特殊检测和防爆机器人的定制电池需求

在危险或特殊环境中部署机器人会面临重大风险。依赖通用电池解决方案会使您的运营面临火灾和热失控等故障风险。例如，曾有机器人因电池组和充电装置故障而起火，事故持续数天，造成重大中断。

• 2018年，一台机器人因电池故障起火。

• 2019年，一场仓库火灾因电池充电故障持续了四天。

• 2021年，电池缺陷导致了一次大规模召回。

您需要定制化的电池要求，以确保安全性、合规性和可靠性。 定制锂电池组 提供先进的保护和量身定制的性能，以满足特殊定制AGV和检测机器人的独特需求。

关键精华

• 定制电池解决方案 提高机器人在危险环境中的安全性和可靠性。定制电池组以满足特定的运行需求。

• 遵循ATEX、IECEx和UL等严格的认证标准，以确保合规性和安全性。部署电池系统前，请核实所有认证。

• 利用先进技术监测电池性能 电池管理系统 (BMS)这些系统提供实时诊断并防止过热。

• 实施有效的热管理策略，避免热失控等危险。采用隔热和冷却技术，维持安全的工作温度。

• 选择拥有严格质量控制措施的供应商。寻找经过验证的成熟方案，以确保电池在严苛应用环境下的可靠性和安全性。

第一部分：定制电池要求

1.1 认证标准

你必须严格遵守规定。 认证标准 在为特殊检测和防爆机器人选择电池时，应考虑这些标准，以确保在危险环境中的安全性和合规性。最受认可的国际标准包括 ATEX、IECEx 和 UL。每项标准都针对电池安全性和性能的特定方面。

认证标准	描述
ATEX	用于爆炸性环境中的设备和防护系统必须符合本标准。
IECEx认证	用于爆炸性环境的设备国际标准，确保安全性和合规性。
UL	电池供电电器的安全标准，确保在各种环境下安全运行。

注意： ExRobotics拥有27项防爆认证，包括ATEX质量保证认证和IECEx认证。UL 2593是爆炸性环境下电池供电设备的关键安全标准。

区域标准也发挥着至关重要的作用：

• 在欧盟，您必须遵守机械和电磁兼容性指令，遵循 EN ISO 10218-1 和 EN ISO 10218-2 标准。

• 在北美，ANSI/RIA R15.06 概述了工业机器人和机器人系统的安全要求。

您可以在诸如以下科学出版物中找到更多关于国际认证标准的信息： 自然.

定制电池要求 要求您在部署前核实所有认证。此步骤可降低风险，并确保您的机器人符合全球安全标准。

1.2 电压和容量

选择合适的锂离子电池电压和容量对于实现最佳电池性能至关重要。不同的机器人应用需要特定的电压和容量范围。下表比较了专用检测机器人中最常用的几种电池化学成分：

电池类型	电压范围（V）	容量范围 (mAh)
锂聚合物（锂电）	3.6-3.7（名义值）	1500 - 5200
磷酸铁锂 (LiFePO4)	3.2-3.3（名义值）	2100 - 4200
镍金属氢化物 (NiMH)	1.2 – 0.9（名义值）	3000 - 5000

您必须根据机器人的运行需求选择合适的电池组。高能量密度可延长运行时间，而长循环寿命则可确保可靠性。下表显示了电池容量如何影响性能：

特性	对机器人性能的影响
高能量密度	通过提供更多储能来延长运行时间。
循环寿命长	确保运行中电源供应的可靠性和使用寿命。
高电流放电能力	支持高强度运行，性能不下降。
安全设计	防止事故发生，确保在危险环境中安全操作。

电池容量测试有助于验证您的机器人能否按所需时长运行。在为您的应用指定定制电池需求时，您应始终同时考虑电压和容量。

1.3 放电率和电池管理系统

放电速率是影响电池性能的关键因素，尤其对于高性能AGV机器人而言。锂离子电池必须安全高效地提供高电流。下表总结了不同类型电池所需的放电速率：

电池类型	标称放电电流	最大放电电流
一般要求	≥ 27A	≥ 47A
锂离子电池（高能量）	30A	50A
锂聚合物（高安全性）	27A	54A
ROSbot XL (12V)	≥ 5.4A	≥ 9.0A

您需要一个强大的电池管理系统 (BMS) 来监控和控制锂离子电池。现代 BMS 的进步包括智能通信协议、自适应充电以及防尘、防震和防潮的结构设计。这些特性提高了安全性、可靠性和运行效率。您可以访问以下网址了解更多关于 BMS 技术的信息： Large Battery BMS和PCM.

进步	描述
智能BMS	通过建立通信协议和平衡技术，提高安全性、可靠性和运行效率。
自适应充电	调节充电速率，以避免运行过程中出现危险情况。
结构设计	确保电池组防尘、防震、防潮，提高在危险环境中的可靠性。
安全测试	原型产品在批量生产前都要经过严格的测试，以符合安全标准。

您还必须确保电池通过严格的性能测试。这包括海拔模拟、抗震性、冲击测试和 IP68 防水测试。下表概述了主要的定制电池测试规程：

测试代码	描述
T1	高度模拟：模拟 15,000 米高度下无压货舱的低压环境。
T2	热测试：将电池分别在 -40°C 和 +75°C 的温度下保持 6 小时，以测试极端温度。
T3	振动：测试模拟运输过程中 7Hz 至 200Hz 的振动，持续时间长达 3 小时。
T4	冲击：测试模拟在运输过程中，电池尺寸所受到的给定 G 力冲击。
T5	外部短路：带熔断器时，在 50°C 下施加短路。外壳温度不得超过 +170°C。
T6	冲击试验：>20mm 圆柱形电池进行冲击试验；所有 <20mm 电池类型进行压碎试验。
T7	过度充电：以推荐电流的两倍充电 24 小时（仅限二次电池）。
T8	强制放电：与 T7 相同，使用一次电池和二次电池进行强制放电。

提示： IP68防水等级对于水下和危险环境下的机器人至关重要。它能确保电池密封，防止水渗入，从而避免短路和过热问题。这种设计延长了平均故障间隔时间，并支持在海洋环境中安全运行。

为了符合电池安全标准，您务必进行紧急停止测试和其他安全测试。这些步骤可确保您定制的电池方案符合性能和安全预期。

第二部分：安全特性

2.1 热管理

在为防爆机器人设计锂电池组时，必须将热管理作为首要任务。温度波动会造成严重的安全隐患，并可能导致热失控或短路等危险。低温会导致锂沉积，形成枝晶，增加内部短路的风险。高温会加速电池老化，并可能引发热失控，在含有危险物质的环境中构成安全隐患。

有效的热管理策略有助于保持电池性能和安全。下表对比了防爆机器人最有效的几种技术：

类别	技术/策略
预防	电池管理系统（BMS）、坚固的机械设计、隔热
早期发现	气体检测系统、热传感器、电压监测、带人工智能的声学传感器、人工智能
抑制	专用抑制剂（Novec 1230、FM-200）、防洪系统
遏制	防火电池仓 热障通风系统

您还应该考虑相变冷却和液冷。这些技术可以抑制热失控并降低电池温度，从而提高防火性能和整体安全性。

提示：务必在电池仓内使用灭火装置和灭火剂，以最大程度地减少爆炸或火灾的危险。

2.2 监控系统

在危险环境中，您需要先进的监控系统来跟踪电池健康状况。实时诊断功能可帮助您在安全隐患升级之前发现它们。主要监控功能包括：

• 荷电状态 (SOC) 和健康状态 (SOH) 估算

• 热管理和电池均衡

• 通信协议（CAN、UART、RS485）

• 实时诊断和故障检测

工业自动化机器人需要持久耐用、大电流的电池供电，并具备精准的控制能力。医疗机器人必须具备故障安全性能和可靠性，以避免安全隐患。军用和救援机器人则需要先进的安全功能和超长的电池续航时间，才能在危险环境中运行。

您可以了解更多有关 电池管理系统.

2.3 保护机制

您必须遵循严格的安全测试标准，以防止爆炸和其他危险。监管机构强制要求在危险环境中使用锂电池组时必须采取多种保护机制。下表概述了关键的安全要求：

测试类型	安全要求
外部短路测试	电池在外部短路时不得起火或破裂。
强制内部短路	电池不得因内部污染而起火或破裂。
过充测试	电池过充时不得起火或破裂。
强制放电测试	反极性充电时，电池不得起火或破裂。
循环寿命测试	电池在多次循环后必须保持最低容量。
粉碎测试	电池在物理变形下不得着火或破裂。

集成式保护系统，例如隔热屏障和主动冷却系统，可降低热失控的风险。您应始终验证其是否符合 ATEX、IECEx 和 UL 等国际安全标准。这些标准确保您的电池组满足防爆机器人的最高安全要求。更多详情，请参阅…… 自然.

第三部分：特殊定制AGV应用

定制电池解决方案在支持各种类型的AGV机器人应对严苛环境方面发挥着至关重要的作用。您需要为每种应用选择合适的电池技术，以确保安全性、可靠性和合规性。让我们一起来探讨一下，特制的AGV电池组如何满足消防、医疗、水下和工业机器人的独特需求。

3.1 消防和医疗机器人

在消防和紧急医疗环境中部署AGV机器人时，您需要满足严格的要求。消防机器人必须在高温区域运行，并能承受火灾、烟雾和水的侵蚀。您需要配备能够提供稳定电力并防止热失控的电池组，即使在高强度灭火任务中也能正常工作。

医疗机器人，特别是那些用于手术或急救的医疗机器人，需要 高精度电池解决方案您将受益于 定制锂电池 包装上写着：

• 确保手术机器人获得可靠的电力供应，降低关键手术过程中发生火灾的风险。

• 提高运营效率，最大限度地减少紧急情况下的停机时间。

• 使用固态电池可提高安全性，降低火灾隐患并延长使用寿命。

• Defibtech DBP-2800 型号的除颤器电池寿命长达 7 年，优于电池寿命仅为 4 年的旧型号。

提示：磷酸铁锂电池的定制化提供了更高的热稳定性和安全性，使其成为消防和医疗AGV机器人的理想选择。

3.2 水下和勘测机器人

水下AGV机器人需要能够承受压力、防火且续航时间长的电池系统。这些机器人中使用的电池化学成分有多种：

电池化学	能量密度	功率密度	特征：
铅酸	低	高	价格低廉，循环寿命长，适用于短时高功率应用。
镍镉 (NiCd)	高于铅酸电池	低于铅酸电池	价格更高，使用寿命更长，温度范围更广。
镍氢 (NiMH)	高于镍镉	低于镍镉	价格更高，使用寿命更长，更环保。
锂离子（Li-ion）	最高	最高	最昂贵的原因是其高反应性和火灾风险带来的安全隐患。

电池定制化可提升作业深度和持续时间，让您从中受益。如今，各大制造商正与海洋技术公司合作，共同打造混合电池系统。这些创新使得像 HUGIN Endurance 这样的 AGV 机器人能够在深海作业。 6000米，最多可跑15天 无需充电，采用耐压锂电池。这项技术进步为水下基础设施的检测和维护开辟了新的可能性。

有关可持续电池解决方案的更多信息，请访问 我们的可持续发展方法.

3.3 工业和防爆机器人

工业防爆型AGV机器人必须在火灾和爆炸风险实实在在的危险区域安全运行。您将面临运行时间短、热风险和空间限制等挑战。下表列出了主要挑战：

挑战	描述
安全	预防工业环境中的火灾和爆炸。
热管理	控制热量以避免火灾隐患和性能损失。
法律合规	符合工业AGV机器人的严格安全标准。

• 运行时间短会限制运行效率。

• 高频放电会因过热而增加火灾风险。

• 紧凑型设计限制了电池尺寸，从而影响电池容量和重量。

你可以通过以下方式应对这些挑战 定制锂电池组特别是磷酸铁锂电池，它们具有更高的安全性和更好的散热性能。这些解决方案有助于您的定制化AGV机器人满足监管要求，并在最严苛的环境下可靠运行。

第四部分：制造商评估

4.1 供应商资质

在为危险环境机器人采购锂电池组时，必须仔细评估供应商。并非所有供应商都符合防爆和检测机器人所需的严格标准。您应该检查供应商是否遵循公认的危险场所分类系统。下表对比了主要的分类系统：

系统	分类类型	描述
危险液体	班级和部门	根据是否存在气体、粉尘或纤维来判断。
IECEx认证	基于区域的	按危险等级划分的数值区域。
ATEX	基于区域的	需要根据地点进行评估。

您还应该确认供应商遵守道德采购政策。负责任的供应商会公布…… 冲突矿物声明 展现供应链的透明度。这一步骤有助于避免法律和声誉风险。

4.2质量控制

您需要严格的质量控制来确保电池的可靠性和安全性。有效的质量控制措施有助于避免在危险环境中发生故障。下表列出了最有效的实践方法：

质量控制措施	描述
控制和检查计划	规划并优化质量检验管理。
根本原因分析	使用标准化工具解决问题并防止再次发生。
质量行动管理	按时采取纠正措施并妥善处理升级事件。
审计与评估	通过去除冗余环节来简化流程。
严格的检验技术	对电池进行环境、热性能和电气性能测试。
自动化提高效率	采用先进的制造系统来减少误差。
先进技术集成	应用视觉人工智能进行实时检测和监控。
利用数据分析实现持续改进	分析趋势，找出瓶颈并改进流程。

您必须注意电池制造过程中常见的质量控制缺陷。这些缺陷包括：

1. 组装过程中灰尘或湿气造成的污染。

2. 电极错位会降低性能。

3. 电极厚度变化会影响使用寿命。

4. 密封失效导致泄漏或空气暴露。

5. 电池间容量不匹配，导致不平衡。

选择拥有成熟质量体系和定期审核的供应商可以降低这些风险。

4.3支持和维护

您的锂电池组需要可靠的支持和维护。优秀的供应商会提供技术支持、快速响应和清晰的文档。您应该关注以下方面：

• 为您的员工提供电池安全操作培训。

• 定期维护和性能检查。

• 备件供应和保修服务。

• 电池管理系统的远程诊断和软件更新。

提示：选择能够提供持续支持和透明沟通的供应商。这可以确保您的机器人在整个使用寿命期间安全高效地运行。

定制锂电池组为您的机器人提供在危险环境中所需的安全性、可靠性和合规性。您将受益于针对特定应用场景的解决方案，这些方案可满足独特的运行需求。为了最大限度地提高电池性能和使用寿命，请遵循以下最佳实践：

1. 使用推荐的充电器并避免过度充电。

2. 将电池电量保持在 40%～60% 之间，并存放在阴凉干燥处。

3. 定期检查电池是否有损坏或膨胀。

4. 利用智能系统监测电池健康状况。

在选择供应商和维护电池系统时，应优先考虑合规性、可靠性和技术尽职调查。

常见问题解答

在危险环境中，锂电池组需要哪些认证？

锂电池组需要获得 ATEX、IECEx 和 UL 认证。这些标准确保在易爆或危险场所的安全性和合规性。部署前务必核实认证情况。

如何为机器人选择合适的锂电池化学成分？

您应该根据电压、容量和安全性来比较电池化学成分。下表列出了主要区别：

材质	电压（V）	容量（毫安时）	安全等级
LiFePO4	3.2-3.3	2100-4200	高
锂聚合物	3.6-3.7	1500-5200	中
镍氢电池	1.2-0.9	3000-5000	中

为什么电池管理系统（BMS）对AGV机器人很重要？

电池管理系统 (BMS) 可监控电池健康状况、平衡电芯并防止过热。它能提供实时诊断信息，并提升安全性。该系统有助于避免故障并延长电池寿命。

哪些维护措施有助于最大限度地延长锂电池组的使用寿命？

您应定期检查电池，将其电量保持在 40% 至 60% 之间存放，并使用推荐的充电器。定期维护和远程诊断也有助于预防故障并确保安全运行。

如何确保锂电池组符合质量标准？

您必须选择拥有严格质量控制体系的供应商。要关注其根本原因分析、审核流程和先进的检测技术。可靠的供应商会提供相关文件和支持，以确保持续合规。