碳中和加速能源變革，國產電源為動力、儲能鋰電發展添磚加瓦
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2021-12-24
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摘要：《電動自行車安全技術規范》，即新國標，在2019年4月15日正式實施，其中要求整車質量不高于55kg，而鉛酸電池單車重量普遍在70kg以上，新國標加速鋰電池的更新。針對兩大新興鋰電領域：動力和儲能鋰電，金升陽緊跟市場客戶需求，努力創造滿足客戶需求的電源產品，提供高效可靠的系統電源解決方案，為新興行業的發展做出貢獻。
關鍵字：鋰電行業、新能源、金升陽、國產電源
一、多方需求提升，儲能、動力鋰電前景廣闊
伴隨更多廠商加入新能源大軍；新能源發電比例提升，用電端充電樁、5G基站等高耗能行業快速發展，對電網儲能也提出更高的要求。
在這兩大產業的催化下，全球鋰電池產業規模正在持續增長，根據數據顯示，2019年中國鋰電子電池出貨量達到131.6Gwh，預測至2025年，全球動力鋰電池會成為千億級市場，年化增長率可達14%+。
鋰電池根據應用領域可分為三類，分別是消費類、動力類和儲能類。消費類鋰電是傳統的應用領域，例如手機和筆記本電腦電池等；動力和儲能是新興領域，未來市場潛力巨大，動力鋰電如新能源汽車等；儲能鋰電主要是儲能電站、光伏儲能等。
電池的廣泛應用，隨之而來的就是電池安全的使用問題，電池的充放電使用管理、監控及回收都要有相應設備和安全防護措施。如何從產品參數、性能、交期、品質等方面匹配鋰電行業的發展，是電源供應商需要考慮和做到的。
二、“超寬超高輸入電壓范圍”與“小體積、輕重量”，鋰電行業電源的關鍵需求
1.輸入電壓范圍：動力鋰電和儲能的功率都比較大，組串起來的電壓較高，且電壓波動范圍較大，要將這種高電壓轉為可用電，要求電源模塊具有超寬超高的輸入電壓范圍。
對于鋰電池來說，一節電芯的電壓最低2.5V，最高4.2V，如32節串在一起組成一個模組，輸入電壓范圍就達到了80-135VDC，8個模組再組合起來輸入電壓就高達1075V。為了要兼容1-8個模組的應用，電源的輸入電壓就要滿足80-1075VDC輸入。
2.小體積、輕重量：無論是電動自行車還是電動四輪車，對整車的體積和重量都有一定要求，特別是電池管理系統，整體的體積和重量的要求也更高。金升陽的小功率電源和485通訊模塊被廣泛應用于汽車BMS中。
三、基于市場需求的方案開發--鋰電行業電源的典型應用案例
典型方案一：光伏儲能系統電池管理系統
光伏儲能系統通過光伏組件采集光能，轉化為電能，這部分電能一部分經過電池管理給蓄電池充電，一部分由DC-AC逆變器轉化給負載使用，負載可以是電網，也可以是電氣設備。這里重點介紹電池管理模塊，電池管理模塊有三個功能，一是管理蓄電池的充放電，二是蓄電池串的均衡管理，三是蓄電池的狀態檢測。
電池管理模塊電源方案如圖所示，前端由光伏組件控制，目前組件串聯最高電壓在1000V-1100V之間，這里可以選擇PV40-27B12產品，實現200V-1200V的工作電壓范圍。光伏組件低壓時會非常不穩定，電壓波動較大，而PV40-27B12具有欠壓保護，并具有一定的回差，不會隨波動而不斷重啟。PV40-27B12在整個系統除了給電池管理模塊供電，還在為其他模塊同時提供能量。
F1203XT-1WR3用于電池狀態檢測芯片的供電，該芯片是信號隔離的，F1203XT-1WR3可以提供3000V的電源隔離，滿足功能上的隔離。
典型方案二：兩輪車BMS的電源方案
兩輪車動力鋰電池保護板，主要應用14串電動自行車的電池包，可適用不同化學性質的鋰電芯，如鋰離子、鋰聚合物、磷酸鐵鋰等。保護板具有過充電保護功能，過放電保護功能，過電流保護功能，短路保護功能，溫度保護功能，充電電量平衡管理功能。
前級采用非隔離降壓芯片從60V降到5V，后給ST的MCU以及我司模塊供電，在電池采樣部分應用了國產的采集芯片，此芯片直接從電池包取點；我司模塊給485隔離供電；電源前級采用MOS管控制主要是實現了低功耗的要求，因為485通信功能只是在與前級充電管理中才能使用。
典型方案三：智慧電池云管理主控系統
智慧電池云管理系統是一種移動互聯網+時代解決蓄電池安全保護管理系統，能夠利用云端數據處理與存儲，達到解決蓄電池運行狀態及壽命長期監控、巡查、數據提供、分析診斷與異常狀態提醒服務目的，并且能夠反向管理、調節均衡充電功能的系統，整個系統包含電池、電池管理系統、主控系統及云數據平臺。
如圖所示為智慧電池云管理主控系統應用方案框圖，整個系統接入48VDC儲能微電網電池中，由于電池存在放電及充電狀態，所以要求電源模塊具備寬輸出電壓范圍特性。整機正常工作狀態下功率非常小，只有3W左右，實際在GPS發送數據是最大功率10W，因此選用URB4815YMD-10WR3產品即可滿足要求。同時整個主控制器需要實時與儲能BMS系統的檢測模塊進行通信，以判定電池的狀態，此處應用選擇485通信。
四、金升陽鋰電電源的關鍵特點
五、洞察行業趨勢、滿足市場需求
伴隨著國內“新基建”的推動以及海外需求市場的刺激，儲能電池行業加快建設。現階段仍是新能源動力鋰電池的上升時期，技術的改善尤為重要。新能源動力鋰電池開發的核心概念就是安全性能、能源密度及環境保護。金升陽基于完善的電源研發平臺快速響應，匹配鋰電設備的應用需求，致力于給行業、客戶提供最優質電源，推動行業發展更進一步。
