家庭储能、车载储能方案详细设计
一、便携式储能箱构成图
家庭储能行业经过最近这几年的发展,在欧美越来越流行,是属于小风口的行业,目前市场上主流的方案结构图如下图所示:
随着5G的发展,基站小型化会逐步铺开,应急电源会需求越来越多;野外自驾游等流行,小型储能箱无论在消费领域还是在工业领域应用与越来越广泛;我们团队经过上十年的优化,在品质和成本上优化出一个极致的方案;
二、锂电池
电池经过一段时间的发展,目前主流材料有两种:三元锂和磷酸铁锂;目前超级电容也有一部分的市场份额;
两种材料的主要特点:三元锂的能力密度比磷酸铁锂高,磷酸铁锂单价低,并且安全性好;超级电容的主要特点是充放电的循环次数比锂电池都要多,但是价格高;
目前家庭储能方面两种材料的锂电池都有一定的市场份额;如果后续铁锂的单价进一步降低,消费储能对于成本方面的考虑,我个人更看好磷酸铁锂;目前市场上国内电池厂商比较多,但是在一致性方面还需要改进,一致性不好,就算均衡做好,也会影响电池的寿命和充放电次数;
三、BMS锂电池保护板
锂电池保护板经过这几年的发展,高端的是电动汽车方向;在储能用的BMS保护板相对于来说是比较简单的,目前还没有国标去定义一个规范,大家都各自玩各自的;目前主流的保护板电路原理结构:
1> 目前主要的前端采样芯片方案商如下:
模拟前端采样IC方案对比,主流厂商做对比,不出现具体的型号,挂上自己推的型号 | ||||
IC厂商 | 主推IC型号 | 特点 | 目前主流应用市场 | 功能分析 |
Renesas瑞萨 | ISL78600 | 能最大管理12串电池,能分布式组合 | 25 | |
TI | BQ76940(BQ系列) | 12~15节,货源好,市场主流 | STM8S105K4T6C+ | 11块 |
ADI | AD7280A | |||
日本罗姆(ROHM) | ML5238 | 支持16串,对上电顺序有要求,精度率一般,SPI接口通信,均衡为被动均衡,带电流和电压监控功能 | 我们目前有很成熟的方案,经过几代的优化: 582800448 | 18(15大批量) |
英飞凌 | XC886CM(MCU)IPD70N03L(MOS管) IPD70N10L (PMOS) TLE7273/TLE6250(can) | 货源少,不考虑 | ||
凌力尔特 | LTC6811(被ADT收购) | LTC68系列, 有多个串(本型号为12串) | ||
美信 | MAX14921/MAX17853 | 16串,精度比ML5238好,都为被动均衡 | 28 | |
ATMEL | ATA6871/ATA6870 | |||
ST |
| |||
国产 | VAS5118 | 可兼容 3 至 28 节的电池 |
模拟前端采样芯片是半导体大佬的主要竞争市场,也是BMS保护板的主要元器件;目前我们的方案采用罗姆和TI的都有;当然目前还有国产以及一些日本的品牌也在市场中有一定的占有率,可以根据成本以及使用场合来考虑选择的方案;
2) MCU管理部分
MCU在保护板中起的主要作用为SOC估算、电池均衡、已经充放电保护;目前各个BMS保护板的主要难点在于SOC估算的准确性,以及保护的安全性;
SOC主要的算法分为三种:
电压标定法、电压标定法+电流积分法、卡尔曼滤波估算法;
现在常用电压标定法+电流积分法,电动汽车采用卡尔曼滤波估算法;目前我们的方案采用的是简化版卡尔曼滤波估算模型 + 电流积分法; 前期静态状态时,通过电压标定法得出一个容量初始值,而后续通过卡尔曼滤波来对数据进行收敛;
3) MOS管部分
MOS管目前是保护板硬件部分的主要成本,目前储能领域和电动单车大部分都采用的为国产的MOS管;我们可以根据客户的要求来进行定制;
四、逆变器
逆变器技术经过前些年的发展,已经变得非常成熟了,目前市场上成熟的方案有很多,就不一一列举了;目前市场上比较流程的为ST的方案,该方案有很大的成本优势,我们目前也采用的为该方案;
- 行业分类 : 电源电池
- 开发平台 : STM 意法半导体,TI 德州仪器,
- 交付形式 : PCBA,
- 性能参数 : 工业环境 : -30 ~ 120,低功耗 : 自身正常功耗电流10ma
- 应用场景 : 家庭储能,便携式储能