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五年專注研發動力電池系統

提供高價值產品的動力電池系統集成專家

橋梁維護車電源系統方案

來源:騰利恒欣    時間:2019-01-27 11:19:33

1. 概述

本方案在于說明480V/40AH 電源設備的主要功能、指標、實現方法等。

根據電池裝置的各項技術要求,本著高安全性、高可靠性、可維護性、可保障性、可測試性、環境適應性的理念進行分析設計。

本方案中,儲能裝置采用具有先進技術的磷酸鐵鋰電池電芯,管理設備采用技術成熟的電池管理控制系統,器件選型考慮降額設計,結構設計以輕量化、模塊化、可維護為設計原則,以確保整機可靠運行。

2. 需求分析


2-1 電源設備性能要求

序號

項目

要求實現能力

備注

1.

標稱總電量

20~23KWh

2.

電池組

額定電壓

500V

磷酸鐵鋰

3.

電池組

電壓范圍

400V~550V

4.

電池組

標稱容量

40Ah

5.

電池組

最大充電電流

8A

6.

電池組

最大放電電流

80A

7.

加熱

具備低溫加熱功能

8.

通訊

CAN

9.

環境溫度

-20~60

10.

電池組

重量

330Kg

11.

總外形尺寸

每箱長800mm*高600mm*400mm,安裝吊耳,所有材質不銹鋼304,顏色待定,配航插

12.

顯示屏

顯示有關數據

13.

電池管理系統

強放,各種電路保護問題,SOC30間斷報警聲加光,15持續報警,10切斷輸出,

14.

充電機

8h充滿

15.

防護等級要求

濕度,鹽霧,IP65


3. 系統電氣方案設計

電氣方案設計按系統總體框圖、電芯選型、充電機設計、預充設計、加熱設計、電池管理系統設計、連接器等器件選型內容進行說明。


3.1. 電芯選型

綜合考慮該電池設備的使用場景,以及對體積、重量等的要求,本方案選用具有較高安全性和能量密度的磷酸鐵鋰電池作為儲能單元,所選的3.2V/40Ah磷酸鐵鋰鋁殼電芯實物如圖3-2所示,此電芯單體電池及電池模組均已通過國家強制檢測,其安全性高,可靠性好,工作壽命長,工作溫度范圍為-30℃~+60℃。

3-2  3.2V/40Ah磷酸鐵鋰電芯

該3.2V/40Ah磷酸鐵鋰軟包電芯主要技術參數如下表3-2所示:

3-2 電芯主要參數

序號

項目

技術參數

備注

1.

電芯類別

磷酸鐵鋰

2.

標稱電壓

3.2V

3.

標稱容量

40Ah

4.

充電性能

1 C(40A)恒流充電至 3.7 V

轉恒壓充電,至充電電流降至 0.05C(2.5A),停止充

電,擱置 1h

充電截止電壓:3.7V

5.

放電性能

持續:3C(120A) 瞬間:6C(240A)(10S)

放電截止電壓:2.5V

6.

循環次數

2500次

1C充放@25℃,容量80%

7.

工作溫度

充電:0℃~+45℃

放電:-20℃~+60

8.

重量

1.05Kg

9.

尺寸結構

長**厚:

148.6mm*133.5mm*28.7mm


3.2. 電池組實現主要技術指標

根據電池裝置技術要求,本方案按所選電芯設計實現的電池組技術指標如下:

3-3 電池組主要技術指標

序號

項目

技術參數

備注

1.

標稱電壓

480V

2.

電壓范圍

400V~550V

3.

標稱容量

40Ah

4.

最大持續放電電流

80A

連續充/放電率(常溫)

5.

最大持續充電電流

8A

連續充/放電率(常溫)

6.

最大放電電流

100A

≤10S(常溫)

7.

放電截止電壓

400V

8.

充電截止電壓

550V

8小時充滿

9.

工作溫度范圍

充電:0℃~+45℃

放電:-20℃~+60

10.

充放電循環次數

2000次

11.

輸入

AC 220V

12.

尺寸 *深*寬

800mm*700mm*400mm

13.

外殼材質

304不銹鋼

14.

重量

≤280Kg

15.

顯示屏

顯示最高最低電壓溫度及所在串數,平均電壓,平均溫度,故障

16.

強放功能

硬件設計強放開關,可手動打開開關實現強放功能



3.3. 詳細方案設計

3.3.1. 電池組設計

480V電池組電芯串聯數采用150串,根據標稱容量≥40Ah,本方案電池組采用1并150串,其標稱容量為40Ah,能量19.2KWh。

3.3.2. 加熱設計


本方案采用1.04KWPTC加熱器進行加熱,此外,PTC干燒溫度為70℃左右。

3.3.3. 電池管理系統設計

如下表3-5為本方案電池管理系統的主要技術參數。

3-5為電池管理系統主要技術參數:


序號

項 目

技術參數

1.

模塊供電

工作電壓范圍

DC 8V~36V

額定功耗

<3W

靜態電流

小于0.2mA

2.

單體電池
電壓檢測

電壓檢測范圍

0~5V

電壓采樣誤差

<5mV(全溫度范圍)

3.

均衡控制

均衡模式

被動均衡

均衡電流

最大100mA

4.

溫度檢測

溫度檢測范圍

-40~125℃

溫度采樣誤差

-40~80℃:<1℃

80~125℃:<2℃

5.

電池組
總電壓

檢測

總壓檢測通道數

4通道(含繼電器粘連診斷檢測)

總壓測量范圍

0V~600V

總壓采樣誤差

<0.5%FSR(FSR:滿量程)

6.

母線電流檢測

電流測量范圍

-300A~300A

電流采樣誤差

<1%(含電流傳感器誤差)

7.

通訊接口

3路CAN和1路RS485通訊。

其中1路外部CAN(VCAN)與外部傳輸數據

8.

SOC估算精度

誤差<8%


3.3.4. 器件列表

(一) 電池組正負連接器,信號連接器:防水防鹽霧金屬接插件。

(二) 強放開關,電源開關:防水防鹽霧自鎖開關

(三) 熔斷器

(四) 霍爾傳感器

(五) 顯示屏:防水防鹽霧低溫顯示屏

(六) 充電機:待定

(七) DCDC :550V~12V

(八) 電池箱體(304不銹鋼)

(九) 繼電器:EVR150,EVR30

(十) 電池管理系統:48S+48S+60S

(十一) 加熱膜

3.4. 電池組電氣設計


BMS管理系統功能包括:單體電壓、單體溫度檢測;被動均衡控制;總電壓、總電流、溫度等信號檢測;繼電器控制及診斷;

供電激活及掉電檢測控制;CAN/RS485 通信;充放電保護控制、熱管理、故障分類分級處理;電池SOC荷電狀態、SOH健康狀態估算等功能。

電池組長時間放置時可以關閉電池組面板開關,所有的電氣設備處于斷電狀態。

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