碳中和加速能源變革，國產(chǎn)電源為動(dòng)力、儲(chǔ)能鋰電發(fā)展添磚加瓦

一、多方需求提升，儲(chǔ)能、動(dòng)力鋰電前景廣闊

伴隨更多廠商加入新能源大軍；新能源發(fā)電比例提升，用電端充電樁、5G基站等高耗能行業(yè)快速發(fā)展，對(duì)電網(wǎng)儲(chǔ)能也提出更高的要求。

在這兩大產(chǎn)業(yè)的催化下，全球鋰電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模正在持續(xù)增長，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2019年中國鋰電子電池出貨量達(dá)到131.6Gwh，預(yù)測至2025年，全球動(dòng)力鋰電池會(huì)成為千億級(jí)市場，年化增長率可達(dá)14%+。

鋰電池根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域可分為三類，分別是消費(fèi)類、動(dòng)力類和儲(chǔ)能類。消費(fèi)類鋰電是傳統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域，例如手機(jī)和筆記本電腦電池等；動(dòng)力和儲(chǔ)能是新興領(lǐng)域，未來市場潛力巨大，動(dòng)力鋰電如新能源汽車等；儲(chǔ)能鋰電主要是儲(chǔ)能電站、光伏儲(chǔ)能等。

電池的廣泛應(yīng)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(jiān)控及回收都要有相應(yīng)設(shè)備和安全防護(hù)措施。如何從產(chǎn)品參數(shù)、性能、交期、品質(zhì)等方面匹配鋰電行業(yè)的發(fā)展，是電源供應(yīng)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(yè)電源的關(guān)鍵需求

1.輸入電壓范圍：動(dòng)力鋰電和儲(chǔ)能的功率都比較大，組串起來的電壓較高，且電壓波動(dòng)范圍較大，要將這種高電壓轉(zhuǎn)為可用電，要求電源模塊具有超寬超高的輸入電壓范圍。

對(duì)于鋰電池來說，一節(jié)電芯的電壓最低2.5V，最高4.2V，如32節(jié)串在一起組成一個(gè)模組，輸入電壓范圍就達(dá)到了80-135VDC，8個(gè)模組再組合起來輸入電壓就高達(dá)1075V。為了要兼容1-8個(gè)模組的應(yīng)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(dòng)自行車還是電動(dòng)四輪車，對(duì)整車的體積和重量都有一定要求，特別是電池管理系統(tǒng)，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(yīng)用于汽車BMS中。           

三、基于市場需求的方案開發(fā)--鋰電行業(yè)電源的典型應(yīng)用案例

典型方案一：光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)

光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)通過光伏組件采集光能，轉(zhuǎn)化為電能，這部分電能一部分經(jīng)過電池管理給蓄電池充電，一部分由DC-AC逆變器轉(zhuǎn)化給負(fù)載使用，負(fù)載可以是電網(wǎng)，也可以是電氣設(shè)備。這里重點(diǎn)介紹電池管理模塊，電池管理模塊有三個(gè)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(tài)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(lián)最高電壓在1000V-1100V之間，這里可以選擇PV40-27B12產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)200V-1200V的工作電壓范圍。光伏組件低壓時(shí)會(huì)非常不穩(wěn)定，電壓波動(dòng)較大，而PV40-27B12具有欠壓保護(hù)，并具有一定的回差，不會(huì)隨波動(dòng)而不斷重啟。PV40-27B12在整個(gè)系統(tǒng)除了給電池管理模塊供電，還在為其他模塊同時(shí)提供能量。

F1203XT-1WR3用于電池狀態(tài)檢測芯片的供電，該芯片是信號(hào)隔離的，F(xiàn)1203XT-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(dòng)力鋰電池保護(hù)板，主要應(yīng)用14串電動(dòng)自行車的電池包，可適用不同化學(xué)性質(zhì)的鋰電芯，如鋰離子、鋰聚合物、磷酸鐵鋰等。保護(hù)板具有過充電保護(hù)功能，過放電保護(hù)功能，過電流保護(hù)功能，短路保護(hù)功能，溫度保護(hù)功能，充電電量平衡管理功能。

前級(jí)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(yīng)用了國產(chǎn)的采集芯片，此芯片直接從電池包取點(diǎn)；我司模塊給485隔離供電；電源前級(jí)采用MOS管控制主要是實(shí)現(xiàn)了低功耗的要求，因?yàn)?85通信功能只是在與前級(jí)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(tǒng)

智慧電池云管理系統(tǒng)是一種移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代解決蓄電池安全保護(hù)管理系統(tǒng)，能夠利用云端數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)，達(dá)到解決蓄電池運(yùn)行狀態(tài)及壽命長期監(jiān)控、巡查、數(shù)據(jù)提供、分析診斷與異常狀態(tài)提醒服務(wù)目的，并且能夠反向管理、調(diào)節(jié)均衡充電功能的系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)包含電池、電池管理系統(tǒng)、主控系統(tǒng)及云數(shù)據(jù)平臺(tái)。

如圖所示為智慧電池云管理主控系統(tǒng)應(yīng)用方案框圖，整個(gè)系統(tǒng)接入48VDC儲(chǔ)能微電網(wǎng)電池中，由于電池存在放電及充電狀態(tài)，所以要求電源模塊具備寬輸出電壓范圍特性。整機(jī)正常工作狀態(tài)下功率非常小，只有3W左右，實(shí)際在GPS發(fā)送數(shù)據(jù)是最大功率10W，因此選用URB4815YMD-10WR3產(chǎn)品即可滿足要求。同時(shí)整個(gè)主控制器需要實(shí)時(shí)與儲(chǔ)能BMS系統(tǒng)的檢測模塊進(jìn)行通信，以判定電池的狀態(tài)，此處應(yīng)用選擇485通信。

四、金升陽鋰電電源的關(guān)鍵特點(diǎn)

五、洞察行業(yè)趨勢、滿足市場需求

伴隨著國內(nèi)“新基建”的推動(dòng)以及海外需求市場的刺激，儲(chǔ)能電池行業(yè)加快建設(shè)?，F(xiàn)階段仍是新能源動(dòng)力鋰電池的上升時(shí)期，技術(shù)的改善尤為重要。新能源動(dòng)力鋰電池開發(fā)的核心概念就是安全性能、能源密度及環(huán)境保護(hù)。金升陽基于完善的電源研發(fā)平臺(tái)快速響應(yīng)，匹配鋰電設(shè)備的應(yīng)用需求，致力于給行業(yè)、客戶提供最優(yōu)質(zhì)電源，推動(dòng)行業(yè)發(fā)展更進(jìn)一步。