电池产品结构设计培训--储能动力2016-2-24

二次电池
化学能电能 密闭系统
超级电容器
能量传送 电双层 潜在(电动车等)
潜在(商用电源、 广泛(电子器件、 电动车、发电) 电动车等)
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锂离子动力与储能电池介绍
电动汽车 电子电器
小型电池
手机通讯
传统领域
锂 离 子 电 池
动力电池
电动自行车
大型化
航空航天
太阳能发电
储能电池
风力发电
发展趋势
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新能源产业储能(动力)电池
风能
光能
能 源 时 间 上 移 动
能 源 空 间 上 移 动
电动汽车
电动摩托车
电网
动力和储能电池
军用电源
瞬时性、流动性
发展新能源产业必须大力发展高安全、长寿命、高能量密度的动力和储 能电池！ Quality assurance
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*容量一致： 容量不一致是造成电压不一致的主要原因，在充放电过程中一定会造成过充过放的 风险。
*带电量一致： 即使电池容量一致，但如果带电量不一致，也会造成过充， 过放现象。
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综合电池模组
电池组成结构
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M-U1A1-10E 通信后备电池
特征
◆符合 ETSI 标准的机架式设计 ◆内置电池管理系统 ◆提供全面的通信功能（RS485） ◆与标准电信设备兼容
优势
◆运行可靠性高
◆最佳的管理策略
◆长使用寿命
◆与标准电信设备兼容
外观
◆ETSI19 寸，1U 标准式机架设计 ◆可安装于标准通信机架上
通信
◆通信接口（RJ45、RJ11），故障报警，RS485用于 模块间级联通信，R232用于模块与客户主机通信（电 流、电压、温度等） 20 16 20
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*小结：无论N个电池串联还是N个电池并联所构成的电池模组，其电性能特性可总结如下 : 1.总电压为N个串联单体电池电压之和； V总=N×3.2V 2.总容量为N个并联单体电池容量之和： Q总=N × 5A 3.总能量为串并联中所有单体电池能量之和； W总=N×16WH 4.总电阻为串联模组电阻与模组之间联接内阻之和； R总= R串+ R联
*内阻一致： 每一个单体实物电池理论上可分拆为两部分：纯电池和内阻，而内阻不一致将造 成纯电池充放电不同步。
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五.不同串、并联电路充放电条件的一致性要求：
1.如下附图：A组中两串联组组成的电池模组两端联线长度相等，充放电一致； B组中两端联接线长度不相等，则上面一串电池充放电均比下面电池要快， 电流过流也大，电池温升高，易过充过放，易老化，易损坏。
三元素
3.6 3.2
较高 低廉
33% 25%
磷酸铁锂 很好
磷酸铁锂材料最适合制作大型动力电池 已成为世界各国竞相研究和开发的重要方向！
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锂离子动力与储能电池
安全性好பைடு நூலகம்
寿命长
大功率锂电池
成本低
无污染
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优势
◆运行可靠性高
◆最佳的管理策略
◆长使用寿命
◆与标准电信设备兼容
外观
◆ETSI19 寸，3U 标准式机架设计 ◆可安装于标准通信机架上
通信
◆通信接口（RJ45、RJ11），故障报警，RS485用于 模块间级联通信，R232用于模块与客户主机通信（电 流、电压、温度等） 22
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封
面
电池产品结构设计基础
——储能电池
Pack 研发处-结构设计部 肖孔武
1
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Content
1 2 3 4
锂离子动力与储能电池介绍
锂离子动力与储能电池类型介绍 锂离子动力与储能电池成组机理+PACK技术
锂离子动力与储能电池案列分析
四. 八个一致性对电池模组充放电的影响：
由于各单体电池在电压、容量、带电量、内阻、放电平台、恒流比这八个方面存在 相异性，故由各单体电池组成的电池模组在充放电时各单体电池充放速率不能同步一 致，会缩短整个电池模组使用寿命。所以必须经过分容处理，使同一模组单体电池具 有： 电压一致； 循环寿命一致； 容量一致； 自放电一致； 带电量一致； 内阻一致； 放电平台一致； 恒流比一致；
钴酸锂
磷酸铁锂
几种正极材料应用优劣势比较
类别 钴酸锂 锰酸锂 安全 性能 差 较好 较好 比容量 mAh/g 145 105 160 150 循环寿 命/次 ＞500 ＞ 500 ＞800 ＞1500 电压 平台 3.6 3.7 材料 成本 高 低 所占 成本 比重 40% 25% 适合领域
中小型移动电池 对体积不敏感的 中型动力电池 中小型号动力电 池 对体积不敏感的 大型动力电源
使用集合物（三元）电芯
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使用18650电芯电芯
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3.储能基站电池介绍
应用：电网、通信、家用（小型）
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3.电池包定义：
根据客户的需求，由电池模组组成且安放于具有防震、防水、防尘、防漏电等功能 的箱体上的结构体，配有电池管理系统（BMS）及正极、负极、信号导出端子，并可
自由充放电的电池模组。
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二.N个电池并联特性：
总电压为单个电池电压： V总=3.2 V 总容量为N个单体电池容量之和： Q总=N × 5AH 总能量为N个电池能量之和： W总=N×16WH 总内阻为各单体电池内阻之积比各单体电池内阻之和：
R总=
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六.电池包控制：
为确保电池包能跟使用环境进行良好的匹配，工程师在设计使用过程中，须使电池包具有：防 震、防水、防尘、防漏电、热控制的使用功能。 1.防震： 车载电池包的使用环境，随着路况的复杂多变而出现颠簸、瞬间启停的情况多有发生，这 种情况会对电池包中各单体电池间的连接结构产生不同方向的扭切力冲击破坏，设计上用防 震来消除这种影响； 2.防水、防尘： 水份进入电池包会造成电池包短路；粉尘进入电池包长期堆积会引起电池包短路会引起 金属材料的腐蚀，故开放式电池箱体设计须定期清理灰尘； 3.防漏电： 电池箱体导电系统跟箱体（电池箱体一般都采用金属材料设计）要采用绝缘设计； 电池导电系统一旦跟箱体接触，将造成没法意料的严重后果；
以32650 5AH电池为演讲实例； 单体电池基本参数： 型号：32650 电压：3.2V 容量：5AH 能量：16WH 内阻: 8mΩ 一.N个电池串联特性 总电压为N个电池电压之和： V总=N×3.2V 总容量保持不变以32650 5AH电池为演讲实例； 单个电池容量 ：Q总=5AH 总能量为N个电池能量之和： 总内阻为N个电池内阻之和： W总=N×16WH R总=N× 8mΩ
◆通信接口（RJ45、RJ11），故障报警，RS485用于 模块间级联通信，R232用于模块与客户主机通信（电 流、电压、温度等） 20 16 21
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MC-4850LFP-U3A1 通信后备电池
特征
◆符合 ETSI 标准的机架式设计 ◆内置电池管理系统 ◆提供全面的通信功能（RS485） ◆与标准电信设备兼容
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锂离子动力与储能电池介绍
Industry Prospect of Chinese New Energy Vehicle ERailway Airline Waterw ay
Inter-city
Big city
EE-bike bike BEV E- bus Subway
R +R2+RN
1
(总内阻趋于零）
(8mΩ)N
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三.电池模组串并联原理：
1.电池模块定义：以N个电池并联所形成的一个基本结构体（如附图一所示）。 2.电池模组定义：由N个电池模块串联所形成的结构体（如附图二所示） 。
图一
图二
town
Ebike
Micro EV
E- bus
0
50
200
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km
电动汽车
Priu s
核心 电源 铅酸电池
锂离子动力电池
关 键
正极 材料
镍氢电池
瓶 颈
锰酸锂
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*电压一致： 1. 串联电路电压不一致，会造成过充和过放，管理器无法对电池系统进行控制； 2.并联电路电压不一致，电池互相之间进行充放电均衡，直到互相电压一致为止。但互 相压差过大，将融断保险丝（PCB板结构），保险丝充许压差＜0.6V； 3.串联模块之间产生压差过大，只能通过BMS主动均衡解决，严重时，售后要进行人工 充放电或将故障电池挑出。
3
锂离子动力与储能电池成组机理+PACK技术
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电池组成机理
一、电池成组概述：
电池成组是由单体电池通过串联方式或并联方式成组而成的电池组模块（如附图所 示）；
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1.动力大巴电池介绍
使用电芯圆柱32650电芯
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1.动力大巴电池介绍
使用电芯方形电芯
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2.小型动力电池介绍
小型轿车、割草机、 高尔夫球车等
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4.E-Bike电池介绍
应用：电动摩托车、 电动自行车、脚 踏车
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使用18650电芯电芯
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使用三元集合物电芯
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锂离子动力与储能电池介绍
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动力–储能电池
1.
2. 3.
燃料电池 氢能动力
二次电池 锂离子电池 超级电容器 储能电池
燃料电池
能量类型 能量储存与转换 应用 化学能电能 开放系统
MC-4840LFP-U2A1 通信后备电池
特征
◆符合 ETSI 标准的机架式设计 ◆内置电池管理系统 ◆提供全面的通信功能（RS485） ◆与标准电信设备兼容
优势
◆运行可靠性高
◆最佳的管理策略
◆长使用寿命
◆与标准电信设备兼容
外观
◆ETSI19 寸，2U 标准式机架设计 ◆可安装于标准通信机架上
通信
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锂离子动力与储能电池类型介绍
1.动力大巴电池 2.小型动力电池 3.储能基站电池 4.E-Bake电池
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1.动力大巴电池介绍
应用：城市公交、观光大巴、小型巴士
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