單體太陽電池 單體太陽能電池是光電轉(zhuǎn)換的最小單元,尺寸一般為4cm2到100cm2不等。太陽能電池單體的工作電壓約為0.5V, 工作電流約為20-25mA/cm2, 一般不能單獨(dú)作為電源使用。
1、單晶硅太陽能電池
單晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為15%左右,最高的達(dá)到24%,這是所有種類的太陽能電池中光電轉(zhuǎn)換效率最高的,但制作成本很大,以致于它還不能被大量廣泛和普遍地使用。由于單晶硅一般采用鋼化玻璃以及防水樹脂進(jìn)行封裝,因此其堅(jiān)固耐用,使用壽命一般可達(dá)15年,最高可達(dá)25年。2、多晶硅太陽能電池 多晶硅太陽電池的制作工藝與單晶硅太陽電池差不多,但是多晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率則要降低不少,其光電轉(zhuǎn)換效率約12%左右 (2004年7月1日日本夏普上市效率為14.8%的世界最高效率多晶硅太陽能電池)。從制作成本上來講,比單晶硅太陽能電池要便宜一些,材料制造簡(jiǎn)便,節(jié)約電耗,總的生產(chǎn)成本較低,因此得到大量發(fā)展。此外,多晶硅太陽能電池的使用壽命也要比單晶硅太陽能電池短。從性能價(jià)格比來講,單晶硅太陽能電池還略好。3、非晶硅太陽能電池 非晶硅太陽電池是1976年出現(xiàn)的新型薄膜式太陽電池,它與單晶硅和多晶硅太陽電池的制作方法完全不同,工藝過程大大簡(jiǎn)化,硅材料消耗很少,電耗更低,它的主要優(yōu)點(diǎn)是在弱光條件也能發(fā)電。但非晶硅太陽電池存在的主要問題是光電轉(zhuǎn)換效率偏低,國(guó)際先進(jìn)水平為10%左右,且不夠穩(wěn)定,隨著時(shí)間的延長(zhǎng),其轉(zhuǎn)換效率衰減。4、多元化合物太陽電池 多元化合物太陽電池指不是用單一元素半導(dǎo)體材料制成的太陽電池。各國(guó)研究的品種繁多,大多數(shù)尚未工業(yè)化生產(chǎn),主要有以下幾種:c) 銅銦硒太陽能電池(新型多元帶隙梯度Cu(In, Ga)Se2薄膜太陽能電池
碲化鎘(CdTe)薄膜太陽能電池特點(diǎn)發(fā)電能力強(qiáng)CdTe薄膜組件,具有較高的轉(zhuǎn)化效率和出色的發(fā)電能力。在度電補(bǔ)貼的時(shí)代,龍焱的產(chǎn)品將會(huì)帶給您更大的收益和回報(bào)率。 在歐洲地區(qū),CdTe電池每年比晶硅電池多發(fā)5.4%以上電能。 轉(zhuǎn)換效率高碲化鎘是一種具有高吸收系數(shù)的化合物半導(dǎo)體,是硅的100倍,用這種半導(dǎo)體做成目前實(shí)驗(yàn)室最高效率為22.1%。龍焱的組件經(jīng)過中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院的測(cè)試和認(rèn)證,效率超過了13%,進(jìn)入了世界先進(jìn)水平的行列,這意味著更低的投資成本和更高的發(fā)電效益。 太陽能電池的溫度系數(shù)在-0.21%/℃左右,而晶硅電池的溫度系數(shù)在-0.45%/℃左右。在光照較好的地區(qū),組件溫度會(huì)達(dá)到50℃,夏天甚至?xí)_(dá)到70℃以上。由于碲化鎘是直接間隙材料,對(duì)全光譜吸收都較好,所以在清晨、傍晚等弱光條件發(fā)光效果明顯優(yōu)于間接帶隙材料的晶硅電池。CdTe太陽能電池沒有本征光致衰減效應(yīng)。25年80%輸出功率保證。CdTe太陽能電池的長(zhǎng)條形子電池,有利于減少熱斑效應(yīng),對(duì)提高發(fā)電能力、保證產(chǎn)品壽命和使用安全都有著很大優(yōu)勢(shì)。由于CdTe組件制造過程中注意溫度的精確控制,使CdTe組件的破損率極小。
組件色彩均勻、美觀,整體感強(qiáng),特別適合于對(duì)美觀度要求較高的建筑上使用。
太陽能光伏組件 單體太陽電池不能直接做電源使用。作電源必須將若干單體電池串、并聯(lián)連接和嚴(yán)密封裝成組件。太陽能電池組件(也叫太陽能電池板)是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分,也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中最重要的部分。其作用是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能,或送往蓄電池中存儲(chǔ)起來,或推動(dòng)負(fù)載工作。
太陽能控制器 太陽能控制器全稱為太陽能充放電控制器,是用于太陽能發(fā)電系統(tǒng)中,控制多路太陽能電池方陣對(duì)蓄電池充電以及蓄電池給太陽能逆變器負(fù)載供電的自動(dòng)控制設(shè)備。它對(duì)蓄電池的充、放電條件加 以規(guī)定和控制,并按照負(fù)載的電源需求控制太陽電池組件和蓄電池對(duì)負(fù)載的電能輸出,是整個(gè)光伏供電系統(tǒng)的核心控制部分。太陽能控制器采用高速CPU微處理器和高精度A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器,是一個(gè)微機(jī)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。既可快速實(shí)時(shí)采集光伏系統(tǒng)當(dāng)前的工作狀態(tài),隨時(shí)獲得PV站的工作信息,又可詳細(xì)積累PV站的歷史數(shù)據(jù),為評(píng)估PV系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性及檢驗(yàn)系統(tǒng)部件質(zhì)量的可靠性提供了準(zhǔn)確而充分的依據(jù)。此外,太陽能控制器還具有串行通信數(shù)據(jù)傳輸功能,可將多個(gè)光伏系統(tǒng)子站進(jìn)行集中管理和遠(yuǎn)距離控制。太陽能控制器通常有6個(gè)標(biāo)稱電壓等級(jí):12V、24V、48V、110V、220V、600V 。目前控制器向多功能發(fā)展,有將傳統(tǒng)的控制部分、逆變器以及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集成的趨勢(shì)。市場(chǎng)上流行的太陽能控制器,主要有普通太陽能控制器、PWM太陽能控制器和MPPT太陽能控制器。普通太陽能控制器是第一代技術(shù),工作原理是直接把太陽能電池板的輸出掛到電池端口,當(dāng)蓄電池充足后就斷開,因?yàn)樾铍姵貎?nèi)阻的原因,很難把蓄電池充滿,而且太陽能電池板沒有完全利用起來,充電轉(zhuǎn)換效率為只有70~76%,已經(jīng)被市場(chǎng)淘汰,基本上很少有人用。PWM太陽能控制器是第二代技術(shù),現(xiàn)在市場(chǎng)上最多,工作方式是采用PWM控制方式,相對(duì)于普通太陽能控制器,已經(jīng)進(jìn)步了很多,可以解決電池不滿的問題,充電轉(zhuǎn)換效率為75~80%,但太陽能電池板沒有完全利用起來。MPPT太陽能控制器是第三代技術(shù),最高端的太陽能控制器。MPPT太陽能控制器,是指具備“最大功率點(diǎn)跟蹤”(MaximumPowerPointTracking)功能的太陽能控制器,是PWM太陽能控制器的升級(jí)換代產(chǎn)品,MPPT太陽能控制器能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)太陽能板電壓和電流,并不斷追蹤最大功率(P=U*I),使系統(tǒng)始終以最大功率對(duì)蓄電池進(jìn)行充電,MPPT跟蹤效率為99%,整個(gè)系統(tǒng)發(fā)電效率高達(dá)到97%,并且對(duì)電池?fù)碛袃?yōu)秀的管理,分為MPPT充電、恒壓均充電和恒壓浮充電。隨著技術(shù)的進(jìn)步和能源的節(jié)約,MPPT太陽能控制器取代傳統(tǒng)PWM太陽能控制器的趨勢(shì)是不可逆轉(zhuǎn)的。
光伏逆變器 光伏逆變器(PV inverter或solar inverter)可以將光伏(PV)太陽能板產(chǎn)生的可變直流電壓轉(zhuǎn)換為市電頻率交流電(AC)的逆變器,可以反饋回商用輸電系統(tǒng),或是供離網(wǎng)的電網(wǎng)使用。光伏逆變器是光伏陣列系統(tǒng)中重要的系統(tǒng)平衡(BOS)之一,可以配合一般交流供電的設(shè)備使用。太陽能逆變器有配合光伏陣列的特殊功能,例如最大功率點(diǎn)追蹤及孤島效應(yīng)保護(hù)的機(jī)能。

太陽能逆變器可以分為以下三類: 獨(dú)立逆變器(Stand-alone inverters):用在獨(dú)立系統(tǒng),光伏陣列為電池充電,逆變器以電池的直流電壓為能量來源。許多獨(dú)立逆變器也整合了電池充電器,可以用交流電源為電池充電。一般這種逆變器不會(huì)接觸到電網(wǎng),因此也不需要孤島效應(yīng)保護(hù)機(jī)能。并網(wǎng)逆變器(Grid-tie inverters):逆變器的輸出電壓可以回送到商用交流電源,因此輸出弦波需要和電源的相位、頻率及電壓相同。并網(wǎng)逆變器會(huì)有安全設(shè)計(jì),若未連接到電源,會(huì)自動(dòng)關(guān)閉輸出。若電網(wǎng)電源跳電,并網(wǎng)逆變器沒有備存供電的機(jī)能。備用電池逆變器(Battery backup inverters)是一種特殊的逆變器,由電池作為其電源,配合其中的電池充電器為電池充電,若有過多的電力,會(huì)回灌到交流電源端。這種逆變器在電網(wǎng)電源跳電時(shí),可以提供交流電源給指定的負(fù)載,因此需要有孤島效應(yīng)保護(hù)機(jī)能。逆控一體機(jī) 家庭式光伏儲(chǔ)能逆變一體機(jī)是將光伏逆變器、蓄電池和控制器置于內(nèi)部的集成一體系統(tǒng),通過觸摸屏方便快捷直觀的顯示工作狀態(tài),參數(shù)修改并可以多種工作模式,方便使用。工作原理 1) 產(chǎn)品系統(tǒng)框圖 
圖 1 產(chǎn)品系統(tǒng)框圖 2) 工作模式說明 A. 太陽能優(yōu)先模式 (綠色示意路線) 
圖 2太陽能優(yōu)先模式 太陽能優(yōu)先模式下,負(fù)載的供電全部由太陽能提供,如上圖中綠色通路所示:當(dāng)太陽能發(fā)出的電量可以滿足用戶負(fù)載時(shí),則太陽能給負(fù)載供電,多余的太陽能給電池組充電;當(dāng)太陽能發(fā)出的電量不能夠滿足用戶負(fù)載時(shí),由電池組補(bǔ)充給負(fù)載供電;當(dāng)電池剩余容量(SOC)小于等于 10%時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換到市電給負(fù)載供電,并且會(huì)啟動(dòng)市電給電池充電,同時(shí)太陽能給電池充電,直到電池充滿,充滿后系統(tǒng)自動(dòng)切換到太陽能和電池給負(fù)載供電。當(dāng)電池電量嚴(yán)重不足且 AC(市電)斷電時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切斷負(fù)載供電,并且由太陽能給電池充電,SOC 充至 40%,重新開啟負(fù)載供電;若在這過程中連接上市電,系統(tǒng)自動(dòng)切換到市電給負(fù)載供電,并且會(huì)啟動(dòng)市電給電池充電,同時(shí)太陽能給電池充電,直到電池充滿,充滿后系統(tǒng)自動(dòng)切換到太陽能和電池給負(fù)載供電。B. AC 優(yōu)先模式. 
圖 3 AC 優(yōu)先模式 AC(市電)優(yōu)先模式下,負(fù)載的供電由市電旁路輸入提供:當(dāng)電池電量充足時(shí),AC(市電)只供電給用戶負(fù)載;當(dāng)電池電量嚴(yán)重不足時(shí), AC(市電)除供給用戶負(fù)載外,還啟動(dòng)對(duì)電池進(jìn)行充電,同時(shí)太陽能給電池充電,直到電池充滿;當(dāng) AC(市電)斷電時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換到太陽能給負(fù)載供電,當(dāng)太陽能發(fā)出的電量可以滿足用戶負(fù)載時(shí),則太陽能給負(fù)載供電,多余的太陽能給電池組充電;當(dāng)太陽能發(fā)出的電量不能夠滿足用戶負(fù)載時(shí),由電池組補(bǔ)充給負(fù)載供電。當(dāng) AC(市電)斷電且電池電量嚴(yán)重不足時(shí),,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切斷負(fù)載供電,并且由太陽能給電池充電,SOC 充至 40%,重新開啟負(fù)載供電;若在這過程中連接上市電,系統(tǒng)自動(dòng)切換到市電給負(fù)載供電,并且會(huì)啟動(dòng)市電給電池充電,同時(shí)太陽能給電池充電,直到電池充滿。C. SE 優(yōu)先模式(錯(cuò)峰用電模式) 
圖 4 SE 優(yōu)先模式 SE 模式下,用戶可以設(shè)置 SE 時(shí)間;在 SE 時(shí)間內(nèi),負(fù)載的供電由市電旁路輸入提供,同時(shí)市電給電池充電,同時(shí)太陽能給電池充電,直到電池充滿。在 SE 時(shí)間外,由太陽能給負(fù)載供電,當(dāng)太陽能發(fā)出的電量不能夠滿足用戶負(fù)載時(shí),由電池組補(bǔ)充給負(fù)載供電;當(dāng)電池剩余容量(SOC)小于等于 10%時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換到市電給負(fù)載供電,并且會(huì)啟動(dòng)市電給電池充電,同時(shí)太陽能給電池充電,直到電池充滿,充滿后系統(tǒng)自動(dòng)切換到太陽能和電池給負(fù)載供電。當(dāng)電池電量嚴(yán)重不足且 AC(市電)斷電時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切斷負(fù)載供電,并且由太陽能給電池充電,SOC 充至 40%,重新開啟負(fù)載供電;若在這過程中連接上市電,系統(tǒng)自動(dòng)切換到市電給負(fù)載供電,并且會(huì)啟動(dòng)市電給電池充電,同時(shí)太陽能給電池充電,直到電池充滿,充滿后系統(tǒng)自動(dòng)切換到太陽能和電池給負(fù)載供電。例如,用戶設(shè)定 SE 模式,假設(shè)設(shè)定時(shí)間為 1:00AM-6:00AM,在 1:00AM 前,系統(tǒng)由太陽能和電池給負(fù)載供電;在1:00AM-6:00AM 時(shí)間內(nèi),系統(tǒng)自動(dòng)切換到由市電旁路給負(fù)載供電,同時(shí)市電和太陽能給電池充電,直到電池充滿;直到 6:01 AM 時(shí),系統(tǒng)又切換回由太陽能和電池給負(fù)載供電的方式。對(duì)于分時(shí)計(jì)量電價(jià)的國(guó)家和地區(qū),用戶可根據(jù)需要設(shè)定錯(cuò)時(shí)用電功能,在電網(wǎng)負(fù)荷低、電價(jià)較便宜時(shí)段使用電網(wǎng)的電,并給電池組充電備用,在電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí),利用電池組里儲(chǔ)存的電量,實(shí)現(xiàn)錯(cuò)峰用電和節(jié)省電費(fèi)的目的。
電池的幾個(gè)基本概念 材料:三元/磷酸鐵鋰/鉛酸(不談) 成組方式:3P105S,這里指的是有幾個(gè)并聯(lián),幾個(gè)串聯(lián),P是英語Parallel ,S是串聯(lián)的Series,并聯(lián)提升容量,串聯(lián)提升電壓。 容量:AH為容量,即用多少電流放電多長(zhǎng)時(shí)間,比如150AH,利用150A的電流,可以放電一個(gè)小時(shí)。 電芯的電壓:當(dāng)個(gè)電芯的電壓是一個(gè)浮動(dòng)范圍,SOC不一樣電芯的電壓不同,三元的電壓大概是從2.75V-4.2V,但是為了安全,大家都不會(huì)用這么多。 SOX:全稱是State Of X,電池的狀態(tài)描述,H是英文Health,C是容量,P是功率,E是能量,有點(diǎn)像發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù),排量,功率,能量,運(yùn)行時(shí)間等。大致意思是一致的。
電芯: 電芯是動(dòng)力電池的最小單位,也是電能存儲(chǔ)單元,它必須要有較高的能量密度,以盡可能多的存儲(chǔ)電能,使電動(dòng)汽車擁有更遠(yuǎn)的續(xù)航里程。除此之外,電芯的壽命壽命也是最為關(guān)鍵的因素,任何一顆電芯的損壞,都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電池包的損壞。

模組: 當(dāng)多個(gè)電芯被同一個(gè)外殼框架封裝在一起,通過統(tǒng)一的邊界與外部進(jìn)行聯(lián)系時(shí),這就組成了一個(gè)模組。比如市場(chǎng)上的350模組、390模組、590模組等。
電池包: 而當(dāng)數(shù)個(gè)模組被BMS和熱管理系統(tǒng)共同控制或管理起來后,這個(gè)統(tǒng)一的整體就叫做電池包。
 那么回到之前我們常說的“電池”。在生活中,當(dāng)我們?cè)谡f電池時(shí),有時(shí)候說的是電池包,而有時(shí)候說的是電芯。比如我們說玩具車的電池、5號(hào)電池,這個(gè)時(shí)候說的就是電芯,而在說筆記本電腦電池與新能源汽車的電池時(shí),說的其實(shí)是電池包。動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池的區(qū)別
在電池使用場(chǎng)景的分類中,電池被人們分為消費(fèi)電池(3C電池,應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)等)、動(dòng)力電池(新能源汽車、輕型電動(dòng)車、電動(dòng)工具等)、儲(chǔ)能電池(電站、通信基站等)。對(duì)動(dòng)力電池而言,它其實(shí)也是儲(chǔ)能電池的一種。不過,由于受到汽車的體積與重量限制以及啟動(dòng)時(shí)的加速等要求,動(dòng)力電池比普通儲(chǔ)能電池有更高的性能要求,例如能量密度要盡量高、電池的充電速度要快、放電電流要大等。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn),動(dòng)力電池的容量低于80%就不能再用在新能源汽車了。對(duì)儲(chǔ)能電池而言,絕大多數(shù)儲(chǔ)能裝置無需移動(dòng),因此儲(chǔ)能鋰電池對(duì)于能量密度并沒有直接的要求。至于功率密度,不同的儲(chǔ)能場(chǎng)景有不同的要求。用于電力調(diào)峰、離網(wǎng)型光伏儲(chǔ)能或用戶側(cè)的峰谷價(jià)差儲(chǔ)能場(chǎng)景,一般需要儲(chǔ)能電池連續(xù)充電或連續(xù)放電兩個(gè)小時(shí)以上,因此適合采用充放電倍率≤0.5C的容量型電池;對(duì)于電力調(diào)頻或平滑可再生能源波動(dòng)的儲(chǔ)能場(chǎng)景,需要儲(chǔ)能電池在秒級(jí)至分鐘級(jí)的時(shí)間段快速充放電,所以適合≥2C功率型電池的應(yīng)用;而在一些同時(shí)需要承擔(dān)調(diào)頻和調(diào)峰的應(yīng)用場(chǎng)景,能量型電池會(huì)更適合些,當(dāng)然,這種場(chǎng)景下也可以將功率型與容量型電池配合一起使用。相對(duì)于動(dòng)力鋰電池而言,儲(chǔ)能鋰電池對(duì)于使用壽命有更高的要求。新能源汽車的壽命一般在5-8年,而儲(chǔ)能項(xiàng)目的壽命一般都希望大于10年。動(dòng)力鋰電池的循環(huán)次數(shù)壽命在1000-2000次,而儲(chǔ)能鋰電池的循環(huán)次數(shù)壽命一般要求能夠大于3500次。在成本方面,動(dòng)力鋰電池面臨和傳統(tǒng)燃油動(dòng)力源的競(jìng)爭(zhēng),儲(chǔ)能鋰電池則需要面對(duì)傳統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻技術(shù)的成本競(jìng)爭(zhēng)。另外,儲(chǔ)能電站的規(guī)模基本上都是兆瓦級(jí)別以上甚至百兆瓦的級(jí)別,因此儲(chǔ)能鋰電池的成本要求比動(dòng)力鋰電池的成本更低,安全性也要求更高。動(dòng)力鋰電池與儲(chǔ)能鋰電池有一些區(qū)別,但從電芯上看,都是一樣的,都可以采用磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池,主要差別在于BMS電池管理系統(tǒng),電池的功率響應(yīng)速度和功率特性、SOC估算精度,充放電特性等,都可以在BMS上去實(shí)現(xiàn)。
如何辨別動(dòng)力型電池和容量型電池?那么動(dòng)力電池和容量型電池該如何區(qū)分呢?今天小編就給大伙提供4個(gè)方法,快速分辨電池類型,幫助大伙更好地使用電池。1、看電池規(guī)格與參數(shù) 由于鋰電池制作成本與技術(shù)的限制,目前市面大部分的動(dòng)力型鋰電池實(shí)際容量在3000mAh以下,超出3000mAh的多半不是動(dòng)力型鋰電池;同時(shí),動(dòng)力型鋰電池充放電大,表面是不設(shè)保護(hù)板的;有設(shè)置的多為容量型電池。 XTAR 18650 3000mAh容量型電池PS:隨著鋰電池技術(shù)的不斷進(jìn)步,目前部分廠商雖然能夠生產(chǎn)出容量大于3000mAh的鋰動(dòng)力電池,但市面上較為常見的動(dòng)力電池一般低于3000mAh,所以這樣判斷基本不會(huì)出錯(cuò)。 2、看放電倍率 放電倍率是放電快慢的一種量度,是指電池在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)放出其額定容量時(shí)所需要的電流值,它在數(shù)值上等于電池額定容量的倍數(shù),即“放電電流/電池額定容量=放電倍率”。一般動(dòng)力電池能達(dá)到接近10C或10C以上的高倍率放電,容量型電池放電倍率相對(duì)較小,一般在1-3C左右。 XTAR新品20700 3000mAh動(dòng)力電池以XTAR 新品20700 3000 mAh電子煙電池為例。電池容量3000 mAh,持續(xù)放電電流30A,脈沖放電為35A,放電倍率為10C,屬于動(dòng)力電池。 3、看電池內(nèi)阻 計(jì)算電池內(nèi)阻是區(qū)分電池類型的重要方法。一般來說,一般來說,動(dòng)力型電池內(nèi)阻小于30mΩ ,常見10-20 mΩ,容量型電池內(nèi)阻通常大于30 mΩ,常見達(dá)到60mΩ到100mΩ左右專業(yè)測(cè)電池內(nèi)阻需要用四線儀,對(duì)于普通客戶不現(xiàn)實(shí)。小編給大家分享一種簡(jiǎn)單的測(cè)試方法即使用XTAR VC4S進(jìn)行電阻測(cè)試,具體操作詳見視頻。特別強(qiáng)調(diào):內(nèi)阻會(huì)隨著電池使用時(shí)間而逐漸變大,當(dāng)動(dòng)力電池內(nèi)阻達(dá)到一定值時(shí),將不再適合高倍率充放電,強(qiáng)行使用可能會(huì)造成起火、爆炸等安全事故。各位小伙伴切記要及時(shí)為您的電動(dòng)汽車、電動(dòng)自行車更換電池哦。4、看行業(yè)運(yùn)用 一些大型設(shè)備上需要的電壓值較高,因?yàn)樾」β实碾姵貛Р黄疬\(yùn)轉(zhuǎn),所以就要選用動(dòng)力型鋰電池,例如我們平時(shí)所用的各類電動(dòng)車、攝像穩(wěn)定器、無人機(jī)等。一些標(biāo)志燈、移動(dòng)電源、手電筒等因?yàn)楣牟⒉皇呛艽?、但?duì)電池續(xù)航、儲(chǔ)量要求較高,所以一般都采用容量型鋰電池。總之,容量型電池就像是馬拉松選手,要有耐力,就是容量要大,對(duì)大電流放電性能要求一般不高;而動(dòng)力型電池就是短跑選手,拼的是暴發(fā)力,但耐力也要有,不然容量太小就跑不遠(yuǎn)。
何為BMS?BMS電池管理系統(tǒng)(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)俗稱電池保姆或電池管家,主要就是為了智能化管理及維護(hù)各個(gè)電池單元,防止電池出現(xiàn)過充電和過放電,延長(zhǎng)電池的使用壽命,監(jiān)控電池的狀態(tài)。因?yàn)殡娦臼且粋€(gè)電化學(xué)的過程,多個(gè)電芯組成一個(gè)電池,由于每個(gè)電芯特性,無論制造多精密,隨這使用時(shí)間,環(huán)境,各個(gè)電芯都會(huì)存在誤差與不一致的地方,故電池管理系統(tǒng),就是通過有限的參數(shù),去評(píng)估當(dāng)前電池的狀態(tài),有點(diǎn)像中醫(yī)看病,通過表征,看你得了啥病。

動(dòng)力電池模組成型方法匯總動(dòng)力電池模組,將若干單體電芯通過導(dǎo)電連接件串并聯(lián)成一個(gè)電源,通過工藝、結(jié)構(gòu)固定在設(shè)計(jì)位置,協(xié)同發(fā)揮電能充放存儲(chǔ)的功能??梢哉f模組的基本作用就是連接、固定和安全防護(hù)。常見的模組類型,根據(jù)電芯與導(dǎo)電母排的連接方式可以分成焊接、螺接、機(jī)械壓接三種形式。有研究表明,電芯單體與模組母排之間的連接方式,不僅僅影響制造效率,是否可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,其對(duì)電池裝車以后的性能表現(xiàn)同樣會(huì)有不容忽視的影響。今天不挖為什么,只匯總一下主要的模組連接方式。焊接 應(yīng)用于電池模組的焊接工藝,主要有激光焊接、超聲波焊接和電阻焊。其中,激光焊配合工業(yè)機(jī)器人正在逐步成為自動(dòng)化模組生產(chǎn)線的主力。焊接工藝,效率高,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。在不斷改進(jìn)焊接工藝,限制成型過程中的熱影響以后,在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用也越來越多。圓柱電池模組激光焊接  焊接之后,是這個(gè)樣子的:   軟包電池模組焊接 電芯和母排的搭接形式是下面這個(gè)樣子: 焊接方形電池組展覽會(huì)上,一家廠商的展品。  一些局部激光焊接電池單體和連接的焊點(diǎn)形狀:  螺接 螺接,用防松螺釘固定電芯與母排之間的連接。這種形式,工藝上比較簡(jiǎn)單,但主要應(yīng)用于單體容量比較大的電池系統(tǒng)中。尤其方形電池螺接結(jié)構(gòu)比較多。圓柱電池組的螺栓連接 在前些天看一個(gè)儲(chǔ)能展覽的時(shí)候,發(fā)現(xiàn)銀隆的圓柱電芯有螺接形式的,而中車的超級(jí)電容,其中圓柱形的也是螺接。下圖是在網(wǎng)上找到的圖片示意。大型圓柱電芯,螺接是一種常見形式。  方形電池組的螺栓連接 寶馬i3模組 三菱的2011款i-MiEV電池模塊螺接電芯串聯(lián)的樣子  軟包電池組螺栓連接 Nissan Leaf軟包電芯小模組與母排之間是螺栓連接。    機(jī)械壓接 圓柱電池機(jī)械連接方案 該方案由于依靠導(dǎo)電件的彈性變形保持電池與回路的電連接,占用空間略大,導(dǎo)致能量密度受到影響,但好處也是顯而易見,電池在梯次利用中,拆解方便,獲得完整電芯的可能性高。  方案中導(dǎo)電件示意圖組裝后的模組實(shí)物是這樣的:  軟包電芯機(jī)械壓接方案 依靠狹縫式的彈性導(dǎo)電結(jié)構(gòu),把軟包電池極耳直接夾持在模組導(dǎo)電件上獲得穩(wěn)定電氣連接。省去焊接過程,同樣拆卸方便。小模組圖片中用紅色圈出來的位置,即為電氣連接位置。    三種連接方式的比較 焊接的連接電阻小于螺接,前面有一篇文章涉及到了這個(gè)實(shí)驗(yàn)和相關(guān)數(shù)據(jù)。為了方便查看,重新復(fù)制粘貼在下面附錄中。文獻(xiàn)結(jié)論是,焊接的內(nèi)阻小于螺接。連接電阻小,儲(chǔ)存在電池里的電能能夠以更高的效率支持汽車跑更遠(yuǎn)的距離,這個(gè)是焊接明確的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí),焊接的生產(chǎn)效率提升空間大,可以說總體上,焊接優(yōu)于螺接。但也可以看到,螺接一般在大型電池上應(yīng)用,其更強(qiáng)的導(dǎo)電能力得以凸顯,而效率低的劣勢(shì)被削弱了。沒有找到機(jī)械壓接的具體數(shù)據(jù),機(jī)械壓接的好處在于拆裝靈活,后期維護(hù)以及二次回收利用成功率高。缺點(diǎn)是組裝效率難于大幅度提升,若機(jī)械連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不夠合理,則在長(zhǎng)期的道路車輛運(yùn)行環(huán)境下,接觸電阻發(fā)生變化的可能性高。刀片電池
1.首先是什么是刀片電池? 傳統(tǒng)電池系統(tǒng)是先把電芯組裝成模組,再把模組安裝到電池系統(tǒng)里面,進(jìn)行分級(jí)管理。由模組的機(jī)械結(jié)構(gòu)對(duì)電芯起到支撐、固定和保護(hù)的作用,再由電池系統(tǒng)對(duì)模組支撐、固定和保護(hù)的作用。 而刀片電池是一種全新的設(shè)計(jì)理念,在采用長(zhǎng)電芯的同時(shí),省去了中間模組環(huán)節(jié),直接把電芯裝到電池系統(tǒng)里面。這樣重量和成本都有效下降,這一點(diǎn)和寧德時(shí)代的CTP有相似的地方。同時(shí)比亞迪電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)借鑒了蜂窩鋁板的原理,通過結(jié)構(gòu)膠把電芯固定在兩層鋁板之間,讓電芯本身充當(dāng)結(jié)構(gòu)件,來增加整個(gè)系統(tǒng)的強(qiáng)度。 我們?cè)賮砜匆幌碌镀娦?,拿市面上?yīng)用最廣的C公司產(chǎn)品和刀片電芯對(duì)比。C公司產(chǎn)品的長(zhǎng)度是148 mm、厚度是79mm、高度是97mm,內(nèi)部結(jié)構(gòu)是卷繞,看起來像一塊板磚。刀片電芯長(zhǎng)度是960mm,厚度是 13.5 mm,高度為 90 mm,內(nèi)部結(jié)構(gòu)是疊片。因其長(zhǎng)而薄的形狀酷似刀片,因此得名刀片電池。2.刀片電池誕生背景 我們來看下這幾年純電動(dòng)車電池材料的發(fā)展趨勢(shì),縱坐標(biāo)是能量密度。在純電領(lǐng)域,一直存在兩條技術(shù)路線,三元和磷酸鐵鋰電池。三元電池由于能量密度高,被大部分車企選擇,但是他有個(gè)缺點(diǎn)是成本高。相反磷酸鐵鋰成本較低,但是能量密度低。而且現(xiàn)階段的磷酸鐵鋰能量密度已經(jīng)快接近理論極限。而比亞迪是做磷酸鐵鋰電池出身,雖然現(xiàn)階段比亞迪大部分純電動(dòng)車上已經(jīng)使用了三元電池,但從未放棄磷酸鐵鋰這條技術(shù)路線。既然在材料方面不能突破能量密度,比亞迪的工程師就從系統(tǒng)集成做工作。 我們總結(jié)下電池系統(tǒng)集成發(fā)展規(guī)律。首先我們看下第一代電池包,是異形電池包,為了節(jié)省成本,采用了標(biāo)準(zhǔn)模組,但是成組效率都比較低。第二代電池包,也是異型電池包,為了提高成組效率,選擇了和電池結(jié)構(gòu)匹配的非標(biāo)準(zhǔn)模組,使成組效率有明顯的提升。以上兩種電池包都是基于傳統(tǒng)乘用車平臺(tái)。第三代電池包,多應(yīng)用于純電動(dòng)車平臺(tái)。有三種不同的發(fā)展趨勢(shì),但有一個(gè)共同點(diǎn),都是平板的電池包,但分別應(yīng)用了無模組技術(shù)、刀片電池技術(shù)和590標(biāo)準(zhǔn)大模組技術(shù),成組效率再次有明顯提升,其中刀片電池的提升是最高的。可以說刀片電池在電池材料不能突破更高能量密度的前提下,但是在電池系統(tǒng)集成方面有所突破,解決了磷酸鐵鋰電池續(xù)航較短的缺點(diǎn),這也就是刀片電池誕生的背景。
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