“碳中和”加速能源變革,國產電源為動力、儲能鋰電發展添磚加瓦

文: 廣州金升陽科技有限公司2022年第二期

多方需求提升,儲能、動力鋰電池前景廣闊

  伴隨更多廠商加入新能源大軍,新能源發電比例提升,用電端充電樁、5G基站等高耗能行業快速發展,對電網儲能也提出更高的要求。

  在這兩大產業的催化下,全球鋰電池產業規模正在持續增長,根據數據顯示,2019年中國鋰電子電池出貨量達到131.6Gwh,預測至2025年,全球動力鋰電池會成為千億級市場,年化增長率可達14%以上。

  鋰電池根據應用領域可分為三類,分別是消費類、動力類和儲能類。消費類鋰電是傳統的應用領域,例如手機和筆記本電腦電池等;動力和儲能是新興領域,未來市場潛力巨大,動力鋰電如新能源汽車等;儲能鋰電主要是儲能電站、光伏儲能等。

  電池的廣泛應用,隨之而來的就是電池安全的使用問題,電池的充放電使用管理、監控及回收都要有相應設備和安全防護措施。如何從產品參數、性能、交期、品質等方面匹配鋰電行業的發展,是電源供應商需要考慮和做到的。

 

“超寬超高輸入電壓范圍”與“小體積、輕重量”

  綜合來看,目前鋰電行業對電源的關鍵需求包括以下幾點:

  1.關鍵需求一:輸入電壓范圍

  動力鋰電和儲能的功率都比較大,組串起來的電壓較高,且電壓波動范圍較大,要將這種高電壓轉為可用電,要求電源模塊具有超寬超高的輸入電壓范圍。

  對于鋰電池來說,一節電芯的電壓最低2.5V,最高4.2V,如32節串在一起組成一個模組,輸入電壓范圍就達到了80-135VDC,8個模組再組合起來輸入電壓就高達1075V。為了要兼容1-8個模組的應用,電源的輸入電壓就要滿足80-1075VDC輸入。

  2.關鍵需求二:小體積、輕重量

  無論是電動自行車還是電動四輪車,對整車的體積和重量都有一定要求,特別是電池管理系統,整體的體積和重量的要求也更高。金升陽的小功率電源和485通訊模塊被廣泛應用于汽車BMS中。

 

基于市場需求的方案開發

  鋰電行業電源典型方案一:光伏儲能系統電池管理系統

  光伏儲能系統通過光伏組件采集光能,轉化為電能,這部分電能一部分經過電池管理給蓄電池充電,一部分由DC-AC逆變器轉化給負載使用,負載可以是電網,也可以是電氣設備。這里重點介紹電池管理模塊,電池管理模塊有三個功能,一是管理蓄電池的充放電,二是蓄電池串的均衡管理,三是蓄電池的狀態檢測。

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  電池管理模塊電源方案如圖所示:前端由光伏組件控制,目前組件串聯最高電壓在1000V-1100V之間,這里可以選擇PV40-27B12產品,實現200V-1200V的工作電壓范圍。光伏組件低壓時會非常不穩定,電壓波動較大,而PV40-27B12具有欠壓保護,并具有一定的回差,不會隨波動而不斷重啟。PV40-27B12在整個系統除了給電池管理模塊供電,還在為其他模塊同時提供能量。

  F1203XT-1WR3用于電池狀態檢測芯片的供電,該芯片是信號隔離的,F1203XT-1WR3可以提供3000V的電源隔離,滿足功能上的隔離。

  

     鋰電行業電源典型方案二:兩輪車BMS的電源方案

  兩輪車動力鋰電池保護板,主要應用14串電動自行車的電池包,可適用不同化學性質的鋰電芯,如鋰離子、鋰聚合物、磷酸鐵鋰等。保護板具有過充電保護功能,過放電保護功能,過電流保護功能,短路保護功能,溫度保護功能,充電電量平衡管理功能。

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    前級采用非隔離降壓芯片從60V降到5V,后級ST的MCU以及我司模塊供電,在電池采樣部分應用了國產的采集芯片,此芯片直接從電池包取點;我司模塊給485隔離供電;電源前級采用MOS管控制主要是實現了低功耗的要求,因為485通信功能只是在與前級充電管理中才能使用。

  

    鋰電行業電源典型方案三:智慧電池云管理主控系統

  智慧電池云管理系統是一種移動互聯網+時代解決蓄電池安全保護管理系統,能夠利用云端數據處理與存儲,達到解決蓄電池運行狀態及壽命長期監控、巡查、數據提供、分析診斷與異常狀態提醒服務目的,并且能夠反向管理、調節均衡充電功能的系統,整個系統包含電池、電池管理系統、主控系統及云數據平臺。

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  如圖所示:智慧電池云管理主控系統應用方案框圖,整個系統接入48VDC儲能微電網電池中,由于電池存在放電及充電狀態,所以要求電源模塊具備寬輸出電壓范圍特性。整機正常工作狀態下功率非常小,只有3W左右,實際在GPS發送數據是最大功率10W,因此選用URB4815YMD-10WR3產品即可滿足要求。同時整個主控制器需要實時與儲能BMS系統的檢測模塊進行通信,以判定電池的狀態,此處應用選擇485通信。

 

洞察行業趨勢、滿足市場需求

  伴隨著國內“新基建”的推動以及海外需求市場的刺激,儲能電池行業加快建設?,F階段仍是新能源動力鋰電池的上升時期,技術的改善尤為重要。新能源動力鋰電池開發的核心概念就是安全性能、能源密度及環境保護。金升陽基于完善的電源研發平臺快速響應,匹配鋰電設備的應用需求,致力于給行業、客戶提供最優質電源,推動行業發展更進一步。

 

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