按照储存介质划分,储能技术主要分为机械类储能、电器类储能、化学类储能等,各种储能方式各有优缺点,适应不同应用场景,其中锂离子电池由于其能量密度高、充放电效率高、响应速度快、产业链配备完善、不受地域限制等优点,有望成为发展的主流技术。而锂离子储能模组PACK技术则是锂离子电池最为重要的技术手段。
什么是储能电池PACK?
锂离子电池PACK又称电池模组,是一种锂离子电池的制作工艺,是指将多个锂离子单体电芯组通过并串联的方式连接而成,按照客户要求组成某一特定形状,其主要原理是将电池芯片、电池管理系统、电池管理芯片等组件整合在一起,形成一个完整的电池组,以实现能量的储存和输出。储能电池PACK最重要的技术体现在整体结构设计、焊接和加工工艺控制、防护等级、主动热管理系统等,其被广泛应用于电网调峰、电动交通和分布式能源等领域。
锂电池PACK的组成
- 电池模块
如果把电池PACK比作一个人体,那么模块就是“心脏”,负责电能的储存和释放。 - 电气系统
主要由连接铜排片、高压线束、低压线束以及电气保证器件等器件组成。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。 - 热管理系统
热管理系统主要有风冷、液冷两种方式,而液冷可分为冷板式液冷和浸沉式液冷。热管理系统相当于是给电池PACK装了一个空调。电池在放电模式会产生热量,为确保电池在一个合理的环境温度下工作,提升电池循环寿命,一般要求系统温差≤5℃。 - 箱体
主要由箱体、箱体盖板、金属支架、面板以及固定螺钉组成,可以看作是电池PACK的“骨骼”,起到支撑、抗机械冲击、机械振动和环境保护的作用。 - BMS
“Battery management system”的简写,即电池管理系统,可以比作电池的“大脑”。主要负责测量电池的电压、电流和温度等参数,同时还有均衡等功能。可将数据传送给MES。
锂电池PACK的特点
- 高能量密度:锂电池具有较高的能量密度,可以在相对较小的体积和重量下存储大量的能量,适用于储能领域。
- 高安全性:锂电池储能模组PACK采用先进的BMS系统和安全措施,可以实现对电池单体的监控、保护和故障检测,能有效降低安全风险。
- 高效性能:锂电池储能模组PACK具有较高的充放电效率和较强的快速响应能力,可以实现快速充电和高效能量释放,满足储能系统对能量输出的需求。
- 可扩展性:锂电池储能模组PACK的设计具有良好的可扩展性,可以根据需要进行模组的并联或串联,以满足不同规模和功率的需求。
- 环保节能:锂电池储能模组PACK是一种清洁能源解决方案,对环境友好,可以减少对传统能源资源的依赖。
PACK电池包对电池的四种保护
- 过充电保护
当外部的充电器,通过锂电池PACK包的PACK+和PACK-对其进行充电,一段时间后,锂电池的电压会逐渐升高,直到升高到锂电池的充电截止电压,充电器就不再充电了。但是在非正常情况下,充电器一直还在充电,锂电池的电压可能会继续升高,如果升高到芯片的保护电压,就会触发芯片内部的比较器,使得芯片关闭管道,电路无法继续充电,从而起充电保护的功能。 - 过放电保护
当锂电池PACK包对负载供电,一段时间后,锂电池的电压就会慢慢下降,下降到特定电压后,芯片就会被触发,启动芯片内部的比较器,关闭内部特定管道,电路断路,从而防止锂电池的过度放电了。 - 充电过流保护
芯片通过检测VDD引脚的电压,就能判断锂电池的电压是过充了还是过放了,同样通过检测V-引脚的电压,就能判断锂电池的电流是充电过流了还是放电过流了。在充电的时候,如果充电的电流使得电阻的电压超过了芯片的阈值,芯片就会关闭通道,强制关闭充电功能,从而对电池进行过流充电的保护。 - 放电过流保护
锂电池PACK包在给负载提供电源的时候,如果负载消耗的电流过大,使得V-引脚的电压超过了放电流过保护的阈值电压,则会触发芯片的保护机制,关闭相应通道,电路也会断路。