第四讲-成组技术.ppt

1、2010-06，国家信息专业技术人员知识更新工程培训电池储能电源系统，第4课，分组技术，本节介绍“单电池”和“电池组”的定义。电池分组(串行、并行或串行并行)技术；提出电池并联应遵循的基本原则。2.7电池分组-串行和并行，多种电池储能电源，多种电压和能源要求。最简单的东西，例如手机，只需要数百个荷西电池。电力总线需要100安培的高容量锂离子电池，数百个兆瓦电池储能电源系统，由数万到数十万个高容量电池组成。电池组通常需要串行、并行或串行并行，以满足更大的电力和能源需求。图2-49电池组连接方式是单个蓄电池的过度充电、过度放电、过电流、过热防止是电池分组技术研究的基本目标。目前对电池并行问题存在很

2、大争议。问题与主要技术路线有关。与电池产业投资和系统整合等主要问题有关。如果超出蓄电池使用条件要求，上述争议很难得出结论。上述争议从1、充放电电流不影响电池性能及使用寿命的问题开始，应评价为可以获得一定的统一理解；2、防止电池过流的必要性；3、电池可以定义充放电电流；(最大电流？额定电流？)4、提高电池一致性，确保电池电流共享。美国电气运输协会测试程序ETA-HTP012 2001 电动汽车车载电池能源管理系统的电池管理系统性能法规说明如下： 5电池能源管理系统(BEMS)性能测试.“，”车辆必须配备电池管理系统(BMS)。系统控制电源电池组和模块的电压、温度和充电状态。BMS可以自动限制电池

3、放电，使其不低于规定的最小值。充电系统必须包含电池组中的所有模块在每个充电-放电周期内保持相同的温度，并且在允许的温度范围内的设备。您需要验证“”BEMS(如果已安装)是否正确维护电池。“铅蓄电池的特性允许以简单的串行和并行方式满足使用要求。Vrla电池、锂离子电池、金属氢化物-镍等电池不能避免简单的并行或串行，以及单个蓄电池的过度充电、过度放电、过流和过热问题。5相关电池及其环境定义5.1电池单体cell电池单体是基本电化学能量存储设备，是由电解质和阳极组成的电化学耦合公称电压。5.2电池模块电池模块battery modeul电池模块是单个机械和电气设备(包括相关附件)中相互连接的单个设备

4、的集合。5.3电池组battery pak电池组是单个机械组件，包括支撑搁板和托盘的电池模块。电池组可包括其他部分，例如充电装置和温度控制。在日本EN 13447 2001 电驱动道路车辆 术语标准中，“电池”和“电池组”的定义如下：上述定义，无论是串行的还是并行的，“单个(电池)集合”都是电池模块(根据我国行业惯例，称为电池包)。单个电池的特点是“基本电化学结合。”，“单蓄电池”的基本特征是“一个基本电化学能量存储装置”。默认特性为(1)公称电压是电化学耦合的公称电压。(2)具有唯一的电化学特性。(3)不同单体电池具有不同的电化学特性。多个单个电池并行后，多个“电化学偶”的集合。没有基本的电

5、化学储能装置的特性。并行电池组具有以下特点：(1)端电压(不是公称电压)是每个单电池的公称电压中的最高电压值。(2)各蓄电池的电化学特性，即各单体蓄电池的性能不平衡，各不相同。，以上定义表示单体蓄电池：特别是安装在机械容器中的阳极、阴极和电解质的组合。重要的特征是“基本电化学偶”。电气特性表明唯一性。电池组：多个“电化学耦合”的集合，电化学偶的电气特性各不相同。明确这些概念的实际差异对研究电池储能电源系统很重要。目前国家“863”电动车电池测试中心的测试报告中称：“测试报告不适用于电池组。”有句话。与GB/T 19596-2004 电动汽车术语相关的定义3.2.1.1单电池cell构成了由阳极

6、、阴极和电解质组成的蓄电池的最小单位，通常称为电化学偶的公称电压。3.2.1.2电池模块电池模块battery module单个关联电池集的组合。3.2.1.3电池组电池包由一个或多个电池模块组成的单个机械组件。电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统通信协议(国家标准报告)电池组定义如下：3.13单电池cell构成了电池的最小单位，由阳极、阴极和电解质等组成，通常称为电化学偶的公称电压。3.与电池模块电池模块连接的单个蓄电池的组合。3.15电池组battery pack由一个或多个电池模块组成的单个机械组件。上述标准的问题是并行存储“电池组”定义为“电池模块”。将包含“单个电池”和“电池模块

7、”系列的电池包定义为“电池包”。这个定义对电池配置技术研究造成了混乱。当前电池分组技术研究中存在的主要问题包括：普遍存在混淆“单电池”和“电池组”概念的问题。“、“单电池”和“电池组”是两个完全不同的概念。两个或多个蓄电池平行、串联或连续连接，即包含在一个机械容器中而不是单个蓄电池中的蓄电池。现在，将由多个蓄电池组成的蓄电池作为单个系统运行的想象越来越普遍。大多数锂离子电池制造商并行处理小型蓄电池，在一个机械容器内作为单个蓄电池提供给用户。这种错误的做法已经严重影响了我国蓄电池产业和蓄电池能源储存电力产业。日本标准“EN 13447 2001 电驱动道路车辆 术语的电池和电池组”定义如下： 5

8、相关电池和环境定义 5.1电池单体cell 电池单体是以电化学名义电压由电解质和阳极阴极组成的基本电化学储能装置。5.2电池模块电池模块battery modeul“电池模块是单个机器和电气单元(包括相关福建)中相互连接的单个集合。”5.3电池组battery pak 电池组是单个机械组件，包括支撑托架和电池模块。电池组可包括其他部分，例如充电装置和温度控制。“，”单一蓄电池的基本特征是“一个基本电化学能量存储装置”。默认特性为(1)公称电压是电化学耦合的公称电压。(2)具有唯一的电化学特性。(3)不同单体电池具有不同的电化学特性。多个单电池并行后，多个“电化学偶”的集合。不符合“一种基本电化

9、学储能装置”的特点。并行电池组具有以下特点：(1)端电压(不是公称电压)是每个单电池的公称电压中的最高电压值。(2)每个单体电池具有不同的电化学特性。单体电池性能的不平衡。上述定义是指安装在机械容器中的正极、负极和电解质组合的：单体蓄电池。重要的特征是“基本电化学偶”。电气特性表明唯一性。“电池组”是多个“电化学情侣”的集合。电化学偶的电特性有差异。明确这些概念的实际差异对研究电池储能电源系统很重要。当前混淆“电池”和“电池组”概念的常见现象包括：(1)大多数供应商将多个单电池并行封装在一个机械容器内的电池组作为“单电池”提供给用户。用户使用“电池组”作为“电池”。平行蓄电池单体充放电电流不平

10、衡，对可能发生的单体蓄电池过电流问题缺乏了解。这通常会大大缩短服务寿命。(2)将仅适用于单体电池的基于短电压的“恒压限流充电模式”直接用于电池组。(3)混淆了“电池应用技术”和“电池分组应用技术”之间的区别。电池应用技术尤其是单电池应用技术。这是保证单体电池正常运行及性能优化的技术。主要包括单个蓄电池的充电方法、放电方法、充电和放电电流要求、电池工作温度和环境温度要求等。电池应用技术和基本要求属于电池产品研究的工作类别。电池供应商通常以技术文档的形式与电池产品一起提供给用户。电池应用技术属于电池产品研究的工作范畴。电池供应商通常以技术文档的形式与电池产品一起提供给用户。电池分组应用技术是根据蓄

11、电池分组(并行、串行或串行并行)后出现的特殊情况(主要是性能差异问题)实现单蓄电池技术要求的方法(和技术措施)。电池分组应用技术的基本目标是防止构成电池组的单体电池在充电和放电过程中发生。(1)确保单体电池的电压不超过最大允许充电电压(即过度充电)。(2)放电期间电池电压不低于最小允许放电电压(即过度放电)的情况；(3)充放电电流不超过最大允许的充放电电流(即过电流)。(3)电池工作温度和环境温度不超过最大允许温度。控制“过度充电”和“过度充电”的困难是系列电池组。系列电池组应用重点在于充电：时，确保单个电池电压不超过最大允许电压值。放电时，确保单体电池电压不低于最小允许电压值。充电和放电AH

12、与电流不相等，控制“过流”有困难的是并行电池组。并行电池组具有以下特征-电池的电压相同(可控制)。-电池电流不相等(无法控制)；-有很大的循环。-自动平衡，没有落后电池；-电池可能出现过电流。在充放电过程中，电池充放电电流可能超过允许值，这是应用程序的主要考虑因素。需要注意的是，将“单电池”和“电池包”混淆的概念在电池应用程序中普遍存在。单个蓄电池的基本特征是：“基本电偶”电池组的基本特征是多个“基本电化学偶”(串行或/和并行)的集合。也就是说，将多个蓄电池并行包装在一个机械容器中，然后仍然属于蓄电池，不属于单质电池。美日、大容量锂离子电池包、小型电池使用和串行配置。我国大部分锂离子等新型电池

13、供应商也采用美日的技术路线。使用小型蓄电池并行集主张大容量蓄电池需求的主要观点是：(1)小型蓄电池的高性能设计和大规模生产简便。(2)用小型电池配置大容量电池模块，便于产品标准化，减少电池产品品种和规格。(3)大容量电池难以实现电极电流的均匀分布，难以实现高性能电池设计和生产质量控制。持有上述观点的人忽略了两个简单而重要的问题：1、“单电池”和“电池组”概念的区别。2、不同的“电化学偶”并行后性能差异可能导致的一些单电池过电流问题，以及无法控制。在单个蓄电池的性能中，小容量蓄电池和大容量蓄电池的比例具有相当大的优势。上述问题不是单电池容量大小和质量的关系问题，而是“单电池”和“电池组”的应用技术差别化问题。18650磷酸锂离子电池的使用寿命可以达到3000个充电和放电周期，但组装的电动汽车电池组的使用寿命最多只有60%。主要原因是忽视了单个蓄电池的过流问题，应用中蓄电池的并行处理是不可