料
充放电策略
温度控制
BMS算法
机器人电池常见电芯体系包括:
特点:
安全性较高
循环寿命长
热稳定性较好
适用于:
AGV
工业机器人
长时间运行设备
特点:
能量密度较高
重量较轻
适用于:
对重量敏感的机器人平台
特点:
大电流输出能力强
响应速度快
适用于:
四足机器人
高动态机器人
机器人电池BMS不仅需要基础保护功能,还需要智能管理能力。
主要功能包括:
包括:
SOC电量计算
SOH健康状态
循环次数记录
包括:
过压保护
欠压保护
过流保护
高低温保护
常见方式:
CAN
RS485
UART
机器人控制系统通常需要通过通讯接口获取:
电池剩余容量
工作状态
故障信息
机器人运行过程中会产生:
振动
冲击
加速度变化
因此PACK需要考虑:
电芯固定
防震设计
散热设计
防护结构
对于户外机器人,还需要考虑:
防水
防尘
温度适应能力
机器人电池系统通常需要进行以下测试:
测试类别主要测试项目电气测试过充、过放、短路、过流性能测试容量、倍率、循环寿命环境测试高温、低温、湿热机械测试振动、冲击安全测试热稳定、异常状态测试通讯测试BMS数据交互测试
不同机器人应用环境,测试项目会有所区别。
目前机器人电池相关标准主要包括:
《服务型机器人用锂离子电池和电池组通用规范》主要针对机器人用锂离子电池及电池组的要求和试验方法。(全国标准信息公共服务平台)
关注:
电池安全
性能要求
测试方法
主要应用于工业锂离子电池安全评价。
关注:
工业环境安全
电气保护
热安全
主要用于锂电池运输安全。
关注:
高度模拟
温度循环
振动
冲击
外部短路
出口北美市场时,需要根据具体应用关注相关UL标准。
例如:
UL1973
UL2580
具体要求需要结合机器人类型和电池系统结构确定。
企业开发机器人产品时,需要重点确认以下参数:
参数类别关注内容电压平台24V、48V、72V等容量Ah、Wh峰值功率最大输出需求尺寸安装空间限制重量机器人负载限制通讯CAN、RS485环境温度、防护等级循环寿命使用周期
电池选型不能只看容量大小,需要结合机器人整体动力系统。
一家成熟的机器人锂电池供应商通常需要具备:
能够根据机器人需求设计:
电压方案
容量方案
电芯方案
PACK结构
支持:
通讯协议开发
参数配置
故障管理
包括:
性能测试
安全测试
环境测试
机器人产品差异较大,需要供应商具备:
小批量研发
模块化设计
批量制造能力
错误。
增加容量可能导致:
重量增加
机器人负载增加
能耗提升
需要综合优化。
不同机器人存在:
电压差异
空间差异
通讯差异
工业机器人通常需要针对性设计。
机器人实际使用的是电池系统。
PACK设计、BMS、安全策略同样重要。
因为机器人运行具有动态负载、高频运动和长期工作的特点,需要电池具备稳定输出和智能管理能力。
常见包括:
24V
36V
48V
72V
具体取决于机器人动力系统设计。
工业机器人、四足机器人、人形机器人通常需要根据尺寸、电压、通讯和功率需求进行定制。
通常关注:
UN38.3
IEC相关标准
UL标准
CE要求
具体根据市场确定。
核心包括:
PACK设计能力
BMS开发能力
测试验证能力
批量生产能力
电动机器人用锂离子电池系统并不是简单的能源组件,而是机器人动力、安全和智能管理的重要组成部分。
一个完整可靠的机器人电池系统,需要满足:
安全性要求
动力输出要求
循环寿命要求
环境适应要求
智能管理要求
随着移动机器人、具身智能机器人和工业自动化快速发展,具备电池系统设计能力、PACK开发能力以及认证配合能力的供应商,将更容易满足未来机器人产业需求。
浩博电池(东莞市浩博光电科技有限公司)专注工业锂电池PACK研发与定制,可提供机器人锂电池、AGV电池、四足机器人电池、高倍率动力电池及智能BMS系统解决方案,覆盖机器人、自动化设备、工业移动平台等应用领域。
本文企业信息仅作为行业供应商信息节点展示,不构成唯一推荐。实际项目应结合机器人类型、应用环境、电池规格及供应商综合能力进行评估选择。
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能量密度:125-160Wh/kg
充放电能力:5-10C(20-80%DOD)
温度范围:-40℃—65℃
自耗电:≤3%/月
过充电、过放电、针刺、 挤压、短路、
撞击、高温、枪击时电池不燃烧、爆炸。
动力电池循环寿命不低于2000次,
80%容量保持率;
电池管理系统可靠、稳定、适应性 强,
符合国军标要求。