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储能电池PACK设计与分析--2

 

三、组成与技术参数

一)组成部分

1.单体电池,负责电能储存和释放。目前常用的单体电池主要有锂离子电池、铅酸电池、镍氢电池等。锂离子电池以其高能量密度和长循环寿命在储能电池 PACK 中占据重要地位。例如,在一些高端电动汽车的储能电池 PACK 中,锂离子电池能够提供强大的动力支持,其容量可达数百安时。铅酸电池虽然能量密度相对较低,但成本较低,在一些对成本敏感的应用场景中仍有广泛应用。镍氢电池具有较好的充放电性能和安全性,在部分储能领域也有一定的市场份额。

2.电池管理系统,监控电池状态,保护电池安全。电池管理系统(BMS)是储能电池 PACK 的核心部件之一。它通过测量电池的电压、电流、温度等参数,实现对电池状态的精确控制。BMS 可以实时监测电池的充放电状态,防止过充、过放、过流等情况的发生。例如,当电池电量接近充满时,BMS 会自动降低充电电流,以避免过充;当电池电量过低时,BMS 会发出警报,提醒用户及时充电。此外,BMS 还可以对电池进行均衡管理,确保各个单体电池的电量保持一致,提高电池组的整体性能和寿命。

3.热管理系统,维持适宜温度范围。热管理系统负责维持储能电池 PACK 在适宜的温度范围内工作,防止电池因过热而受损。常见的热管理方式包括风冷、液冷等。风冷系统通过风扇将空气吹过电池表面,带走热量。液冷系统则通过冷却液的循环流动来降低电池温度。例如,在一些大功率储能系统中,液冷系统能够更有效地控制电池温度,提高系统的稳定性和可靠性。一般要求系统温差≤5℃,以确保电池性能的稳定。

4.电气系统,负责电能传输和分配。电气系统包括连接电池、BMS、热管理系统等部件的电线、电缆、接插件等,负责电能的传输和分配。高压线束可以看作是电池 PACK 的 “大动脉血管”,将电池电能不断输送给末端负载;低压线束则可以看作电池 PACK 的 “神经网络”,实时传输检测信号和控制信号。电气系统的设计需要考虑到电流大小、电压等级、绝缘性能等因素,以确保电能的安全传输。

5.箱体及支架,保护内部部件。箱体及支架用于容纳和保护储能电池 PACK 内部的所有部件,防止外部环境的干扰和损害。箱体通常由高强度材料制成,具有良好的抗冲击、抗振动和防水防尘性能。支架则起到支撑和固定电池 PACK 内部部件的作用,确保电池 PACK 在各种使用环境下都能保持稳定。

二)技术参数

1.容量,衡量电能储存能力。容量是衡量储能电池 PACK 储存电能能力的重要指标,通常以安时(Ah)或千瓦时(kWh)为单位。容量越大,储能电池 PACK 储存的电能就越多。例如,一个容量为 100kWh 的储能电池 PACK,可以为一个家庭提供数天的电力供应。在实际应用中,需要根据不同的需求选择合适容量的储能电池 PACK。

2.能量密度,体现性能优劣。能量密度是指储能电池 PACK 单位质量或单位体积所能储存的电能,通常以瓦时 / 千克(Wh/kg)或瓦时 / 升(Wh/L)为单位。能量密度越高,储能电池 PACK 的性能就越好。目前,锂离子电池的能量密度相对较高,例如一些高端锂离子电池的能量密度可以达到 200Wh/kg 以上。提高能量密度可以减小储能电池 PACK 的体积和重量,提高其便携性和适用性。

3.充放电效率,决定能量转换效率。充放电效率是指储能电池 PACK 在充放电过程中能量转换的效率,通常以百分比表示。充放电效率越高,储能电池 PACK 的能量利用率就越高。一般来说,锂离子电池的充放电效率可以达到 90% 以上。提高充放电效率可以减少能量损失,降低使用成本。

4.循环寿命,反映使用寿命。循环寿命是指储能电池 PACK 在充放电循环中能够保持一定性能的次数。循环寿命越长,储能电池 PACK 的使用寿命就越长。例如,一些优质的锂离子电池储能电池 PACK 的循环寿命可以达到数千次甚至上万次。在实际应用中,需要根据不同的使用场景和需求选择具有合适循环寿命的储能电池 PACK。

5.安全性,包括多种保护措施和热管理系统。安全性是储能电池 PACK 的重要技术指标之一,包括防止过充、过放、过流、短路等保护措施以及热管理系统等。良好的安全性可以保障储能电池 PACK 在使用过程中的可靠性和稳定性。例如,全氟己酮灭火装置可以在 PACK 电池包发生火灾时迅速抑制火灾的蔓延,为 PACK 电池包的安全提供有力保障。同时,热管理系统也可以有效地防止电池因过热而引发安全事故。

发布时间:2024/11/15 8:38:50 查看:28次

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