水下機(jī)器人是一種能夠在水面以下自主航行、巡檢、監(jiān)測或執(zhí)行作業(yè)任務(wù)的無人系統(tǒng)，涵蓋小型潛水設(shè)備、水下推進(jìn)器、遙控水下機(jī)器人（ROV）和長航時自主水下機(jī)器人（AUV）等多種類型。 電池需要為推進(jìn)器、攝像頭、聲吶、傳感器、通信系統(tǒng)、機(jī)械臂和機(jī)載計算機(jī)等部件供電。不同應(yīng)用在任務(wù)時間、峰值功率、安裝空間和工作環(huán)境方面存在明顯差異，標(biāo)準(zhǔn)電池包往往難以同時滿足續(xù)航、功率輸出、結(jié)構(gòu)尺寸和系統(tǒng)集成要求。 格瑞普可為水下機(jī)器人提供定制電芯及電池包解決方案，包括高能量密度半固態(tài)電池、高倍率鋰聚合物電池、小型LiHV高壓鋰電池和磷酸鐵鋰電池。
不同類型的水下機(jī)器人在任務(wù)時間、推進(jìn)功率、安裝空間和工作深度方面差異明顯，因此需要采用不同的電池方案。格瑞普可針對AUV、ROV、水下推進(jìn)器、海底監(jiān)測設(shè)備及潛水電子設(shè)備，提供從軟包電芯到完整電池包的定制服務(wù)。
應(yīng)用類型 | 主要任務(wù) | 核心電池需求 |
AUV自主式水下機(jī)器人 | 水下測繪、管線巡檢、科學(xué)調(diào)查和長距離自主航行 | 高能量密度、輕量化設(shè)計、長續(xù)航和可靠的剩余電量估算 |
電池供電型ROV | 水下觀察、影像拍攝、設(shè)備巡檢和輕型水下作業(yè) | 高倍率放電、穩(wěn)定電壓和較強(qiáng)的瞬時功率輸出 |
水下推進(jìn)器 | 水下推進(jìn)、潛水輔助和智能動力設(shè)備 | 高放電能力、低內(nèi)阻、穩(wěn)定電壓和可靠的低溫輸出 |
水下駐留機(jī)器人 | 長期海底駐留、自主返航、水下充電和周期性作業(yè) | 低功耗BMS、壽命管理、遠(yuǎn)程監(jiān)測和冗余供電設(shè)計 |
水下傳感器及潛水設(shè)備 | 水下通信、定位、環(huán)境監(jiān)測和便攜潛水電子設(shè)備 | 小型化、異形軟包電芯、低自放電和長期待機(jī)能力 |
水下機(jī)器人鋰電池不僅要滿足電壓、容量和放電電流要求，還要適應(yīng)耐壓艙空間、低溫、密封散熱、壓力循環(huán)及設(shè)備回收等特殊條件。相比普通機(jī)器人電池，AUV電池和ROV電池更強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)可靠性與故障后的安全處理能力。
AUV和其他水下機(jī)器人通常采用圓柱形耐壓艙。電池既要提供足夠的容量，還要適配有限的艙體內(nèi)徑和長度，并為控制板、BMS、線束、連接器及浮力組件預(yù)留空間。
針對圓柱形耐壓艙，格瑞普軟包電池可采用：
●?窄長型電芯排列
●?分段式電池模塊
●?弧形電池包布局
●?定制電芯厚度和寬度
●?大容量單體軟包電芯
●?根據(jù)艙體尺寸設(shè)計的串并聯(lián)組合
與固定尺寸的圓柱電芯相比，軟包電芯在厚度、寬度、長度及排列方式方面更加靈活，有助于提高耐壓艙內(nèi)部空間利用率。
AUV也常被稱為自主式水下機(jī)器人或水下無人機(jī)。設(shè)備下水后，通常無法像地面機(jī)器人一樣隨時更換電池或補(bǔ)充電量。
因此，AUV電池選型不能只看標(biāo)稱容量，還要綜合考慮任務(wù)時間、航行速度、推進(jìn)功耗、載荷功耗、上浮耗能、返航距離和安全余量。系統(tǒng)還應(yīng)設(shè)置合理的低電量提醒、返航和應(yīng)急上浮策略。
水下推進(jìn)器啟動、機(jī)械臂動作、快速轉(zhuǎn)向和姿態(tài)調(diào)整都可能產(chǎn)生較大的瞬時電流。如果水下推進(jìn)器電池的放電能力不足，容易出現(xiàn)電壓下沉、BMS保護(hù)、推進(jìn)力下降，甚至控制系統(tǒng)重啟。
因此，ROV電池和水下推進(jìn)器電池需要重點評估：
●?持續(xù)工作電流
●?推進(jìn)器啟動峰值電流
●?多個推進(jìn)器同時工作的總電流
●?電芯內(nèi)阻和電壓下降
●?BMS過流保護(hù)閾值
●?連接器和線束載流能力
●?密封艙體內(nèi)可能出現(xiàn)熱量積聚
海水溫度較低，并不意味著水下機(jī)器人電池一定容易散熱。電池安裝在密封耐壓艙內(nèi)時，熱量需要通過電池支架、艙體和導(dǎo)熱材料傳遞至外部水體。
如果電池、BMS、線束和連接器的熱設(shè)計不合理，密封艙內(nèi)部仍可能出現(xiàn)局部溫升。因此，需要根據(jù)持續(xù)電流、峰值功率、艙體材料和內(nèi)部空間規(guī)劃散熱路徑。
深水環(huán)境可能使電池長期處于低溫狀態(tài)，導(dǎo)致可用容量下降、內(nèi)阻升高和輸出功率減弱。水下機(jī)器人反復(fù)下潛和上浮時，完整電池系統(tǒng)還會經(jīng)歷壓力循環(huán)。
需要注意的是，電池通常安裝在耐壓艙或壓力補(bǔ)償結(jié)構(gòu)內(nèi)，最終耐壓深度不能僅根據(jù)電芯性能判斷，必須在完整電池包、耐壓艙或整機(jī)層面進(jìn)行驗證。
電池方案 | 核心優(yōu)勢 | 適用水下設(shè)備 | 主要注意事項 |
半固態(tài)電池 | 能量密度高，可在控制重量的同時增加可用能量和任務(wù)時間 | AUV、長航時水下機(jī)器人、水下無人機(jī)和空水跨域無人系統(tǒng) | 成本、持續(xù)放電電流和峰值倍率需要根據(jù)項目確認(rèn) |
高倍率鋰聚合物電池 | 持續(xù)及峰值放電能力強(qiáng)、內(nèi)阻低、功率響應(yīng)快 | 電池供電型ROV、水下推進(jìn)器、機(jī)械臂及水下作業(yè)工具 | 需要合理設(shè)計BMS保護(hù)、連接器和熱管理方案 |
LiHV高壓鋰電池 | 在有限空間內(nèi)提供更多能量和更高的電壓平臺 | 小型水下機(jī)器人、水下通信設(shè)備和便攜式潛水設(shè)備 | 充電器和BMS必須兼容4.35V單體充電電壓 |
磷酸鐵鋰電池 | 熱穩(wěn)定性、安全性和使用壽命表現(xiàn)較好 | 商用ROV、海底監(jiān)測系統(tǒng)、水下備用電源和長期駐留設(shè)備 | 重量較高，體積和重量能量密度低于高能量鋰電池 |
●?高能量密度半固態(tài)電池技術(shù)
對于電池重量、任務(wù)時間和安裝空間均受到限制的AUV及長航時水下機(jī)器人，格瑞普可提供高能量密度半固態(tài)電池方案，幫助設(shè)備在有限重量和艙體空間內(nèi)獲得更多可用能量。
●?高倍率軟包電池開發(fā)經(jīng)驗
格瑞普可將無人機(jī)和高功率電池領(lǐng)域積累的技術(shù)經(jīng)驗應(yīng)用于水下推進(jìn)器、ROV機(jī)械臂及水下作業(yè)工具，滿足推進(jìn)器啟動、多電機(jī)同時運(yùn)行和工具瞬時動作產(chǎn)生的高電流需求。
●?靈活的軟包電芯尺寸和電池結(jié)構(gòu)
格瑞普可根據(jù)圓柱形耐壓艙、窄長型艙體、弧形空間和小型潛水設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，定制軟包電芯的厚度、寬度、長度及電池包排列方式，提高內(nèi)部空間利用率。
●?多種電池體系可選
格瑞普可根據(jù)任務(wù)續(xù)航、功率需求、安裝空間、整機(jī)重量、工作溫度和安全要求，綜合評估半固態(tài)電池、高倍率LiPo、LiHV及磷酸鐵鋰電池方案，而不是為所有水下設(shè)備采用同一種電池體系。
從電芯到電池包的一站式定制
●?電芯及串并聯(lián)方案設(shè)計
●?PCM和智能BMS開發(fā)
●?SOC及溫度監(jiān)測
●?NTC、線束和連接器選型
●?電池包機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計
●?樣品制作與測試
●?EVT、DVT、PVT及批量生產(chǎn)支持
水下機(jī)器人半固態(tài)電池
水下機(jī)器人高倍率電池
水下機(jī)器人電池定制
格瑞普半固態(tài)電池專為需要提升電池能量、又不希望明顯增加電池重量的水下設(shè)備而設(shè)計，適用于執(zhí)行測繪、巡檢、科學(xué)研究和長距離航行任務(wù)的自主式水下機(jī)器人（AUV）。
核心優(yōu)勢：
● 高重量能量密度
● 降低電池系統(tǒng)重量
● 延長任務(wù)續(xù)航與航行距離
● 提供大容量軟包電芯方案
● 支持22–24V和44–52V電壓平臺定制
● 提供低溫電池方案
● 支持智能電池管理系統(tǒng)（BMS）
電池型號 | 容量/能量 | 串?dāng)?shù)及電壓 | 落地電壓 | 尺寸 | 重量 | 能量密度 | 持續(xù)放電電流 | 峰值電流 |
(T×W×L ±5mm) | (±200g) | Current (3C) | (≤15S) | |||||
TARBG3812K04S10X | 12Ah 177.6Wh | 4S 14.8V | 11.44V | 22.0*71.5*190mm | 580g | 306.21Wh/kg | 36A | 120A |
TARBG3836K06S10X | 36Ah 799.2Wh | 6S 22.2V | 17.16V | 59*89*206.5mm | 2250g | 350.27Wh/kg | 108A | 360A |
TARBG3599K06S10X | 99Ah 2197.8Wh | 6S 22.2V | 17.28V | 72.2×151.5×287mm | 6829.79g | 321.80Wh/kg | 297A | 495A(≤3S) |
TARBG3887K08S10X | 87Ah 2575.2Wh | 8S 29.6V | 22.88V | 79*151.5*287mm | 7040g | 365.80Wh/kg | 261A | 870A |
TARBG3836K12S10X | 36Ah 1598.4Wh | 12S 44.4V | 34.32V | 127*89*209.5mm | 4600g | 342.65Wh/kg | 108A | 360A |
TARBG3887K14S10X | 87Ah 4506.6Wh | 14S 51.8V | 40.04V | 150*151.5*292mm | 13300g | 338.84Wh/kg | 261A | 870A |
高倍率鋰聚合物電池適用于功率需求快速變化的遙控水下機(jī)器人（ROV）、水下推進(jìn)器和水下作業(yè)工具，可滿足推進(jìn)器啟動、機(jī)械臂動作及快速姿態(tài)調(diào)整時的持續(xù)和瞬時大電流需求。
核心優(yōu)勢：
● 較強(qiáng)的持續(xù)放電能力
● 較高的峰值電流輸出
● 電芯內(nèi)阻低
● 減少大電流下的電壓下沉
● 推進(jìn)器啟動時保持穩(wěn)定輸出
● 支持靈活的電壓和容量配置
電池型號 | 容量 | 串?dāng)?shù)及電壓 | 能量 | 放電倍率 | 重量 | 尺寸 |
(L×W×H) | ||||||
TAA37004S45X6 | 3700mAh | 4S1P 14.8V | 54.76Wh | 45C | 361g | 136×44×29mm |
TAA52004S35X6 | 5200mAh | 4S1P 14.8V | 76.96Wh | 35C | 436.5g | 133×45×33.5mm |
TAA10K4S30E5 | 10000mAh | 4S1P 14.8V | 148Wh | 30C | 935g | 177×66×39mm |
TAA100006S30AX | 10000mAh | 6S1P 22.2V | 222Wh | 30C | 1360g | 177×66×58mm |
TAA120006S30E | 12000mAh | 6S1P 22.2V | 266.4Wh | 30C | 1532g | 192×72×54mm |
TAA160006S30X | 16000mAh | 6S1P 22.2V | 355.2Wh | 30C | 1974g | 190×76×65mm |
TAA22000BS30X | 22000mAh | 6S1P 22.2V | 488.4Wh | 30C | 2460g | 206×91×61mm |
TAA28K6S25ASX | 28000mAh | 6S1P 22.2V | 621.6Wh | 25C | 3413g | 205×121×67mm |
TARBAS30K0625X | 30000mAh | 6S1P 22.2V | 666Wh | 25C | 3494g | 216×125×61mm |
對于標(biāo)準(zhǔn)電池難以滿足的AUV、ROV、水下推進(jìn)器及其他水下設(shè)備項目，格瑞普可根據(jù)設(shè)備內(nèi)部空間、電壓平臺、容量需求、放電功率、工作溫度和使用環(huán)境，提供軟包電芯及完整水下機(jī)器人電池包定制服務(wù)。
可選方案包括：
●?適用于冷水和低溫任務(wù)的低溫電池
●?適用于長航時AUV的高能量密度電池
●?適用于水下推進(jìn)器、機(jī)械臂和作業(yè)工具的高倍率電池
●?適用于高安全、長壽命設(shè)備的磷酸鐵鋰(LiFePO?)電池
電池包定制還可涵蓋BMS電池管理系統(tǒng)、線束、連接器、通信功能、機(jī)械結(jié)構(gòu)和熱管理設(shè)計，為水下機(jī)器人提供從電芯選型到完整電池系統(tǒng)集成的解決方案。
