机器人双电池系统是什么？双电池供电方案设计、优势及应用解析

随着智能机器人、移动机器人、AGV、AMR、巡检机器人和特种机器人快速发展，机器人对动力系统提出了更高要求。

传统单电池方案在长时间运行、高负载任务以及连续作业场景中，容易出现：

• 续航不足；

• 充电等待时间长；

• 电池维护影响生产；

• 单点故障风险。

因此，机器人双电池系统逐渐成为工业移动机器人动力设计的重要方案，通过两组锂电池协同管理，提高机器人的续航能力、可靠性和连续运行效率。

什么是机器人双电池系统？

机器人双电池系统，是指机器人设备采用两组锂电池作为动力能源，通过电源管理系统、BMS和控制策略，实现双电池协同供电或智能切换。

相比单电池系统，双电池方案可以根据机器人运行状态，实现：

• 双电池同时供电；

• 主备电池自动切换；

• 分级供电；

• 在线换电。

常见应用包括：

• AGV搬运机器人；

• AMR自主移动机器人；

• 机器人底盘；

• 无人巡检机器人；

• 特种作业机器人。

机器人为什么需要双电池系统？

1. 提升续航能力

机器人在工业场景中通常需要：

• 连续运行8小时以上；

• 多班次工作；

• 高频运输任务。

单电池容量有限，而双电池系统可以增加储能容量。

例如：

单组：

51.2V 100Ah锂电池

储能：

51.2V × 100Ah = 5.12kWh

双电池：

2 × 51.2V 100Ah

总储能约：

10.24kWh。

可以明显提升机器人运行时间。

2. 支持不停机换电

对于：

• 智能仓储；

• 自动生产线；

• 无人物流系统；

设备停机可能影响生产效率。

双电池系统可以设计为：

电池A运行 → 电池B备用

当电池A电量不足时：

• 自动切换；

• 更换低电量电池；

• 保持机器人继续工作。

提高设备利用率。

3. 提高系统可靠性

单电池系统如果出现：

• BMS故障；

• 电芯异常；

• 保护触发；

机器人可能停止运行。

双电池系统可以通过：

• 独立BMS管理；

• 故障隔离；

• 电源切换；

降低单点故障风险。

机器人双电池系统主要架构

方案一：双电池并联供电

两组电池同时连接动力母线。

例如：

两个：

48V 100Ah电池

组成：

48V 200Ah系统。

特点：

优势：

• 容量增加；

• 输出能力增强；

• 电流分担。

需要重点解决：

• 电压一致性；

• 均流控制；

• BMS协调。

方案二：双电池主备切换

两个电池独立工作。

运行逻辑：

电池A供电；

当SOC低于设定值：

切换至电池B。

优势：

• 可靠性高；

• 方便维护；

• 支持快速换电。

适用于：

• 长时间运行机器人；

• 无人巡检设备。

方案三：动力电池+辅助电池

一种电池负责：

• 驱动电机；

• 行走系统。

另一种电池负责：

• 控制器；

• 传感器；

• 通讯模块。

优势：

避免控制系统因动力电池异常导致完全断电。

机器人双电池系统组成

1. 锂电池PACK

机器人双电池通常采用：

• 磷酸铁锂电池；

• 三元锂电池。

PACK包括：

• 电芯；

• 模组；

• 电池箱体；

• 连接系统。

2. 双BMS管理系统

双电池系统需要更加智能的BMS。

主要管理：

• 电池1状态；

• 电池2状态；

• SOC；

• SOH；

• 温度；

• 电流。

功能包括：

• 过充保护；

• 过放保护；

• 过流保护；

• 短路保护；

• 温度保护。

3. 电源管理模块

双电池系统需要增加：

• 电源切换模块；

• 高压继电器；

• DC/DC转换模块；

• 电池均衡控制。

实现：

• 自动切换；

• 电流分配；

• 故障隔离。

机器人双电池常用电压方案

根据机器人功率需求不同，常见方案：

机器人双电池系统设计关键要求

电池一致性设计

双电池系统最重要的是匹配。

需要关注：

• 电压一致性；

• 容量一致性；

• 内阻一致性；

• 温度一致性。

避免：

• 环流；

• 电池损耗加速；

• 输出不稳定。

BMS通讯设计

工业机器人通常需要实时获取：

• 剩余电量；

• 电池状态；

• 故障信息。

常见通讯：

• CAN；

• RS485；

• Modbus。

热管理设计

机器人高负载运行时，电池会产生热量。

需要考虑：

• 散热结构；

• 温度采集；

• 热保护策略。

结构安装设计

双电池布局需要考虑：

• 重量分布；

• 底盘空间；

• 快速拆装；

• 防震固定。

机器人双电池系统应用场景

AGV搬运机器人

应用于：

• 工厂物流；

• 自动运输；

• 生产线配送。

双电池可以提升连续运行能力。

AMR自主移动机器人

适用于：

• 智慧仓储；

• 自动分拣；

• 无人配送。

机器人底盘平台

包括：

• 四轮机器人底盘；

• 巡检机器人底盘；

• 机器人开发平台。

特种机器人

例如：

• 防爆机器人；

• 消防机器人；

• 水下机器人。

需要更高可靠性的能源系统。

机器人双电池系统可以定制吗？

可以。

由于不同机器人功率、结构和运行时间需求不同，双电池系统通常需要定制开发。

定制内容包括：

• 电池电压；

• 电池容量；

• 双电池架构；

• BMS功能；

• 通讯协议；

• 安装方式；

• 防护等级。

例如：

常见方案：

• 48V 100Ah双电池系统；

• 51.2V 100Ah双电池系统；

• 51.2V 200Ah机器人动力系统；

• 96V双电池高压机器人系统。

浩博电池机器人双电池系统方案

东莞市浩博光电科技有限公司（浩博电池）专注于工业动力锂电池PACK研发与制造，可针对机器人、AGV、AMR、无人叉车及智能移动设备提供定制化动力电池解决方案。

机器人双电池系统设计需要综合考虑：

• 电芯选型；

• 双BMS管理；

• 电源切换策略；

• PACK结构设计；

• 通讯协议；

• 安全保护。

通过系统化设计，提高机器人动力系统的可靠性和连续运行能力。

总结

机器人双电池系统是解决移动机器人长续航、高可靠运行的重要动力方案。

相比传统单电池系统，双电池方案具有：

• 更长工作时间；

• 更高运行可靠性；

• 支持不停机维护；

• 更强动力输出能力；

等优势。

随着AGV、AMR和智能机器人向无人化、连续化方向发展，双电池锂电系统将成为未来机器人动力平台的重要技术方向。