储能系统用锂离子电池及其管理系统36页PPT

储能系统用锂离子电池及其管理系统
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
46、我们若已接受最坏的，就再没有什。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特

很明显，近20年来 ，CO2的浓度上升迅速 非常迅速，2010年将接 近550ppm。
而且，主要分布在 美国和中国所在的北半 球高纬度60-80度处。
表3 全球各国CO2排放量比较排行
在北京、上海等大城市，空气污染的 60%来自汽车排放
二氧化碳的全球排放量中，中国居第 二
1.2 新能源
新能源 广义上来说，有 别于传统依靠矿 物质原料燃烧的 能源都称之为新
飞轮储能的主要优点有：
• 1)储能密度高：比超导磁储能、超级电容器储能 和一般的蓄电池都要高。以目前的最好的碳素纤 维复合材料来说，这种材料的飞轮转子可以承受 的最大线速度达到 1000m/s 以上，储能密度可达 到 230Wh/kg。
• 2)充放电时间短，且无过充放电问题：飞轮储能 充电只需要几分钟，而不像化学电池需要几个小 时的充电时间。
铅蓄电池内的阳极 (PbO2) 及阴极 (Pb) 浸到电解液 ( 稀硫酸 ) 中，两极 间会产生 2V 的电力。
放电状态，阴阳极及电解液即会发生如下的变化：
( 阳极 ) ( 电解液 ) ( 阴极 ) PbO2 + 2H2SO4 + Pb ---> PbSO4 + 2H2O + PbSO4 ( 放电反应 ) ( 过氧化铅 ) ( 硫酸 ) ( 海绵状铅 )
• 能量是物质运动的量 化转换，简称“能” 。
能量的存在形式：
• 机械能（风能、潮汐能） • 内能（地热等） • 电能 • 化学能 • 原子能 • 电磁能
• 宏观物体的机械运动——机械能 • （动能、位能和压力能）； • 分子运动——热能； • 原子运动——化学能； • 带电粒子的定向运动——电能； • 光子运动——光能
2.2.1 机械储能

大城市空气污染的 50%来自汽车； 1亿吨油产生CO2约3亿吨。
ppt课件
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电动汽车和混合动力汽车
比亚迪双模
Hale Waihona Puke 本田丰田Prius我国现状：与发达国家几乎同时起步，国家大力扶持，有望
将来参与国际竞争。“三横”ppt课、件“三纵”。
6
锂离子电池应用领域
BYD hybrid car Olympic E-bus
层状化合物LiCoO2的合成，发现石墨可插入锂离 子生成石墨层间化合物LixC6。
1991年由日本SONY公司生产出以LiCoO2为正极材 料，碳黑为负极材料的商业化锂离子电池。
ppt课件
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锂离子电池充放电示意图
e- Load e-
负极 LixC6
正极 Charge
Li+
Discharge
Li+
ppt课件
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发展电动汽车大势所趋
石油与国家能源安全
我国石油储量不足世界的2%； 我国自产石油在1.8亿吨/年左右； 2007年我国净进口原油1.63亿吨，成品油0.338亿吨，原
油对外依存度达到46.05%； 每年新增1000万辆汽车，石油需求新增2000万吨左右。
空气污染与温室气体排放
Golf cart
Solar E-bicycle Solar prpot课a件d lamps
Head lamp7s
电动汽车新兴产业链
以电动车的生产、运行为主体 以动力电池生产为核心的高技术产业群
电 •电动车
•电动机
•电控系统
动 技
•动力电池
•电源管理
•能量回收
术 •正极材料 •负极材料 •电解液 •膜

29Βιβλιοθήκη .联系方式：魏明新 18221810253
30
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实时通信：最常使用 CAN通信协议，实现与 整车其他模块间的通信。
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锂电池介绍 应用介绍 产品介绍 市场简介
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电池管理系统
电池管理系统（Battery Management System BMS）是连接动力电池组和电动汽车、储能等工具或设备的重 要纽带，其主要功能包括：电池物理参数实时监测；电池状态 估计；在线诊断与预警；充放电保护；剩余电量SOC(State Of Charge）估算；均衡管理和热管理等。
类型优点缺点磷酸铁锂lifepo寿命长充放电倍率大安全性好高温性好元素无害成本低能量密度低振实密度低体积密度三元锂linicomno能量密度高振实密度高安全性差耐高温性差寿命差大功率放电差元素有毒振实密度高成本低耐高温性差锰酸锂长时间使用后温度急剧升高电池寿命衰减严重结构稳定容量比高安全性差成本非常高用于3c产品不适合做动力电池锂电池分类锂电池引起的事故应用介绍产品介绍锂电池介绍市场介绍锂电池的应用领域消费类电子产品手机笔记本电脑等应用领域电动汽车电动叉车电动大巴电动机器人等电动高尔夫球车avg电动搬运车低速电动汽车电动摩托车王野控股电动叉车应用领域储能家庭储能电网储能等面对如此庞大的新能源汽车市场人们对于动力电池退役后的出路做出了诸多讨论最主流的方案就是将退役后的动力电池进行回收梯次利用投放到家庭储能分布式发电微网移动电源后备电源应急电源等中小型的储能设备应用领域
市场简介
通过测算，2016年新能源汽车BMS约有70亿元市场 规模，到2020年，将超过150亿元。（注：不包括 PACK部分，测算数据来源于一览众咨询《新能源汽 车行业发展报告》）

机 械 储 能 电 磁 储 能
铅酸电池
kW~50MW
5kW~100MW
分钟~小时
1~20小时 数小时 分钟~小时
电 化 学 储 能
液流电池
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
钠硫电池 锂电池
100kW-100MW kW－MW
电能质量、备用电源、调峰 填谷、能量管理、可再生储 能、EPS
电能质量、备用电源、UPS
储能系统
锂离子电池储能是目前转换效率最高的储能方式；
• 压缩空气储能
• 优点 • 储能量大 • 且储存高压空气的时间长可
达一年
• 难点 • 找到合适的能储存压缩空气
的场所难
• 应用领域： • 调峰填谷 • 平稳大规模可再生发电
储能系统
• 铅酸电池储能
• 优点 • 响应速度快：ms级； • 可以根据应用需要，实现kW～
50MW规模； • 缺点 • 循环寿命短 • 倍率充放电特性差 • 且温度对其使用寿命和运行特性 亦有影响 • 需要定期对电池维护
• 液流电池储能
储能系统
• 优点 • 循环寿命长（10000次以上）； • 可100％深度放电，可倍率充放； • 系统设计的灵活性大且受场地限制小； • 电池系统环保、安全； • 缺点 • 储能密度不高 • 需要辅助液泵。 • 应用领域 • 负荷调峰 • UPS • 可再生储能 • 电能质量；
储能系统
中国锂资源丰富； 锂离子电池材料和成品制造过程不高耗能，也不借助于贵重金属 属于环保类产品
锂离子电池简介
• 锂离子电池的工作原理 • 锂离子电池的安全性
锂离子电池简介
• 锂离子电池的类型
–钴酸锂 –锰酸锂 –三元 –磷酸铁锂 –钛酸锂

隔膜
隔膜
要求
位于正负极之间，起到隔离正负极并允许 锂离子通过的作用。
隔膜需具有足够的机械强度、化学稳定性 好、孔径合适等特点。
功能
发展趋势
隔膜的性能对电池的安全性、内阻和循环 寿命具有重要影响。
开发新型隔膜材料以提高电池性能和安全 性是未来的研究方向。
03
锂离子电池的充放电性 能
充放电曲线
充放电曲线
容量与能量密度的影响因素
分析影响锂离子电池容量和能量密度的因素，如电极材料 、电解质等。
04
锂离子电池的安全性能 与维护
锂离子电池的安全问题
过充
当电池充电过度时，正极材料会 释放出氧气，通过电解液与负极 发生反应，导致电池内部温度和 压力升高，可能引发燃烧或爆炸
。
过放
过度放电会导致负极过渡金属锂 形成锂枝晶，刺穿隔膜，造成电 池短路，可能引发燃烧或爆炸。
温度过高
在高温环境下，锂离子电池内部 的化学反应速率会增加，可能导 致电池内部温度升高，引发燃烧
或爆炸。
锂离子电池的安全防护措施
01
02
03
安装保护电路
保护电路可以防止电池过 充和过放，避免电池内部 温度和压力升高。
使用安全材料
选用安全系数高的正负极 材料、电解液和隔膜等材 料，提高电池的安全性能 。
控制使用温度
避免在高温环境下使用锂 离子电池，可以降低电池 内部温度升高的风险。
锂离子电池的保养与维护
定期检查
定期检查电池的外观、电 压和电流等参数，及时发 现和处理问题。
控制充电次数
避免频繁充电和放电，按 照厂家推荐的充电次数进 行充电。
储存环境
锂离子电池应存放在干燥 、阴凉、通风良好的地方 ，避免阳光直射和高温环 境。

电池循环寿命
电池循环寿命 是指电池在规 定的充放电条 件下，电池容 量下降到某一 规定值时所经 历的充放电次
数
电池循环寿命 是衡量电池性 能的重要指标
之一
提高电池循环 寿命的方法包 括：优化电池 材料、改进电 池结构、优化 电池管理系统
等
电池循环寿命 的长短直接影 响到储能系统 的经济性和可
靠性
04
市场需求：随着电动汽车、智能电网等应用的普及，储能 系统电池市场需求将持续增长
国际竞争：国际市场竞争激烈，需要加强技术创新和品牌 建设，提高竞争力。
05
储能系统电池的未来展望
新型储能系统电池技术的研发方向
提高能量密度：通过材料创新和结构优化，提 高电池的能量密度，降低重量和体积
提高环境友好性：通过使用环保材料和工艺， 提高电池的环境友好性，降低对环境的影响
高
韩国市场： 政策支持力 度大，市场 需求稳定， 技术水平较
高
储能系统电池市场的发展趋势与挑战
发展趋势：随着可再生能源的普及，储能系统电池市场将 迎来快速增长
挑战：电池成本高、技术瓶颈、市场竞争激烈等问题
政策支持：政府对储能系统的支持政策将推动市场发展
技术创新：电池技术的创新将降低成本，提高性能，推动 市场发展
提高循环寿命：通过改进电池材料和工艺，提 高电池的循环寿命，降低成本
提高智能性：通过引入智能控制和监测技术， 提高电池的智能性，实现电池的自我诊断和 维护
提高安全性：通过改进电池设计和制造工艺， 提高电池的安全性，降低火灾和爆炸风险
提高经济性：通过降低制造成本和优化系统设 计，提高电池的经济性，降低储能系统的成本。
澳大利亚：AGL公司建 设的储能系统，用于电网 调峰和应急备用

全钒液流电池
Байду номын сангаас
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钒流电池因其独特优点,使其在许多领域有着广泛的应用：
风力发电市场； 光伏发电； 电网调峰； 电动汽车电源； 不间断电源和应急电源； 供电系统 .
正因为全钒液流电池储能系统拥有诸多优势,有业内分析人士表示,全钒液流 电池技术未来在储能行业具备无可估量的发展潜力,甚至有可能将改变未来的能 源格局.
储能系统
目录
CONTENTS
PART 01
蓄电池储能
PART 02
超导磁体储能
PART 03
超级电容储能
1
蓄电池储能
能量储存方式：化学能； 优势：可以控制频率、电压使用,靠近负载安装有利于减少损耗； 缺点：最主要的缺点是使用寿命短,要及时更换.
1铅酸蓄电池
电极主要由铅及其氧化物制成,电解液是硫酸溶液的一种蓄电池,铅酸蓄电 池是能够用于大容量储存电能的蓄电池.
放电状态下,正极主要成分为二氧化铅,负极主要成分为铅； 充电状态下,正负极的主要成分均为硫酸铅.分为排气式蓄电池和免维护铅 酸电池.
铅酸蓄电池
04
• 蓄电池的比能量： Wh/kg,指单位质量/体积的器件可提供的
能量,其典型单位是Wh/kg或Wh/L.
铅酸蓄电池
05
铅酸蓄电池最明的特征是其顶部有可拧开的塑料密封盖,上面还有通气孔.铅酸蓄电池 需要在每次保养时检查电解液的密度和液面高度,如果有缺少需填写蒸馏水.随着蓄电池制造 技术的升级,铅酸蓄电池发展为铅酸免维护蓄电池和胶体免维护电池,铅酸蓄电池使用中无需 填写电解液或蒸馏水.
与蓄电池和传统物理电容器相比,超级电容器的特点主要体现在：
• 功率密度高.功率密度高,可达300W/KG~5000W/KG,相当于电池的5~10倍,远 高于蓄电池的功率密度水平；

报文显示
显示当前日期，接收原报 文时间和代码，观察报文 接收实时性。
数据存储
系统信息、 状态
BMU 电池信息
新建文件用于保存CAN接 收的信息数据。完成后才 能激活启动CAN功能。
实时显示BMS数据（总电 压、电流、SOC，绝缘电 阻、最高最低电压、最高 最低温度，允许的最大电 流和功率）
电池状态：充放、继电 器、自检、风扇及系统故 障等系统状态
价格便宜，不需要供 电。只能检测直流， 精度随温度变化大。
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功能介绍
3.电压、电流、温度采集
温度采集： 热敏电阻：PTC/NTC 温度传感器：DS18B20
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功能介绍
4.SOC估算
SOC: State of charge.荷电状态。 剩余电量的一个衡量指标 。
SOC = Ce ×100% Ca
其中:Ce为剩余容量，Ca为可用容量。 计算方法一：安时积分法
t1
C0 +∫i(t)dt
SOC = t0 Ca
×100%
0.5C Discharge and Different Current
Voltage(V)
00000000001111111111222222222233333333334.........................................66660123457890123457890123457890123457890
技术 特点
1.具有选择性的存储 CAN信息。 2.CAN报文选择性存 储。
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项目介绍—数据记录仪
原理框图
实物图
32

01
回收意识不强
目前，公众对电池回收的意识还不够强，需要加强宣传和教育，提高
公众的环尚不成熟，回收成本较高，难以大规模推广。需要加大
研发力度，降低回收成本，提高回收效率。
03
政策支持不足
政府对电池回收和再利用的支持不足，缺乏相关政策和法规的引导和
规范。需要政府加大对电池回收产业的扶持力度，制定相关政策和法
其他电池的原理和特点
原理和特点：除上述三种电池外， 还有其他类型的电池，如钠硫电池 、镍镉电池等。这些电池各有其独 特的原理和特点，如钠硫电池具有 高能量密度和长寿命等优点，但存 在高温腐蚀等问题；镍镉电池具有 可靠性高、成本低等优点，但也存 在记忆效应等问题。
VS
综上所述，《储能系统电池pptx》 详细介绍了储能系统电池的种类和 选择，对各种电池的原理和特点进 行了深入剖析。这些信息有助于我 们更好地了解和选择适合不同应用 场景的储能系统电池类型。
规，促进电池回收和再利用产业的发展。
电池在储能系统中面临的挑战和对策
能耗问题
储能系统中的电池存在能耗问题，需要采取措施降低能 耗，提高能源利用效率。例如，选用高效能电池、优化 储能系统设计等。
寿命和可靠性
电池的寿命和可靠性是储能系统的重要因素。需要选用 高质量的电池，并进行严格的测试和验证，确保其寿命 和可靠性。
锂硫电池
锂硫电池具有高能量密度和低成本优势，被视为下一代电池的有力候选者。然而，锂硫电 池的寿命较短，且存在安全问题，仍需进一步改进。
钠离子电池
钠离子电池具有低成本、高安全性和良好的低温性能，在某些应用场景中具有优势。然而 ，钠离子电池的能量密度较低，需要进一步研发以提高其性能。
电池回收和再利用的问题和解决方案

–电池管理系统自检信息 –单体电池电压 –电池温度 –电池组端电压 –电池组工作电流 –电池组绝缘状态 –最高/低单体电池电压及位置 –最高/低温度及位置 –电池SOC –电池组容量 –电池的最大允许充放电电流
锂离子电池管理系统
– 电池故障报警 – 电池过压1/2级报警
– 电池欠压1/2级报警
– 电池过温1/2级报警 – 电池低温1/2级报警 – 电池SOC过高1/2级报警 – 电池SOC过低1/2级报警 – 电池绝缘电阻低1/2级报
• SOH估算方法
–在线估算 –在线测试 –离线测试
锂离子电池管理系统
• SOF估算——最大允许充放电电流
–低温运行 –高温运行 –高SOC运行 –低SOC运行
锂离子电池管理系统
• 储能系统用电池管理系统架构
输出接口
PCS
监控调度系统
CAN1
CAN2
严重报警信号（触点）
严重报警信号（触点）
电 池
过高
过放电 （1）电压超低，负极铜基板溶解，嵌入电池 过放电单只电池电压 基于电池组端电压的控制模式失
正极，导致内部短路
低
效，需要严格控制单只电池电压
过低
高 温 充 放 （1）电池内部电解液分解，产生大量热，并 电池温度超高
电池温度场管理和极限温度控制
电
析出氧气
低温 电安全
（1）充电时电池负极嵌入锂离子能力下降， 电池温度低充电
配电侧
用户侧
削峰填谷 无功支撑 电能质量 可靠供电
电能质量 可靠供电 电压支撑
发电侧
频率控制 旋转备用 负荷均衡 出力优化
应 用 范 围 广 ， 贯 穿 发 输 变 配 用 电
• 储能的手段有哪些？

从“十五”计划开始，我国 即开展了以电动汽车储能蓄电池电 源系统用蓄电池管理系统为重点的 关键技术和产品研究，并取得了重 要进展。
其中一些技术研究成果已经 处于国际先进或领先水平。
但这些技术都分散掌握在科 研院所、大专院校和高技术企业手中。
在市场环境下，企业间的经济 利益、技术利益和知识产权，对企业 间的合作形成了难以克服的障碍。
相同荷电状态，而不同厂牌， 同一厂牌蓄电池的不同技术状态， 内阻相差悬殊，允许最大充电电流
和放电电流差别很大。
依据荷电状态进行能量 管理，只能适用于特定蓄电池的 特定时间内，不具有一般性荷普 遍性。
不可能建立具有一般性和 普遍适用性的基于荷电状态的数 学模型。
3.2.1蓄电池管理目 的
蓄电池管理系统的基本目的 是：
充电控制电路包括：
蓄电池系统中的充电 控制电路，和充电设备内与蓄 电池系统充电控制电路连接的 充电控制电路。
主要功能是：
在蓄电池监控电路的支 撑下，依据蓄电池组所有蓄电池 的实际状态，对充电过程进行实 时控制，以防止在充电过程中蓄 电池发生过充电、过电流和超温。
放电控制电路包括：
蓄电池系统中的充电控制 电路，和充电设备内与蓄电池 系统充电控制电路连接的充电 控制电路。
铅蓄电池的开路电压与电解液的 密度和荷电状态符合简单的线性关系，可以 比较准确测量出SOC。
在铅酸蓄电池使用维护过 程中，一直以电解液密度变化0.04, 荷电状态变化25%；
开 路 电 压 上 升 或 下 降 0.04V ， 蓄电池荷电状态变化25%；作为判断 蓄电池贺电状态的依据。
铅蓄电池具有良好的自动均衡特性，充电电流无需十分精确。
技术路线、技术方案和产品性能各 不相同。