机器人双电池方案怎么设计？双PACK供电、自动切换、在线换电与BMS设计指南

机器人双电池方案怎么设计？双PACK供电、自动切换、在线换电与BMS设计指南

机器人双电池方案，是针对机器人需要更长续航、更高输出能力、在线换电或者连续运行而设计的一类电池系统架构。

随着：

AGV

AMR

巡检机器人

配送机器人

机器狗

\

四足机器人

履带机器人

以及：

特种移动机器人

应用增加，单个电池PACK已经无法满足所有设备对：

续航时间

峰值功率

换电效率

以及：

供电连续性

的需求。

因此，机器人电池开始出现多种双电池架构，例如：

双电池并联

一主一备

双路不间断供电

双电池自动换电

以及：

双PACK独立管理

等方案。

不过，“机器人双电池”并不代表简单地把两个电池正负极连接在一起。

不同方案解决的问题并不一样：

并联方案主要用于增加容量和输出能力；

主备方案主要用于连续供电；

在线换电方案主要用于减少设备停机；

双路电源方案则更加关注故障隔离和供电可靠性。

因此，在设计机器人双电池方案时，需要同步考虑：

电池PACK + BMS + 电源路径 + 机械结构 + 通信 + 保护 + 换电系统。

一、什么是机器人双电池方案？

机器人双电池方案，是在机器人内部配置两套独立或半独立的锂电池PACK，根据整机需求实现：

同时供电

主备供电

自动切换

或者：

在线换电。

典型结构可以理解为：

电池A

↓

BMS A

↓

A路保护

↓

机器人动力母线

以及：

电池B

↓

BMS B

↓

B路保护

↓

机器人动力母线

两个PACK之间可以根据方案采用：

直接并联

接触器切换

电子ORing

DC/DC电源路径

等不同方式。

所以，双电池方案并不是一种固定电路，而是一类系统架构。

二、机器人为什么需要双电池？

机器人采用双电池，通常有以下几类需求。

1. 增加续航

例如单个PACK：

48V 100Ah

如果采用两个PACK并联，理论上可以形成：

48V 200Ah

级系统。

2. 提高输出能力

如果单PACK只能持续输出：

150A

两个PACK在合理均流设计下，可以提高系统总输出能力。

3. 实现在线换电

一块电池工作，另一块可以作为备用电池。

需要更换电池时：

备用PACK接管 → 工作PACK退出 → 更换电池。

4. 提高供电连续性

对于不能轻易停机的机器人，可以通过A/B电池架构减少掉电风险。

5. 模块化设计

不同机器人型号可以根据续航需求配置：

单电池

双电池

甚至：

多PACK系统。

三、机器人双电池和双电池并联有什么区别？

这是设计双电池系统时必须首先明确的问题。

例如：

48V 100Ah + 48V 100Ah

如果直接并联，主要得到：

48V 200Ah。

而如果采用：

A电池供电 + B电池备用

则两块电池并不一定同时向负载输出。

因此：

双电池不等于双电池并联。

实际方案需要根据机器人的运行逻辑确定。

四、机器人双电池可以直接并联吗？

不建议未经匹配就直接并联。

两个PACK并联之前，需要确认：

额定电压一致

工作电压范围匹配

电芯体系匹配

容量接近

内阻合理

SOC接近

以及：

BMS保护策略兼容。

最重要的是：

并机前两块电池的电压差不能过大。

例如：

A电池：

52.0V

B电池：

48.0V

如果直接并联，A电池可能向B电池产生较大的：

均衡电流。

此电流不是机器人正常工作所需要的负载电流，而是：

PACK之间的环流。

可能导致：

连接器发热

保险丝动作

BMS过流保护

甚至：

电芯异常受流。

因此机器人双电池并联需要进行专门的：

电压匹配和并机控制。

五、机器人双电池应该选择多少伏？

机器人双电池并不局限于某一个电压平台。

常见方案包括：

24V

48V

51.2V

72V

96V

以及高功率机器人使用的：

144V

192V

320V

400V

等高压平台。

例如采用16串磷酸铁锂：

16 × 3.2V = 51.2V

通常属于48V级机器人系统。

如果采用30串磷酸铁锂：

30 × 3.2V = 96V。

因此，选择双电池平台时需要首先确认：

机器人控制器输入范围

驱动器额定电压

电机工作电压

以及：

电池最大充电电压。

不能只根据“机器人需要48V”就直接确定所有PACK参数。

六、机器人双电池容量怎么计算？

基础公式：

电池能量（kWh）= 电压（V）× 容量（Ah）÷1000

例如：

51.2V 100Ah

理论标称能量：

51.2 × 100 ÷1000 = 5.12kWh

如果采用两个相同PACK并联：

51.2V 100Ah × 2

理论总容量：

200Ah

总标称能量：

10.24kWh。

如果机器人平均功率为：

1kW

理论运行时间约：

10.24kWh ÷ 1kW = 10.24小时。

实际续航时间还需要考虑：

SOC使用窗口

系统效率

电池温度

老化

负载变化

以及：

峰值功率。

因此实际机器人续航不能只按照理论能量计算。

七、机器人双电池应该选择磷酸铁锂还是三元锂？

两种体系都可以根据机器人类型评估。

磷酸铁锂

通常比较适合：

AGV

AMR

配送机器人

巡检机器人

以及：

工业移动机器人。

主要关注：

循环寿命

热稳定性

以及：

长期运行。

三元锂

对于：

机器狗

四足机器人

轻量化机器人

以及：

空间和重量高度受限的移动机器人

可以进一步评估。

主要关注：

能量密度

重量

以及：

体积。

双电池方案中，两个PACK最好采用：

相同电芯体系

相同电芯型号

以及：

相近性能参数。

这样更有利于系统均流和BMS统一管理。

八、机器人双电池有哪些典型架构？

目前机器人双电池可以按照系统需求分为几种典型方案。

方案一：双PACK直接并联

PACK A

PACK B

↓

公共母线

适合：

扩容

和：

增加输出能力。

方案二：一主一备

A主供

B备用

A电池出现低SOC或故障时：

B接管。

适合：

连续运行机器人。

方案三：双路ORing

A、B分别经过：

理想二极管/电子ORing

进入：

公共母线。

适合对：

切换速度

和：

故障隔离

有较高要求的设备。

方案四：双电池自动换电

A电池工作：

B电池充满备用

当A电量不足：

B接管

再将A取出充电。

适合：

AGV/AMR

和：

连续运行机器人。

方案五：双DC/DC供电

两个PACK分别通过：

DC/DC

输出至稳定的：

机器人直流母线。

适合对：

电压稳定性

电气隔离

以及：

功率管理

要求较高的系统。

九、机器人双电池如何实现不间断供电？

如果机器人真正要求：

不断电

就不能只依靠机械接触器切换。

因为接触器从：

A断开

到：

B闭合

会存在一定时间。

对于电机负载，这个时间可能可以接受。

但对于：

工业PC

主控计算机

导航系统

通信设备

等电子负载，短暂的电压中断也可能导致：

系统复位

通信中断

或者：

控制系统重新启动。

因此真正的不间断供电，可以考虑：

MOSFET电子切换

理想二极管ORing

双输入DC/DC

以及：

中间储能电容

等方案。

所以：

自动切换不一定等于真正零掉电。

是否能够做到不间断，需要根据：

切换时间

母线电压保持能力

以及：

负载允许的电压跌落范围

进行验证。

十、机器人双电池如何设计BMS？

双电池机器人通常建议：

每个PACK配置独立BMS。

例如：

PACK A → BMS A

PACK B → BMS B

然后两个BMS通过：

CAN

或：

CAN FD

向机器人主控提供状态数据。

主控可以同时获得：

A电压

A电流

A SOC

A SOH

A温度

以及：

B电压

B电流

B SOC

B SOH

和：

B故障状态。

主控再根据这些数据决定：

A主供/B备用

或者：

B主供/A备用。

这种架构能够避免两个PACK完全失去独立管理能力。

十一、机器人双电池如何进行SOC管理？

SOC管理是双电池方案的重要问题。

例如：

A电池：

SOC 85%

B电池：

SOC 30%

如果两个PACK直接并联工作，电流分配可能并不理想。

如果采用主备方案，则可以：

A主供

B保持备用。

当A下降到指定SOC：

B启动接管。

对于在线换电机器人，则可以建立：

工作PACKSOC阈值

例如设备根据实际任务设置：

低SOC提醒

换电触发

以及：

强制退出阈值。

具体阈值需要根据：

机器人负载

电池容量

任务剩余时间

以及：

BMS保护参数

综合确定。

十二、机器人双电池需要均流吗？

如果两个PACK同时并联运行，就需要重点考虑均流。

例如机器人总电流：

200A

理想状态：

A 100A

B 100A

但由于：

电芯内阻

线束阻抗

连接器接触电阻

等差异，实际可能出现：

A 130A

B 70A。

长期运行会造成：

A电池温升更高

A电池衰减更快

以及：

SOC差异扩大。

因此并机方案需要从：

PACK一致性

支路阻抗

BMS控制

以及：

功率分配

多个层面实现合理均流。

如果采用一主一备，则对持续均流的要求会降低，但仍然需要防止两PACK之间产生异常环流。

十三、机器人双电池需要独立熔断保护吗？

对于两个独立PACK，通常需要考虑独立支路保护。

典型结构：

PACK A → 熔断器 → 接触器 → 母线

PACK B → 熔断器 → 接触器 → 母线

这样当：

A PACK内部出现短路

或者：

A支路出现异常

可以切断A支路，同时让B继续工作。

如果多个PACK只共用一个总保险：

A故障时B也可能受到影响。

因此双电池方案的核心不仅是：

“两个电池”。

还包括：

两条受控电源路径。

十四、机器人双电池需要预充吗？

低压48V机器人不一定需要与高压系统相同的预充设计，需要看下游是否存在较大输入电容、接触器或电源管理设备。

而对于：

144V

192V

320V

400V

800V

等高压机器人双电池系统，通常需要重点考虑预充。

典型流程：

B电池接入

↓

预充回路闭合

↓

母线电压逐渐建立

↓

达到目标范围

↓

主接触器闭合

↓

进入正常供电。

双PACK系统还需要防止：

A、B两路同时异常接入

以及：

一个PACK向另一个PACK反向充电。

因此高压双电池的预充和电源路径需要统一设计。

十五、机器人双电池可以实现在线换电吗？

可以。

这也是双电池方案的重要应用场景。

例如：

A电池运行

B电池备用

当A电量不足：

B启动

↓

B确认正常

↓

B接管负载

↓

A退出

↓

取出A

↓

更换满电PACK

这样机器人可以在不完全停机的情况下完成电池更换。

典型应用包括：

AGV

AMR

配送机器人

以及：

巡检机器人。

在线换电系统还需要考虑：

电池机械定位

锁止

连接器

防呆

BMS识别

以及：

换电控制逻辑。

十六、机器人双电池PACK结构怎么设计？

双电池系统需要在机器人内部预留：

两个电池仓

或者：

一个双模块电池仓。

结构设计主要考虑：

电池尺寸

重量

安装方向

插拔方向

锁止方式

以及：

维护空间。

例如机器狗空间有限，可以采用：

左右双电池

或：

前后双电池

结构。

AGV空间较大，可以采用：

抽屉式双电池仓。

履带机器人可以采用：

左右对称双电池仓

以改善整机重心。

所以双电池结构不仅关系到电池，也会影响：

整机重心

散热

维护

以及：

机器人运动性能。

十七、机器人双电池方案需要做哪些测试？

双电池不能只测试单个PACK。

除了正常电池测试，还需要进行：

单PACK测试

容量

充放电

温升

BMS保护

双PACK测试

同时供电

A/B切换

SOC切换

故障切换

通信异常

安全测试

过流

短路

支路熔断

接触器异常

以及：

反灌保护。

机械测试

如果是自动换电：

插拔寿命

机械锁止

定位误差

以及：

振动冲击

等。

目前中国针对移动机器人锂离子电池的标准化工作正在推进。国家标准计划中已经列入《移动机器人用锂离子电池及电池组》第1部分安全规范、第2部分性能规范和第3部分尺寸规格及接口要求等项目，相关安全规范项目于2026年5月29日下达，当前仍处于标准制定阶段。

现行的SJ/T 11852-2022《服务型机器人用锂离子电池和电池组通用规范》则适用于服务型机器人电池，目前仍为现行推荐性行业标准。

对于AGV等工业动力应用，IEC 62619:2022明确将AGV列入工业用途二次锂电池的典型应用范围，因此相关项目可以结合该标准及项目实际要求建立安全测试体系。

需要注意的是：

标准正在制定不等于已经成为强制性产品标准。

机器人双电池项目最终采用什么标准，需要根据机器人类型、应用环境和目标市场确定。

十八、机器人双电池方案采购需要提供哪些参数？

企业采购或开发机器人双电池PACK时，建议向厂家提供：

其中最重要的几个参数是：

机器人功率 + 系统电压 + 单PACK容量 + 双电池工作模式 + 切换时间 + 安装空间。

十九、浩博电池可以定制机器人双电池方案吗？

机器人双电池属于典型的系统级定制PACK方案。

浩博电池可围绕：

AGV/AMR

巡检机器人

配送机器人

机器狗

四足机器人

履带机器人

以及：

工业和特种移动机器人

等应用，进行双电池PACK方案设计。

根据机器人实际需求，可以采用：

双PACK并联

一主一备

双路ORing

双电池不间断供电

以及：

双电池在线换电

等架构。

每组PACK可以配置独立：

BMS

并通过：

CAN/CAN FD

等方式与机器人主控进行通信。

对于高压双电池系统，还可以进一步配置：

熔断器

接触器

预充

HVIL

绝缘监测

以及：

支路故障隔离。

如果是自动换电机器人，还可以将：

PACK结构

机械锁止

连接器

电池识别

以及：

换电控制逻辑

一并进行设计。

东莞市浩博光电科技有限公司可根据机器人的：

系统电压、单PACK容量、峰值功率、切换时间、安装空间、通信协议和工作环境

进行定制化机器人双电池PACK开发。

最终采用并联、主备、ORing还是在线换电架构，应根据机器人负载类型、续航需求和供电连续性要求确定，并通过整机联调验证。

FAQ：机器人双电池方案常见问题

1. 机器人为什么要使用双电池？

主要用于增加续航、提升输出能力、实现在线换电或提高供电连续性。

2. 双电池可以直接并联吗？

不能简单直接并联。需要确认电压、SOC、电芯、容量、BMS和保护策略，并控制并机瞬间的环流。

3. 两个48V 100Ah机器人电池并联是多少？

理论上为：

48V 200Ah。

如果实际采用51.2V磷酸铁锂PACK，则为：

51.2V 200Ah。

4. 机器人双电池一定要同时工作吗？

不一定。可以采用一主一备，也可以采用双PACK同时供电。

5. 双电池可以做到不断电吗？

可以设计接近或实现不间断供电，但是否真正做到零掉电取决于电源路径、切换时间、母线保持能力和负载特性。

6. 双电池需要两个BMS吗？

对于两套独立PACK，通常采用各自独立BMS，再由机器人主控进行系统级协调。

7. 双电池可以自动换电吗？

可以。一块电池工作时，另一块作为备用，通过电源切换和机械换电结构可以实现在线换电。

8. 两个不同容量的电池可以一起使用吗？

可以进行专门设计，但需要考虑SOC、内阻、电流能力和BMS控制，不建议未经验证直接并联。

9. 双电池需要做故障隔离吗？

需要。A电池故障时，应尽量避免故障影响B电池，因此需要设计独立支路保护和电源路径。

10. 机器人双电池PACK可以定制吗？

可以。电压、容量、电芯体系、PACK尺寸、BMS、通信、连接器、主备模式、自动换电及高低压保护均可以根据项目需求进行设计。

总结

机器人双电池方案不是简单地在机器人里增加第二块电池，而是根据续航、功率、换电和供电连续性建立双PACK电源架构。

如果主要目的是：

增加容量

可以采用：

双PACK并联。

如果主要目的是：

提高供电连续性

可以采用：

一主一备。

如果要求：

快速无缝切换

则可以进一步评估：

ORing

MOSFET电子切换

或：

双输入DC/DC

方案。

如果要求：

不停机更换电池

则可以设计：

双电池仓 + 自动换电 + BMS识别 + 电源切换。

在电气设计方面，双PACK需要重点解决：

电压匹配

SOC管理

均流

独立BMS

预充

熔断保护

反灌保护

以及：

故障隔离。

在结构设计方面，还需要考虑：

两个电池仓的空间布局

重量分配

连接器位置

机械锁止

以及：

散热和维护。

对于AGV、AMR、巡检机器人、机器狗和其他移动机器人，双电池方案还需要结合实际任务确定：

单PACK容量

峰值功率

切换阈值

在线换电方式

以及：

续航时间。

目前国内正在推进移动机器人锂离子电池及电池组安全、性能以及尺寸和接口相关标准项目，说明机器人电池的专业化、标准化仍在发展。

浩博电池可围绕AGV/AMR、巡检机器人、配送机器人、机器狗、四足机器人、履带机器人等应用进行机器人双电池PACK方案设计。东莞市浩博光电科技有限公司可根据具体设备的电压、容量、功率、峰值电流、切换时间、结构空间、通信和环境要求进行定制开发。

对于双电池项目，最终需要根据具体机器人负载和整机架构确定是采用双PACK并联、一主一备、双路不间断供电还是在线换电方案，并通过电气、机械和整机联调验证确认最终设计。