在為水下機器人設計防水電池組時，你會面臨獨特的挑戰。鋰電池組為大多數水下機器人供電 水下機器人耐壓鋰聚合物電池和凝膠封裝技術的最新進展，為應對惡劣水下條件提供了新的電池解決方案。防水電池組還必須包含強大的電池管理系統，以確保可靠且安全的運作。您需要一款滿足特定應用需求的防水電源，因此客製化至關重要。防水設計和整合對於可靠的水下性能仍然至關重要。
關鍵要點
選擇符合 IP68 標準的電池組，以實現最大程度的防水保護。這確保了其在惡劣的水下環境下也能可靠運作。
設計深海機器人的電池組時，請考慮其抗壓性能。使用球形或圓柱形可均勻分佈壓力，防止內爆。
選擇堅固的外殼和密封方法，防止電池組進水。使用防水連接器和保形塗層，增強安全性。
整合先進的電池管理系統，監控效能並確保安全。這有助於在水下應用中維持可靠的電力傳輸。
客製化電池解決方案，滿足水下機器人的特定需求。客製化設計可提升醫療、安防和工業領域的性能。
第一部分：電池解決方案和標準
1.1 防水電池組額定值
在為水下機器人選擇電池解決方案時，您需要了解防水電池組的等級。最常見的系統是 IP 等級標準，用於衡量產品的防塵防水性能。 IP68 標準為防水電池組在惡劣水下環境下的性能設定了基準。您可以在下表中查看不同防護等級的差異：
評分 | 防護等級 | 應用領域 |
|---|---|---|
IP68 | 在惡劣條件下持續浸入水中提供最大程度的保護 | 適用於農業機械和水下照明系統等極端環境 |
IP69K | 耐高壓、耐高溫 | 非常適合衛生標準嚴格的行業，例如需要蒸汽清潔的食品加工廠 |
您應該始終尋找符合或超過 IP68 標準的電池解決方案。這可確保您的防水電池組能夠承受持續浸水和惡劣條件。防護等級測試可驗證電池組是否符合這些要求。 IP68 標準對於用於 醫生, 機器人以及 工業部門.
1.2 耐壓標準
在深海機器人中部署防水電池組時，必須考慮抗壓性能。針對此類環境的電池解決方案需要能夠承受高達 3,800 公尺深的靜水壓力的外殼。在此深度，壓力是海平面的 380 倍。您經常會看到工程師使用球形或圓柱外殼來封裝鋰電池組。這些形狀可以均勻分佈壓力，並降低內爆風險。像合成泡沫這樣的材料有助於保持防水電池組的輕盈性和浮力，這對於水下機器人的機動性至關重要。
1.3 認證概述
選擇水下電池解決方案時，請務必檢查其認證。認證能夠證明防水電池組符合嚴格的安全和性能標準。許多領先產品，例如 Bluefin、Kraken 和 SWE，都已獲得高水準認證。
Kraken Robotics 已實現 軍標認證 用於他們的 SeaPower 電池。
經過認證的電池解決方案讓您對防水電池組的可靠性和安全性充滿信心。從安防系統到基礎設施項目，這些產品在嚴苛的環境中都能出色運行，值得信賴。請務必確認您的鋰電池組符合最新的 IP 等級標準和行業認證。
第二部分：防水設計原則
2.1 外殼和密封
您需要一個堅固的外殼來保護您的鋰電池組免受水下機器人的防水和壓力影響。合適的外殼可以防止進水並確保長期可靠性。許多行業，例如機器人、醫療和安防系統，都依賴先進的電池組設計來滿足嚴格的防水要求。您可以在下表中看到最有效的外殼特性：
獨特之處 | 產品說明 |
|---|---|
防水直流輸出連接器 | 配備 IP67/IP68 蓋子和閂鎖，防止水進入。 |
電纜密封套 | 使用壓縮密封和應力消除裝置來確保連接處防水。 |
保形塗層或灌封 PCB | 保護電路板免受潮濕和腐蝕。 |
IP等級通風膜 | 允許壓力均衡，同時防止水進入。 |
模組化設計 | 方便維護和存取組件。 |
高壓分離 | 透過單獨分組路徑來增強密封安全性。 |
水侵入指示器 | 為維護需求提供視覺或數位警報。 |
耐化學腐蝕材料 | 確保耐油、耐鹽性能。 |
您的電池組設計應始終選擇符合 IP68 標準的連接器。防水連接器和電纜接頭構成了第一道防線。您可以在 PCB 上使用保形塗層或灌封膠來增加另一層保護。模組化外殼設計可協助您維護和升級鋰電池組，同時又不影響其防水性能。
密封方法在電池組設計中起著至關重要的作用。您可以從多種方案中進行選擇，每種方案都有其獨特的優點：
密封方式 | 產品說明 |
|---|---|
透明環氧樹脂 | 用於防水；提供強大的屏障，但可能會允許水蒸氣緩慢遷移。 |
敷形塗料 | 充當第二道防線，防止輕微冷凝和電池洩漏。 |
熱熔膠 | 一種臨時解決方案，對於原型來說可能有效，但隨著時間的推移可能會吸收水分。 |
矽酮密封膠 | 防水但不防蒸氣；如果不與乾燥劑一起使用，可能會導致冷凝問題。 |
液體環氧樹脂 | 有工業選擇；適合長期暴露，但隨著時間的推移可能會變黃。 |
💡 請務必使用帶有顏色指示珠的乾燥劑來監測外殼內的濕度。矽膠珠可以降低濕度，您可以使用相對濕度感測器測試合適的濕度。
在部署之前，您應該使用全密封系統測試您的外殼。這可以確保您的鋰電池組能夠承受最惡劣的水下條件。
2.2 材料選擇
必須選擇耐腐蝕和耐壓的材料 電池組設計合適的材料可以使外殼堅固且輕巧。許多工業和基礎設施領域的水下機器人都使用以下材料：
材料類型 | 物業 |
|---|---|
硬質聚氨酯複合材料 | 保護淡水和鹹水環境中的設備。 |
316型不銹鋼 | 建築用耐腐蝕五金。 |
耐腐蝕鹽霧試驗 | 根據 ASTM B117 標準進行耐腐蝕測試。 |
材質選擇會影響電池組設計的重量和浮力。 更輕的材料可增加能量密度並提高浮力這對於遙控潛水器 (ROV) 和自主水下航行器 (AUV) 至關重要。您可以在下表中看到其影響：
證據點 | 產品說明 |
|---|---|
重大影響 | 更輕的材料可以減輕整體重量，提高能量密度和浮力。 |
絕緣油 | 減輕結構重量並改善熱管理。 |
壓力補償結構 | 減少對重型壓力容器的依賴，增加浮力並減輕重量。 |
在電池組設計中，您應該平衡強度、耐腐蝕性和重量。這種方法可確保您的鋰電池組在醫療、機器人和工業應用中可靠地運作。
2.3 防水電源集成
您需要謹慎地整合防水電源，以保持電池組設計的完整性。該過程涉及幾個步驟，以確保您的鋰電池組在水下環境中受到保護：
為您的 ROV 或 AUV 選擇合適的電池，例如 12V 7Ah 鋰電池組。
將電線焊接到電池端子以確保安全連接。
在外殼上鑽一個孔，用於安裝防水連接器。
將電池連接到防水連接器並絕緣所有連接。
用環氧樹脂密封孔並使其完全固化。
在外殼蓋周圍塗抹防漏化合物並將其緊緊固定。
在電子盒中為電線鑽孔，例如繼電器模組或控制器。
用防水環氧樹脂密封這些孔。
將外殼浸入水中進行測試，以驗證其防水性。
🔎 在現場部署電池組之前，您應該始終驗證電池組設計的防水完整性。
一個健壯的 電池管理系統（BMS） 對於監控和保護完全密封系統中的鋰電池組至關重要。 客製化電池解決方案 讓您能夠根據特定的 ROV 和 AUV 客製化電池組設計。透過專注於外殼、連接器和整合的最佳實踐，您可以實現可靠的效能和安全性。
第 3 部分：全密封系統技術
3.1 灌封和封裝
您需要保護水下機器人中的鋰電池組免受水、壓力和機械應力的影響。灌封和封裝技術可以創建一個完全密封的系統，保護敏感的電子設備免受惡劣環境的影響。這些方法包括用保護性化合物包覆電池單元和電路，形成一道防潮和防污的屏障。
您可以在下表中比較灌封和封裝的優缺點：
技術 | 優點 | 缺點 |
|---|---|---|
灌封 | 防潮防塵，防震防衝擊，有助於運作過程中散熱 | 可能難以拆卸；在某些情況下可能會限制散熱 |
封裝 | 透過容納危險物質來提高安全性；強力阻擋灰塵和濕氣 | 可能會增加電池系統的重量；材料成本可能會更高 |
選擇合適的灌封材料對於性能和可靠性至關重要。下表概述了水下機器人鋰電池組中常用的材料：
灌封膠 | 優點 | 缺點 |
|---|---|---|
環氧 | 剛性高、耐濕性優良、電絕緣性強 | 固化時間慢，固化過程中產生熱量 |
聚氨酯 | 靈活、可定制，保護精密零件 | 隨著時間的推移會吸收水分，溫度範圍有限 |
矽膠 | 柔韌、導熱性佳、環保 | 成本較高，可能會釋放影響附近部件的氣體 |
你經常會看到灌封和封裝 機器人 以及 工業部門 鋰電池組必須在水下可靠運作。這些技術可幫助您實現堅固耐用的防水設計，並能夠承受壓力和振動。
3.2 耐壓凝膠溶液
耐壓凝膠解決方案為水下機器人的鋰電池組提供了另一種保護方法。您可以在電池外殼中填充一種特殊的凝膠，以平衡外部壓力並防止水滲入。這種方法可讓您使用更輕的非金屬外殼，從而提高浮力並減輕系統整體重量。
凝膠封裝可為您帶來多種益處：
即使在極深的環境下也能保持電絕緣
降低因水侵入而導致短路的風險
允許靈活的外殼形狀和尺寸
許多耐壓凝膠解決方案已通過高達 6,000 公尺的深度測試。這種性能水準支援深海探索、基礎設施檢查和安全系統。您可以信賴凝膠填充的鋰電池組，在嚴苛的水下環境下執行長期任務。
💡提示：耐壓凝膠溶液可與先進的電池管理系統 (BMS) 配合使用，以監測電池健康狀況並防止深潛期間發生故障。
3.3 防水連接器
您需要可靠的連接器來維護全密封鋰電池組的完整性。防水連接器可防止水和碎屑進入外殼，確保安全穩定的電力傳輸。這些連接器在醫療、機器人和工業應用中發揮著至關重要的作用，因為這些應用不允許系統發生故障。
水下機器人常用的防水連接器類型有：
Amphenol LTW Ceres連接器：防護等級為 IP66 至 IP69K，耐極端溫度及紫外線照射
LEMO W系列連接器：超過 IP68，可承受高達 30 巴的壓力，提供多種接觸選擇
Smiths Interconnect M23系列：IP68 等級，深度可達 5 米，可靠性高
Bulgin Buccaneer連接器：IP68 和 IP69K，設計用於直列電纜連接，支援 USB 連接
SOURIAU SWIM連接器：淺水可靠性高，非常適合海洋無人機和小型 ROV
菲舍爾連接器：IP68/IP69，支援高速數據，極緻密封，適合水下使用
SCHURTER推挽耦合器：IP69K，使用者友好，有聲音提示
連接器技術採用 IP68 等級密封，有效阻擋濕氣和碎屑。此等級表示您的連接器可在 1.5 公尺深的水下浸泡 30 分鐘。選擇具備這些特性的連接器，可以保護您的鋰電池組免受腐蝕和電氣故障的影響。可靠的連接器可確保您的防水電池系統在最嚴苛的水下環境中也能正常運作。
第 4 部分：熱與壓力管理
4.1 密封包裝內的散熱
在設計水下機器人的密封鋰電池組時，必須考慮散熱問題。有效的冷卻策略有助於在長時間任務中保持最佳功率輸出和可靠性。下表顯示 防水電池組常用的冷卻方法 適用於醫療、安全系統和工業領域的自主機器人：
散熱策略 | 產品說明 | 效用 |
|---|---|---|
風冷一體成型液體噴霧 | 將空氣冷卻與液體噴霧結合 | 對高發熱量有效 |
風冷整合PCM冷卻 | 使用相變材料和空氣冷卻 | 改善溫度管理 |
液冷集成PCM | 整合液體冷卻和 PCM | 高效散熱 |
空氣-液體-PCM聯合冷卻 | 結合這三種方法 | 最適合高倍率放電條件 |
金屬泡沫/PCM複合材料 | 具有相變材料的金屬泡沫 | 降低電池表面溫度 |
混合冷卻系統 | 主動和被動冷卻方法 | 提高最高溫度和均勻性 |
透過選擇正確的冷卻策略，可以提高環境保護和耐用性。適當的 熱管理 延長電池壽命，防止熱失控，並提高安全性。這對於在惡劣海洋環境中作業的自主機器人至關重要。
注意：有效的熱管理可確保可靠性和環境保護，特別是對於水下機器人中的鋰電池組。
4.2 壓力平衡
必須確保深海自主機器人電池組內的壓力平衡。壓力補償外殼和加強套管可在極端深度提供環境保護和可靠性。常用技術包括：
耐壓透氣膜和航海級材料可支援防水和耐腐蝕性能。這些特性有助於您的鋰電池組在長期任務中為基礎設施和工業機器人提供可靠的電力。
4.3 監測與安全
您需要在電池管理系統 (BMS) 中配備先進的監控和安全功能，以確保可靠性和環境保護。下表重點介紹了自主水下機器人的關鍵 BMS 功能：
功能描述 | 信息 |
|---|---|
充電狀態 (SoC) 精度 | 2% 或更好 |
欠壓保護 | 防止過度放電 |
過壓保護 | 防止危險的充電水平 |
短路保護 | 確保故障期間的安全 |
過溫/欠溫保護 | 保持安全的操作條件 |
充電方式 | 標準 USB C 筆記型電腦電源充電器 |
堅固的充電線 | 無需工具即可安裝/拆卸 |
自動電池平衡 | 平衡細胞內部 |
狀態報告 | 將狀態值傳送至 BlueROV 導航計算機 |
內部加熱系統 | 優化冷水中的性能 |
深度評級 | 深度評級（600公尺以上） |
淺水機器人和深海機器人的安全規程有所不同。深海應用需要增強型封裝、先進的減震材料以及針對極端條件的特定規程。您必須使用海洋級電纜和防水連接器，以支援防水性能和可靠性。
提示：整合強大的 BMS，實現即時監控和安全保障。這可確保醫療、安防和工業領域自主機器人的電力傳輸和環境保護。
第五部分：測試和應用最佳實踐
5.1 驗證協議
在將鋰電池組部署到海洋機器人之前，您需要驗證每個鋰電池組。首先進行壓力和防水測試，以確認外殼和連接器能夠承受預期的深度。進行電氣安全檢查，以驗證所有組件在負載下是否正常運作。功能測試確保電池能夠為所有關鍵組件（包括感測器和推進系統）提供穩定的電力。您還應該進行循環壽命測試，以測量電池在反覆充放電循環中的表現。這些步驟有助於避免自主海洋機器人出現意外故障，並減少工業或安全系統應用中的停機時間。
提示：務必記錄您的驗證協議。這有助於您追蹤效能趨勢，並支援遵守行業標準。
5.2 ROV 和 AUV 的定制
您可以 客製化鋰電池組 適用於不同類型的海洋機器人。客製化功能可讓您根據 ROV 或 AUV 的需求匹配電壓、容量和機械設計。像 Large Power 提供一系列選擇： 客製化電池系統 用於海底作業、技術諮詢、極端條件設計、先進的電池管理系統、安全合規。
您可以請求高級 電池管理系統、獨特的連接器或專用組件，以滿足您的專案需求。客製化還能幫助您擴展小型和大型自主海洋機器人的解決方案。
5.3 維護和可靠性
選擇維護要求低的電池組可以提高長期可靠性並降低營運成本。 海水電池例如，採用開放式陰極結構，可增強散熱性和安全性。這種設計可延長使用壽命並降低維護費用。使用海水作為鈉源還可以降低原料成本並簡化操作。選擇配備堅固組件和可靠連接器的鋰電池組，可確保海洋機器人始終如一的性能。定期檢查並及時更換磨損的連接器和組件，可確保您的自主海洋機器人在嚴苛環境中平穩運作。
注意：可靠的維護協議可以保護您的投資並支援醫療、安全和工業海洋機器人的持續運作。
按照以下步驟，您可以實現可靠的水下機器人：
選擇具有經過驗證的防水和抗壓設計的鋰電池組。
驗證是否符合 IP68 和行業認證。
整合耐壓凝膠封裝等先進技術。
為您在醫療、機器人、安全系統或基礎設施領域的應用客製化解決方案。
優先考慮安全性和可靠性。投資堅固耐用的鋰電池組，為您的水下創新產品提供可靠的動力。
常見問題
為什麼鋰電池組適合水下機器人？
您需要一個具有防水和抗壓功能的鋰電池組。尋找符合 IP68 等級的外殼、堅固的密封性和先進的電池管理系統。這些特性可確保為 機器人 以及 產業 水下應用。
如何測試電池組的防水完整性？
您應該將電池組浸入水中並監測是否有洩漏。使用壓力室模擬深海條件。在部署到安全系統或基礎設施機器人之前，請務必檢查連接器和密封件。
為什麼耐壓凝膠在鋰電池組中很重要？
耐壓凝膠可保護鋰電池組免受水侵入並平衡壓力。這項技術支持工業和醫療領域的深海機器人。您將獲得更高的可靠性和更長的任務持續時間。
你能為不同的水下機器人訂製鋰電池組嗎？
是的。您可以要求客製化電壓、容量和外殼設計。 Large Power 提供量身訂製的電池解決方案 適用於 ROV、AUV 和其他機器人。
哪些維護步驟有助於延長海洋機器人鋰電池組的使用壽命？
您應該定期檢查連接器、密封件和外殼。更換磨損的零件，並使用電池管理系統監控電池健康狀況。定期檢查可確保工業、醫療和安防應用中的安全運作。
